BAB 2 LANDASAN TEORI

dan dikembangkan perakitannya pada suatu metode lain yang mempunyai sistem kerja yang sama.

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1.

Perangkat Keras

Dalam merancang sebuah peralatan yang cerdas, diperlukan suatu perangkat keras (hardware) yang dapat mengolah data, menghitung, mengingat dan mengambil pilihan. Mikrokontroler merupakan salah satu jawabannya. Vendor dari mikrokontroler ini ada beberapa macam, diantaranya yang paling terkenal adalah Atmel, Motorola dan Siemens. Selain mengunakan mikrokontroler juga digunakan ADC 0804 sebagai pengkonversi besaran analog menjadi besaran digital dan sensor SHARP GP2D12.

2.1.1 Mikrokontroler

Dalam merancang aplikasi elektronika digital dibutuhkan sebuah alat/komponen yang dapat menghitung, mengingat, dan mengambil pilihan dan digunakan sebagai otaknya. Kemampuan ini dimiliki oleh sebuah komputer, namun tidaklah efisien jika harus menggunakan komputer hanya untuk keperluan tersebut. Untuk itu komputer dapat digantikan dengan sebuah mikrokontroler. Mikrokontroler sebenarnya adalah pengembangan dari mikroprosesor, namun dirancang khusus untuk keperluan

Universitas Sumatera Utara

instrumentasi sederhana. Mikrokontroler seri MCS-51 termasuk sederhana, murah dan mudah didapat

dipasaran.

Salah

satu

mikrokontroler

seri MCS-51

adalah

mikrokontroler AT89S51. 2.1.2 Mikrokontroler AT89S51

Mikrokontroler AT89S51 adalah mikrokontroler keluaran ATMEL.Inc. Mikrokontroler ini kompatibel dengan keluaran mikrokontroler 80C51. Mikrokontroller AT89S51 terdiri dari 40 pin dan sudah memiliki memory flash didalamnya, sehingga sangat praktis untuk digunakan. Beberapa kemampuan (fitur) yang dimiliki adalah sebagai berikut : •

Memiliki 4K Flash EPROM yang digunakan untuk menyimpan program. Flash EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory) dapat ditulis dan dihapus sebanyak 1000 kali (menurut manual).

•

Memiliki internal RAM 128 byte. RAM (Random Access Memory), suatu memori yang datanya akan hilang bila catu padam, diakses secara random, tidak sekuensial, artinya dialamat mana saja dapat dicapai secara langsung dengan cepat.

•

4 buah 8-bit I/O (Input/Output) port Port ini berfungsi sebagai terminal input dan output. Selain itu, dapat digunakan sebagai terminal komunikasi paralel, serta komunikasi serial (pin10 dan 11).

•

Dua buah timer/counter 16 bit.

•

Tegangan operasi dinamis dari 2,7 volt hingga 6 volt.

•

Operasi clock dari 0 hingga 24 MHz

•

Program bisa diproteksi, sehingga tidak dapat dibaca oleh orang lain.


•

Menangani 6 sumber interupsi.

•

Ada kemampuan Idle mode dan Down mode

Berikut adalah gambar susunan pin pada Mikrokontroller AT89S51: 1

40

VCC

P1.1

2

39

P0.0 (AD0)

P1.2

3

38

P0.1 (AD1)

P1.3

4

37

P0.2 (AD2)

P1.4

5

36

P0.3 (AD3)

P1.5

6

35

P0.4 (AD4)

P1.6

7

34

P0.5 (AD5)

P1.7

8

33

P0.6 (AD6)

RST

9

32

P0.7 (AD7)

31

EA/ VPP

30

ALE / PROG

29

PSEN

AT89S51

P1.0

(RXD) P3.0

10

(TXD) P3.1

11

(INT 0) P3.2

12

(INT 1) P3.3

13

28

P2.7 (A15)

(T0) P3.4

14

27

P2.6 (A14)

(T1) P3.5

15

26

P2.5 (A13)

(WR) P3.6

16

25

P2.4 (A12)

(RD) P3.7

17

24

P2.3 (A11)

XTAL 2

18

23

P2.2 (A10)

XTAL 1

19

22

P2.1 (A9)

GND

20

21

P2.0 (A8)

Gambar 2.1 Susunan Pin IC Mikrokontroller AT89S51

Keterangan fungsi-fungsi masing-masing pin adalah sebagai berikut : Pin 40

Vcc, Masukan catu daya +5 volt DC

Pin 20

Gnd, Masukan catu daya 0 volt DC

Pin 32-39

P0.0-P0.7, Port input/output delapan bit dua arah yang juga dapat berfungsi sebagai bus data dan bus alamat bila mikrokontroler menggunakan memori luar (eksternal).

Pin 1-8

P1.0-P1.7, Port input/output dua arah delapan bit dengan internal pull up.

Pin 10-17

P3.0-P3.7Port input/output delapan bit dua arah, selain itu Port 3 juga memiliki alternativef fungsi sebagai :


RXD (pin 10)

Port komunikasi input serial

TXD (pin 11)

Port komuikasi output serial

INT0 (pin 12)

Saluran Interupsi eksternal 0 (aktif rendah)

INT1 (pin 13)

Saluran Interupsi eksternal 1 (aktif rendah)

T0

(pin 14)

Input Timer 0

T1

(pin 15)

Input Timer 1

WR (pin 16)

Berfungsi sebagai sinyal kendali tulis, saat prosesor akan menulis data ke memori I/O luar.

RD (pin 17)

Berfungsi sebagai sinyal kendali baca, saat prosesor akan membaca data dari memori I/O luar.

Pin 9

RESET, Pin yang berfungsi untuk mereset mikrokontroller AT89S51 ke keadaan awal.

Pin 30

ALE

(Address Latch Enable), berfungsi menahan sementara

alamat byte rendah pada proses pengalamatan ke memori eksternal. Pin 29

PSEN (Program Store Enable), Sinyal pengontrol yang berfungsi untuk membaca program dari memori eksternal.

Pin 31

EA, Pin untuk pilihan program, menggunakan program internal atau eksternal. Bila ‘0’, maka digunakan program eksternal.

Pin 19

X1, Masukan ke rangkaian osilator internal. Sumber osilator eksternal atau quartz crystal kristal dapat digunakan.


Pin 18

X2, Masukan ke rangkaian osilator internal, koneksi quartz crystal atau tidak dikoneksikan apabila digunakan eksternal osilator.

2.2

Perangkat Lunak

Perangkat lunak (software) adalah seperangkat intruksi yang disusun menjadi sebuah program untuk memerintahkan microcomputer melakukan suatu pekerjaan. Dalam merancang suatu program mikrokontroler dibutuhkan suatu software yang dapat menulis program dan mengubahnya menjadi bilangan heksadesimal. Untuk menulis program dapat digunakan Software 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE). Untuk men-download program heksadesimal ke dalam mikrokontroler dapat digunakan Software Downloader (ISP – Flash Programmer 3.0a). untuk mendesain skematik dan layout PCB dapat digunakan Software EAGLE 4.16r.

2.2.1 Software 8051 Editor, Assembler, Simulator

Instruksi-instruksi yang merupakan bahasa assembly tersebut dituliskan pada sebuah editor, yaitu 8051 Editor, Assembler, Simulator. Tampilannya seperti di bawah ini:


Gambar 2.2 8051 Editor, Assembler, Simulator Setelah program selesai ditulis, kemudian di-save dan kemudian di-Assemble (dicompile). Pada saat di-assemble akan tampil pesan peringatan dan kesalahan. Jika masih ada kesalahan atau peringatan, itu berarti ada kesalahan

dalam penulisan

perintah atau ada nama subrutin yang sama, sehingga harus diperbaiki terlebih dahulu sampai tidak ada pesan kesalahan lagi. Software 8051IDE ini berfungsi untuk merubah program yang kita tuliskan ke dalam bilangan heksadesimal, proses perubahan ini terjadi pada saat peng-compile-an. Bilangan heksadesimal inilah yang akan dikirimkan ke mikrokontroller.

2.2.2

Software Downloader

Untuk mengirimkan bilangan-bilangan heksadesimal ini ke mikrokontroller digunakan software ISP- Flash Programmer 3.0a yang dapat didownload dari internet. Tampilannya seperti gambar di bawah ini

Gambar 2.3 ISP- Flash Programmer 3.a


Cara menggunakannya adalah dengan meng-klik Open File untuk mengambil file heksadesimal dari hasil kompilasi 8051IDE, kemudian klik Write untuk mengisikan hasil kompilasi tersebut ke mikrokontroller.

Instruksi Transfer Data Instruksi transfer data terbagi menjadi dua kelas operasi sebagai berikut : •

Transfer data umum ( General Purpose Transfer ), yaitu : MOV, PUSH dan POP.

•

Transfer spedifik akumulator ( Accumulator Specific Transfer ), yaitu : XCH, XCHD, dan MOVC.

Instruksi transfer data adalah intruksi pemindahan /pertukaran data antara operand sumber dengan operand tujuan. Operand-nya dapat berupa register, memori atau lokasi suatu memori. Penjelasan instruksi transfer data tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut. MOV

: Transfer data dari Register satu ke Register yang lainnya, antara Register dengan Memory.

PUSH

: Transfer byte atau dari operand sumber ke suatu lokasi dalam stack yang alamatnya ditunjuk oleh register penunjuk.

POP

: Transfer byte atau dari dalam stack ke operand tujuan.

XCH

: Pertukaran data antara operand akumulator dengan operand sumber.

XCHD

: Pertukaran nibble orde rendah antara RAM internal ( lokasinya ditunjukkan oleh R0 dan R1 ).


Instruksi Aritmatik Operasi dasar aritmatik seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian dan pembagian dimiliki oleh AT89S51 dengan mnemonic : INC, ADD, SUBB, DEC, MUL dan DIV. Penjelasan dari operasi mnemonic tersebut dijelaskan sebagai berikut : INC

:

Menambah satu isi sumber operand dan menyimpan hasilnya ke operand tersebut

ADD

:

Penjumlahan antara akumulator dengan sumber operand dan hasilnya disimpan di akumulator

SUBB

:

Pengurangan akumulator dengan sumber operand, hasilnya disimpan dalam operand tersebut.

DEC

:

Mengurangi sumber operand dengan 1. dan hasilnya disimpan pada operand tersebut.

MUL

:

Perkalian antara akumulator dengan Register B.

DIV

:

Pembagian antara akumulator dengan Register B dan hasilnya disimpan dalam akumulator, sisanya di Register B.

Instruksi Logika Mikrokontroller AT89S51 dapat melakukan operasi logika bit maupun operasi logika byte. Operasi logika tersebut dibagi atas dua bagian yaitu : •

Operasi logika operand tunggal, yang terdiri dari CLR, SETB, CPL, RL, RR, dan SWAP.

•

Operasi logika dua operand seperti : ANL, ORL, dan XRL.

Operasi yang dilkukan oleh AT89S51 dengan pembacaan instruksi logika tersebut dijelaskan dibawah ini : CLR

: Menghapus byte atau bit menjadi nol.

SETB

: Menggeser bit atau byte menjadi satu.


CPL

: Mengkomplemenkan akumulator.

RL

: Rotasi akumulator 1 bit ke kiri.

RR

: Rotasi akumulator ke kanan.

SWAP

: Pertukaran nibble orde tinggi.

Instruksi Transfer Kendali Instruksi transfer kendali (control transfer) terdiri dari (3) tiga kelas operasi yaitu : •

Lompatan tidak bersyarat ( Unconditional Jump ) seperti : ACALL, AJMP, LJMP,SJMP

•

Lompatan bersyarat ( Conditional Jump ) seperti : JZ, JNZ, JB, CJNE, dan DJNZ.

•

Insterupsi seperti : RET dan RET1.

Penjelasan dari instruksi diatas sebagai berikut : ACALL

:

Instruksi pemanggilan subroutine bila alamat subroutine tidak lebih dari 2 Kbyte.

LCALL

:

Pemanggilan subroutine yang mempunyai alamat antara 2 Kbyte – 64 Kbyte.

AJMP

:

Lompatan untuk percabangan maksimum 2 Kbyte.

LJMP

:

Lompatan untuk percabangan maksimum 64 Kbyte.

JNB

:

Percabangan bila bit tidak diset.

JZ

:

Percabangan akan dilakukan jika akumulator adalah nol.

JNZ

:

Percabangan akan dilakukan jika akumulator adalah tidak nol.

JC

:

Percabangan terjadi jika CY diset “1”.


CJNE

:

Operasi perbandingan operand pertama dengan operand kedua, jika tidak sama akan dilakukan percabangan.

DJNZ

:

Mengurangi nilai operand sumber dan percabangan akan dilakukan apabila isi operand tersebut tidak nol.

RET

:

Kembali ke subroutine.

RET1

:

Kembali ke program interupsi utama.

2.2.3. Software Desain PCB (Printed Circuit Board) Eagle 4.13r

Untuk mendesain PCB dapat digunakan software EAGLE 4.13r yang dapat didownload di internet secara gratis. Tampilan software EAGLE 4.13r dapat dilihat pada gambar 2.4. di bawah ini :

Gambar 2.4. Software Desain PCB (Printed Circuit Board) Eagle 4.13r

Cara menggunakan software ini terlebih dahulu yang dikerjakan adalah mendesain skematik rangkaian, setelah itu memindahkannya ke dalam bentuk board


dan mendesain tata letak komponen sesuai keinginan tetapi harus sesuai jalur rangkaiannya agar rangkaian dapat berfungsi sesuai dengan skematiknya. Setelah selesai di desain layout PCBnya, barulah siap di-print dan di-transfer ke PCB. Pada proses pentransferan layout PCB ke PCB dapat digunakan kertas Transfer Paper.

2.3

Komponen – Komponen Pendukung

2.3.1 Resistor

Resistor komponen pasif elektronika yang berfungsi untuk membatasi arus listrik yang mengalir. Berdasarkan kelasnya resistor dibagi menjadi 2 yaitu : Fixed Resistor dan Variable R esistor Dan umumnya terbuat dari carbon film atau metal film, tetapi tidak menutup kemungkinan untuk dibuat dari material yang lain. Pada dasarnya semua bahan memiliki sifat resistif namun beberapa bahan tembaga perak emas dan bahan metal umumnya memiliki resistansi yang sangat kecil. Bahan–bahan tersebut menghantar arus listrik dengan baik, sehingga dinamakan konduktor. Kebalikan dari bahan yang konduktif, bahan material seperti karet, gelas, karbon memiliki resistansi yang lebih besar menahan aliran elektron dan disebut sebagai insulator seperti ditunjukkan pada gambar 2.5 berikut :

Gambar 2.5. Resistor Karbon


2.3.2 Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki elektroda metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif karena terpisah oleh bahan elektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini “tersimpan” selama tidak ada konduktif pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas phenomena kapasitor terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif diawan. Skema kapasitor dapat dilihat pada gambar 2.6 dibawah ini. dielektrik

Elektroda

Elektroda

Gambar 2.6 Skema Kapasitor.

Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai didalam merancang suatu sistem yang berfungsi untuk mengeblok arus DC, Filter, dan penyimpan energi listrik. Didalamnya 2 buah pelat elektroda yang saling berhadapan dan dipisahkan oleh sebuah insulator. Sedangkan bahan yang digunakan sebagai insulator dinamakan dielektrik. Ketika kapasitor diberikan tegangan DC maka energi


listrik disimpan pada tiap elektrodanya. Selama kapasitor melakukan pengisian, arus mengalir. Aliran arus tersebut akan berhenti bila kapasitor telah penuh. Yang membedakan tiap-tiap kapasitor adalah dielektriknya. Berikut ini adalah jenis– jenis kapasitor yang dipergunakan dalam perancangan ini. Seperti ditunjukkan pada gambar 2.7 dan 2.8 berikut :

Gambar 2.7. Electrolytic Capacitor (ELCO)

Gambar 2.8. Ceramic Capacitor

2.3.3 Transistor

Transistor adalah komponen elektronika yang mempunyai tiga buah terminal. Terminal itu disebut emitor, basis, dan kolektor. Transistor seakan-akan dibentuk dari penggabungan dua buah dioda. Dioda satu dengan yang lain saling digabungkan dengan cara menyambungkan salah satu sisi dioda yang senama. Dengan cara penggabungan seperti dapat diperoleh dua buah dioda sehingga menghasilkan transistor NPN.


Bahan mentah yang digunakan untuk menghasilkan bahan N dan bahan P adalah silikon dan germanium. Oleh karena itu, dikatakan : 1. Transistor germanium PNP 2. Transistor silikon NPN 3. Transistor silikon PNP 4. Transistor germanium NPN Semua komponen di dalam rangkaian transistor dengan simbol anak panah yang terdapat di dalam simbol menunjukkan arah yang melalui transistor. C

C B

B E NPN

E PNP

Gambar 2.9. Simbol tipe transistor Keterangan : C = kolektor E = emiter B = basis

Transistor sebagai saklar. Didalam pemakaiannya transistor dipakai sebagai komponen saklar (switching) dengan memanfaatkan daerah penjenuhan (saturasi) dan daerah penyumbatan (cut off) yang ada pada karakteristik transistor. Pada daerah penjenuhan nilai resistansi persambungan kolektor emiter secara ideal sama dengan nol atau kolektor dan emiter terhubung langsung (short). Keadaan ini menyebabkan tegangan kolektor emiter (VCE) = 0 Volt


pada keadaan ideal, tetapi pada kenyataannya VCE bernilai 0 sampai 0,3 Volt. Dengan menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan on seperti pada gambar di bawah ini :

Vcc

Vcc IC

R

RB

Saklar On VCE

VB

IB

VBE

Gambar 2.10. Transistor sebagai Saklar ON

Pada daerah penyumbatan, nilai resistansi persambungan kolektor emiter secara ideal sama dengan tak terhitung atau terminal kolektor dan emiter terbuka (open). Keadaan ini menyebabkan tegangan (VCB) sama dengan tegangan sumber (Vcc), tetapi pada kenyataannya Vcc pada saat ini kurang dari Vcc karena terdapat arus bocor dari kolektor ke emiter. Dengan menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan off seperti gambar dibawah ini.

Vcc

Vcc IC

RB VB

R

Saklar Off VCE

IB

VBE


Gambar 2.11. Transistor Sebagai Saklar OFF

2.4

Motor Langkah (Stepper)

Motor langkah ( Motor Stepper ) banyak digunakan dalam berbagai aplikasi, dipergunakan apabila dikehendaki jumlah putaran yang tepat atau di perlukan sebagian dari putaran motor. Suatu contoh dapat di jumpai pada disk drive, untuk proses pembacaan dan/atau penulisan data ke/dari cakram(disk), head baca-tulis ditempatkan pada tempat yang tepat di atas jalur atau track pada cakram, untuk head tersebut di hubungkan dengan sebuah motor langkah. Aplikasi penggunaan motor langkah dapat juga di jumpai dalam bidang industri atau untuk jenis motor langkah kecil dapat di gunakan dalam perancangan suatu alat mekatronik atau robot. Motor langkah berukuran besar digunakan, misalnya, dalam proses pengeboran logam yang menghendaki ketepatan posisi pengeboran, dalam hal ini di lakukan oleh sebuah robot yang memerlukan ketepatan posisi dalam gerakan lengannya dan lain-lain. Pada dasarnya prinsip kerja motor stepper sama dengan motor DC, yaitu membangkitkan medan magnet untuk memperoleh gaya tarik ataupun gaya tolak menolak dengan menggunakan catu tegangan DC pada lilitan/kumparannya. Motor stepper menggunakan gaya tarik untuk menarik fisik kutub magnet yang berlawanan sedekat mungkin ke posisi kutub magnet yang dihasilkan oleh kumparan.


Pada gambar di bawah ditunjukkan dasar susunan sebuah motor langkah (stepper).

A B C U

D A B

S

Gambar 2.12. Diagram Motor Stepper

Magnet permanen N-S berputar kearah medan magnet yang aktif. Apabila kumparan stator dialiri arus sedemikian rupa, maka akan timbul medan magnet dan rotor akan berputar mengikuti medan magnet tersebut.setiap pengalihan arus ke kumparan berikutnya menyebabkan medan magnet berputar berputar menurut suatu sudut tertentu, biasanya informasi besar sudut putar tertulis pada badan motor langkah yang bersangkutan. Jumlah keseluruhan pengalihan menentukan sudut perputaran motor. Jika pengalihan arus di tentukan, maka rotor akan berhenti pada posisi terakhir.


Jika kecepatan pengalihan tidak terlalu tinggi, maka slip akan dapat dihindari. Sehingga tidak di perlukan umpan balik (feedback) pada pengendalian motor langkah.

Motor langkah yang akan di gunakan memiliki 4 fase (pole atau kutub), pengiriman pulsa dari mikrokontroler ke rangkaian motor langkah dilakukan secara bergantian, masing-masing 4 data (sesuai dengan jumlah phase-nya), sebagian di tunjukkan pada gambar di bawah ini.

A B C D Gambar .2.13. Pemberian Data / Pulsa pada Motor Stepper

Pada saat yang sama ,untuk tiap motor langkah, tidak boleh ada 2 (dua) masukan atau lebih yang mengandung pulsa sama dengan 1 (high), atau dengan kata lain, pada suatu saat hanya sebuah masukan yang bernilai 1 (satu) sedangkan lainnya bernilai 0 (nol).

Dilihat dari lilitannya motor stepper terbagi menjadi 2 jenis yaitu : a. Motor Stepper Bipolar b. Motor Stepper Unipolar

Perbedaan antara Motor stepper bipolar dan Motor stepper unipolar adalah: a. Pada motor stepper bipolar memiliki empat kabel masukan. Namun untuk menggerakan motor stepper tipe ini lebih rumit jika dibandingkan dengan


menggerakan motor stepper tipe unipolar. Sebagai gambaran dapat dilihat konstruksi motor stepper bipolar pada gambar dibawah ini :

Gambar 2.14. Konstruksi Motor Stepper Bipolar

b. Motor Stepper Unipolar Motor stepper unipolar terdiri dari dua lilitan yang memiliki center tap. Center tap dari masing masing lilitan ada yang berupa kabel terpisah sudah terhubung didalamnya sehingga center tap yang keluar hanya satu kabel. Center tap dari motor stepper dapat dihubungkan ke ground atau dapat juga yang menghubungkannya ke +Vcc, tergantung pada driver yang digunakan. Sebagai gambaran dapat dilihat konstruksi motor stepper unipolar pada gambar dibawah ini:

Gambar 2.15. Konstruksi Motor Stepper Unipolar


2.5

Photodioda

Photodioda sejenis dengan dioda pada umumnya. Perbedaan pokok pada photodioda ini adalah dipasangnya sebuah lensa pemfokus sinar. Lensa ini berfungsi untuk memfokuskan sinar jatuh pada pertemuan pn. Konduktivitas dioda ditentukan langsung oleh cahaya yang jatuh padanya. Energi pancaran cahaya yang jatuh pada pertemuan pn menyebabkan sebuah elektron berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi. Elektron berpindah ke luar dari valensi band meninggalkan "hole" sehingga membangkitkan pasangan elektron bebas dan hole. Gambar 2.9 menunjukkan simbol photodiode. Rangkaian dasar photodioda ditunjukkan dengan gambar 2.10 Photodioda dihubungkan seri dengan sebuah R dan dicatu dengan cumber tegangan DC. Arus balik akan bertambah besar bila sebuah cahaya jatuh pada pertemuan pn photodioda dan arus balik(Iλ) akan menjadi sangat kecil bila pada pertemuan pn photodioda tidak terdapat cahaya yang jatuh padanya. Arus yang mengalir pada kondisi gelap disebut "dark current" sedangkan resistansinya ditentukan dengan hukum Ohm sebagai berikut:

RR =

V

R

I

λ


Gambar 2.16. Simbol Photodioda

Gambar 2.17. Rangkaian dasar Photodioda.

Sinar infra merah yang dipancarkan oleh pemancar infra merah tentunya mempunyai aturan tertentu agar data yang dipancarkan dapat diterima dengan baik di receiver. Oleh karena itu baik di transmitter infra merah maupun receiver infra merah harus mempunyai aturan yang sama dalam mentransmisikan (bagian transmitter) dan menerima sinyal tersebut kemudian mendekodekannya kembali menjadi data biner (bagian receiver).

Komponen yang dapat menerima infra merah ini merupakan komponen yang peka cahaya yang dapat berupa dioda (photodioda) atau transistor (phototransistor). Komponen ini akan merubah energi cahaya, dalam hal ini energi cahaya infra merah, menjadi pulsa-pulsa sinyal listrik. Komponen ini harus mampu mengumpulkan sinyal infra merah sebanyak mungkin sehingga pulsa-pulsa sinyal listrik yang dihasilkan kualitasnya cukup baik. Semakin besar intensitas infra merah yang diterima maka sinyal pulsa listrik yang dihasilkan akan baik jika sinyal infra merah yang diterima intensitasnya lemah maka infra merah tersebut harus mempunyai pengumpul cahaya


(light collector) yang cukup baik dan sinyal pulsa yang dihasilkan oleh sensor infra merah ini harus dikuatkan. Pada prakteknya sinyal infra merah yang diterima intensitasnya sangat kecil sehingga perlu dikuatkan. Selain itu agar tidak terganggu oleh sinyal cahaya lain maka sinyal listrik yang dihasilkan oleh sensor infra merah harus difilter pada frekeunsi sinyal carrier yaitu pada 30KHz sampai 40KHz. Selanjutnya baik photodioda maupun phototransistor disebut sebagai photodetector.

Dalam penerimaan infra merah, sinyal ini merupakan sinyal infra merah yang termodulasi. Pemodulasian sinyal data dengan sinyal carrier dengan frekuensi tertentu akan dapat memperjauh trasnmisi data sinyal infra.

Gambar 2.18. Respon Penerimaan Sensor Infra Merah Komponen photodetector mempunyai karakteristik seperti komponen yang dinamakan ‘solar cell’, yang merubah energi cahaya menjadi energi listrik. Jika photo detector ini mendapat cahaya maka akan menghasilkan tegangan sekitar 0.5 volt dan arus yang dihasilkan tergantung dari intensitas cahaya yang masuk pada photo detector tersebut. Teknik ini biasa disebut sebagai ‘unbiased current sourcing’ atau ‘photovolataic mode’. Teknik ini jarang digunakan karena tidak efisien dan mempunyai respon yang lambat tehadap pulsa-pulsa cepat sinyal cahaya.


Konfigurasi photo detector yang umum dipakai adalah teknik yang dikenal sebagai ‘reserved biased’ atau ‘photoconductive mode’. Pada mode reverse bias/bias terbalik, photo detector dibias dengan tegangan external mulai dari beberapa volt sampai sekitar 50 volt (tergantung karakteristik photo detector). Jika karakteristik photodetector tidak diketahui maka bias tegangan dapat diberi 12V agar tidak merusak photodetector tersebut.

Ketika photo detector ini mendapat cahaya, dalam hal ini cahaya infra merah maka terdapat arus bocor yang relatif kecil. Besar-kecilnya arus bocor ini tergantung dari intensitas cahaya infra merah yang mengenai photodetector tersebut.

Sebuah photodioda, biasanya mempunyai karakteristik yang lebih baik daripada phototransistor dalam responya terhadap cahaya infra merah. Biasanya photo dioda mempunyai respon 100 kali lebih cepat daripada phototransistor. Oleh sebab itulah para designer cenderung menggunakan photodioda daripada menggunakan phototransistor. Tetapi sebuah phototransistor tetap mempunyai keunggulan yaitu mempunyai kemampuan untuk menguatkan arus bocor menjadi ratusan kali jika dibandingkan dengan photodioda.

Respond time dari suatu dioda infra merah (penerima) mempunyai waktu respon yang biasanya dalam satuan nano detik. Respond time ini mendefinisikan lama agar dioda penerima infra merah merespon cahaya infra merah yang datang pada area penerima. Sebuah dioda penerima infra merah yang baik paling itdak mempunyai respond time sebesar 500 nano detik atau kurang. Jika respond time terlalu besar maka dioda infra merah ini tidak dapat merespon sinyal cahaya yang dimodulasi dengan sinyal carrier frekuensi tinggi dengan baik. Hal ini akan mengakibatkan adanya data loss. Universitas Sumatera Utara

2.6

Relay

Relay adalah dimana ada sebuah koil elektronika dan dua buah switch Normally Open dan Normally Close. Yang dimana jika sebuah koil diberi arus atau tegangan, maka akan terjadi medan magnet yang menyebabkan posisi awal/normally close tertarik menjadi terbuka(normally open) dan begitu juga sebaliknya pada normally open akan tertarik menjadi tertutup (normally close).

Gambar 2.19. Prinsip Kerja Relay Di dalam relay Terdapat :

1. Gulungan kawat tembaga (coil) dengan ujung2 kawat diberi nomer 85 dan 86 2. Mekanisme saklar seperti gambar kawat terputus dengan ujung2 nya diberi nomer 30 dan 87

Gulungan atau coil digunakan untuk menciptakan medan magnet pada inti besi coil, jika 85 diberi arus + dan 86 diberi arus - atau sebaliknya maka akan tercipta medan magnet pada ujung inti besi coil itu. Jika medan magnet sudah terbentuk (gambar 3) maka mekanisme saklar yang terbuat dari besi akan tersedot /tertarik oleh medan


magnet, sehingga mekanisme saklar yang tadinya terbuka / terputus menjadi tertutup/ menyambung, sehingga 30 dan 87 menjadi satu kesatuan seolah2 seperti seutas kawat/ seperti saklar yang sedang di aktifkan. Membuka dan menutupnya 30 dan 87 inilah yang digunakan untuk menghidupkan atau mematikan instrumen.


BAB 2 LANDASAN TEORI

Recommend Documents