PERANCANGAN DAN CARA KERJA ALAT
Penguat Sinyal
photodio da
Driver UV-tron UV-tron
uC AT89s52 Display matriks
relay Pompa air
relay alarm
uC AT89s52
Driver motor Stepper
Otor Stepper
Pada perancangan alat pendeteksi dan pemadam kebakaran otomatis dengan menggunakan sensor UV- tron berbasis mikrokontroller AT89S51 ini secara umum terdiri dari 11 blok diagram utama. Sensor UV-
tron digunakan untuk mendeteksi api kemudian setelah UV-tron bekerja photodioda mendeteksi api digerakkan motorstepper mencari posisi api. Untuk dapat menghidupkan pompa secara otomatis
diperlukan suatu rangkaian driver, driver pompa ini terdiri dari rangkaian relay dimana relay ini berfungsi sebagai saklar elektronik. Driver relay yang sama juga digunakan untuk mengaktifkan alarm. Display
berfungsi untuk menampilkan tulisan peringatan.
3.1 Rangkaian Mikrokontroler AT89S51
Rangkaian ini berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh system yang ada. Rangkaian mikrokontroler ditunjukkan pada gambar berikut ini:
Gbr.3.1.Rangkaian Mikrokontroller AT89S51 Pin 31 External Access Enable EA diset high H. Ini dilakukan karena mikrokontroller
AT89S51 tidak menggunakan memori eskternal.
Universitas Sumatera Utara
mempengaruhi kecepatan mikrokontroller AT89S51 dalam mengeksekusi setiap perintah dalam program. Pin 9 merupakan masukan reset aktif tinggi. Pulsa transisi dari rendah ke tinggi akan me-reset
mikrokontroller ini. Pin 32 sampai 39 adalah Port 0 yang merupakan saluranbus IO 8 bit open collector dapat juga digunakan sebagai multipleks bus alamat rendah dan bus data selama adanya akses ke memori
program eksternal. Pada port 0 ini masing masing pin dihubungkan dengan resistor 4k7 ohm. Resistor 4k7 ohm yan dihubungkan ke port 0 befungsi sebagai pull up penaik tegangan agar
output dari mikrokontroller dapat mntrigger transistor. Pin 1 sampai 8 adalah port 1. Pin 21 sampai 28 adalah port 2. Dan Pin 10 sampai 17 adalah port 3. Pin 39 yang merupakan P0.0 dihubungkan dengan
sebuah resistor 330 ohm dan sebuah LED. Ini dilakukan hanya untuk menguji apakah rangkaian minimum mikrokontroller AT89S51 sudah bekerja atau belum. Dengan memberikan program sederhana
pada mikrokontroller tersebut, dapat diketahui apakah rangkaian minimum tersebut sudah bekerja dengan baik atau tidak. Jika LED yang terhubug ke Pin 39 sudah bekerja sesuai dengan perintah yang diberikan,
maka rangkaian minimum tersebut telah siap digunakan. Pin 20 merupakan ground dihubungkan dengan ground pada power supplay. Pin 40 merupakan sumber tegangan positif dihubungkan dengan + 5 volt
dari power supplay.
3.2 Rangkaian Pengendali Motor Stepper
Rangkaian pengendali motor stepper digunakan agar dapat menggerakkan fotodioda dan selang pompa secara otomatis. Rangkaian ini menggunakan motor stepper dan driver motor stepper. Motor
stepper berfungsi untuk menggerakkan fotodioda dan selang pompa dan driver motor stepper berfungsi untuk mengendalikan motor stepper rangkaian pengendali motor stepper dapat dilihat pada gambar
berikut: Gambar 3.2 rangkaian driver
motor stepper
Universitas Sumatera Utara
dengan jarum jam. Rangkaian ini akan dikendalikan oleh mikrokontroler AT89S51. Jadi dengan memberikan sinyal high secara bergantian ke input dari rangkaian driver motor stepper tersebut, maka
pergerakan motor stepper sudah dapat dikendalikan oleh mikrokontroler AT89S51.
Rangkaian driver motor stepper ini terdiri dari empat masukan dan empat keluaran, dimana masing- masing masukan dihubungkan dengan mikrokontroler AT89S51 dan keluarannya dihubungkan ke motor
stepper. Rangkaian ini akan bekerja memutar motor stepper jika diberi sinyal high 1 secara bergantian pada ke-4 masukannya.
Rangkaian ini terdiri dari 4 buah transistor NPN TIP122. Masing-masing transistor dihubungkan ke P0.0, P0.1, P0.2 dan P0.3 pada mikrokontroler AT89S51. Basis dari masing-masing transistor diberi
tahanan 10 Kohm untuk membatasi arus yang masuk ke transistor. Kolektor dihubungkan dengan kumparan yang terdapat pada motor stepper, kemudian kumparan dihubungkan dengan sumber tegangan
12 volt.dan emitor dihubungkan ke ground. Jika P0.0 diberi logika high 1, yang berarti basis pada transistor TIP 122 mendapat tegangan 5
volt, maka transistor akan aktip. Hal ini akan menyebabkan terhubungnya kolektor dengan emitor, sehingga kolektor mendapatkan tegangan 0 volt dari ground. Hal ini menyebabkan arus akan mengalir
dari sumber tegangan 12 volt ke kumparan, sehingga kumparan akan menghasilkan medan magnet. Medan magnet ini akan menarik logam yang ada pada motor, sehingga motor mengarah pada kumparan
yang memiliki medan magnet tesebut. Jika kemudian P0.0 di beri logika low 0, yang berarti transistor tidak aktip dan tidak ada arus
yang mengair pada kumparan, sehingga tidak ada medan magnet pada kumparan. Dan disisi lain P0.1 diberi logika high 1, sehingga kumparan yang terhubung ke P0.1 akan menghasilkan medan magnet.
Maka motor akan beralih kearah kumparan yang terhubung ke P0.1 tersebut. Seterusnya jika logika high diberikan secara bergantian pada input dari driver motor stepper, maka motor stepper akan berputar sesuai
dengan arah logika high 1 yang diberikan pada inputnya. Untuk memutar dengan arah yang berlawanan dengan arah yang sebelumnya, maka logika high
1 pada input driver motor stepper harus diberikan secara bergantian dengan arah yang berlawanan dengan sebelumnya.
Universitas Sumatera Utara
Rangkaian power supplay berfungsi untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian. Rangkaian PSA yang dibuat terdiri dari satu keluaran, yaitu 5 volt, keluaran 5 volt ini digunakan untuk
menghidupkan seluruh rangkaian. Rangkaian power supplay adaptor ditunjukkan oleh gambar berikut ini,
Gambar 3.3 Rangkaian Power Supplay PSA Trafo CT merupakan trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari 220 volt
AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan disearahkan dengan menggunakan dua buah dioda, selanjutnya 12 volt DC akan diratakan ol
eh kapasitor 2200 μF. Regulator tegangan 5 volt LM7805CT digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan
masukannya. LED hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan. Transistor PNP TIP 32 disini berfungsi untuk mensupplay arus apabila terjadi kekurangan arus
pada rangkaian, sehingga regulator tegangan LM7805CT tidak akan panas ketika rangkaian butuh arus yang cukup besar.Transistor tipe PNP ini akan aktif jika tegangan pada basis 0,7 volt dari tegangan
positip. Tegangan positip yang dihubungkan ke emitor sebesar 12 volt, sehingga transistor akan aktip jika diberi tegangan yang lebih kecil dari 12 volt – 0,7 volt = 11,3 volt. Dalam kondisi biasa LM7805 tidak
kekurangan arus, maka basis akan mendapatkan tegangan 12 volt, sehingga transistor tidak aktip, emitor tidak terhubung dengan kolektor, sehingga tegangan pada kolektor sama dengan tegangan pada output
regulator LM7805 yaitu 5 volt. Namun jika rangkaian membutuhkan arus yang lebih banyak, maka regulator akan mengambil arus dari inputnya, sehingga tegangan pada input regulator akan turun hingga
lebih kecil dari 11,3 volt, transistor akan aktip, maka arus akan mengalir dari emitor ke kolektor. Pada transistor ini jika aktip, maka yang mengalir dari emitor ke kolektor adalah arusnya, sedangkan
tegangannya tidak, sehingga tegangan pada kolektor tetap 5 volt.
Vreg LM7805CT
IN OUT
TIP32C 100
100uF
330
2200uF 1uF
220 V AC 0 V
5 Volt DC 0 Volt
12 Volt DC
12 V
Universitas Sumatera Utara
A733 Vcc
Vcc
C 945 3
2 3
2 1
1 µ
c
Vcc
LM 385 1 K
Ω 1 K
Ω 1 K
Ω 1 K
Ω 10 K
Ω 100 K
Ω 330
Ω
100 K Ω
100 K Ω
Rangkaian ini berfungsi untuk memperkuat sinyal yang dihasilkan oleh masing-masing sensor sehingga cukup kuat untuk memberikan logika high atau logika low kepada mikrokontroler AT89S51.
Rangkaian penguat sinyal ditunjukkan pada gambar 3.3 berikut :
Gambar 3.4 Rangkaian penguat sinyal Sinyal dari sensor akan diperkuat oleh transistor A733 sebagai penguat depan sekaligus
menyesuiakan impedansi input terhadap Op-Amp 358. Op-Amp LM 358 sebagai penguat ganda non inverting memperkuat sinyal yang dihasilkan oleh penguat depan yaitu transistor A733. Pada Op_Amp
pertama sinyal akan dikuatkan sampai maksimal 100 kali penguatan. Kemudian output dari Op-Amp pertama ini akan diinputkan ke Op-Amp kedua untuk dikuatkan lagi sampai maksimal 100 kali
penguatan. Dengan demikian output dari Op-Amp kedua mampu mendrive transistor C945 untuk menekan logika high atau logika low pada pin input mikrokontroler AT89S51.
Transistor C945 ini merupakan transistor jenis NPN. Transistor ini akan aktip saturasi jika pada basis diberikan tegangan lebih besar dari 0,7 volt. Jika transistor ini aktip, maka kolektor akan terhubung
ke emitor sehingga tegangan pada kolektor akan jatuh menjadi 0 volt. Jatuhnya tegangan pada kolektor dari 5 volt ke 0 volt inilah yang merupakan indikasi adanya rembesan air yang diterima oleh sensor air.
Jatuhnya tegangan pada kolektor dari 5 volt ke 0 volt ini juga akan menyebabkan LED indikator menyala.
Universitas Sumatera Utara
tegangan yang terjadi pada kolektor akan dapat diketahui oleh mikrokontroler AT89S51.
3.5 Rangkaian Pengendali Pompa Air
