BAB III - Syuratman's Blog | I agree that knowledge is free · Web viewKerja alat ini dimulai pada...
-
Upload
hoangkhuong -
Category
Documents
-
view
214 -
download
0
Transcript of BAB III - Syuratman's Blog | I agree that knowledge is free · Web viewKerja alat ini dimulai pada...
BAB III
RANCANG BANGUN
3.1 Tujuan Perancangan
Perancangan merupakan suatu tahap yang sangat penting dalam
pembuatan suatu alat, sebab dengan menganalisa komponen yang digunakan
maka alat yang akan dibuat dapat bekerja seperti yang diharapkan. Petunjuk yang
memuat spesifikasi komponen atau data book merupakan petunjuk yang sangat
penting dalam melakukan percobaan di laboratorium apabila dari hasil yang
diharapkan, maka kegiatan selanjutnya adalah membuat kedalam bentuk yang
lebih kompleks.
Untuk mendapatkan hasil yang optimal, haruslah terlebih dahulu membuat
rancangan yang baik. Dengan memperhatikan sifat dan karakteristik dari tiap-tiap
komponen yang digunakan serta persediaan suku cadang di pasaran sehingga
dapat mempermudah dalam pengerjaannya dan kerusakan pada komponen yang
digunakan dapat dihindari. Sebelumnya kita harus mengerti dulu tentang tujuan
dari perencanaan tersebut, dan juga tentang langkah-langkah dari perencanaannya.
3.2 Diagram Blok Rangkaian
Diagram blok rangkaian merupakan salah satu bagian terpenting dalam
perancangan peralatan elektronik, karena dari diagram blok dapat diketahui
prinsip kerja secara keseluruhan dari rangkaian elektronik yang dibuat. Sehingga
keseluruhan blok dari alat yang dibuat dapat membentuk suatu sistem yang dapat
difungsikan atau sistem yang bekerja sesuai dengan perancangan. Keseluruhan
dari diagram blok dari alat yang dibuat dapat dilihat pada Gambar 3.1 dibawah
ini :
43
Gambar 3.1. Gambar Blok Rangkaian Pintu Gerbang dan Garasi Otomatis
Blok diagram rangkaian merupakan salah satu bagian terpenting dalam
perancangan suatu alat, karena dari blok diagram rangkaian inilah akan diketahui
cara kerja rangkaian secara keseluruhan. Sehingga keseluruhan blok diagram
rangkaian tersebut akan menghasilkan suatu sistem yang dapat difungsikan atau
dapat bekerja sesuai dengan perancangan. Karena pembahasan pada Laporan
Akhir ini hanya membatasi pada pembuatan pintu geser otomatis secara khusus
membahas mengenai blok pada rangkaian pintu garasi/gerbang otomatis dan pada
blok lainnya. Maka dalam perancangan dan pembuatan rangkaian elektronik ini
penulis membagi menjadi beberapa bagian blok sesuai dengan gambar 3.1 diatas.
Dari gambar gambar 3.1 blok diagram rangkaian diatas dapat dilihat
bahwa pada bagian Rangkaian Pintu Otomatis terdiri dari beberapa blok atau
beberapa bagian yaitu :
- Catu daya
- Remote Kontrol ( Transmitter dan Receiver )
- Sensor Infra Red
- Mikrokontroller AT89S52
- Driver Relay
- Motor DC
43
3.3 Flow-Chart Rangkaian
Gambar 3.2. Flowchart Rangkaian
3.4 Listing Program$regfile = "8052.dat"
$crystal = 11059200
M0 Alias P1.7
M1 Alias P1.5
M2 Alias P1.4
M3 Alias P1.3
M4 Alias P1.2
43
Se1 Alias P2.0
Rmt Alias P2.1
Red1 Alias P2.2
Red2 Alias P2.3
Red3 Alias P2.5
Limit1 Alias P3.2
Limit2 Alias P3.3
Limit3 Alias P3.4
Limit4 Alias P3.5
M1 = 0
M2 = 0
Se1 = 1
Rmt = 0
P1 = &H00
P0 = &H00
P2 = &HFF
P3 = &HFF
Do
Do
Loop Until Se1 = 0
M0 = 1
Waitms 10
Do
Loop Until Se1 = 0
M0 = 1
Waitms 10
Do
Loop Until Rmt = 0
M1 = 1
43
Waitms 10
Do
Loop Until Limit1 = 0
M1 = 0
Waitms 10
Do
Loop Until Red1 = 0
M2 = 0
Waitms 10
Do
Loop Until Red2 = 0
M3 = 1
Waitms 10
Do
Loop Until Limit3 = 0
M3 = 0
M2 = 1
Waitms 10
Do
Loop Until Limit2 = 0
M2 = 0
Waitms 10
Do
Loop Until Red3 = 0
M4 = 1
Waitms 10
Do
Loop Until Limit4 = 0
43
M4 = 0
Waitms 10
'keluar
Do
Loop Until Rmt = 0
M3 = 1
Waitms 10
Do
Loop Until Limit3 = 0
M3 = 0
Waitms 10
Do
Loop Until Red2 = 0
M1 = 1
Waitms 10
Do
Loop Until Limit1 = 0
M1 = 0
Waitms 10
Do
Loop Until Red1 = 0
M4 = 1
Waitms 10
Do
Loop Until Limit4 = 0
M4 = 0
Wait 3
43
M2 = 1
Do
Loop Until Limit2 = 0
M2 = 0
Waitms 10
Loop
43
3.5 Rangkaian Pintu Gerbang
Gambar 3.3 Remote Kontrol Transmitter
43
Gambar 3.4 Remote Kontrol Receiver
3.6 Rangkaian Pintu Gerbang dan Garasi Otomatis
43
Gambar 3.5 Rangkaian Pintu Gerbang dan Garasi Otomatis
Kerja alat ini dimulai pada saat mobil memasuki pintu gerbang, maka
tombol remote di tekan, pintu garasi akan membuka. Kemudian sensor terhalang
oleh mobil yang akan memasuki ruangan halaman , maka infra red akan
mengeluarkan tegangan sebesar 5 V, secara otomatis sesuai dengan perintah
program, data digital (logika 1) dikirim ke mikrokontroler pada port-port P1.0
43
untuk diproses. Kemudian mikrokontroler akan memproses dan menyampaikan
pada port P2.0 dan P2.1 yang merupakan rangkaian penggerak motor untuk
membuka pintu garasi dan menutup pintu gerbang. Ketika mobil telah masuk
dalam garasi, sensor akan infra merah kan membaca keberadaan objek, sehinggan
akan menutup pintu nya kembali. Terlebih dahulu Arus tersebut masuk ke port
P2.0 dan menggerakkan transistor yang merupakan switch untuk menggerakkan
kontak bergerak pada relay 1 ke arah motor sehingga arus dapat mengalir pada
motor, motor berputar membuka pintu, bila menyentuh limit switch. maka motor
akan berhenti
3.7 Rangkaian Catu daya
Gambar 3.6 Skema Rangkaian Catu Daya
Power supply adalah suatu sistem yang dapat bekerja mengkonversikan
tegangan arus bolak balik (AC) ke tegangan searah (DC) pada nilai tertentu. Oleh
karena itu rangkaian power supply sangat diperlukan untuk pintu geser otomatis,
karena alat ini membutuhkan tegangan DC untuk mengontrolnya, yaitu sebesar 12
V. Sensor infra red membutuhkan tegangan sebesar 5 V DC, sedangkan
mikrokontroler memerlukan tegangan sebesar 5 VDC. Disini penulis memakai IC
7805, 7806 dan 7812 karena sangat stabil, selain itu juga diperlukan adanya
penambahan kapasitor untuk filter dan mengurangi terlalu tingginya tegangan
puncak pada saat supply dalam kondisi start. Rangkaian power supply yang baik
43
dan mudah yang digunakan sebagai sumber tegangan dan dapat disesuaikan untuk
kebutuhan pemakaian
3.8 Rangkaian Comparator Sensor PIR
Gambar 3.7 Rangkaian Penguat Sensor IR
Prinsip kerja dari komparator sensor infra merah yang digunakan pada
rangkaian pintu otomatis ini adalah sebagai pembanding antara dua inputan,
dengan salah satu inputan dipakai sebagai acuan /referensi. Pada rangkaian comparator ini input acuan/referensi diatur menggunakan sebuah trimpot. Rangkaian ini bekerja ketika gerakan dari objek terdeteksi oleh sensor, kemudian sensor akan
43
mengeluarkan tegangan yang kemudian dibandingkan /kompare dengan tegangan referensi yang telah diset sebesar 4.9 V. Apabila tegangan inputan lebih besar dari tegangan referensi (misal tegangan referensi di terminal inverting), maka nilai output op-amp akan menjadi High (jika +Vcc= 5V, maka outputannya sebesar 5Volt). Tegangan inilah yang menjadi logika 1 mikrokontroller untuk mengaktifkan rangkaian driver motor.
Apabila tegangan inputan lebih kecil dari tegangan referensi tadi, maka op-amp akan mengeluarkan tegangan Low (-Vcc) jika –Vcc = 0 V maka outputannya adalah nol Volt dan rangkaian mikrokontroller dalam keadaan menunggu.
3.9 Rangkaian Sistem Minimun AT89S52
Gambar 3.8 Rangkaian Mikrokontroler AT89S52
Rangkaian Mikrokontroler AT89S52 yaitu rangkaian pengendali dari semua proses pintu gerbang dan garasi otomatis. Rangkaian mikrokontroler inilah yang akan menerima
43
informasi dari sensor infra red untuk menggerakkan motor dc hingga akhirnya pintu dapat bergeser membuka dan menutup sesuai fungsinya. Didalam rangkaian mikrokontroler ini terdapat empat port yang digunakan untuk menampung input atau output data yang terhubung langsung dengan rangkaian- rangkaian dari alat pintu geser otomatis, dimana keempatnya terletak pada port 1,2,3 dan 4 yaitu port P1.0 , P1.1 , P1.2 dan P1.3 digunakan sebagai input (sensor passive infra red), sedangkan port P2.0, P2.1 , P2.2 dan P2.3 digunakan sebagai output motor. Rangkaian ini tersusun atas oscilator kristal 12 MHz yang berfungsi untuk membangkitkan pulsa internal dan dua buah kapasitor sebesar 33 pF yang berfungsi untuk menstabilkan frekuensi. Kapasitor 10 ìF dan resistor 10 K Ohm berfungsi untuk rangkaian reset program yang terdapat pada mikrokontroler yang dijalankan.
3.10 Rangkaian Driver Relay
43
Gambar 3.9 Rangkaian Driver Relay
Driver relai adalah rangkaian yang dirancang terdiri dari dua buah transistor. Transistor-transistor tersebut difungsikan sebagai switch yang bekerja untuk mengaktifkan relai. Alasan penggunaan dua buah transistor pada rangkaian penggerak relay yaitu untuk mengatasi ketidakmampuan Mikrokontroler, untuk membuat Transistor saturasi karena Mikrokontroler tergolong aktif low. Ketika logika high diberikan pada salah satu pin Mikrokontroler maka impedansinya akan tinggi sehingga arus yang dihasilkan oleh pin Mikrokontroler tidak mampu membuat transistor saturasi disebabkan IB < Ib saturasi jika rangkaian penggerak menggunakan satu transistor, oleh karena itu dirangkai rangkaian switching transistor. Pada perancangan ini, digunakan
43
empat buah relai untuk mengaktifkan dua buah beban yang berupa 2 motor DC.
3.11 Langkah-langkah PerancanganPerancangan adalah tahap penting dalam pembuatan
suatu perangkat elektronik tetapi sebelum melakukan perancangan terhadap benda kerja maka terlebih dahulu dipersiapkan suatu perencanaan yang baik untuk mendapatkan hasil yang memuaskan. Untuk perancangan sistem terdiri dari :
1. Perancangan MekanikPada perancangan mekanik ini penulis membuat aplikasi
miniature pintu pagar rumah ( gerbang ) dan Garasi.
2. Perancangan SoftwarePada perancangan software ini kita yang mengatur
rangkaian luar yang telah kita buat pada perancangan hardware dengan mengisi komponen khususnya mikrokontroller sehigga input dan outputnya langsung dapat kita gunakan untuk rangkaian yang telah kita buat.
3. Perancangan HardwarePada perancangan ini kita membuat bagian luar dari
rangkaian yang kita gunakan sebagai input atau output dari komponen yang telah diprogram melalui perancangan software.
3.11.1 Perancangan MekanikUntuk kesan aplikasi yang sebenarnya, maka penulis
membuat pintu miniatur yang menyerupai bentuk pintu gerbang yang sebenarnya sehingga sisi yang dibuat ini seolah-olah siap
43
digunakan pada aplikasi yang khusunya pada pintu gerbang dan garasi rumah.
3.11.2 Perancangan SoftwarePerancangan software adalah proses perancangan untuk
pembuatan program yang akan dijalankan oleh mikrokontroler. Sebuah mikrokontroler tidak akan bekerja sebelum diberikan program, program tersebut mengatur mikrokontroler apa aja yang harus dilakukan dan dilaksanakan. Program yang sudah dibuat akan diisikan ke dalam sebuah EEPROM yang ada dalam mikrokontroler, sehingga program tersebut dapat dijalankan oleh mikrokontroler.
3.11.3 Perancangan HardwarePada bagian perancangan elektronik ini meliputi semua
tahapan pengerjaan yang merupakan bagian inti dari alat. Bagian ini terdapat komponen–komponen elektronika, yang mana komponen dan rangkaian saling memilki keterkaitan satu sama lain.
Catu daya dimaksudkan untuk memberikan tegangan DC yang dibutuhkan oleh masing-masing rangkaian, oleh karena itu harus benarbenar baik. Tegangan dan arus harus benar-benar diperhatikan dalam pembuatan alat ini. Apabila rangkaian ini tidak baik, maka kemungkinan besar rangkaian tidak akan menyala atau rusak. Bagian rangkaian elektronik pada alat ini memerlukan tegangan input sebesar 5 Volt dan 12 Volt, karena itu pada keluaran catu daya ini terdapat IC 7805 dan 7812, agar menghasilkan tegangan sebesar 5 Volt dan 12 Volt
3.12 Daftar Alat dan Bahan
43
Dalam proses pembuatan rangkaian pintu otomatis ini penulis menggunakan beberapa peralatan kerja untuk meyelesaikan proyek akhir ini, alat yang digunakan adalah sebagai berikut:
1. Solder2. Bor3. Mata Bor ukuran 3,5 mm dan 1 mm4. Obeng plus5. Obeng min6. Tang Potong7. Tang Jepit
Selain peralatan diatas, penulis juga menggunakan beberapa bahan penunjang pada tahap finishing dari rangkaian yang dibuat. Bahan-bahan tersebut adalah sebagai berikut :1. Ferry Chlroida2. Timah solder3. Triplek ukuran 7 mm4. Baut dan mur5. Kabel-kabel penghubung6. Kabel Power AC Cord7. Heatsink
Tabel 3.1 Daftar Komponen Rangkaian
No. Nama Komponen Nilai Jumlah (buah)
1. Sensor Photo Dioda - 3 Buah
2. Sensor Infra Red - 3 Buah
43
3. Mikrokontroler AT89S52 - 1 Buah
4. Motor DC 12 V 2 Buah
5. Relay DC 12 V 4 Buah
6. Transistor C9012 4 Buah
7. Transistor C9014 4 Buah
8. IC 7805 - 1 Buah
9. IC 7806 - 1 Buah
10. IC 7812 - 2 Buah
11. Resistor 1K 8 Buah
12. Resistor 22K 4 Buah
13. Transformator 2A 1 Buah
14. Kapasitor 2200uF/25V 1 Buah
15. Kapasitor 1000uF/25V 3 Buah
16. Remote Kontrol ( Transmitter
Dan Receiver )
- 1 Set
17. Kabel AC - Secukupnya
18. Dioda 2 A 2 Buah
19. Led - 9 Buah
3.13Proses Pembuatan Alat3.13.1 Pembuatan Tata Letak Komponen
Langkah-langkah yang harus diperhatikan pada proses pembuatan tata letak komponen adalah mempelajari gambar rangkaian dengan baik, dan mempelajari karakteristik semua komponen yang akan digunakan dan menyusun semua komponen yang akan digunakan dengan teratur dan rapi untuk memperoleh jalur pengawatan yang sesingkat mungkin.
43
3.13.2 Pembuatan Jalur Dan PengawatanSetelah tata letak komponen di buat, langkah selanjutnya
adalah membuat pengawatan sebaik mungkin, hindari jalur-jalur bersudut lancip, jalur tipis, jarak antar jalur yang berdekatan, agar jalur tidak mudah rusak, pada saat penglarutan dan tidak terjadi hubungan singkat atau short. Itu semua bertujuan agar system yang kita buat dapat bekerja dengan baik sesuai yang kita harapkan.
3.13.3 Pembuatan PCBSebelum pembuatan PCB, sebaiknya terlebih dahulu
dilakukan percobaan rangkaian yang akan dibuat pada protoboard sesuai dengan gambar skema rangkaian. Komponen yang sudah terpasang pada protoboard dilakukan pemeriksaan kembali untuk menghindari salah satu hubungan yang dapat merusak komponen itu sendiri. Jika semua rangkaian sesuai dengan rangkaian baru percobaan dapat dilakukan Lakukan pengukuran pada titik- titik ukur dan pengamatan system kerja dari rangkaian.
Setelah rangkaian dicoba pada protoboard dan telah bekerja dengan benar, kemudian dilakukan penyusunan tata letak komponen (layout komponen). Tata letak komponen sangat mempengaruhi jalur yang akan dibuat, sehingga penempatan komponen sedekat mungkin terutama yang terhubung langsung. Dengan meletakan komponen lainnnya dapat memperpendek jalur, juga dapat menghemat penggunaanPCB.Proses pembuatan PCB ini adalah sebagai berikut :1. Papan PCB di potong sesuai dengan layout yang dibuat.
43
2. Papan PCB dibersihkan (dicuci) agar bersih dari minyak dan karat.
3. Penggambaran (layout) pada papan PCB ini dapat dilakuakn dengan pena permanent, rugos atau dengan sablon.
4. Pelarutan PCB dengan larutan Ferry chloride (Fecl3).5. Bersihkan bekas layout yang ada pada PCB dengan amplas
lembut atau dicuci dengan tiner.6. Pengeboran untuk pin komponen.7. Pemasangan komponen dan penyolderan pada PCB, pasang
terlebih dahulu komponen pasif kemudian komponen aktif untuk menghindari panas pada saat penyolderan.
8. Pemotongan sisa kaki komponen yang masih panjang.
3.13.4 Pemasangan komponenKomponen – komponen dipasang pada PCB sesuai dengan
tata letak komponen dan layout sehingga tidak terjadi salah pasang, hubung singkat atau hal- hal yang tidak diinginkan. Komponen- komponen yang digunakan memiliki kualitas yang baik dan belum berkurang efisiensinya.Penyolderan dilakukan sebaik mungkin dengan panas yang tidak terlalu tinggi sehingga tidak merusak komponen. Komponen – komponen seperti IC sangat peka terhadap panas, sehingga menyebabkan komponen tidak dapat berfungsi lagi. Oleh karena itu, Ic dipasang terakhir setelah komponen- komponen lain terpasang.
Dalam memasang dan mengatur tata letak komponen dibutuhkan data book IC dan agar tidak ada komponen yang salah pasang polaritasnya. Selanjutnya dapat dilihat gambar tata letak komponen dan layout di PCB. Setelah dilakukan penyolderan rangkaian dilihat kembali apa penyolderan sudah
43
sempurna dan jangan dihidupakn dahulu karena pada komponen yang terbuat dari silikon karakteristiknya mudah berubah sehingga kinerja alat berkurang.
3.13.5 Pengetesan AlatPada tahap ini, setelah semuanya selesai maka yang harus
dilakukan adalah pengetesan rangkaian yang telah dirangkai di protoboard. Apabila alat yang diinginkan dapat bekerja dengan baik maka pembuatan berhasil dan dilanjutkan pada tahap berikutnya.
3.13.6 Penilaian Daya GunaSetelah sistem siap, lengkap dengan rakitannya dan dibuat
perangkat lunak dan perangkat keras, maka system harus menjalani penilaian daya guna. Bila alat memenuhi spesifikasi, maka alat tersebut akan siap dioperasikan.
43
Gambar 3.10 Miniatur Pintu Gerbang dan Garasi Otomatis
43