PERANCANGAN PERANGKAT KERAS Perancangan Robot Pemadam Api Berbasis Mikrokontrolera T89C51

BAB III PERANCANGAN PERANGKAT KERAS

III.1 Spesifikasi Sistem Dalam perancangan robot pemadam api mikrokontroler AT89C51 digunakan sebagai komponen utama yang mengatur komponen lainnya seperti: sensor jarak SHARP GP2D12, phototransistor sensor api, motor dc, dan motor driver L293D. Hardware robot dirancang agar mikrokontroler dapat menerima masukan dari sensor jarak dan sensor api kemudian memutuskan pergerakan motor dc melalui H-bridge L293D hingga fungsi robot untuk memadamkan api lilin yang terdapat disekitarnya tercapai. Hardware robot dirancang sesuai diagram blok yang terdapat pada Gambar 3.1 . Gambar 3.1 Diagram Blok Perancangan Perangkat Keras Mikrokontroler menerima sinyal masukan dari dua sumber, yaitu sensor api photo transistor dan sensor jarak GP2D12. Agar mikrokontroler dapat membaca keluaran dari sensor api dan sensor jarak yang keluarannya analog, digunakan Raymond T.Simanjuntak : Perancangan Robot Pemadam Api Berbasis Mikrokontrolera T89C51, 2008 USU e-Repository © 2008 L324N sebagai analog to digital converter. Swich digunakan untuk memberi masukan pada mikrokontroler agar dapat menentukan mode robot, hal ini akan dibahas lebih lanjut pada bab IV. Berdasarkan masukan dari sensor jarak dan sensor api, mikrokontroler menggerakkan tiga buah motor dc: motor dc penggerak roda kanan dan kiri serta kipas angin. Dalam hal ini motor penggerak roda kanan dan kiri robot dikendalikan melalui H-Bridge L293D, dan untuk mengendalikan kecepatannya digunakan rangkaian Duty Cycle Modulation. Sedangkan kipas angin dikendalikan melalui transistor 2PA733. Berikut adalah penjelasan diagram blok pada Gambar 3.1 bagian demi bagian. III.2 Rangkaian Dasar Mikrokontroler AT89C51 Rangkaian sistem mikrokontroler AT89C51 berfungsi sebagai pusat kontrol yang membaca sensor untuk menentukan keluaran yang berupa sinyal kontrol yang mengendalikan motor dc. Untuk membuat sistem mikrokontroler bekerja, dibutuhkan komponen-komponen tambahan. Untuk mereset mikrokontroler secara otomatis setiap kali catu daya dinyalakan digunakan rangkaian reset. Dan sebagai penggerak osilator internal digunakan rangkaian clock yang terdiri dari sebuah kristal dan dua buah kapasitor. Berikut akan dijelaskan rangkaian reset dan rangkaian clock secara khusus. III.2.1 Rangkaian Reset Rangkaian reset diperlukan untuk mereset mikrokontroler secara otomatis setiap kali catu daya dinyalakan, hal ini akan me-reset program counter sehingga Raymond T.Simanjuntak : Perancangan Robot Pemadam Api Berbasis Mikrokontrolera T89C51, 2008 USU e-Repository © 2008 perintah program yang dieksekusi dimulai pada alamat 0h. Ketika catu daya diaktifkan, rangkaian reset menahan logika tinggi pin RST dengan jangka waktu yang ditentukan oleh lamanya pengisian muatan C. Jika pin RST diberi logika high selama dua siklus mesin maka mikrokontroler akan direset. Satu siklus mesin osc f . 12 membutuhkan waktu 1,085 µs, sehingga untuk mereset mikrokontroler dibutuhkan waktu minimal 2,17 µs. Tegangan RST yang diijinkan sebesar 0,7 Vcc hingga Vcc + 0,5. Jika tegangan RST minimal 3,5 V maka tegangan pada kapasitor maksimal 1,5 V untuk dapat me-reset mikrokontroler. Rangkaian reset dibentuk dengan rangkaian RC yang dapat dilihat dalam Gambar 3.2 vcc RST GND +vcc C R Gambar 3.2 Rangkaian ResetA dan Rangkaian SetaranyaB Dari rangkaian setara diperoleh: Vo = Vi sC R R . 1 + 3.1 Vo = Vi sCR sCR . 1 + 3.2 dengan tegangan Vi adalah Vcc yaitu 5V, dalam fungsi Laplace adalah s 5 sehingga: Raymond T.Simanjuntak : Perancangan Robot Pemadam Api Berbasis Mikrokontrolera T89C51, 2008 USU e-Repository © 2008 Vo = + = + = + RC s sCR CR sCR sCR s 1 1 . 5 1 . 5 1 . 5 Vo = 5.e RC t − RC t e Vo = 5 ln RC t Vo = 5 t = RC Vo 5 ln 3.3 dengan Vo adalah tegangan logika nominal yang diijinkan pin RST di mana Vo = 0,7 x Vcc = 0,7 x 5 volt = 3,5 volt sehingga t = RC 5 , 3 5 ln t = 0,357.R.C 3.4 dengan menggunakan pemisalan R = 10K dan t minimum adalah 2 µs maka untuk amannya dimisalkan = 4 µs maka: 4.10 6 − = 0,357 x 10 K x C C = 1.1nF telah memenuhi syarat minimal untuk dapat me-reset mikrokontroler AT89C51. III.2.2 Rangkaian Clock Kecepatan proses kerja mikrokontroler ditentukan oleh sumber clock pewaktuan yang mengendalikan mikrokontroler tersebut. AT89C51 telah menyediakan osilator internal yang dapat digunakan untuk membangkitkan pulsa Raymond T.Simanjuntak : Perancangan Robot Pemadam Api Berbasis Mikrokontrolera T89C51, 2008 USU e-Repository © 2008 clock. Untuk menentukan frekuensi osilatornya digunakan kristal yang dihubungkan ke pin XTAL 1 dan pin XTAL 2, serta menghubungkan pin tersebut dengan kapasitor yang dihubungkan ke ground. Besar kapasitansi kapasitor disesuaikan dengan spesifikasi pada datasheet AT89C51, yaitu sebesar 30pF ± 10pF. Karena kapasitor 30pF tidak tersedia dipasaran, maka digunakan kapasitor 33pF. Pemilihan besar frekuensi disesuaikan dengan kebutuhan. Untuk mempermudah perhitungan maka digunakan kristal 12MHz. Penggunaan kristal 12MHz akan mengakibatkan satu siklus mesin 12 periode paling lama dapat dikerjakan dalam waktu 1 s atau s MHz µ 1 12 12 1 = × . Rangkaian clock dalam perancangan ini ditunjukkan dalam Gambar 3.3. Gambar 3.3 Rangkaian clock III.2.3 Hubungan Port-port Mikrokontroler AT89C51 mempunyai empat buah port IO yang dapat digunakan. Dalam perancangan sistem mikrokontroler ini pin-pin IO digunakan adalah sebagai berikut: 1. Pin 0.0 – Pin 0.4 digunakan sebagai penerima masukan dari phototransistor sensor api. Raymond T.Simanjuntak : Perancangan Robot Pemadam Api Berbasis Mikrokontrolera T89C51, 2008 USU e-Repository © 2008 2. Pin 1.0 – Pin 1.3 digunakan sebagai penerima masukan dari sensor jarak GP2D12. 3. Pin 2.0 – Pin 2.4 digunakan sebagai pengendali motor driver L293D. Dan Pin 2.5 sebagai pengendali kipas angin. 4. Pin 1.4 dihubungkan ke saklar yang menentukan robot bekerja dalam mode jelajah atau dalam mode ruangan. 5. Pin 3.0 dan Pin 3.7 dan pin 1.5 digunakan untuk menyalakan dan memadamkan LED indikator. Hubungan pin-pin mikrokontroler ditunjukkan pada Gambar 3.4. ∀ ∃ ∋ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ + ,, Gambar 3.4 Hubungan pin-pin mikrokontroler Raymond T.Simanjuntak : Perancangan Robot Pemadam Api Berbasis Mikrokontrolera T89C51, 2008 USU e-Repository © 2008 Pada rangkaian di atas, karena port 0 bersifat open drain, maka ketika mengeluarkan logika ‘0’ maka akan terbaca sebagai logika ambang. Untuk itu dibutuhkan resistor pull up agar bisa memberikan logika ‘0’. Ketika memberikan logika ‘0’ maka tegangan keluaran V OL seharusnya adalah 0,5 V. Karena arus yang dibutuhkan ketika logika ‘0’ I OL adalah 3,2 mA dan catu daya yang digunakan Vcc adalah 5V, maka nilai R pull up yang dibutuhkan adalah: OL OL up pull I V Vcc R − = _ 3.5 mA V V R up pull 2 , 3 5 , 5 _ − = Ω ≈ Ω = k R up pull 5 , 1 1406,25 _ III.3 Rangkaian Sensor Jarak Dalam perancangan ini dibutuhkan empat buah sensor GP2D12. Sensor jarak GP2D12 memiliki tiga buah pin keluaran: Vo tegangan keluaran, Vcc dan GND. Pin Vcc dihubungkan dengan sumber tegangan 5V. Pin GND dihubungkan ke ground, dan Vo keempat sensor jarak dihubungkan ke pin 1.0 – pin 1.3 pada mikrokontroler AT89C51 melalui rangkaian pembanding. Gambar 3.5 dan Gambar 3.6 berikut menunjukkan hubungan pin-pin GP2D12 dan posisinya pada badan robot. Gambar 3.5 Rangkaian Sensor GP2D12 Raymond T.Simanjuntak : Perancangan Robot Pemadam Api Berbasis Mikrokontrolera T89C51, 2008 USU e-Repository © 2008 Gambar 3.6 Peletakan Sensor GP2D12 pada Badan Robot Keuntungan yang diperoleh dari penyusunan phototransistor seperti Gambar 3.6 adalah robot dapat menghindari tabrakan dengan benda di depan, di depan kiri dan didepan kanan serta mengikuti dinding yang terdapat disebelah kiri dengan hanya menggunakan empat buah sensor jarak. III.4 Rangkaian Sensor Api Rangkaian sensor api berfungsi untuk memberitahu mikrokontroler apabila ada api yang terdeteksi disekitar robot. Komponen utama dari rangkaian ini adalah phototransistor. Apabila api lilin terdeteksi, phototransistor akan mengalirkan arus dari Vcc ke ground sehingga tegangan outputnya akan LOW. Output rangkaian sensor api dihubungkan ke rangkaian pembanding. Berikut adalah rangkaian phototransistor sensor api. Raymond T.Simanjuntak : Perancangan Robot Pemadam Api Berbasis Mikrokontrolera T89C51, 2008 USU e-Repository © 2008 Gambar 3.7 Rangkaian Sensor Api Keluaran rangkaian akan menjadi masukan pada rangkaian pembanding. Rangkaian pembanding dapat menerima masukan dengan tegangan -0.3 V hingga 5,03 V dan arus maksimum 50 mA. Sedangkan arus maksimum yang dapat melewati phototransistor tidak diketahui karena ketidaktersediaan datasheetnya. Resistor R akan membatasi arus yang mengalir pada phototransistor dan rangkaian pembanding. Supaya aman, nilai arus yang melewati phototransistor dibatasi hingga 0,5 mA. Dengan demikian besar tahanan minimum yang dibutuhkan adalah sebagai berikut. R I V × = mA V R 5 , 5 = Ω = k R 10 Sebuah phototransistor dapat mendeteksi api lilin dalam sudut pandang 50 . Sehingga agar dapat mendeteksi api dalam 360 dibutuhkan paling sedikit 8 buah phototransistor yang masing-masing mendeteksi api dalam sudut 45 . Hal ini dapat dilihat pada Gambar 3.8 Raymond T.Simanjuntak : Perancangan Robot Pemadam Api Berbasis Mikrokontrolera T89C51, 2008 USU e-Repository © 2008 ∗ ∗ − Gambar 3.8 Susunan Phototransistor pada badan robot Keuntungan yang diperoleh dari penyusunan phototransistor seperti Gambar 3.9 adalah keberadaan api dapat langsung diketahui sekaligus dengan posisinya terhadap robot. Dengan demikian robot dapat berputar kearah lilin. Untuk menyederhanakan pemrograman, kedelapan phototransistor itu dibagi dalam empat kelompok. Yaitu dengan cara menyatukan keluaran phototransistor 1, 2, dan 3 serta transistor 6, 7, dan 8. Hasilnya diperlihatkan pada Gambar 3.9. Keempat kelompok itu adalah A, B, C, dan D. Gambar 3.9 Hasil Penggabungan Beberapa Phototransistor Posisi phototransistor seperti pada gambar diatas membuat robot dapat berputar kearah api lilin, tetapi untuk membuat robot dapat bergerak lurus mendekati Raymond T.Simanjuntak : Perancangan Robot Pemadam Api Berbasis Mikrokontrolera T89C51, 2008 USU e-Repository © 2008 api lilin itu, diperlukan sebuah phototransistor lagi phototransistor C yang mengarah tepat kedepan robot seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.10. Gambar 3.10 Susunan 9 Phototransistor pada Badan Robot Gambar 3.10 menunjukkan bahwa antara phototransistor B dan D terdapat celah sempit. Celah sempit ini adalah garis yang akan diikuti robot untuk mendekati lilin. Hal ini akan dibahas lebih lanjut pada BAB IV. III.5 Rangkaian Pembanding Tegangan Pembanding tegangan berfungsi untuk membandingkan tegangan masukan, dalam hal ini sinyal dari sensor jarak dan sensor api. Pembanding tegangan dalam perancangan ini menggunakan penguat operasional LM324N. III.5.1 Rangkaian Pembanding Untuk Sensor Api Sinyal dari sensor sensor api dijadikan masukan bagi pembanding dengan menghubungkannya ke masukan inverting IC LM324N. Saat tegangan masukan pembanding berada di atas tegangan referensi, maka keluaran pembanding adalah LOW 0V. Sebaliknya jika tegangan masukan pembanding di bawah tegangan referensi, maka keluaran pembanding adalah HIGH 5V. Mikrokontroler akan membaca sinyal HIGH sebagai tanda bahwa ada api lilin yang terdeteksi. Raymond T.Simanjuntak : Perancangan Robot Pemadam Api Berbasis Mikrokontrolera T89C51, 2008 USU e-Repository © 2008 Tegangan referensi diperoleh dengan memanfaatkan potensiometer sebagai pembagi tegangan. Karena arus input maksimum LM324 adalah 50mA dan agar lebih aman arus dibatasi hingga 5mA, maka nilai potensiometer minimum yang dibutuhkan adalah sebagai berikut. R I V × = mA V R 5 5 = Ω = k R 1 Rangkaian pembanding untuk sensor api ditunjukkan dalam Gambar 3.11 di bawah ini. Gambar 3.11 Rangkaian Pembanding Tegangan Untuk Sensor Api Gambar 3.12 menunjukkan rangkaian pembanding untuk sensor api menggunakan LM324N. Raymond T.Simanjuntak : Perancangan Robot Pemadam Api Berbasis Mikrokontrolera T89C51, 2008 USU e-Repository © 2008 Gambar 3.12 Rangkaian Pembanding Tegangan Untuk Sensor Api Menggunakan LM324N III.5.2 Rangkaian Pembanding Untuk Sensor Jarak Rangkaian pembanding untuk sensor jarak memiliki sedikit perbedaan dengan rangkaian pembanding sebelumnya. Rangkaian ini disusun untuk menghasilkan sinyal keluaran LM324N yang stabil sehingga dapat dibaca mikrokontroler dengan baik. Pada rangkaian ini keluaran dari sensor jarak GP2D12 dihubungkan ke masukan non inverting IC LM324N. Sehingga saat tegangan masukan pembanding berada di atas tegangan referensi, maka keluaran pembanding adalah HIGH 5V. Sebaliknya jika tegangan masukan pembanding di bawah tegangan referensi, maka keluaran pembanding adalah LOW 0V. Mikrokontroler akan membaca sinyal LOW itu sebagai tanda bahwa ada benda yang terdeteksi. Rangkaian pembanding untuk sensor jarak ditunjukkan dalam Gambar 3.13 pada halaman berikutnya. Raymond T.Simanjuntak : Perancangan Robot Pemadam Api Berbasis Mikrokontrolera T89C51, 2008 USU e-Repository © 2008 Gambar 3.13 Rangkaian Pembanding Untuk Sensor Jarak Rangkaian pembanding untuk sensor jarak mempunyai konfigurasi schmitt trigger untuk menghilangkan derau pada keluarannya. Untuk menghitung besar treshold digunakan rumus: sat V R R T 2 1 = 3.6 Dimisalkan R1 = 100k Ohm dan R2 = 1 M Ohm dan Vsat = 5V, maka V T 5 10 10 100 6 3 Ω Ω × = V T 5 10 10 100 6 3 Ω Ω × = V T 5 . = Pada gambar di halaman berikutnya digunakan dua buah potensiometer. Sebuah digunakan untuk mengatur kepekaan sensor jarak bagian belakang A dan D dan satu lagi digunakan untuk mengatur kepekaan sensor jarak bagian depan B dan C. Gambar 3.14 menunjukkan rangkaian pembanding untuk sensor api menggunakan LM324N. Raymond T.Simanjuntak : Perancangan Robot Pemadam Api Berbasis Mikrokontrolera T89C51, 2008 USU e-Repository © 2008 Gambar 3.14 Rangkaian Pembanding Tegangan Untuk Sensor Jarak Menggunakan LM324N III.6 Rangkaian Motor dc Rangkaian motor dc dirancang dengan menggunakan IC L293D karena mikrokontroler tidak mampu men-drive beban induktif seperti motor dc secara langsung. Hai ini disebabkan pin keluaran dari mikrokontroler tidak mampu memberi arus yang cukup untuk motor dc. Input L293D berasal dari mikrokontroler dan pada Gambar 3.15 terlihat bahwa keluarannya yang bersesuaian dihubungkan dengan motor dc, dimana pin output 1 dan pin output 2 dihubungkan ke motor kiri, sedangkan pin output 3 dan 4 dihubungkan ke ke motor kanan. Raymond T.Simanjuntak : Perancangan Robot Pemadam Api Berbasis Mikrokontrolera T89C51, 2008 USU e-Repository © 2008 Gambar 3.15 Rangkaian motor dc IC L293D memiliki 2 pin enable. Pin enable 1 untuk mengaktifkan pin output 1 dan 2, sedangkan pin enable 2 digunakan untuk mengaktifkan pin output 3 dan 4. kedua pin enable ini dipararelkan dan dihubungkan ke rangkaian Duty Cycle Modulation, agar kecepatan motor dc dapat diatur. Besarnya tegangan yang diberikan oleh L293D ke motor sama dengan besar tegangan yang diberikan pada pin Vs Vcc2 yaitu sebesar 9 volt. Sedangkan pin Vss Vcc1 digunakan sebagai sumber tegangan IC L293D. Untuk mengendalikan arah putaran motor, pin input 1 - 4 pada L293D dihubungkan ke pin 2.0 – pin 2.3 pada mikrokontroler AT89C51. Arah putaran motor kiri ditentukan oleh pin input 1 dan 2, sedangkan arah putaran motor kanan ditukan oleh pin input 3 dan 4. Tabel 3.1 berikut menunjukkan hubungan pin enable, pin input dan pin output pada IC L293D. Raymond T.Simanjuntak : Perancangan Robot Pemadam Api Berbasis Mikrokontrolera T89C51, 2008 USU e-Repository © 2008 Tabel 3.1 Hubungan pin enable, input dan output IC L293D Enable 1 dan 2 Input 1 Input 2 Output 1 Output 2 Gerakan Motor x x Diam 1 Diam 1 1 1 Berputar ke kanan 1 1 1 Berputar ke kiri 1 1 1 1 1 Diam III.7 Rangkaian Duty Cycle Modulation Rangkaian Duty Cycle Modulation digunakan untuk mengendalikan kecepatan motor dc. Cara kerjanya adalah dengan mengirim sinyal yang meng-ON dan meng-OFF-kan motor driver L293D dengan frekwensi tertentu. Waktu ON dan OFF ini dikenal sebagai “duty cycle“. Gambar berikut menunjukkan bentuk gelombang dengan frekwensi duty cycle 10, 50 dan 90. Gambar 3.16 Gelombang Dengan Frekwensi Duty Cycle 10, 50 dan 90 Dapat dilihat bahwa pada duty cycle 10 sinyal akan HIGH selama 10 dari panjang gelombang dan LOW pada 90 dari penjang gelombang berikutnya. Sinyal ini akan dikirimkan ke motor driver L293D dengan frekwensi yang cukup tinggi sehingga pulsa itu tidak berpengaruh pada kestabilan putaran motor. Hasil akhir dari Duty Cycle Modulation adalah pengendalian kecepatan motor dc secara stabil dan efisien. Berikut adalah gambar rangkaian Duty Cycle Modulation sederhana dengan menggunakan Timer 555. Raymond T.Simanjuntak : Perancangan Robot Pemadam Api Berbasis Mikrokontrolera T89C51, 2008 USU e-Repository © 2008 Gambar 3.17 Rangkaian Duty Cycle Modulation Pada gambar diatas timer 555 difungsikan sebagai osilator astable. Artinya pada saat di-ON-kan, timer 555 akan terus berosilasi tanpa ada interupsi dari luar. Dapat dilihat bahwa Pin reset pin 4 dihubungkan ke +V, sehingga tidak mempengaruhi operasi rangkaian. Pin discharge dihubungkan ke resistor pull up R2 agar dapat men-drive driver motor dc L293D. Besar tahanan R2 ditentukan oleh arus yang dibutuhkan oleh pin enabledisable L293D sehingga berlogika HIGH, yaitu sebesar 5 mA. Dengan demikian besar tahanan yang dibutuhkan adalah sebagai berikut. R I V × = mA V R 5 5 = Ω = k R 10 Cara kerja rangkaian adalah seperti berikut. Pada saat rangkaian di-ON-kan, pin trigger pin 2 akan LOW karena kapasitor C1 dikosongkan. Hal ini akan memulai osilasi dan membuat pin output pin 3 HIGH. Ketika pin output HIGH, kapasitor C1 akan diisi kembali sesuai dengan bagian bawah R1 dan dioda D2. Ketika tegangan C1 mencapai 23 dari +V, treshold pin 6 akan diaktifkan. Raymond T.Simanjuntak : Perancangan Robot Pemadam Api Berbasis Mikrokontrolera T89C51, 2008 USU e-Repository © 2008 Akibatnya output pin 3 dan pin discharge pin 7 bernilai LOW. Ketika pin output bernilai LOW, kapasitor C1 diisi melalui bagian atas R1 dan D1. Ketika tegangan pada C1 turun hingga dibawah 13 dari +V, pin output dan pin discharge akan bernilai HIGH, dan siklus akan berulang. Pin 5 tidak digunakan sebagai input tegangan luar, sehingga di bypass ke ground melalui kapasitor 0,10 uF. Kapasitor C1 dikosongkan melalui satu sisi dari R1 dan diisi melalui sisi R1 yang lain. Jumlah tahanan pengosongan dan pengisian selalu sama, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan selalu sama. R1 hanya memvariasikan duty cycle. Frekwensi Duty Cycle dari rangkaian ini bergantung pada nilai R1 dan C1. Sesuai dengan rumus: 1 1 44 , 1 C R Frekwensi = 3.7 Dengan R1 sebesar 100 k dan C1 sebesar 0.1 µF, maka: 6 3 10 1 , 10 100 44 , 1 − × × × = Frekwensi Hz Frekwensi 144 = Diperoleh frekwensi pada rangkaian ini adalah 144 Hz. Pin output digunakan untuk mengisi dan mengosongkan C1, dari pada pin discharge pin 7. Hal ini dilakukan karena pin output mempunyai konfigurasi totem pole. Ia dapat mengeluarkan dan menarik arus, sementara pin discharge hanya dapat menarik arus. Dengan catatan bahwa pin output dan pin discharge bernilai HIGH dan LOW pada waktu yang bersamaan. III.8 Rangkaian Saklar Rangakaian saklar yang terhubung ke pin 1.4 adalah seperti Gambar 3.18 berikut. Dapat dilihat bahwa rangkaian saklar memiliki resistor pulldown sebesar 10k Raymond T.Simanjuntak : Perancangan Robot Pemadam Api Berbasis Mikrokontrolera T89C51, 2008 USU e-Repository © 2008 Ohm. Apabila saklar terbuka Pin 3.2 akan berlogika LOW apabila saklar ditutup Pin3.2 akan berlogika HIGH. Gambar 3.18 Rangkaian Saklar Pada saat saklar terbuka Pin 3.2 akan berlogika HIGH dan ketika saklar ditutup pin 3.2 akan berlogika LOW. Tahanan R berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir ke mikrokontroler agar mikrokontroler tidak terbakar. Nilai arus dibatasi sehingga nilai maksimumnya 0,5 mA. R I V × = mA V R 5 , 5 = Ω = k R 10 III.9 Rangkaian Kipas Angin Kipas angin yang berupa motor dc digunakan sebagai piranti yang akan memadamkan api. Motor dc mempunyai dua buah kutub, kutub positif dan kutub negatif. Kutub positif motot dc dihubungkan ke catu daya 5V sedangkan kutub negatifnya dihubungkan ke emiter transistor. Basis transistor dihubungkan ke pin 2.4 pada mikrokontroler AT89C51, sedangkan kolektornya dihubungkan ke ground. Dengan demikian kipas angin akan active LOW. Raymond T.Simanjuntak : Perancangan Robot Pemadam Api Berbasis Mikrokontrolera T89C51, 2008 USU e-Repository © 2008 Karena motor dc mempunyai hambatan dalam 10kOhm, maka arus yang akan melewati transistor adalah sebesar: R I V × = Ω = 10 5V I A I 5 , = Dengan demikian, transistor yang dipasang harus mampu melewatkan arus lebih dari 0,5 A. Pada perancangan ini transistor PN2222A yang dipakai dapat melewatkan arus hingga 1A. Sebuah dioda dipasang pararel dengan motor dc dan berlawanan arah dengan arah arus yang mengalir didalam motor untuk menghilangkan arus induksi yang dihasilkan. Gambar 3.19 berikut menunjukkan rangkaian kipas angin. Gambar 3.19 Rangkaian Kipas Angin III.10 Rangkaian LED Indikator LED indikator adalah LED yang menunjukkan pembacaan sensor. Apabila sensor yang bersesuaian mendeteksi keberadaan api atau benda disekeliling robot, maka LED indikator akan menyala.Karena ada lima kelompok sensor api dan empat Raymond T.Simanjuntak : Perancangan Robot Pemadam Api Berbasis Mikrokontrolera T89C51, 2008 USU e-Repository © 2008 buah sensor jarak, maka terdapat sembilan buah LED status. Gambar 3.20 menunjukkan rangkaian LED indikator. Gambar 3.20 Rangkaian LED Indikator LED dapat dinyalakan dengan cara membuat pin mikrokontroler yang terhubung dengannya bernilai LOW. Resistor digunakan untuk membatasi arus yang mengalir ke mikrokontroler. Agar LED tidak rusak, maka arus yang mengalir melaluinya harus dibatasi agar tidak lebih dari 20 mA. Agar lebih aman arus dibatasi hingga 10 mA. Sehingga nilai resistor yang dibutuhkan adalah: R I V × = A V R 3 10 10 5 − × = Ω = 500 R III.11 Rangkaian Robot Pemadam Api Rangkaian robot pemadam api adalah rangkaian hasil penggabungan semua rangkaian yang dijelaskan diatas. Rangkaian ini membutuhkan sebuah mikrokontroler AT89C51, sebuah motor driver L293D, tiga OP-AMP LM324N, sebuah Timer 555, sembilan sensor api photo transistor empat sensor jarak SHARP GP2D12, tiga motor dc dan komponen lainnya. Rangkaian robot pemadam api ditunjukkan pada Lampiran A. Raymond T.Simanjuntak : Perancangan Robot Pemadam Api Berbasis Mikrokontrolera T89C51, 2008 USU e-Repository © 2008

BAB IV PERANCANGAN PERANGKAT LUNAK