Pewaktu 8 Saluran Dengan AT89C51, Bagian Kesatu: Pengenalan Rangkaian

Beberapa hari lalu sebelum tulisan ini dirilis, seorang teman yang juga pelanggan yang pernah memintaku untuk membuat sebuah rangkaian timer atau pewaktu, menanyakan soal aplikasi untuk PC yang diperlukan untuk mengatur program timer tersebut. Untuk temanku tersebut maka tulisan ini aku buat. Rancangan berikut adalah sebuah perangkat pewaktu dengan 8 saluran.

Wow..! Lumayan banyak juga. Namun sebelum aku coba buatkan rangkaian dan perangkatnya tentu saja, ketika itu aku perlu memastikan prinsip kerja yang diinginkannya.

Intinya sederhana saja. Sebuah perangkat pewaktu yang akan mencacah mundur sesuai lama waktu yang ditetapkan ketika masukannya terpicu. Masukan terdiri dari Zone 1 sampai 8 (dalam program nanti disebut ZnA sampai dengan ZnH). Karena masukan perangkat pewaktu ini terhubung dengan perangkat lain, maka masukannya harus dapat dipilih untuk NO (normally opened) atau NC (normally closed) sebagai pemicunya. Keluarannya dari perangkat pewaktu adalah kontak relay (dry contact) dengan pilihan NO atau NC. Jika masukan normal maka pewaktu akan reset dan akan memulai cacahan hanya pada saat masukannya terpicu.

Dari ekspektasi di atas maka aku mulai merancang bagian masukan yang mana harus bisa dipicu baik NO atau NC. Untuk itu aku buatkan rangkaian untuk masukan dengan prinsip seperti gambar berikut:

Pada masukan ada 3 koneksi yaitu Pull Up, Input dan Ground. Untuk masukan dengan NO maka koneksi yang digunakan adalah Pull Up dengan Input dan Ground tidak digunakan. Sementara jika memerlukan masukan NC maka koneksi digunakan adalah Input dan Ground tetapi Pull Up harus dihubung singkat dengan Input.

Masukan menggunakan serpih ULN2803 (U₃₀₁) yang merupakan transistor array berupa 8 darlington array. Keluaran daru ULN2803 ini diumpankan pada gerbang Port 1 dari mikrokontroler setelah di-pullup dengan resister array RP₃₀₁ yang masing bernilai 10k. Rangkaian lengkapnya sebagai berikut:

Demikian pula dengan masukan, maka rangkaian keluaran juga menggunakan ULN2803 (U₃₀₂ dan U₃₀₃) namun aku tidak menggunakan gerbang NOT pada umumnya. Penggunaan ULN2803 secara berjajar dengan bagian depannya (U₃₀₂) berfungsi sebagai pembalik logika keluaran yang berasal dari gerbang mikrokontroler yaitu Port 0. Rangkaian lengkapnya seperti ini:

Dan kontak relay yang dihubungkan pada konektor sebagai keluarannya.

Masih berkaitan dengan gerbang keluaran, perangkat pewaktu juga dilengkapi dengan indikator berupa LED (light emiting diode) yang menunjukkan kerja masing-masing pewaktu secara individual. Gerbang keluaran untuk indikator ditetapkan menggunakan Port 2 dari mikrokontroler. Rangkaian lengkapnya sebagai berikut:

Nah, bagian rangkaian untuk masukan, keluaran dan indikator sudah selesai. Sekarang saatnya kita melihat otak dari rangkaian pewaktu yaitu mikrokontroler AT89C51. Gambar di bawah akan menjelaskan bagian-bagian penting sehingga perangkat pewaktu kita dapat beroperasi.

Karena sistem pewaktu yang dibuat harus dapat diprogram sesuai keinginan (programmable timer) maka untuk keperluan menyimpan seting pewaktu digunakan sebuah EEPROM jenis AT93C46. EEPROM ini berkapasitas 128 byte, jadi sangat memadai untuk menyimpan 8 byte setingan pewaktu. Untuk antarmuka dengan EEPROM mikrokontroler AT90C51 menggunakan gerbang P3.5, P3.6 dan P3.7.

Rangkaian juga dilengkapi dengan keluaran Buzzer melalui gerbang P3.4 yang diteruskan dengan penggerak buzzer Q₃₀₁. Mengenai buzzer ini juga dilengkapi indikator LD₃₀₉.

Agar perangkat dapat berkomunikasi secara serial dengan PC untuk tujuan monitoring dan penyetelan pewaktu maka Q₃₀₂ dan Q₃₀₃ digunakan.

Akhirnya rangkaian utama dapat ditampilkan, berikutnya yang tidak kalah penting adalah rangkaian regulator yang diperlukan untuk menyuplai tegangan sebesar 5 volt untuk rangkaian utama pewaktu kita. Aku menggunakan AN7805 sebagai regulator dan karena beban yang tidak besar terutama untuk mikrokontroler maka tidak diperlukan pendingin pada kemasan regulator.

Untuk melengkapi rancangan rangkaian maka pada edisi postingan kali ini sengaja aku lampirkan layout PCB perangkat pewaktu 8 saluran. Ukuran PCB yang dibuat adalah 4 x 7 inci persegi.

Dari layout PCB di atas pada kontak keluaran diberi tambahan keluaran berupa COMMON O/P di mana merupakan gabungan dari semua kontak relay. Ini tidak mempengaruhi kerja dari masih-masing keluaran karena menggunakan jenis relay dengan kontak DPDT.

Nah, sobat sudah melihat desain rangkaian dan juga layout PCBnya. Secara hardware perangkat pewaktu kita sudah boleh dibilang lengkap. Namun karena menggunakan mikrokontroler maka rangkaian di atas tidak berfungsi sama sekali tanpa adanya program yang harus dijalankan.

Mengenai program yang diperlukan untuk perangkat pewaktu di atas akan dibahas pada bagian kedua dari tulisan ini.

Sampai ketemu di bagian selanjutnya....

Udah ya, makasih udah baca postingan aku. Semoga bisa bermanfaat, sukur-sukur bisa diterapkan oleh sobat semua.

Salam....