Sistem Keamanan Ruangan dengan Sensor LDR dan Kontrol Hand Phone

Secara garis besar perancangan system pengamanan dengan menggunakan metode calling celluar terdiridari 7 blok rangkaian utama. Ponsel server digunakan untuk menginputkan data ke system. Data tersebut akan diterima oleh ponsel penerima dan mengirimkannya ke rangkaian DTMF decoder untuk diterjemahkan. Data digital yang dihasilkan oleh DTMF decoder merupakan hasil terjemahan data multi frekuensi yang dihasilkan oleh ponsel. Data – data digital inilah yang nantinya akan diproses. Input dari sensor memicu rangkaian untuk melakukan panggilan cepat pada seluler phone receiver.

Rangkaian Mikrokontroller AT89S51

Pin 31 External Access Enable ( EA ) diset high. Ini dilakukan karena mikrokonteroller AT89S51 tidak menggunakan memori eksternal. Pin 18 dan 19 dihubungkan ke XTAL 12 MHz dan kapasitor 33pF. XTAL ini mempengaruhi kecepatan mikrokontroller AT89s51 dalam mengeksekusi setiap perintah dalam program. Pin 9 merupakan masukan reset ( aktif high ). Pulsa transisi dari rendah ke tinggi akan me-reset mikrokontroller. Pin 32 sampai 39 adalah Port 0 yang merupakan saluran / bus I/O 8 bit open collector. Pada Port 0 ini masing – masing pin dihubungkan dengan resistor 4k7 ohm. Resistor – resistor ini berfungsi sebagai pull – up / penaik tegangan agar output dari mikrokontroller dapat mentrigger transistor. Pin 1 sampai pin 8 adalah port 1. Pin 21 sampai pin 28 adalah port 2. Dan pin 10 sampai pin 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. Pin 20 merupakan ground dihubungkan dengan ground pada power supply. Pin 40 merupakan sumber tegangan positif dengan +5 volt dari power supply.

Untuk mengetahui apakah rangkaian mikrokontroller AT89S51 telah bekerja dengan baik, maka dilakukan pengujian. Pengujian ini dilakukan dengan memberikan program sederhana pada mikrokontroller AT89S51. Programnya adalah sebagai berikut:

Loop:

Setb P0.0

Acall tunda

Clr P0.0

Acall tunda

Sjmp loop

Tunda:

Mov r7, #255

Tnd: Mov r6, #255

Djnz r6, $

Djnz r7, tnd

Ret

Program di atas bertujuan untuk menghidupkan LED yang terhubung ke P0.0 selama kurang lebih 0,13 detik kemudian mematikannya selama kurang lebih 0,13 detik secara terus menerus. Perintah setb P0.0 akan menjadikan P0.0 berlogika high yang menyebabkan transistor aktif dan LED menyala. Acall tunda akan menyebabkan LED ini hidup selama beberapa saat. Perintah clr P0.0 akan menjadikan P0.0 berlogika low yang menyebabkan transistor tidak aktif sehingga LED mati. Perintah Acall tunda akan menyebabkan LED ini mati selama beberapa saat. Perintah Sjmp Loop akan menjadikan program tersebut berulang sehingga LED tampak berkedip.

Jika program tersebut diisikan ke mikrokontroller AT89S51 dan mikrokontroller dapat bekerja sesuai program, maka rangkaian minimum mikrokontroller AT89S51 telah berjalan dengan baik.

Rangkaian DTMF Dekoder

Rangkaian ini berfungsi untuk merubah nada tone yang diterima menjadi 4 bit data biner. Berikut gambar rangkaiannya:

Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC MT8870. IC ini merupakan IC DTMF decoder. IC ini akan merubah tone yang ada pada inputnya menjadi 4 bit data biner. Jika tone yang diterimanya adalah tone 1, maka output dari rangkaian ini adalah 0001. Jika tone yang diterima adalah tone 2, maka output dari rangkaian ini adalah 0010. Demikian seterusnya. Output dari rangkaian ini akan dihubungkan ke mikrokontroller sehingga mikrokontroller dapat mengenali data yang dikirimkan oleh rangkaian ini untuk kemudian diolah oleh mikrokontroller untuk melaksanakan instruksi selanjutnya.

Input rangkaian ini dihubungkan dengan penguat sehingga sinyal / tone yang berasal dari HP akan diinputkan ke pin 2 dari IC ini. Rangkaian penguat ini berfungsi untuk menguatkan sinyal yang diterima oleh HP ( kabel speaker pada handsfree). Karena sinyal yang diterima HP sangat kecil, sehingga dibutuhkan penguat. Komponen utama dari rangkaian ini adalah Op Amp 741, yang merupakan IC penguat. Pada rangkaian ini terjadi penguatan sebesar:

Penguatan = A = R2 = 220.000 = 733 kali

R1 300

Tabel di bawah ini menunjukan kode biner 4 bit dari output setiap tombol yang ada pada telepon seluler.

TOMBOL	Output 1	Output 2	Output 3	Output 4
1	0	0	0	1
2	0	0	1	0
3	0	0	1	1
4	0	1	0	0
5	0	1	0	1
6	0	1	1	0
7	0	1	1	1
8	1	0	0	0
9	1	0	0	1
0	1	0	1	0

Rangkaian Pengendali Motor Stepper

Rangkaian ini dibuat untuk dapat membuka atau menutup pintu secara otomatis. Gambar rangkaian pengendali motor stepper dapat dilihat sebagai berikut :

Driver ini berfungsi untuk memutar motor stepper searah dengan jarum jam atau berlawanan arah jarum jam. Rangkaian ini akan dikendalikan oleh mikrokontroller AT89S51. Jadi dengan memberikan sinyal high secara bergantian ke input dari rangkaiandriver motor stepper tersebut, maka pergerakan motor stepper sudah dapat dikendalikan oleh mikrokontroller AT89S51.

Rangkaian driver motor stepper ini terdiri dari empat masukan dan empat keluaran, dimana masin – masing masukan dihubungkan dengan mikrokontroller dan keluarannya dihubungkan ke motor stepper. Rangkaian ini akan bekerja memutar motor stepper jika diberi sinyal high 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 mikrokontroller. Basis dari masing – masing transistor diberi tahanan 10 K ohm 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, yang berarti basis pada transistor mendapat tegangan 5 volt, maka transistor akan aktif. Hal ini akan menyebabkan terhubungnya kolektor dengan emitter, sehingga kolektor mendapatkan tegangan 0 volt dari ground. Hal ini menyebabkan arus akan mengalir dari sumber tegangan +12 volt ke kumparan, sehingga kumparan akan menghasilakn medan magnet. Medan magnet ini akan menarik logam yang ada pada motor, sehingga motor pada kumparan yang memiliki mendan magnet tersebut.

Jika kemudian P0.0 diberi logika low, yang berarti transistor tidak aktif dan tidak ada arus yang mengalir pada kumparan, sehingga tidak ada medan magnet pada kumparan. Dan di sisi lain P0.1 diberi logika high, sehingga kumparan yang terhubung dengan P0.1 akan memiliki medan magnet. Maka motor akan beralih ke kumparan yang terhubung ke P0.1 tersebut. Begitu seterusnya, jika logika high diberikan secara bergantian pada input dari motor stepper, maka motor stepper akan berputar sesuai dengan arah logika high yang diberikan.

Program yang diberikan pada driver motor stepper untuk memutar motor stepper adalah sebagai berikut:

Mov a, #11h

Putar:

Mov P0, a

Acall tunda

R1 a

Jmp putar

Program diawali dengan memberikan nilai 11h pada accumulator ( a ), nilai a diisikan ke port 0, sehingga nilai port 0 adalah 11h. ini berarti P0.0 dan P0.4 mendapatkan logika high sedangkan yang lainnya mendapatkan logika low.

Program dilanjutkan dengan memanggil rutin tunda. Lamanya tunda akan mempengaruhi kecepatan perputaran motor. Semakin lama waktu tunda, maka perputaran motor akan semakin lambat. Perintah berikutnya adalah R1 a, perintah ini akan memutar nilai yang ada pada accumulator ( a ), seperti tampak pada tabel di bawah ini:

0

0

0

1

0

0

0

1

0

0

1

0

0

0

1

0

R1

Nilai pada accumulator ( a ) yang awalnya 11h, setelah mendapat perintah R1 a, maka nilai ( a ) akan berubah menjadi 22h. kemudian program akan melihat apakah kondisi alat dalam keadaan high atau low. Jika high, nilai yang ada pada (a) akan kembali diisikan ke port 0, maka nilai port 0 akan kembali beerubah menjadi 22h, ini berarti P0.1 dan P0.5 mendapatkan logika high sedangkan yang lainnya mendapatkan logika low. Dengan program di atas maka P0.0, P0.1, P0.2 dan P0.3 akan mendapatkan logika high secara bergantian. Hal ini akan menyebabkan motor stepper berputar.

Rangkaian IC 555

IC 555 ini beroperasi dengan tegangan catu 4,5 V hingga 16 V. IC ini membutuhkan kapasitor C1 yang dihubungkan diantara pin 5 dan jalur catu 0 V.

Panjang pulsa yang dihasilkan ditentukan oleh resistor pewaktu ( timing ) R dan kapasitor pewaktu C. Untuk mengaktifkan panggilan cepat dibutuhkan panjang pulsa minimal 1,5 detik.

Input pemicu pada pin 2, dalam keadaan normal, berada pada level tegangan catu daya positif. Dalam gambar diperlihatkan sebuah resistor pull – up R1 yang memungkinkan hal ini. Rangkaian timer dipicu menjadi aktif oleh sebuah pulsa rendah yang sangat singkat yang berasal dari saklar pemicu. Saklar ini berasal dari LDR.

Output dari rangkaian ini akan mengaktifkan relay selama lebih kurang dua detik, bertujuan untuk memicu tombol panggilan cepat pada hand phone.

Output rangkaian ( pin 3 ) biasanya berada pada level 0 Volt. Output ini akan naik dalam sekejap hingga mencapai level tegangan catu daya positif, ketika timer dipicu menjadi aktif. Output akan jatuh dalam sekejap, ke titik 0 Volt di akhir pulsa.

Rangkaian Sensor LDR

Untuk merancang sebuah saklar dibutuhkan rangkaian yang dapat mengaktifkan sebuah relay ketika cahaya dari lingkungan sekitar mulai redup. Rangkaian ini merupakan satu bagian dari sebuah sistem keamanan, yang berfungsi untuk mendeteksi datangnya tamu tak diundang.

Gambar: Rangkaian Sensor LDR

Rangkaian sensor diatas menggunakan LDR sebagai alat perasa perubahan intensitas cahaya. LDR (Light Dependent Resistor) adalah komponen elektronika yang pada dasarnya mempunyai sifat yang sama dengan resistor, hanya saja nilai resistansi dari LDR berubah-ubah sesuai dengan tingkat intensitas cahaya yang diterimanya. Pengaturan kepekaan dari sensor digunakan potensio VR1 100 K.

Prinsip kerja dari rangkaian sensor cahaya diatas sebenarya sangat sederhana. Pembagian tegangan antara VR1 dan LDR merupakan inti dari rangkaian sensor cahaya diatas. Kenaikan tegangan pada VR1 akan mengurangi tegangan yang jatuh pada LDR, begitupun sebaliknya kenaikan tegangan pada LDR akan mengurangi tegangan jatuh pada VR1. Pembagian tegangan sesuai dengan rumus pembagi tegangan yang berlaku pada rangkaian seri, tegangan supply 6 volt sama dengan jumlah tegangan pada R1, VR1 dan LDR. VR1 digunakan untuk memposisikan tegangan pada LDR supaya berada pada titik kritis dan tidak sampai membuat transistor Q1 menjadi aktif. Sehingga pada saat kedaan cahaya semakin gelap tegangan pada LDR akan membuat transistor Q1 menjadi aktif. Hal ini dikarenakan nilai resistansi LDR akan naik apabila intensitas cahaya semakin gelap. Saat Q1 aktif, maka arus akan mengalir ke relay dan membuatnya close. Sehingga dapat memberikan pulsa input ke rangkaian IC 555.