Perancangan Power Supplay PSA Perancangan Rangkaian Mikrokontroler AT89S52

Vreg LM7805CT IN OUT TIP32C 100ohm 100uF 330ohm 220V 50Hz 0Deg TS_PQ4_12 2200uF 1uF 1N5392GP 1N5392GP 12 Volt 5 Volt 7. Kipas berfungsi untuk mendinginkan suhu ruangan yang akan dikendalikan oleh mikrokontroler setelah mendapatkan data dari sensor suhuLM35. 8. Display LCD 2x16 berfungsi untuk menampilkan hasil pembacaan suhu pada sensor suhu LM35 yang berada dalam ruangan suhu aktual maupun suhu referensi inputan keypad. 9. Keypad 3 x 4 berfungsi untuk memasukkan nilai temperatur ruangan yang diinginkan ke mikrokontroler agar suhu yang kita inginkan dapat dipertahankan dan dikontrol.

3.2. Perancangan Power Supplay PSA

Rangkaian ini berfungsi untuk memberi tegangan ke seluruh rangkaian yang ada. Rangkaian PSA yang dibuat terdiri dari dua keluaran, yaitu 5 volt dan 12 volt, keluaran 5 volt digunakan untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian, sedangkan keluaran 12 volt digunakan untuk mensupplay tegangan ke relay. Rangkaian power supplay ditunjukkan pada gambar 3.2 berikut ini : Gambar 3.2. Rangkaian Power Supplay PSA Universitas Sumatera Utara 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 oleh kapasitor 22 00 μF. Regulator tegangan 5 volt 7805 digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya. LED hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan. Transistor PNP TIP 32C 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. Tegangan 12 volt DC langsung diambil dari keluaran 2 buah dioda penyearah.

3.3. Perancangan Rangkaian Mikrokontroler AT89S52

Rangkaian mikrokontroler AT89S52 ini merupakan sistem kontrol yang mengatur fungsi kerja sistem pengukuran. Dalam tugas proyek ini, mikrokontroler digunakan sebagai sistem kontrol input dan output saja. Input masukan pada rangkaian sistem kontrol ini dihubungkan dengan sensor LM35. Sedangkan output keluaran dihubungkan dengan piranti tampilan, dalam hal ini dot matrix LCD. Rangkaian mikrokontroler ditunjukkan pada gambar 3.3 berikut ini: Universitas Sumatera Utara Gambar 3.3. Rangkaian Mikrokontroler AT89S52 Universitas Sumatera Utara Mikrokontroler AT89S52 sebagai central processing pusat pengolah data yang diberikan oleh inputan sensor sensor LM35. Pada Port 0 Pada port ini 8 bit data digunakan sebagai koneksi ke LCD 2 x 16 yang digunakan untuk menampilkan suhu actual dan suhu referensi yang nilai tergantung dengan inputan dari keypad. Hubungan LCD dari pembacaan ADC untuk suhu actual dan suhu referensi dijalankan secara program. Pada port 1 Pada port ini digunakan 4 bit data. 2 bit digunakan sebagai pengaktifan relay kipas 1 dan kipas 2 P1.1 dan p1.2, 1 bit digunakan untuk pengaktifan relay heater p1.3 serta 1 bit lagi digunakan untuk WR write pada ADC, dimana WR ini lah yang digunakan untuk melakukan proses pengambilan dan pembacaan data pada ADC 0804. Pada Port 2 Pada port ini 8 bit data digunakan untuk koneksi ADC 0804 sebagai penerjemah data analog yang diberikan oleh sensor menjadi data digital sesuai dengan LSB least significant bit dan MSB most significant bit pada port 2 ini .Penerjemahan data tersebut dilakukan secara program dan hasil terjemahan data dari sensor ditampilkan ke LCD sudah dalam bentuk bilangan decimal. Semua itu dilakukan secara program. Pada port 3 Pada port ini 7 bit data digunakan untuk koneksi keypad yang menjadi inputan suhu referensi disini dipakai 7 bit data karena yang digunakan keypad 3 x 4 3 bit untuk Universitas Sumatera Utara control dan 4 bit untuk data . Inputan dari keypad ini digunakan untuk inputan suhu referensi yang dijalankan secara program dengan pengaktifan masing-masing keypad dan ditampilkan ke LCD dengan sistem program. Pada rangkaian, Pin 31 External Access Enable EA diset high H. Ini dilakukan karena mikrokontroller AT89S52 tidak menggunakan memori eskternal. Pin 18 dan 19 dihubungkan ke XTAL 12 MHz dan capasitor 33 pF. XTAL ini akan 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 20 merupakan ground dihubungkan dengan ground pada power supplay. Pin 40 merupakan sumber tegangan positif dihubungkan dengan + 5 volt dari power supplay. 3.4.Perancangan Rangkaian IC LM35 dan ADC Analog to Digital Converter Untuk mengetahui temperatur dalam ruangan, digunakan LM35 yang merupakan sensor temperatur. LM35 memiliki nilai yang sebanding dengan suhu lingkungan Universitas Sumatera Utara dalam derajat celcius. Karakteristik dari sensor LM35 ini adalah perubahan nilai tegangannya akan semakin besar apabila suhu lingkungannya semakin besar, dan tegangannya akan semakin kecil jika suhu lingkungannya semakin kecil. Setiap perubahan suhu 1 o C akan mempengaruhi perubahan tegangan keluaran sensor sebesar 10 milivolt. Output dari LM35 ini dimasukkan sebagai input ADC. Rangkaiannya seperti dibawah ini: Gambar 3.4. Rangkaian Sensor IC LM35 dan ADC Agar output yang dihasilkan oleh ADC bagus, maka tegangan refrensi ADC harus benar-benar stabil, karena perubahan tegangan refrensi pada ADC akan merubah output ADC tersebut. Oleh sebab itu pada rangkaian ADC harus benar-benar dijaga Universitas Sumatera Utara agar tegangan referensinya benar-benar stabil yaitu tegangan refrensi ADC tetap 5 volt. Output dari LM35 diinputkan ke pin 6 ADC yang merupakan pin input, ini berarti setiap perubahan tegangan yang terjadi pada input ini maka akan terjadi perubahan pada output ADC. Keluaran dari rangkaian sensor suhu dihubungkan ke rangkaian ADC untuk diubah datanya menjadi data biner agar dapat dikenali oleh mikrokontroler AT89S52. Untuk mendapatkan Vref2 digunakan dioda zener 5,1 volt, kemudian outputnya dihubungkan ke rangkaian pembagi tegangan. Output dari ADC dihubungkan ke mikrokontroler, sehingga setiap perubahan output ADC yang disebabkan oleh perubahan inputnya sensor temperatur LM 35 akan diketahui oleh mikrokontoler. 3.5.Perancangan Rangkaian Relay 3.5.1. Relay pengendali heater Relay ini berfungsi sebagai saklar elektronik yang dapat menghidupkanmematikan peralatan elektronik dalam hal ini heaterblower dan kipas. Rangkaian relay pengendali blower tampak seperti gambar 3.5 berikut : Universitas Sumatera Utara Gambar 3.5. Rangkaian relay Pengendali blower 220 volt AC Pada rangkaian di atas, untuk menghubungkan rangkaian dengan 220 V AC digunakan relay. Relay merupakan salah satu komponen elektronik yang terdiri dari lempengan logam sebagai saklar dan kumparan yang berfungsi untuk menghasilkan medan magnet. Pada rangkaian ini digunakan relay 12 volt, ini berarti jika positip relay kaki 1 dihubungkan ke sumber tegangan 12 volt dan negatif relay kaki 2 dihubungkan ke ground, maka kumparan akan menghasilkan medan magnet, dimana medan magnet ini akan menarik logam yang mengakibatkan saklar kaki 3 terhubung ke kaki 4. Dengan demikian, jika kita gunakan kaki 3 dan kaki 4 pada relay sebagai saklar untuk menghidupkanmematikan lampu maka kita dapat menghidupkan mematikan blower dengan cara mengaktifkan atau menon-aktifkan relay. Universitas Sumatera Utara Pada rangkaian ini untuk mengaktikan atau menon-aktifkan relay digunakan transistor tipe NPN. Dari gambar dapat dilihat bahwa negatif relay dihubungkan ke kolektor dari transistor NPN 2SC945, ini berarti jika transistor dalam keadaan aktif maka kolektor akan terhubung ke emitor dimana emitor langsung terhubung ke ground yang menyebabkan tegangan di kolektor menjadi 0 volt, keadaan ini akan mengakibatkan relay aktif. Sebaliknya jika transistor tidak aktif, maka kolektor tidak terhubung ke emitor, sehingga tegangan pada kolektor menjadi 12 volt, keadaan ini menyebabkan tidak aktif. Rangkaian ini juga dilengkapi dengan LED indicator, dimana LED indicator ini akan menyala, jika relay aktif dan sebaliknya, LED indicator ini akan mati jika relay tidak aktif. LED indicator ini dikendalikan oleh sebuah transistor jenis PNP, dimana basis transistor ini mendapatkan input dari kolektor transistor C945. Transistor tipe PNP akan aktip jika mendapat tegangan 0 volt pada basisnya. Universitas Sumatera Utara

3.5.2. Relay pengendali kipas

Rangkaian relay pengendali kipas tampak seperti gambar 3.6 berikut : Ke mikrokontroler Gambar 3.6. Rangkaian Relay Pengendali Kipas Pada rangkaian ini digunakan relay 12 volt. Pada rangkaian ini untuk mengaktifkan atau menon-aktifkan relay digunakan transistor tipe NPN. Dari gambar dapat dilihat bahwa negatif relay dihubungkan ke kolektor dari transistor NPN C945 dan positif relay dihubungkan pada tegangan 12 volt., ini berarti jika transistor dalam keadaan aktif maka kolektor akan terhubung ke emitor dimana emitor langsung terhubung ke ground yang menyebabkan tegangan di kolektor menjadi 0 volt, keadaan ini akan mengakibatkan relay aktif. Disaat relay aktif maka kaki-kaki relay yang berfungsi sebagai Normaly Close sudah mendapatkan tegangan 12 volt. Sementara kaki-kaki relay yang berfungsi sebagai Normaly open masih belum mendapatkan Universitas Sumatera Utara tegangan 12 volt sebelum ada inputan inputan berupa logika high atau 5 volt. Sebaliknya jika transistor tidak aktif, maka kolektor tidak terhubung ke emitor, sehingga tegangan pada kolektor menjadi 12 volt, keadaan ini menyebabkan relay tidak aktif. Resistor di dalam rangkaian berfungsi sebagai pull up untuk menaikkan tegangan agar inputan mikrokontroler sanggup mengaktifkan relay. Kumparan pada relay akan menghasilkan tegangan singkat yang besar ketika relay dinon-aktifkan dan ini dapat merusak transistor yang ada pada rangkaian ini. Untuk mencegah kerusakan pada transistor tersebut sebuah dioda harus dihubungkan ke relay tersebut. Dioda dihubungkan secara terbalik sehingga secara normal dioda ini tidak menghantarkan. Penghantaran hanya terjadi ketika relay dinonaktifkan, pada saat ini arus akan terus mengalir melalui kumparan dan arus ini akan dialirkan ke dioda. Tanpa adanya dioda arus sesaat yang besar itu akan mengalir ke transistor, yang mengakibatkan kerusakan pada transistor. 3.6.Display LCD Character 2x16 Display LCD 2x16 berfungsi sebagai penampil nilai kuat induksi medan elektromagnetik yang terukur oleh alat. LCD yang digunakan pada alat ini mempunyai lebar display 2 baris 16 kolom atau biasa disebut sebagai LCD Character 2x16, dengan 16 pin konektor, yang didefinisikan sebagai berikut: Universitas Sumatera Utara Tabel 3.1 Simbol terminal LCD character 2x16 simbol PIN Fungsi 1 VSS Ground voltage 2 VCC +5V 3 VEE Contrast voltage 4 RS Register Select 0 = Instruction Register 1 = Data Register 5 RW Read Write, to choose write or read mode 0 = write mode 1 = read mode 6 EN Enable 0 = start to lacht data to LCD character 1= disable 7 DB0 LSB 8 DB1 - 9 DB2 - 10 DB3 - 11 DB4 - 12 DB5 - 13 DB6 - 14 DB7 MSB 15 BPL Back Plane Light 16 GND Ground voltage Universitas Sumatera Utara Tabel 3.2. Fungsi Terminal LCD 2x16 Nama sinyal Nomor Terminal IO Tujuan Fungsi DB0-DB3 4 IO MPU Data dibaca dari modul ke MPU atau ditulis ke modul dari MPU melalui bus ini. Jika antar muka 4 bit, sinyal – sinyalnya tidak digunakan. DB4-DB7 4 IO MPU 4 bus dua arah tri state. Data dibaca dari modul ke MPU atau ditulis ke modul dari MPU melalui bus ini. Jika antar mukanya 8 bit, DB 7 digunakan sebagai busy flag. EN 1 Input MPU Sinyal awal operasi. Sinyal ini mengaktifkan penulisan atau pembacaan data. RW 1 Input MPU Sinyal pemilih baca R atau tulis W, 0: tulis, 1 : baca RS 1 input MPU Sinyal pemilih register 0 : Register instruksi tulis 1 : Register data tulis dan baca VLC 1 - PSA Terminal catu daya untuk mengatur kecerahan tampilan kristal cair. VDD 1 - PSA +5 V Universitas Sumatera Utara VSS 1 - PSA Terminal Ground : 0V Display karakter pada LCD diatur oleh pin EN, RS dan RW: Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD bahwa anda sedang mengirimkan sebuah data. Untuk mengirimkan data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat logika low “0” dan set high pada dua jalur kontrol yang lain yaitu RS dan RW. Jalur RW adalah jalur kontrol ReadWrite. Ketika RW berlogika low 0, maka informasi pada bus data akan dituliskan pada layar LCD. Ketika RW berlogika high ”1”, maka program akan melakukan pembacaan memori dari LCD. Sedangkan pada aplikasi umum pin RW selalu diberi logika low 0 . Gambar 3.7. LCD character 2x16 Modul LCD terdiri dari sejumlah memory yang digunakan untuk display. Semua teks yang kita tuliskan ke modul LCD akan disimpan didalam memory ini, dan modul LCD secara berturutan membaca memory ini untuk menampilkan teks ke modul LCD itu sendiri. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.8. Peta memory LCD character 2x16 Pada peta memori diatas, daerah yang berwarna biru 00 sd 0F dan 40 sd 4F adalah display yang tampak. jumlahnya sebanyak 16 karakter per baris dengan dua baris. Angka pada setiap kotak adalah alamat memori yang bersesuaian dengan posisi dari layar. Dengan demikian dapat dilihat karakter pertama yang berada pada posisi baris pertama menempati alamat 00h. dan karakter kedua yang berada pada posisi baris kedua menempati alamat 40h . Agar dapat menampilkan karakter pada display maka posisi kursor harus terlebih dahulu diset. Instruksi Set Posisi Kursor adalah 80h. dengan demikian untuk menampilkan karakter, nilai yang terdapat pada memory harus ditambahkan dengan 80h. Sebagai contoh, jika kita ingin menampilkan huruf “A” pada baris kedua pada posisi kolom kesepuluh.maka sesuai dengan peta memory, posisi karakter pada kolom 10 dari baris kedua mempunyai alamat 4Ah, sehingga sebelum kita menampilkan huruf “A” pada LCD, kita harus mengirim instruksi set posisi kursor, dan perintah untuk instruksi ini adalah 80h ditambah dengan alamat 80h + 4Ah =0Cah. Sehingga dengan mengirim perintah 0Cah ke LCD, akan menempatkan kursor pada baris kedua dan kolom ke 10. Universitas Sumatera Utara 3.7.Perancangan Rangkaian Keypad Rangkaian Keypad berfungsi sebagai tombol untuk memasukan pin. Kemudian data yang diketikkan pada keypad akan diterima oleh mikrokontroler AT89S52 untuk kemudian diolah dan ditampilkan pada display seven segmen. Rangkaian keypad ditunjukkan pada gambar berikut ini : Gambar 3.9. Rangkaian keypad Rangkaian keypad yang digunakan adalah rangkaian keypad yang telah ada dipasaran. Keypad ini terdiri dari 16 tombol yang hubungan antara tombol-tombolnya seperti tampak pada gambar 3.9 di atas. Rangkaian ini dihubungkan ke port 3 mikrokontroler AT89S52. Universitas Sumatera Utara

3.8. Diagram Alir Rangkaian