AUTOMATIC ROOF
UNIVERSITAS GUNADARMA2013
1
OLEH :
Eko Fitriyanto (12410310)
KELAS 3IB01
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Indonesia adalah negara tropis yang memiliki dua musim, yaitu musim
kemarau dan musim penghujan.Pada musim penghujan aktifitas manusia yang
dilakukan di ruangan terbuka dapat terganggu karena sering turunnya
hujan.Termasuk aktifitas manusia dalam hal olahraga.Olahraga adalah salah satu
aktifitas yang sering dilakukan oleh masyarakat Indonesia, seperti sepak bola,
futsal, bulu tangkis, tenis, bola basket, dan lain-lain.
Olahraga yang dilakukan di dalam ruangan (indoor) seperti futsal dan bulu
tangkis, tidak akan terganggu dengan cuaca yang panas maupun hujan. Tetapi
permasalahan muncul dengan olahraga yang dilakukan di luar ruangan (outdoor)
seperti sepak bola, tenis, dan lainnya.Kebanyakan orang mengurungkan niatnya
berolahraga apabila keadaan sedang hujan.Bahkan tidak jarang turunnya hujan
memyebabkan pertandingan internasional sekalipun menjadi terhambat.Padahal
Indonesia adalah negara yang cukup sering turun hujan.
Oleh karena itu kami sebagai penulis merancang automatic roofyang
diaplikasikan pada miniatur salah satu cabang olahraga, yaitu lapangan olahraga
tenis.Automatic roof atau dalam bahasa Indonesia berarti atap otomatis, adalah
atap yang dapat terbuka atau tertutup secara otomatis. Pada hal ini atap akan
terbuka dan tertutup secara otomatis dengan pengaruh lingkungan.
Atap akanmenutup saat keadaan hujan atau kondisi gelap, kemudian atap
akan kembaliterbuka apabila kondisi sudah kembali cerahdan tidak hujan. Maka
penulis menggunakan sensor air dan sensor cahaya, dimana sensor cahayanya
menggunakan LDR (Light Dependent Resistor) dan berbasis mikrokontroler
AT89C51.
2
1.2 Batasan Masalah
Batasan masalah pada penulisan makalah ini, penulis membatasi pada
poin-pon berikut ini:
Cara kerja dari rangkaian beserta komponen yang tertera
padaskematikautomatic roof dan pengoperasiannya.
Pemasangan komponen pada alat automatic roof.
1.3 Tujuan Penulisan
Adapun tujuan dari perancangan alat automatic roof ini adalah sebagai
berikut:
Dapat mengaplikasikan alat automatic roof dengan baik dan benar.
Dapat mempelajari sistem kerja automatic roof.
Dapat mempelajari cara kerja komponen yang digunakan dalam perancangan
automatic roof.
1.4 Metode Penulisan
Metode Penelitian yang digunakan pada perancangan alat dan penulisan
hasil perancangan automatic roof adalah studi lapangan, yang diantaranya:
a. Observasi :
Kegiatan melakukan pengamatan langsung terhadap komponen dan alat yang
dibuat.
b. Wawancara atau konsultasi :
Yaitu memberikan pertanyaan kepada asisten laboratoriumserta staf-stafnya
untuk mendapatkan informasi yang dibutuhkan selama perancangan alat serta
penulisannya.
c. Studi literatur :
Mencari informasi yang berhubungan dengan perancangan dan penulisan
makalah alat ini,seperti artikel melalui media internet.
d. Studi kepustakaan :
3
Mengumpulkan data teoritis yang bersumber dari bukudan diktat kuliah yang
ada kaitannya dengan penulisan makalah ini.
1.5 Sistematika Penulisan
Dalam penulisan ini penulis menyajikan sistematika penulisan seperti
berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini memaparkan tentang latar belakang masalah, batasan masalah,
tujuan penulisan, metode penulisan, serta sistematika penulisan.
BAB II LANDASAN TEORI
Bab ini menjelaskan tentang komponen-komponenyang digunakan
dalam perancangan automatic roof, beserta teori singkat mengenai cara
kerja tiap komponen yang digunakan.
BAB III ANALISA RANGKAIAN
Bab ini membahas mengenai perancangan alat automatic roofyang
terdiri dari analisa rangkaian secara diagram blok, analisa rangkaian
secara lengkap, flowchart rangkaian yang digunakan, analisa logika
pemrograman, dan cara kerja beserta hasil dari perancangan alat
automatic roof.
BAB IV PENUTUP
Berisi tentang kesimpulan dan saran dari penjelasan alat yang telah
dibuat oleh penulis.
4
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 IC AT89C51
Mikrokontroler adalah suatu terobosan teknologi mikroprosesor dan
mikrokomputer.Mikrokontroler berbentuk semacamchip kecil.Mikrokontroler
berisi CPU,RAM,ROM,I/OPorts,Timers, Serial Port yang terintegrasi dalam satu
chip.Mikrokontroler adalah semikonduktor dengan kandungan transistor lebih
banyak namun dengan ukuran yang kecil dan dapat diproduksi secara massal.
Tidak seperti mikroprosesor yang dapat menangani berbagai macam
program aplikasi, mikrokontroler hanya dapat digunakan untuk satu aplikasi
tertentu saja artinya hanya satu macam program saja yang dapat disimpan. Rata-
rata mikrokontroler memiliki instruksi manipulasi bit, akses ke I/O secara
langsung dan mudah, dan proses interupt yang cepat dan efisien. Dengan kata lain
mikrokontroler adalah "Solusi satu Chip" yang secara drastis mengurangi jumlah
komponen dan biaya desain (harga relatif rendah).
Mikrokontroler AT89C51adalah mikrokontroler ATMEL yang kompatibel
penuh dengan mikrokontroler keluarga MCS-51, membutuhkan daya yang rendah,
memiliki performa yang tinggi dan merupakan mikrokomputer 8 bit yang
dilengkapi 4 Kbyte EPROM (Erasable and Programable Read Only Memori) dan
128 byte RAM internal. Program memori dapat diprogram ulang dalam sistem
atau dengan menggunakan ProgramNonvolately Memory Konvensional.
2.1.1 Arsitektur AT89C51
Arsitektur dasar dari mikrokontroler AT89C51 seperti diagram blok
berikut ini:
5
Gambar 2.1 Arsitektur Mikrokontroler AT89C51
Sebagai singlechip yaitu suatu sistem mikroprosesor yang terintegrasi,
mikrokontroler AT89C51 mempunyai konfigurasi sebagai berikut:
CPU 8 bit termasuk keluarga MCS-51.
4 Kbyte alamat untuk memory program internal (EEPROM).
128 byte memory data dalam (Internal Data memory/ RAM).
8 bit program status word (PSW).
8 bit stack pointer (SP).
32 pin I/O tersusun yaitu port 0-port 3 @ 8 bit.
6
2 buah timer/counter 16 bit.
Data serial full dupleks.
Control register.
5 sumber interrupt.
Rangkaian osilator dan clock.
2.1.2 Fungsi Pin Mikrokontroller AT89C51
Susunan pin-pin mikrokontroler AT89C51 diperlihatkan pada Gambar 2.2
di bawah ini dan penjelasan dari masing-masing pin adalah sebagai berikut:
Gambar 2.2 PIN Mikrokontroler AT89C51
Port 0
Port 0 merupakan port dua fungsi yang berada pada pin 32-39 dari IC
AT89C51. Merupakan port I/O 8 bit dua arah yang serba guna port ini dapat
7
digunakan sebagai multlipleks bus data dan bus alamat rendah untuk pengaksesan
memori eksternal.
Port 1
Port 1 merupakan port I/O yang berada pada pin 1-8. Port ini dapat bekerja
dengan baik untuk operasi bit maupun byte, tergantung dari pengaturan pada
software.
Port 2
Port 2 merupakan port I/O serba guna yang berada pada pin 21- 28, port
ini dapat juga digunakan sebagai bus alamat byte tinggi untuk rancangan yang
melibatkan pengaksesan memori eksternal.
Port 3
Port 3 merupakan port I/O yang memiliki dua fungsi yang berada pada pin
10-17, port ini mempunyai multi fungsi, seperi yang terdapat pada tabel berikut:
Tabel 2.1 Fungsi Port 3 IC AT89C51
BIT NAMA BITADDRES FUNGSI ALTERNATIF
P3.0
P3.1
P3.2
P3.3
P3.4
P3.5
P3.6
P3.7
RXD
TXD
INT0
INT 1
T0
T1
WR
RD
B0H
B1H
B2H
B3H
B4H
B5H
B6H
B7H
Penerima data pada port serial
Pemancar data pada port serial
Eksternal interupsi 0
Eksternal interuposi 1
Input Timer/counter eksternal
Input Timer/counter
Sinyal pembacaan memori data eksternal
Sinyal penulisan memori data eksternal
PSEN ( Programable Store Enable)
PSEN adalah sebuah sinyal keluaran yang terdapat pada pin 29. Fungsinya
adalah sebagai sinyal kontrol untuk memungkinkan mikrokontroller membaca
program (code) dari memori eksternal atau dapat dikatakan sebagai sinyal kontrol
8
yang menghubungkan memori program eksternal dengan bus selama
pengaksesan.
ALE (Address Latch Enable)
Sinyal output ALE yang berada pada pin3.0 fungsinya sama dengan ALE
pada mikroprosesor INTEL 8085 atau 8088. Sinyal ALE dipergunakan untuk
demultlipleks bus alamat dan bus data. Dan untuk menahan alamat memori
eksternal selama pelaksanaan instruksi.
EA (External Access)
Maksudnya sinyal EA terdapat pada pin 3.1 yang dapat diberikan logika
rendah (ground) atau logika tinggi (+5V). Jika EA diberikan logika tinggi maka
mikrokontroler akan mengakses program dari ROM internal (EEPROM/flash
memori).Jika EA diberi logika rendah maka mikrokontroler akan mengakses
program dari memori eksternal.
RST (Reset)
Input reset pada pin 9 adalah reset master untuk AT89C51. Perubahan
tegangan dari rendah ke tinggi akan mereset AT 89C51.
Osilator
Osilator yang disediakan pada chip dikemudikan dengan kristal yang
dihubungkan pada pin 18 (X2) dan pin 19 (X1) sebesar 12 Mhz.
Gambar 2.3 Osilator Eksternal AT89C51
9
Power (Vcc)
AT89C51 dioperasikan dengan tegangan supply +5V, pin Vcc berada pada
pin 40 dan Vss(ground) pada pin 20.
2.2. IC LM324
Penguat operasional (operational amplifier) atau yang biasa disebut op-
ampmerupakan suatu komponen elektronika berupa sirkuit terintegrasi
(integratedcircuit atau IC) yang terdiri atas bagian differensial amplifier, common
emitter amplifier dan bagian push-pull amplifier. Bagian output Op-amp ini
biasanyadikendalikan dengan umpan balik negatif (negative feedback) karena
nilai gain-nyayang tinggi.
Keuntungan dari penggunaan Op Amp adalah karena komponen
inimemiliki penguatan (A) yang sangat besar, Impedansi input yang besar, (Zin
>>)dan Impedansi Output yang kecil (Zout <<). Selain dari itu, kemampuan
intervalfrekuensi dari komponen ini sangat lebar.
Penguat operasional memilki dua masukan dan satu keluaran serta
memiliki penguatan DC yang tinggi. Untuk dapat bekerja dengan baik, penguat
operasional memerlukan tegangan catu yang simetris yaitu tegangan yang
berharga positif (+V) dan tegangan yang berharga negatif (-V) terhadap tanah
(ground).
IC LM324 merupakan IC Operational Amplifier, IC ini mempunyai 4
buah op-amp yang berfungsi sebagai komparator. IC ini mempunyai tegangan
kerja antara +5 V sampai +15V untuk +Vcc dan -5V sampai -15V untuk -Vcc.
Adapun definisi dari masing-masing pin IC LM324 adalah sebagai berikut :
10
Gambar 2.4 Pin IC LM324
Berikut ini adalah fungsi dari masing-masing pin dari IC LM324 sebagai
komparator:
Tabel 2.2 Fungsi Pin LM324
Pin No Fungsi
1 output 1
2 input 1 negatif
3 input 1 positif
4 VCC
5 input 2 positif
6 input 2 negatif
7 output 2
8 output 3
9 input 3 negatif
10 input 3 positif
11 GND
12 input 4 positif
13 input 4 negatif
14 output 4
11
Komparator adalah komponen elektronik yang berfungsi membandingkan
dua nilai kemudian memberikan hasilnya, mana yang lebih besar dan mana yang
lebih kecil.Komparator bisa dibuat dari konfigurasi open-loop Op Amp. Jika
kedua input pada Op Amp pada kondisi open-loop, maka Op Amp akan
membandingkan kedua saluran input tersebut. Hasil komparasi dua tegangan pada
saluran masukan akan menghasilkan tegangan saturasi positif (+Vsat) atau
saturasi negatif (-Vsat).
Sebuah rangkaian komparator pada Op Amp akan membandingkan
tegangan yang masuk pada satu saluran input dengan tegangan pada saluran input
lain, yang disebut tegangan referensi. Tegangan output berupa tegangan high
ataulow sesuai dengan perbandingan Vin dan Vref.
Op-amp tersebut akan membandingkan nilai tegangan pada kedua
masukannya, apabila masukan (-) lebih besar dari masukan (+) maka, keluaran
op-amp akan menjadi sama dengan –Vsupply, apabila tegangan masukan (-) lebih
kecil dari masukan (+) maka keluarannya akan menjadi sama dengan +Vsupply.
Jadi dalam hal ini jika Vinput lebih besar dari V maka keluarannya akan
menjadi – Vsupply, jika sebaliknya, Vinput lebih besar dari V maka keluarannya
akan menjadi + Vsupply. Untuk op-amp yang sesuai untuk dipakai pada rangkaian
op-amp untuk komparator biasanya menggunakan op-amp dengan tipe LM324
yang banyak di pasaran.
2.3 IC L293D
L293D Motor Driver IC adalah sebuah chip H-Bridge yang mempunyai 2
buah rangkaian H-bridge didalamnya sehingga bisa mengendalikan kecepatan dan
arah 2 buah motor. Mendukung operasi motor 4.5V – 36V dengan arus 600 mA.
IC ini bisa digunakan untuk mengendalikan relay, solenoid, motor DC dan motor
stepper bipolar.
Keuntungan lain IC l293D adalah IC ini telah mempunyai proteksi arus
balik dari beban berupa dioda didalam IC. Untuk penggunaannya dianjurkan
untuk melebarkan jalur ground pengganti heatsink untuk proteksi over
temperature.
12
Gambar 2.5 IC L293D
Spesifikasi L293D
Tegangan operasi 4.5V hingga 36V.
Mampu mengendalikan motor stepper bipolar dan beban induktif lainnya.
Mampu mengontrol arah motor DC dengan arus continu maks 600-mA
setiap h-bridge.
Mampu mengendalikan motor DC 4 amp dengan memparalelkan kedua h-
bridge di dalam IC L298.
Mendukung control PWM dengan frekuensi mencapai 20 KHZ.
Mempunyai proteksi ESD internal.
IC L293D akan bekerja jika diberikan suplai tegangan sebesar +5 volt
pada pin 16. Namun, IC ini belum aktif, karena keaktifannya tergantung kepada
logika yang diberikan kepada pin-pin Enable, yaitu pin 1 (EN1) dan pin 9 (EN2).
Masing-masing Enable ini mengendalikan 2 (dua) buah IC buffer, dimana
EN1 mengendalikan DIRA1 (pin 2 untuk IN1) dan DIRB1 (pin 7 untuk IN2),
sedangkan EN2 mengendalikan DIRA2 (pin 10 untuk IN3) dan DIRB2 (pin 15
untuk IN4). Setiap IC bufferakan mengeluarkan logika sesuai dengan inputnya
pada pasangan outputnya masing-masing.
13
Buffer 1 akan mengeluarkan output pada MA1 (pin 3 untuk OUT1) dan
buffer 2 akan mengeluarkan output pada MB1 (pin 6 untuk OUT2). Sedangkan
buffer 3 akan mengeluarkan output pada MA2 (pin 11 untuk OUT3) dan buffer 4
akan mengeluarkan output pada MB2 (pin 14 untuk OUT4). IC L293D akan
mengeluarkan logika pada output berdasarkan masing-masing inputnya
tergantung kepada kondisi dari masing-masing enable-nya.
2.4 Motor DC
Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi
listrikmenjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya
memutarimpeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat
bahan, dan lain-lain. Motorlistrik digunakan juga di rumah (mixer, bor listrik,fan
angin) dan di industri. Motorlistrik kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri
sebab diperkirakan bahwa motor-motormenggunakan sekitar 70% beban listrik
total di industri.
Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan
medan untukdiubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor DC
disebut stator (bagianyang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor
(bagian yang berputar). Jikaterjadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada
medan magnet, maka akan timbultegangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada
setiap setengah putaran, sehinggamerupakan tegangan bolak-balik. Prinsip kerja
dari arus searah adalah membalik phasategangan dari gelombang yang
mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator,dengan demikian arus
yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalammedan magnet.
Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisaberputar
bebas di antara kutub-kutub magnet permanen.
Catu tegangan DC dari baterai menuju ke lilitan melalui sikat yang
menyentuh komutator,dua segmen yang terhubung dengan dua ujung
lilitan.Kumparan satu lilitan pada gambardi atas disebut angker dinamo. Angker
dinamo adalah sebutan untuk komponen yangberputar di antara medan magnet.
14
Motor DC adalah alat yang mengubah pulsa listrik menjadi gerak,
mempunyai prinsip dasar yang sama dengan motor stepper namun gerakannya
bersifat kontinyu atau berkelanjutan. Motor DC dibagi menjadi 2 jenis yaitu motor
DC dengan sikat (mekanis komutasi), yaitu motor yang memiliki sikat karbon
berfungsi sebagai pengubah arus pada kumparan sedemikian rupa sehingga arah
tenaga putaran motor akan selalu sama. Motor DC tanpa sikat, menggunakan semi
konduktor untuk merubah maupun membalik arus sehingga layaknya pulsa yang
menggerakkan motor tersebut. Biasa digunakan pada sistem servo, karena
mempunyai efisiensi tinggi, umur pemakaian lama, tingkat kebisingan suara
listrik rendah, karena putarannya halus seperti stepper namun putarannya
terusmenerus tanpa adanya step.
2.5 LDR
Rangkaian LDR atau Light Dependent Resistor adalah salah satu
komponen elektronika yang masih bisa dikatakan sebagai resistor yang besar
resistansi nilai tahanannya bergantung pada intensitas cahaya yang menutupi
permukaan. Rangkaian LDRbiasanya dikenal dengan nama foto resistor, foto
konduktor, sel foto konduktif atau komponen lain yang sering digunakan dalam
literatur suatu rangkaian.
Gambar 2.6 Simbol dan bentuk Fisik LDR
Itu sebabnya makin kuat intensitas cahaya maka makin kecil nilai
tahanannya dan makin lemah intensitas cahaya maka makin besar nilai
tahanannya.Pada umumnya rangkaian LDR digunakan sebagai sensor cahaya.Cara
15
kerja LDR akan padam pada saat LDR mendapat cahaya cukup terang, apabila
LDR tidak mendapat cahaya makan komponen ini akan menyala.
Mekanisme rangkaian LDR menggunakan komponen konduktor di antara
dua pin. Dan pada saat permukaan terkena cahaya maka akan terjadi perubahan
resistansi dari komponen tersebut. Mekanisme dalam LDR yaitu suatu peristiwa
perubahan nilai konduktansi bahan semikonduktor pada saat energi foton diserap
oleh cahaya.
2.6 Sensor Air
Sistem otomasi ataupun kontroler tidak akan lepas dengan apa yang
disebut 'sensor'. Karena suatu sistem pengendali secara garis besar mempunyai
prosedur dan rangkaian proses yang saling berkaitan. Bermula dari proses
perubahan yang ditangkap dan diolah oleh pengolah sinyal/data yang kemudian
diteruskan sebagai keluaran dari olah data dalam bentuk kondisi pengendalian.
Transduser adalah alat yang mengubah suatu energi dari satu bentuk ke
bentuk lain, yang merupakan elemen penting dalam sistem pengendali. Secara
umum transduser dibedakan atas dua prinsip kerja, yaitu yang pertama adalah
transduser input, dapat dikatakan bahwa transduser ini akan mengubah energi
non-listrik menjadi energi listrik. Kedua, transduser output adalah kebalikannya,
mengubah energi listrik ke bentuk energi non-listrik.
Sensor adalah alat untuk mendeteksi atau mengukur sesuatu yang
digunakan untuk mengubah variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan kimia
menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor itu sendiri terdiri dari transduser dengan
atau tanpa penguat atau pengolah sinyal yang terbentuk dalam satu sistem
pengindera. Dalam lingkungan sistem pengendali dan robotika, sensor
memberikan kesamaan yang menyerupai mata, pendengaran, hidung, lidah yang
kemudian akan diolah oleh kontroler sebagai otaknya.
Sensor air sebenarnya adalah sensor yang jalurnya dibuat sendiri pada
PCB. Jalur sensor air ini dibuat berdekatan namun tidak saling terhubung antar
jalur, sehingga apabila terkena air jalur akan terhubung, karena air merupakan
16
salah satu konduktor yang baik. Agar jalur dari tembaga pada PCB tidak terkorosi
oleh air hujan, maka jalur dilapisi timah.
Gambar 2.7 Sensor Air
2.7 Xtal
XTAL merupakan komponen yang berfungsi untuk membangkitkan
frekuensi osilasi dengan stabilitas yang sangat tinggi.Frekuensi osilasi didapat dari
efekpiezoelektrik. Bahan yang banyak digunakan adalah kristal kuarsa.Kristal ini
mempunya satuan Hz. Untuk ukurannya macam–macam seperti 1 MHz, 4 MHz,
8 MHz, 12 MHz dan lain–lain.
Gambar 2.8 Bentuk Fisik dan Simbol Xtal
Kristal juga mempunyai stabilitas suhu yang sangat bagus. Lazimnya nilai
koefisien suhu kristal berada dikisaran ±50ppm direntangan suhu operasi normal
dari -20°C sampai dengan +70°C. Bandingkan dengan koefisien suhu kapasitor
yang bisa mencapai beberapa persen. Untuk aplikasi yang menuntut stabilitas
suhu yang lebih tinggi, kristal dapat dioperasikan didalam sebuah oven kecil yang
dijaga agar suhunya selalu konstan.
Material yang mempunyai bentuk struktur kristalin, sepertikuarsa
mempunyai satu sifat unik yaitu mampu menghasilkan tegangan listrik ketika
17
diberi tekanan mekanikal dan juga sebaliknya, berubah bentuk mekanikalnya
ketika diberi tegangan listrik. Sifat ini dikenal dengan nama efekpiezoelectric.
Sifat inilah yang dimanfaatkan untuk menghasilkan resonansi listrik-
mekanik, sehingga kristal akan bergetar pada frekuensi alami tertentu jika diberi
tegangan listrik bolak-balik. Frekuensi alami ini ditentukan oleh potongan dan
dimensi keping kristal, yang ditetapkan pada saat pembuatan.
Karena potongan dan dimensi keping kristal dapat dikontrol secara presisi
pada saat proses produksi, maka kristal mempunyai frekuensi getar alami yang
sangat akurat. Akurasi kristal umumnya berada pada kisaran ±30ppm, dengan
akurasi yang lebih tinggi juga tersedia walaupun harganya tentu lebih mahal.
2.8 Kapasitor
Kapasitor atau sering disebut sebagai kondensator adalah suatu alat yang
dapat menyimpan energi di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan
ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kondensator memiliki satuan
yang disebut Farad dari nama Michael Faraday yang berkenaan dengan
kemampuan alat untuk menyimpan suatu muatan listrik yang tinggi dibandingkan
komponen lainnya.
Kapasitor diidentikkan mempunyai dua kaki dan dua kutub yaitu positif
dan negatif serta memiliki cairan elektrolit dan biasanya berbentuk
tabung.Sedangkan jenis yang satunya lagi kebanyakan nilai kapasitasnya lebih
rendah, tidak mempunyai kutub positif atau negatif pada kakinya, kebanyakan
berbentuk bulat pipih berwarna coklat, merah, hijau dan lainnya seperti tablet atau
kancing baju.
18
Gambar 2.9 Macam-Macam Kapasitor
Satu komponen kapasitor biasanya terbuat dari dua buah lempengan logam
yang saling sejajar satu sama lain dan di antara kedua logam tersebut ada bahan
isolator yang kerap disebut dielektrik. Dielektrik adalah bahan yang bisa
mempengaruhi nilai dari kapasitansi fungsi kapasitor.adapun bahan dielektrik
yang sangat banyak di pakai adalah keramik, udara, kertas, metal film, gelas,
vakum dan lain sebagainya.
Kapasitor mempunyai beraneka macam bentuk dan ukuran, tergantung
dari kapasitas kapasitor, tegangan kerja, dan lain sebagainya.Fungsi kapasitor
terbagi atas 2 kelompok yaitu kapasitor yang mempunyai kapasitas yang tetap dan
kapasitor yang mempunyai kapasitas yang bisa diubah-ubah atau dengan kata lain
kapasitor variabel.
Sifat dasar dalam suatu kapasitor adalah bisa menyimpan muatan listrik,
serta juga mempunyai sifat yang tidak bisa dilalui arus DC (direct current) dan
bisa dilalui arus AC (alternating current) serta juga bisa berfungsi sebagai
impedansi (resistansi yang nilainya tergantung dari frekuensi yang didapatkan).
19
Fungsi kapasitor dalam satu rangkaian elektronika adalah sebagai kopling,
penggeser fasa, filter pada satu rangkaian power supply, pembangkit frekuensi
pada suatu rangkaian osilator serta juga dipakai untuk menghindari percikan
bunga api pada suatu saklar.
Cara kerja kapasitor dalam suatu rangkaian adalah mengalirkan elektron
menuju kapasitor.Pada waktu kapasitor telah dipenuhi dengan elektron, tegangan
akan alami perubahan. Kemudian elektron akan keluar dari suatu kapasitor dan
mengalir menuju rangkaian yang membutuhkannya. Dengan demikian kapasitor
akan membangkitkan reaktif suatu rangkaian.
Tetapi tidak bisa pungkiri, walau satu komponen kapasitor mempunyai
bentuk dan ukuran yang berlainan, namun fungsi kapasitor terus sangat
dibutuhkan dalam satu komponen elektronika atau rangkaian elektronika.
2.9 Resistor
Resistor adalah komponen elektronik dua kutub yang dirancang untuk
menahan arus listrik dengan memproduksi tegangan listrik di antara kedua
kutubnya, nilai tegangan terhadap resistansi berbanding dengan arus yang
mengalir.
Resistor digunakan sebagai bagian dari jejaring elektronik dan sirkuit
elektronik, dan merupakan salah satu komponen yang paling sering
digunakan.Resistor dapat dibuat dari bermacam-macam kompon dan film, bahkan
kawat resistansi (kawat yang dibuat dari paduan resistivitas tinggi seperti nikel-
kromium).
Karakteristik utama dari resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang
dapat dihantarkan. Karakteristik lain termasuk koefisien suhu, desah listrik, dan
induktansi.Resistor dapat diintegrasikan kedalam sirkuit hibrida dan papan sirkuit
cetak, bahkan sirkuit terpadu.Ukuran dan letak kaki bergantung pada desain
sirkuit, kebutuhan daya resistor harus cukup dan disesuaikan dengan kebutuhan
arus rangkaian agar tidak terbakar.
20
Gambar 2.10 Bentuk Fisik Resistor
Secara lengkap fungsi resistor adalah sebagai berikut:
1. Resistor berfungsi sebagai pembagi arus.
2. Resistor berfungsi sebagai pembatas/pengatur arus.
3. Resistor berfungsi sebagai penurun tegangan.
4. Resistor berfungsi sebagai pembagi tegangan.
5. Resistor berfungsi sebagai penghambat aliran arus listrik,dan lain-lain.
2.10 Trimpot
Trimpot adalah kependekan dari Tripotensiometer.Potensiometer
merupakan variabel resistor yang paling sering digunakan.Pada umumnya,
potensiometer terbuat dari kawat atau karbon.Pada saat ini potensiometer lebih
banyak terbuat dari bahan karbon.Ukurannya pun lebih kecil, namun dengan
resistansi yang besar.
Sifat dan karakteristik dari trimpot tidak jauh berbeda dengan
potensiometer.Hanya saja, trimpot ini memiliki ukuran yang jauh lebih kecil jika
dibandingkan dengan potensiometer.Perubahan nilai resistansinya juga dibagi
menjadi dua, yakni linier dan logaritmik. Huruf B yang tertera pada trimpot
menyatakan perubahan nilai resistansinya secara logaritmik, sedangkan huruf A
untuk perubahan secara linier. Untuk mengubah nilai resistansinya, kita dapat
memutar lubang tengah pada badan trimpot dengan menggunakan obeng.
21
Gambar 2.11 Macam-Macam Bentuk Fisik Trimpot
2.11 Kabel Pelangi
Gambar 2.12 Kabel Pelangi
Kabel pelangi berfungsi untuk menghubungkan kaki-kaki dari komponen
elektronika (atau jalur rangkaian) yang dibangun di atas papan PCB
matriks.Selain itu kabel pelangi juga digunakan untuk meghubungkan antar IC
mikrokontroler ke komputer saat sedang memasukkan program ke dalam IC
mikrokontroler.
BAB III
22
PERANCANGAN DAN CARA KERJA ALAT
3.1 Analisa Diagram Blok
Berikut ini adalah diagram blok dari cara kerja alat automatic roof:
Gambar 3.1 Diagram Blok Automatic Roof
3.1.1 Blok Input
Automatic roof memiliki empat input yang mempengaruhi outputnya,
diantaranya faktor lingkungan yaitu sensor cahaya berupa cahaya matahari dan
sensor air berupa air hujan.
Sensor cahaya menggunakan LDR (Light Dependent Resistor) yang
dihubungkan ke LM324 sebagai komparator.Sedangkan sensor air dibuat jalurnya
secara manual sehingga jalur terhubung saat terkena air hujan.
Switch1 dan switch 2 digunakan untuk menghentikan putaran motor DC.
Dimana switch 1 untuk memberhentikan saat atap membuka dan switch 2 untuk
memberhentikan saat atap menutup.
Keempat input ini kemudian dihubungkan ke mikrokontroler AT89C51
untuk diproses sesuai dengan program yang telah dibuat.
3.1.2 Blok Proses
Semua input akan diproses pada mikrokontroler AT89C51 yang sudah
diprogram. Keempat input di atas akan masuk ke port 1 pada mikrokontroler dan
23
Output
Input
Sensor Cahaya
Sensor Air
Switch 1
Switch 2
ProsesL293D Motor
DCAT89C51
setelah diproses outputnya ada di port 2. Dimana hubungan input/output pada
rangakaian automatic roof adalah sebagai berikut:
Tabel 3.1 Input/Output Automatic Roof
INPUT OUTPUT
Kondisi
Matahari
Kondisi
CuacaGerakan Atap
Gelap Hujan Menutup
Gelap Cerah Menutup
Terang Hujan Menutup
Terang Cerah Membuka
Switch 1 dan 2 Motor DC Diam
3.1.3Blok Output
Output pada rangakaian automatic roof adalah gerakan pada motor DC
yang menggerakkan atap. Keluaran dari mikrokontroler AT89C51 masuk ke IC
L293D untuk menentukan arah putar motor DC yang dipasang pada atap sehingga
atap bisa bergerak membuka atau menutup sesuai dengan arah putar motor DC.
Dalam rangkaian ini motor DC menggunakan dinamo.
24
3.2 Analisa Rangkaian
3.2.1 Rangkaian MinSys
Berikut ini adalah rangkaian minsys dari automatic roof:
Gambar 3.2 Rangkaian MinSysAutomatic Roof
25
Otak pada rangkaian automatic roof adalah AT89C51. Input yang masuk
pada port 1 akan diproses dan keluarannya masuk ke L293D melalui port 2 yang
akan menentukan arah putar motor DC. Sedangkan untuk proses dalam IC
AT89C51 programnya yang akan dibahahas pada sub bab 3.4 makalah ini.
AT89C51 mempunyai rangkaian osilator sebagaisumber detak
mikrokontroler dengan xtal atau kristal 12 MHz. Sumber detak(clock) ini yang
menentukan besarnya atau kecepatan siklus mesin yang diperlukan untuk
membaca setiap satu perintah. Kapasitor yang terhubung dengan kristal digunakan
untuk menstabilkan sistem yang besarnya 33pF.
Pada pin 9 adalah reset master, dimana perubahan tegangan dari rendah ke
tinggi akan mereset AT89C51.Misal terjadi error pada rangkaian, makapush
button yang terhubung ke reset ditekan, maka rangkaian akan mereset.
Sumber tegangan yang merupakan keluaran dari rangkaian
regulatordisambungkan menuju Vcc pada port 40 dan EA pada port 31,dimana
tegangan pada jalur ini adalah 5V, dan port 20 sebagai ground.
Port 2 pada AT89C51 sebagai output ke IC L293D untuk pengatur arah
putaran motor DC. IC L293D akan bekerja jika diberikan suplai tegangan sebesar
+5 volt pada pin 16. EN1 mengendalikan DIRA1 (pin 2 untuk IN1) dan DIRB1
(pin 7 untuk IN2), Setiap IC buffer akan mengeluarkan logika sesuai dengan
inputnya pada pasangan outputnya masing-masing. Buffer 1 akan mengeluarkan
output pada MA1 (pin 3 untuk OUT1) dan buffer 2 akan mengeluarkan output
pada MB1 (pin 6 untuk OUT2). IC L293D akan mengeluarkan logika pada output
berdasarkan masing-masing inputnya tergantung kepada kondisi dari masing-
masing enable-nya.
Jadi apabila salah satu dari P2.0 atau P2.1 bernilai logika 1 maka motor
akan berputar, namun jika kedua port bernilai logika sam-sama 0 atau sama-sama
1 maka motor tidak akan berputar.
3.2.2 Rangkaian Komparator
Berikut ini adalah rangkaian dari komparator menggunakan IC LM324
dengan LDR sebagai inputnya.
26
Gambar 3.3 Rangkaian Komparator
Cara kerjanya adalah pada saat intensitas cahaya disekitar LDR membesar,
maka hambatan LDR akan mengecil. Hal ini menyebabkan tegangansemakin
mengecil.Dan sebaliknya, jika intensitas cahaya disekitar LDR semakin besar,
maka hambatan pada LDR semakin kecil.Hal ini menyebabkan tegangansemakin
besar.
Tegangan keluaran LDR masuk ke kaki 2 pada LM324. Apabila LDR
mendapat cahaya maka tegangannya kecil, dikomparasikan dengan kaki 3 yang
terhubung dengan trimpot maka keluaran dari LM324 bernilai logika 1 karena
tegangan di trimpot lebih besar dari tegangan LDR. Dan sebaliknya, apabila LDR
tidak mendapat cahaya maka tegangannya besar dan melebihi tegangan trimpot,
sehingga keluaran dari LM324 bernilai logika 0.
Gambar 3.4 Skematik LM324 sebagai Komparator
27
Rumus Vout untuk rangkaian komparator:
Vout = ( VB – VA ) . 90 % Vcc
Terlihat pada rumus, terdapat operasi (Vb – Va). Fungsi dari operasi
tersebut pada rangkaian komparator adalah sebagai penanda, dimana hasil dari
pengurangan tersebut hanya menandakanVout bernilai positif atau negatif dari
hasil 90 % Vcc.
Gambar 3.5 Sinyal pada Komparator
Pada komparator bentuk sinyal output akan menjadi low atau high
tergantung pada Vref di kaki 2 (-). Ketika sinyal input naik dan mulai menyentuh
tegangan referensi, maka tegangan outputnya akan langsung menuju high. Dan
ketika sinyal input turun dan menyentuh tegangan refernsi maka tegangan
outputnya menuju low. Karena itulah tegangan yang keluar dari rangkaian
komparator ini menjadi sinyal kotak.
3.2.3 Rangkaian Sensor
Rangkaian sensor air adalah jalur yang dibuat manual di PCB seperti pada
Gambar 3.6 dimana jalur akan terhubung apabila terkena air karena air merupakan
konduktor yang baik.
Gambar 3.6 Rangakaian Sensor Air
3.3 Flowchart Automatic Roof
28
Gambar 3.7 Flowchart Program
Berikut ini adalah penjelasan flowchart untuk sistem rangkaian automatic
roof:
1. Input “mulai”.
2. Jika P1.0 atau P1.1 bernilai logika 0 maka ke input “tutup”, tetapi jika tidak
ke input “buka”.
3. Pada input “tutup” jika P1.2 bernilai logika 0 maka ke input “stop”, tetapi jika
tidak kembali ke proses “mulai”.
4. Pada input “buka” jika P1.3 bernilai logika 0 maka ke input “stop”, tetapi jika
tidak kembali ke proses “mulai”.
5. Input “stop” kembali ke “mulai”.
3.4 Analisa Program
29
Y
T
Y
Y
T
T
Mulai
P1.0 = 0atau
P1.1= 0
TutupP1.3 = 0
Buka
P1.2 = 0 Stop
Listing program yang digunakan penulis pada rangkaian automatic roof
adalah sebagai berikut:
$mod51
org 0h
mov p1,#00fH
mov p2,#0fFH
mulai:
jnb p1.0,tutup
jnb p1.1,tutup
sjmp buka
buka :
jnb p1.2,stopbuka
mov p2,#0FEH
sjmp mulai
stopbuka :
mov p2,#0FCH
sjmp mulai
tutup :
jnb p1.3,stoptutup
mov p2,#001H
sjmp mulai
stoptutup :
mov p2,#000H
sjmp mulai
ret
end
Berikut ini adalah penjelasan programnya:
30
Tabel 3.2 Penjelasan Program
Listing Program Penjelasan
$mod51 Instruksi ini digunakan sebagai inisialisasi agar simulator
dapat mengidentifikasi program yang dibuat dalam bahasa
asembler.
org 0h Untuk menulis program di alamat 0heksa pada register
mikrokontroler.
mov p1,#00fH Memindahkan 0F heksa (00001111b) ke port 1
mov p2,#0fFH Memindahkan FF heksa (11111111b) ke port 2
mulai : Sebagai label bernama “mulai”
jnb p1.0,tutup Jika P1.0 berlogika 0 maka lompat ke label “tutup”
jnb p1.1,tutup Jika P1.1 berlogika 0 maka lompat ke label “tutup”
sjmp buka Lompat ke label “buka”
buka : Sebagai label bernama “buka”
jnb p1.2,stopbuka Jika P1.2 berlogika 0 maka lompat ke label “stopbuka”
mov p2,#0FEH Memindahkan FE heksa (11111110b) ke port 2
sjmp mulai Lompat ke label “mulai”
stopbuka : Sebagai label bernama “stopbuka”
mov p2,#0FCH Memindahkan FC heksa (1111100b) ke port 2
sjmp mulai Lompat ke label “mulai”
tutup : Sebagai label bernama “tutup”
jnb p1.3,stoptutup Jika P1.3 berlogika 0 maka lompat ke label “stoptutup”
mov p2,#001H Memindahkan 01 heksa (00000001b) ke port 2
sjmp mulai Lompat ke label “mulai”
stoptutup : Sebagai label bernama “stoptutup”
mov p2,#000H Memindahkan 00 heksa (00000000b) ke port 2
sjmp mulai Lompat ke label “mulai”
ret Return atau kembali ke program
end Akhir dari program
3.5 Cara Kerja Alat
31
Faktor lingkungan berupa cahaya merupakan salah satu input dari
rangkaian automatic roof.Dimana cahaya yang ditangkap oleh LDR membuat
tegangan di LDR menjadi kecil.Saat dikomparasikan dengan tegangan trimpot
yang sudah diatur sebesar 0,8V didapatkan tegangan pada LDR lebih kecil dari
pada tegangan trimpot, sehingga keluaran dari LM324 bernilai 1.Keluaran dari
LM324 ini masuk ke port 1.0 pada mikrokontroler AT89C51. Dari program di
atas jika port 1.0 bernilai 1 maka atap akandalam keadaan terbuka.
Saat cahaya menjadi gelap, maka tegangan pada LDR menjadi besar
melebihi tegangan trimpot.Sehingga keluaran pada komparator bernilai 0 yang
masuk ke port 1.1.Dari program di dapat port 2 menjadi 01 heksa yang membuat
L293D memberi perintah putaran ke motor DC. Dan saat mendapat penekanan
dari switch 1 yang tersambung pada port 1.2 maka motor akan berhenti berputar
karena pada program diberi 00 heksa untuk port 2. Selama LDR masih tidak
mendapat cahaya maka selalu mendapat kondisi seperti di atas dan atap akan
selalu menutup. Tetapi jika LDR kembali mendapat cahaya maka keluaran dari
komparator bernilai 1 maka sesuai program maka L293D akan membuat arah
putar motor DC menjadi sebaliknya dan berhenti sampai menekan switch 2.
Switch 2 diprogram untuk memberhentikan putaran motor DC saat membuka.
Faktor lingkungan kedua yang mempengaruhi kerja automatic roof ini
adalah air, yang pada aplikasinya adalah air hujan.Sensor air dibuat dan
dihubungkan dengan mikrokontroler AT89C51 pada port 1.1.Apabila sensor air
terkena air maka mendapat logika 0, sehingga mengeluarkan tegangan output pada
L293D yang membuat motor DC berputar atau menutup. Setelah itu sama seperti
sensor cahaya, saat mendapat penekanan dari switch 1 maka motor akan berhenti
berputar. Selama sensor air masih terkena air maka atap akan selalu menutup.
Apabila sensor air sudah tidak terkena air lagi, maka sesuai dengan
program, apabila P1.1 bernilai 1 maka IC L293D akan memberikan arah putaran
yang berlawanan sampai menekan switch 2. Dimana switch 2 pada port 1.3 jika
ditekan bernilai logika 0 dan membuat motor DC berhenti berputar. Saat sensor
tidak terkena air terus menerus maka sensor dalam keadaan diam karena port 1.1
selalu bernilai 1.
BAB IV
32
PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Pada rangkaian automatic roof atap akan menutup apabila LDR terkena
cahaya.Hal ini dikarenakan apabila LDR terkena cahaya maka hambatannya kecil
sehingga tegangannya pun juga kecil.Setelah dikomparasikan dengan tegangan
pada trimpot menggunakan IC LM324 di dapat keluaran 1 yang berarti atap
terbuka.Sedangkan apabila LDR tidak mendapat cahaya maka hambatannya besar
dan tegangan juga menjadi besar.Tegangan ini lebih besar dari tegangan yang
dihasilkan trimpot. Maka keluaran dari komparator bernilai 0 yang artinya motor
DC akan bergerak untuk menutup atap.
Sama seperti cara kerja LDR, sensor air akan bekerja saat terkena air.
Apabila jalur pada sensor air terhubung karena terkena air maka akan
mengeluarkan masukan 0 pada mikrokontroler. Tetapi jika air tidak mengenai
sensor air maka atap akan terbuka sesuai dengan program yang telah dibuat.
Program telah dibuat sebelumnya dalam bahasa assembly kemudian
dimasukkan ke mikrokontroler AT89C51 yang berfungsi sebagai otak dari
rangkaian automatic roof ini.Selain itu arah perputaran pada motor DC untuk
membuka atau menutup atap diatur oleh IC L293D.
4.2 Saran
Dalam mengerjakan perakitan prototype automatic roof, yang harus
diperhatikan adalah kekuatan putar motor DC.Tegangan untuk kekuatan putar
motor DC harus diseuaikan dengan besar prototype dan rangkaian yang
digunakan.Apabila dengan satu sumber tegangan tidak kuat menarik atap, maka
gunakan dua sumber tegangan. Satu sumber untuk rangkaian dan satu sumber lagi
untuk motor DC. Selain itu dalam pengerjaan rangkaian dibutuhkan kesabaran
dan kehati-hatian agar jalur tidak ada yang terhubung singkat dan hasilnya
33
menjadi rapi.Terutama pada pemasangan kabel juga harus teliti agar tidak salah
menyambungkan kabel yang dapat membuat IC rusak.
DAFTAR PUSTAKA
34
- http://tutorial-elektronika.blogspot.com/2009/02/ic-lm-324.html , tanggal
akses : 18 April 2013
- http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/27353/3/Chapter%20II.pdf ,
tanggal akses : 18 April 2013
- http://exsandc.blogspot.com/2012/12/op-amp-sebagai-komparator.html ,
tanggal akses : 20 April 2013
- http://kanip-fismandor.blogspot.com/2013/02/ic-mikrokontroler-
at89s51.html, tanggal akses : 20 April 2013
- http://www.kajianpustaka.com/2012/10/mikrokontroller-at89c51-arsitektur-
dan.html#.UXIJUKJTD9c, tanggal akses : 20 April 2013
- http://staff.ui.ac.id/internal/040603019/material/DCMotorPaperandQA.pdf ,
tanggal akses : 20 April 2013
- http://palleko.blogspot.com/2012/06/rangkaian-ldr.html , tanggal akses : 20
April 2013
- http://depokinstruments.com/2011/07/29/teori-dasar-ldr-dan-rangkaian-ldr-
dalam-pengembangan, tanggal akses : 20 April 2013
- www.freewebs.com/kapeha/sensor.doc , tanggal akses : 20 April 2013
- http://ini-robot.blogspot.com/2012/06/driver-motor-l293d-motor-driver-
ic.html, tanggal akses : 20 April 2013
- http://leselektronika.blogspot.com/2012/07/kristal-xtal-oksilator.html , tanggal
akses : 21April 2013
- http://www.elektronikaonline.com/majalah-elektronika/kristal.htm , tanggal
akses : 21April 2013
- http://id.wikipedia.org/wiki/Kondensator , tanggal akses : 21April 2013
- http://komponenelektronika.org/fungsi-kapasitor.htm , tanggal akses : 21April
2013
- http://www.unhas.ac.id/elektro/elda/?p=66 , tanggal akses : 21April 2013
- http://komponenelektronika.net/fungsi-resistor.htm , tanggal akses : 21April
2013
35
- http://www.sahabat-informasi.com/2012/04/macam-macam-jenis-jenis-
resistor.html, tanggal akses : 21April 2013
- http://resistor777.blogspot.com/p/trimpot-trimmer-potensio.html , tanggal
akses : 21April 2013
- http://blog.politekniktelkom.ac.id/30209248/?p=257 , tanggal akses : 21April
2013
- http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/SGSThomsonMicroelectronics/
mXuqyux.pdf, tanggal akses 15 : Mei 2013
- http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/56215/ATMEL/
AT89C51 .html, tanggal akses 15 : Mei 2013
- http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/L/2/9/3/L293D.shtml ,
tanggal akses 15 : Mei 2013
- Azis Muslim, et al, Makalah Proyek Mikroprosesor, Fload Detector, 2012
- Amri Arifianto, Skripsi, COUNTER DAN TRANSPORTER BARANG
BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89C51, 2005
36
37