Pengering Tangan

Pengering tangan otomatis menggunakan menggunakan mikrokontroler AT89S51 ini dalam pembuatannya merupakan penggabungan dari dua buah bidang, yaitu: rangkaian perangkat keras/hardware dan program pengendali/software. Sebuah rangkaian perangkat keras tentu tidak dapat beroperasi dengan sendirinya tanpa ada sebuah program pengendali atau software yang mengatur pergerakannya.Pada dasarnya rangkaian elektronik/hardware pengering tangan terdiri dari tiga bagian yaitu: 1. Rangkaian masukkan berupa sensor infra merah yang terdiri dari rangkaian pengirim/transmitter (LED) dan penerima/receiver (fototransistor) yang akan meng-hasilkan sinyal untuk diteruskan ke rangkaian pengendali AT89S51. 2. Rangkaian pengendali AT89S51 untuk menentukan on/off dari pengering tangan otomatis. Rangkaian ini menerima sinyal berupa pemicu/trigger. Dari rangkaian penerima/receiver sensor infra merah, dan sinyal yang diterima akan diteruskan ke rangkaian blok switch. 3. Rangkaian keluaran adalah blok switch yang berupa rangkaian darlington dan saklar relay yang akan mengaktifkan hair dyer, dimana hair dyer ini dimanfaatkan sebagai pemanas untuk mengeringkan tangan. 1. Perangkat Masukan Rangkaian masukkan dari pengering tangan otomatis ini berupa sensor infra merah yang berfungsi sebagai pendeteksi adanya obyek serta komparator sebagai pembanding tegangan, seperti ditunjukkan pada gambar 2. Sensor infra merah pada blok ini terdiri dari sebuah pemancar dan penerima. Pemancar/transmitter berupa LED yang dapat memancarkan sinar infra merah. Sedangkan penerima/receiver berupa fototransistor yaitu sejenis LED yang tidak dapat memancarkan cahaya. Fototransistor hanya dapat menerima sinar infra merah sebagai pendeteksinya. Pada posisi normal, pancaran sinar infra merah akan memantul kepada penerima/receiver sehingga akan terjadi hubungan antar keduanya. Kondisi ini terjadi saat tidak ada benda/obyek yang melewati atau memotong jalur infra merah, maka saat tidak ada perpotongan jalur, penerima/receiver akan mengeluarkan tegangan yang mengindikasikan tidak ada obyek. Saat ada obyek yang memotong jalur infra merah, maka pancaran sinar infra merah tidak kembali memantul kepada penerima/receiver dan penerima/receiver akan mengeluarkan tegangan yang berbeda dari sebelumnya. Perbedaan kondisi ini nantinya akan digunakan sebagai pengendali on/off pengering tangan yang terpusat pada mikrokontroler sebagai pengendalinya. Sebagai penguatnya digunakan IC LM 358 yang mempunyai dua buah op-amp (operasional amplifier) di dalamnya, sehingga dalam satu chip IC dapat digunakan untuk dua buah rangkaian transducer. Dalam rangkaian pengering tangan otomatis hanya dipakai satu buah op-amp. 2. Perangkat Pengendali Rangkaian pengendali AT89S51 merupakan bagian yang berfungsi mengendalikan jalannya proses on/off pengering tangan ini. 1. Rangkaian Osilator Kristal AT89S51 Rangkaian pewaktu CPU digunakan sebagai sumber detak (clock) karena semua mikrokontroler Atmel memiliki osilator on-chip. Untuk menggunakan rangkaian pewaktu CPU dihubungkan sebuah resonator Kristal atau keramik diantara XTAL1 dan XTAL2 pada mikrokontroler (pin 18 dan 19) dan hubungkan kapasitornya ke groud 2. Rangkaian Power On Reset Reset dapat dilakukan secara manual maupun otomatis saat power diaktifkan (power on reset). Power on reset berfungsi me-reset sesaat setelah mendapat tegangan masukan awal dari catu daya. Rangkaian power on reset dibentuk oleh sebuah kapasitor dan sebuah resistor seperti tampak pada gambar 4 Rangkaian mikrokontroler ini berperan sangat penting dalam pengendalian pengering tangan otomatis ini karena berfungsi sebagai pengendali utama, ini seperti halnya otak pada manusia. Rangkaian mikrokontroler ini terhubung dengan rangkaian sensor dan relay melalui port-port yang tersedia. Program yang dibuat dalam bahasa C dan telah di-compile di-download ke dalam mikrokontroler. Selanjutnya mikrokontoler akan mengeksekusi program tersebut dengan memperhatikan keadaan input dari rangkaian sensor. Kemudian mikrokontroler akan memberikan sinyal keluaran yang akan mengendalikan hair dyer dengan menggunakan saklar relay sebagai perantaranya. 3. Perangkat Keluaran Keluaran/output dari rangkaian pengering tangan adalah rangkain blok switch yang berupa rangkaian darlington dan saklar relay untuk mengaktifkan/menonaktifkan hair dyer. Rangkaian darlington digunakan untuk memperbesar arus yang melewati relay. Pada rangkaian darlington dua buah transistor dipadukan menjadi satu dengan menghubungkan kaki emitor transistor Tr1 ke kaki basis Tr2 Seperti ditunjukkan pada gambar 6. Basis transistor Tr1 menjadi kaki basis B1 dan emitor Tr2 menjadi kaki emitor E1, Sedangkan kolektor transistor Tr1 Terhubung dengan kolektor transistor Tr2 hingga membentuk kaki C1. Secara keseluruhan terdapat sebuah rangkaian yang berfungsi sebagai satu transistor pengganti. Rangkain Darlington bisa dirangkai dengan menggunakan konfigurasi transistor NPN, PNP, atau kombinasi keduanya. Rangkaian Darlington yang disusun dari dua jenis transistor berbeda tersebut dengan Darlington complementer. Penguatan arus pada kedua rangkaian adalah sama, tetapi tegangan pada basis-emitor berbeda. Rangkaian Darlington membutuhkan tegangan sekitar 1,4 volt pada basis-emitornya, sedangkan pada rangkaian darlington complementer hanya membutuhkan 0,7 volt. Pada rangkaian beban induktif, diperlukan dioda untuk menghubung singkatkan tegangan induksi yang timbul pada saat saklar berguling ke off. Dengan demikian kondisi transistor tetap aman. Rangkaian darlington merupakan switch bagi saklar relay yang berfungsi untuk mengaktifkan hair dyer, dimana hair dyer atau pengering tangan ini dimanfaatkan sebagai pemanas. Relay akan aktif jika mendapat sinyal masukkan/inputdari rangkaian darlington. Relay yang digunakan adalah jenis relay yang mempunyai kemampuan mengaktifkan hair dyer yang mempunyai beban 350 watt serta mempunyai elemen yang kuat, dalam pembuatan alat pengering tangan ini menggunakan relay 10Amp/12 volt. 4. Rangkaian Catu Daya Perangkat elektronika mestinya dicatu oleh supply arus searah DC (Direct Curent) yang stabil agar dapat bekerja dengan baik baterai atau accu adalah sumber catu daya DC yang paling baik. Namun untuk aplikasi yang membutuhkan catu daya yang lebih besar, sumber dari baterai tidak cukup. Sumber catu daya yang besar adalah sumber bolak-balik AC (Altenating Curent) dari pembangkit tenaga listrik. Untuk itu diperlukan suatu perangkat catu daya yang dapat mengubah arus AC menjadi DC. Pada rangkaian pengering tangan otomatis ini memerlukan dua level tegangan yaitu sebesar yaitu sebesar 5 volt, dan 12 volt. 5. Perangkat feed back Rangkaian feed back bertugas untuk mengecek keadaan / status keluaran. Rangkaian ini sebenarnya merupakan satu kesatuan dengan rangkaian masukan,yaitu dengan led dan fototransistor. Cara kerja rangkaian ini adalah menjalankan kembali prosedur awal yaitu memeriksa kembali keadaan luar ( apakah ada tangan / tidak ) sebagai input. Apabila objek masih terdeteksi setelah tunda waktu 5 detik, maka pengering tangan akan bekerja pada kecepatan tinggi. Setelah tidak ada lagi objek, output sensor berlogika rendah atau low, informasi ini akan memerintahkan hair dyer untuk non aktif. 6. Skematik Alat Keseluruhan Dari seluruh proses perancangan yang telah dijelaskan sebelumnya dapat dibuat secara lengkap suatu rangkaian yang dapat digunakan ataun dimanfaatkan untuk mengeringkan tangan. Skematik rangkaian elektronika pengering tangan otomatis berbasis mikrokomputer AT89S51 seperti pada gambar 6 B. PEMROGRAMAN Mikrokontroler sebagai otak pengendali, tidak begitu saja dapat mengendalikan komponen-komponen dalam rangkaian yang telah tersusun secara otomatis, diperlukan perangkat lunak atau program yang berisi instruksi-instruksi dalam bahasa assembly maupun bahasa C, yang nantinya ditanamkan pada chip mikrokontroler untuk mengendalikan komponen-komponen agar dapat bekerja sebagaimana mestinya. Untuk mempermudah perancangan perangkat lunak tersebut, terlebih dahulu dibuat diagram alir (flowchart) yang harus dikerjakan oleh mikrokontroler C. PRINSIP KERJA ALAT Setiap kali catu daya dihidupkan, pengering tangan ini akan aktif dengan sendirinya. Hal ini disebabkan karena fototransistornya mendapat cahaya dari infrared, atau dengan kata lain objek terdeteksi. Oleh karena itu, penempatan infrared harus diatur terlebih dahulu untuk mendapatkan hasil yang lebih baik. Saat power supplay dihidupkan, rangkaian akan menahan pin RST pada keadaan taraf logika tinggi selama beberapa saat, tergantung lamanya pengisian kapasitor .Untuk mereset secara sempurna, tegangan pada pin RST pada taraf logika tinggi hingga osilator berdetak selama dua siklus mesin. Agar program dapat direset sewaktu-waktu tanpa harus mematikan lalu menghidupkan kembali catu daya, ditambahkan push button switch yang dihubungkan ke sumber tegangan setelah melewati resistor untuk membatasi aliran arus yang masuk kedalam mikrokontroller. Saat objek terdeteksi, cahaya laser dioda yang menuju fototransistor terhalang, sehingga keluaran opamp bernilai 1 (high) yang kemudian informasi ini akan diteruskan ke blok rangkaian pengendali AT89S51. Informasi tersebut kemudian diolah oleh mikrokontroller AT89S51 berdasarkan program yang telah dimasukkan kedalam mikrokontroller, sehingga dihasilkan aksi yang harus dilakukan. Perintah ini diproses lebih lanjut sehingga akhirnya bagian blok switch yang berupa saklar relay bekerja sesuai dengan perintah. Prinsip kerja pada blok switch ialah memanfaatkan fungsi transistor sebagai saklar elektronik, yaitu mengendalikan relay. Informasi adanya objek membuat blok switch memberitahukan blok hair dyer untuk aktif dengan kecepatan rendah selama tunda waktu 5 detik. Apabila objek masih terdeteksi setelah tunda waktu 5 detik, maka pengering tangan akan bekerja pada kecepatan tinggi. Setelah tidak ada lagi objek, output sensor berlogika rendah atau low, informasi ini akan memerintahkan hair dyer untuk non aktif. Proses ini akan terus berulang secara kontinyu. D. KESIMPULAN Alat pengering tangan otomatis bekerja dengan memanfaatkan teknologi mikrokontroler AT89S51 yang berfungsi sebagai pusat pengendali yang akan mengatur proses on/off dari alat ini. Sebagai masukkan berupa sensor infra merah yang terdiri dari rangkaian pengirim/transmitter (LED) dan penerima/receiver (fototransistor) yang akan meng-hasilkan sinyal untuk diteruskan ke rangkaian pengendali AT89S51. Sensor ini digunakan untuk mendeteksi keberadaan tangan. Sementara itu, sebagai penggerak akhir (final control element) adalah hair dyer yang digunakan untuk mengeringkan tangan. REFERENSI Yuliana Esti Prabandari, Laporan Tugas Akhir, ”Pengering Tangan Otomatis Berbasis Mikrokontroler AT89S51”, 2006, Laboratorium ELINS FMIPA UGM Yogyakarta