Top Banner
27 BAB III ANALISA DAN CARA KERJA RANGKAIAN 3.1 Analisa Rangkaian Secara Blok Diagram Pada rangkaian yang penulis buat berdasarkan cara kerja rangkaian secara keseluruhan penulis membagi rangkaian menjadi tiga blok yaitu blok pemberi sinyal yang berfungsi sebagai pemberi sinyal masukan berupa Rangkaian pemancar infra merah yang memancarkan gelombang cahaya ( frekuensi), blok pengolah sebagai pengolah sinyal masukan berupa gelombang cahaya yang merupakan rangkaian penerima infra merah dihubungkan dengan Mikrokontroller AT89C51 dan blok pemberi informasi berupa sinyal keluaran dalam bentuk petunjuk berupa LED atau lampu Ruangan. PEMBERI SINYAL ( Input ) Rangkaian Pemancar Mikrokontroller AT89C51 Relay menyalakan Lampu PEMBERI INFORMASI ( Output) Rangkaian Penerima PENGOLAH ( Proses ) Gambar 3.1. Diagram Blok Rangkaian Keseluruhan Pada gambar uraian blok diagram diatas, penulis akan menguraikan cara kerja rangkaian sebagai berikut : 3.1.1 Blok Pemberi Sinyal (Input) Pada gambar 3.2 merupakan blok pemberi sinyal yaitu berupa pemancar sinar infra merah yang memancarkan delombang cahaya ( frekuensi ). Rangkaian pemberi sinyal berupa resistor, transistor, LED, kapasitor, dioda dan IC yang berfungsi sebagai timer jenis NE 555.
15

BAB III ANALISA DAN CARA KERJA RANGKAIANstorage.jak-stik.ac.id/students/paper/penulisan ilmiah/20404058/BAB... · Gambar 3.2 Rangkaian Pemancar ... berupa Lampu. Rangkaian pemancar

Mar 06, 2018

Download

Documents

haliem
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: BAB III ANALISA DAN CARA KERJA RANGKAIANstorage.jak-stik.ac.id/students/paper/penulisan ilmiah/20404058/BAB... · Gambar 3.2 Rangkaian Pemancar ... berupa Lampu. Rangkaian pemancar

27

BAB III

ANALISA DAN CARA KERJA RANGKAIAN

3.1 Analisa Rangkaian Secara Blok Diagram

Pada rangkaian yang penulis buat berdasarkan cara kerja rangkaian secara

keseluruhan penulis membagi rangkaian menjadi tiga blok yaitu blok pemberi

sinyal yang berfungsi sebagai pemberi sinyal masukan berupa Rangkaian

pemancar infra merah yang memancarkan gelombang cahaya ( frekuensi), blok

pengolah sebagai pengolah sinyal masukan berupa gelombang cahaya yang

merupakan rangkaian penerima infra merah dihubungkan dengan Mikrokontroller

AT89C51 dan blok pemberi informasi berupa sinyal keluaran dalam bentuk

petunjuk berupa LED atau lampu Ruangan.

PEMBERI SINYAL( Input )

RangkaianPemancar

MikrokontrollerAT89C51

Relaymenyalakan

Lampu

PEMBERIINFORMASI

( Output)

RangkaianPenerima

PENGOLAH( Proses )

Gambar 3.1. Diagram Blok Rangkaian Keseluruhan

Pada gambar uraian blok diagram diatas, penulis akan menguraikan cara

kerja rangkaian sebagai berikut :

3.1.1 Blok Pemberi Sinyal (Input)

Pada gambar 3.2 merupakan blok pemberi sinyal yaitu berupa pemancar

sinar infra merah yang memancarkan delombang cahaya ( frekuensi ). Rangkaian

pemberi sinyal berupa resistor, transistor, LED, kapasitor, dioda dan IC yang

berfungsi sebagai timer jenis NE 555.

Page 2: BAB III ANALISA DAN CARA KERJA RANGKAIANstorage.jak-stik.ac.id/students/paper/penulisan ilmiah/20404058/BAB... · Gambar 3.2 Rangkaian Pemancar ... berupa Lampu. Rangkaian pemancar

28

Gambar 3.2 Rangkaian Pemancar

Rangkaian Pemancar merupakan rangkaian yang akan mengirimkan sinyal

input ke rangkaian penerima yang kemudian akan diolah mikrokontroller

AT89C51 sehingga rangkaian pemberi informasi akan aktif dan akan

menghasilkan keluaran ( output ) berupa Lampu. Rangkaian pemancar bekerja

pada tegangan -+ 5 volt yang dihasilkan oleh power supply. Pada rangkaian

diatas resistor berfungsi sebagai penahan jika terdapat arus yang terlalu besar.

Page 3: BAB III ANALISA DAN CARA KERJA RANGKAIANstorage.jak-stik.ac.id/students/paper/penulisan ilmiah/20404058/BAB... · Gambar 3.2 Rangkaian Pemancar ... berupa Lampu. Rangkaian pemancar

29

Gambar 3.3 Tata Letak Rangkaian Pemancar

Spesifikasi teknis:

Tegangan kerja : +5 VDC

Panjang Gelombang : 940 nm ( puncak)

Sudut Pancaran :17 derajat

Jarak Maksimum : 16 m teruji pada sudut 0 derajat dan 35 m sesuai datasheet

memiliki input yang kompatibel dengan level tegangan TTL, CMOS

Frekuensi carrier 38 kHz ( dapat ditepatkan menggunakan resistor variabel )

Terdapat 2 mode output non-inverting dan inverting.

3.1.2. Blok Pengolah (Proses)

Rangkaian blok pengolah terdiri dari rangkaian peneima dan

mikrokontroller AT89C51. Rangkaian penerima merupakan rangkaian yang

menerima sinyal input dari rangkaian pemancar dan Mikrokontroller AT89C51

merupakan tempat diisinya program yang berfungsi untuk menentukan output

pada LED warna merah dan lampu ruangan.

Page 4: BAB III ANALISA DAN CARA KERJA RANGKAIANstorage.jak-stik.ac.id/students/paper/penulisan ilmiah/20404058/BAB... · Gambar 3.2 Rangkaian Pemancar ... berupa Lampu. Rangkaian pemancar

30

3.1.2.1 Rangkaian Penerima

Pada gambar 3.4 merupakan blok rangkaian penerima yang terdiri dari

Infra Red receiver, resistor , kapasitor, dioda.

Gambar 3.4 Rangkaian Penerima

Rangkaian Penerima akan menyala jika pin pada mikrokontroller

memberikan tegangan sebesar -+5 Volt karena pada dasarnya blok pengolah

berfungsi sebagai pengatur yaitu untuk menentukan salah satu pin yang akan

hidup dan jika salah satu pin hidup maka akan mengeluarkan tegangan sebesar -

+5 Volt. Jika rangkaian pemancar mengirimkan sinyal on dan off maka pada

rangkaian penerima juga menerima sinyal on dan off. Tetapi rangkaian penerima

hanya mendeteksi ada carrier atau tidak. Jika ada data carrier maka pulsa yang

dikirimkan adalah high sebaliknya jika tidak ada carrier maka pulsa yang

dikirimkan adalah low. Sinyal carrier sebesar 40 kHz yang diterima oleh

rangkaian penerima akan hilang, karena pada penerimaan sinyal sudah dibatasi

dengan menggunakan rangkaian high pass filter dan low pass filter, frekuensi

yang kurang dari 159.23 Hz dan lebih dari 7.24 kHz tidak dilewatkan. Sedangkan

Page 5: BAB III ANALISA DAN CARA KERJA RANGKAIANstorage.jak-stik.ac.id/students/paper/penulisan ilmiah/20404058/BAB... · Gambar 3.2 Rangkaian Pemancar ... berupa Lampu. Rangkaian pemancar

31

sinyal informasi sebesar 4T=2200µs (454.54 Hz) akan diterima begitu juga pulsa

lownya akan diterima untuk diolah sebagai data header.

Gambar 3.5 Tata Letak Rangkaian Penerima

3.1.2.2. Mikrokontroller AT89C51

Mikrokontroller AT89C51 memiliki pin sebanyak 40 buah, 24 pin dapat

digunakan sebagai input maupun output.Pin 40 merupakan pin yang digunakan

untuk menghubungkan mikrokontroller dengan tegangan searah yang berasal dari

rangkaian pemberi sinyal dan Pin 20 digunakan sebagai ground.

Mikrokontroller AT89C51 memiliki oscilator internal yang berfungsi

sebagai detak (clock), untuk menggunakan oscilator internal diperlukan sebuah

kristal yang dihubungkan pada port 18 dan port 19 (XTAL 1 DAN XTAL 2).

Kristal yang digunakan sebesar 11,0592 Mhz agar menghasilkan detak

(clock) dengan frekuensi 11 Mhz.Untuk mengaktifkan oscilator internal terdapat

kapasitor jenis elektrolit atau yang biasa disebut elco yakni jenis kapasitor yang

memiliki kutub positif dan kutub negatif dengan kapasitas sebesar 30 pF.

Kapasitor yang diberikan pada rangkaian berfungsi untuk menjaga kestabilan

kristal karena fungsi dasar kapasitor adalah sebagai tempat penyimpan muatan

berupa tegangan yang sama halnya dengan baterai. Namun, pada kapasitor

bersifat sementara yakni hanya akan menyimpan muatan jika diberikan tegangan.

Page 6: BAB III ANALISA DAN CARA KERJA RANGKAIANstorage.jak-stik.ac.id/students/paper/penulisan ilmiah/20404058/BAB... · Gambar 3.2 Rangkaian Pemancar ... berupa Lampu. Rangkaian pemancar

32

Gambar 3.6 Mikrokontroller AT89C51

Saat mikrokontroller mendapatkan tegangan , maka MPU (Micro Processing

Unit) akan memulai proses pengolahan dalam bentuk program yang sebelumnya

telah diisikan kedalam mikrokontroller AT89C51. MPU mendapatkan clock dari

rangkaian kristal dan kapasitor agar proses pengolahan dapat berjalan dengan

baik.

3.1.3. Blok Pemberi Informasi (Output)

Blok pemberi informasi terdiri dari Relay, transistor, resistor, Led, dan

Lampu ruangan yang diset sebagai output.

Page 7: BAB III ANALISA DAN CARA KERJA RANGKAIANstorage.jak-stik.ac.id/students/paper/penulisan ilmiah/20404058/BAB... · Gambar 3.2 Rangkaian Pemancar ... berupa Lampu. Rangkaian pemancar

33

Gambar 3.7 Rangkaian Pemberi Informasi

3.2. Analisa Rangkaian Keseluruhan

Pada rangkaian pengendali lampu ruangan menggunakan sensor infra merah

berbasis mikrokontroller AT89S51 terdapat Infra red reflektif yang digunakan

sebagai input. Untuk mengaktifkan rangkaian keseluruhan dengan memberikan

sumber tegangan arus searah (Direct Current) sebesar 5 volt. Mikrokontroller

diberikan daya sebesar 5 volt pada pin 40 (Vcc). Pada pin 9 dihubungkan dengan

Kapasitor 10 µF dan Resistor 10 k untuk reset mikrokontroller ke kondisi awal.

Pada rangkaian pemancar terdapat sensor infra merah yang telah dikemas

dalam satu paket yang terdiri dari dua buah komponen elektronika yaitu dioda

pemancar cahaya (LED) jenis infra-merah dan phototransistor / LDR sebagai

rangkaian penerima. Rangkaian penerima akan aktif jika pada rangkaian

pemancar memancarkan cahaya oleh LED infra merah dengan jarak tertentu dan

akan mengalirkan arus ke mikrokontroller AT89C51 melalui port 1.

Page 8: BAB III ANALISA DAN CARA KERJA RANGKAIANstorage.jak-stik.ac.id/students/paper/penulisan ilmiah/20404058/BAB... · Gambar 3.2 Rangkaian Pemancar ... berupa Lampu. Rangkaian pemancar

34

Gambar 3.8 Rangkaian Keseluruhan

Rangkaian pengolah mikrokontroller AT89C51 akan mengeksekusi dengan

program yang telah diisikan terlebih dahulu kedalam mikrokontroller AT89C51.

Jika, kondisi memenuhi syarat maka rangkaian pengolah akan mengeluarkan

output (keluaran) berupa tegangan melalui port 0 pada pin ke-0 untuk diteruskan

ke rangkaian pemberi informasi ( output ) melewati relay dan menyalakan LED

Page 9: BAB III ANALISA DAN CARA KERJA RANGKAIANstorage.jak-stik.ac.id/students/paper/penulisan ilmiah/20404058/BAB... · Gambar 3.2 Rangkaian Pemancar ... berupa Lampu. Rangkaian pemancar

35

yang berwarna merah sebagai indikator bahwa antara rangkaian pemancar dengan

rangkaian penerima dengan mikrokontroller AT89C51 dan rangkaian pemberi

informasi telah terhubung dengan baik dan akan menyalakan lampu ruangan

sebagai keluaran.

3.3. Flowchart Program

Program untuk sensor jarak ditulis menggunakan bahasa assembler.

Program dibuat agar pada port P1.0 dapat menerima input dari luar yang bernilai 1

atau berupa logika high. Pada port P1.0 di inisialisasi terlebih dahulu agar dapat

terbaca oleh program. Port tersebut menggunakan kondisi jika bernilai 1 atau

logika high maka pada port P0.0 akan menghasilkan output yang terhubung ke

rangkaian output.

Setiap pemrograman dalam mengeksekusi program dilakukan dengan cara

per-baris perintah pemrograman. Pada gambar 3.9 proses keseluruhan pada

program digambarkan dengan Flowchart yang dijelaskan per-baris perintah

pemrograman

Page 10: BAB III ANALISA DAN CARA KERJA RANGKAIANstorage.jak-stik.ac.id/students/paper/penulisan ilmiah/20404058/BAB... · Gambar 3.2 Rangkaian Pemancar ... berupa Lampu. Rangkaian pemancar

36

START

SWICTH = 1

MOV SP, #30hMemasukan Isi Register

MOV A,P1Memasukan nilai P1 Ke A

P1.0 = 1

Memberikan Delay Pada P0.0

SET B P0.0Menyalakan LED dan

Lampu Ruangan

CLR P0.0Memberilan Nilai 0 Ke P0

Memberikan Delay ke P0

END

TIDAK

YA

TIDAK

YA

Gambar 3.9 Flowchart Program

Page 11: BAB III ANALISA DAN CARA KERJA RANGKAIANstorage.jak-stik.ac.id/students/paper/penulisan ilmiah/20404058/BAB... · Gambar 3.2 Rangkaian Pemancar ... berupa Lampu. Rangkaian pemancar

37

Untuk menjalankan suatu program, dibutuhkan penyesuaian antara perangkat

keras dengan perangkat lunaknya untuk memasukkan data-data yang dibutuhkan

agar rangkaian dapat berjalan sesuai dengan program yang telah dibuat.

Berikut merupakan listing program untuk sensor jarak berdasarkan

penjelasan dari flowchart pada gambar 3.8 yang ditulis dengan dengan

menggunakan bahasa assembler.

cseg

org 4000h ; alamat awal ljmp start

delay: mov r7, #0ffh ; masukan nilai 0ffh ke r7djnz r7, $ ; mengurangi 1 nilai r7

; jika r7 ≠0 maka kembali ke delay

ret ; mengakhiri subroutine

start: mov sp,#30H ; memasukan nilai 30h sp

loop:mov a, p1 ; memasukkan nilai port 1

ke a jnb p1.0, nyala clr p0.0 ; Port 0.0 mati ajmp loop

nyala: setb p0.0 ; memasukkan bit ke p0.0 acall delay ; memanggil subroutinedelay ajmp ulang

end

Pada program diatas terdapat perintah delay yang berfungsi untuk membuat

output led dan lampu ruangan pada port 0.0 menyala dengan stabil. Proses

program tidak akan berakhir sebelum switch off di tekan.

Page 12: BAB III ANALISA DAN CARA KERJA RANGKAIANstorage.jak-stik.ac.id/students/paper/penulisan ilmiah/20404058/BAB... · Gambar 3.2 Rangkaian Pemancar ... berupa Lampu. Rangkaian pemancar

38

3.4 Prosedur Pengujian Rangkaian

Ketika rangkaian selesai dibuat penulis perlu melakukan pengujian terhadap

rangkaian secara keseluruhan. Hal tersebut dilakukan untuk mengetahui berfungsi

dengan baik atau tidak rangkaian tersebut. Ada pun hal-hal yang penulis lakukan

untuk pengujian sebagai berikut :

1. Siapkan catu daya dengan dengan arus searah ( DC ) sebesar +5 volt

2. Hubungkan rangkaian dengan catu daya sebesar +5 volt

3. Ketika rangkaian telah terhubung dengan catu daya. Maka led yang

berwarna merah akan menyala yang menandakan bahwa rangkaian telah

siap.

4. Untuk memberikan input pada mikrokontroller, dapat dilakukan dengan

cara mengarahkan rangkaian pemancar ke rangkaian penerima yang telah

terpasang.

5. Perhatikan keadaan led berwarna merah pada rangkaian relay sebagai

indikator bahwa antara rangkaian pemancar dengan rangkaian penerima

dan mikrokontroller AT89C51 telah terhubung dengan baik.

Dari prosedur pengujian rangkaian diatas yang telah penulis lakukan tidak

terdapat masalah ketika dilakukan pengujian. Antara Rangkaian pemancar,

rangkaian penerima, mikrokontroller AT89C51 dan rangkaian pemberi informasi

bekerja dengan baik

3.5 Hasil Uji Coba Rangkaian

Pada rangkaian yang dibuat penulis perlu melakukan uji coba untuk

memastikan seberapa jauh kemampuan sensor terhadap jenis-jenis benda tertentu.

Uji coba dilakukan dengan memperpanjang jarak antara pemancar dan penerima

dan menghalangi sensor menggunakan beberapa jenis benda seperti logam, kayu,

aluminium dan lain sebagainya. Dari uji coba yang dilakukan dapat dilihat pada

table berikut :

Page 13: BAB III ANALISA DAN CARA KERJA RANGKAIANstorage.jak-stik.ac.id/students/paper/penulisan ilmiah/20404058/BAB... · Gambar 3.2 Rangkaian Pemancar ... berupa Lampu. Rangkaian pemancar

39

Jarak antara penerima

dan pemancar

( Centimeter )

Sudut Simpangan

(derajat)

Lampu Ruangan

1 0 30 45 90 On On On On

2 0 30 45 90 On On On On

3 0 30 45 90 On On On On

4 0 30 45 90 On On On On

5 0 30 45 90 On On On On

6 0 30 45 90 On On On On

8 0 30 45 90 On On On On

10 0 30 45 90 On On On On

12 0 30 45 90 Off Off Off Off

14 0 30 45 90 Off Off Off Off

ON = Lampu Menyala, OFF = Lampu Mati

Tabel 3.1 Pengukuran dengan Berbagai Jarak Pancaran

Pengujian jarak maksimum yang dicapai oleh sensor penerima infra merah

yaitu dengan cara rangkaian pemancar diperjauh dengan rangkaian penerima.

Seperti yang diperlihatkan dalam tabel 3.1 jarak terdekat antara rangkaian

pemancar dan rangkaian penerima adalah 1 centimeter dengan sudut simpangan

Page 14: BAB III ANALISA DAN CARA KERJA RANGKAIANstorage.jak-stik.ac.id/students/paper/penulisan ilmiah/20404058/BAB... · Gambar 3.2 Rangkaian Pemancar ... berupa Lampu. Rangkaian pemancar

40

sebesar 0, 30, 45, 90 derajat memperlihatkan bahwa lampu ruangan dalam keadaan

ON ( menyala) sedangkan untuk jarak terjauh lebih dari 10 centimeter dengan

sudut simpangan yang sama lampu ruangan dalam keadaan OFF ( mati ).

Penghalang Lampu Ruangan

Plastik On

Kertas On

Kain Off

Kayu Off

On = lampu menyala, Off = lampu mati

Tabel 3.2 Pengukuran dengan Menggunakan Penghalang

Pengukuran dengan menggunakan penghalang untuk mengetahui apakah

alat masih dapat bekerja bila antara pemancar dan penerima terhalang oleh suatu

benda hasilnya dapat dilihat sesuai dalam tabel 3.2 untuk penghalang dengan

plastik dan kertas, sensor masih dapat mengirimkan sinyal dan lampu ruangan

dalam keadaan On ( menyala ), sedangkan untuk penghalang kain dan kayu sensor

tidak dapat mengirimkan sinyal dan lampu dalam keadaan Off ( mati )

3.6 Kendala Rangkaian

Dalam rangkaian yang penulis buat masih terdapat kendala terutama pada

sensor dimana tingkat kepekaan terhadap jarak selalu berubah-ubah. Pada jarak

antara 1 meter hingga 5 meter sensor masih bekerja dengan baik dalam

pengiriman sinyal tetapi untuk jarak 6 meter hingga jarak maksimal 10 meter

sensor bekerja kurang baik karena sinyal yang dikirimkan tidak maksimal.

Page 15: BAB III ANALISA DAN CARA KERJA RANGKAIANstorage.jak-stik.ac.id/students/paper/penulisan ilmiah/20404058/BAB... · Gambar 3.2 Rangkaian Pemancar ... berupa Lampu. Rangkaian pemancar

41