BAB 2 LANDASAN TEORI

BAB 2 LANDASAN TEORI

2.1 Sensor Secara umum sensor didefenisikan sebagai alat yang mampu menangkap fenomena fisika atau kimia kemudian mengubahnya menjadi sinyal elektrik baik arus listrik ataupun tegangan. Fenomena fisik yang mampu menstimulus sensor untuk menghasilkan sinyal elektrik meliputi temperatur, tekanan, gaya, medan magnet cahaya, pergerakan dan sebagainya. Sensor adalah komponen yang digunakan untuk mendeteksi suatu besaran fisik menjadi besaran listrik sehingga dapat dianalisa dengan rangkaian listrik tentu. Hampir seluruh peralatan elektronik yang ada mempunyai sensor didalamnya. Pada saat ini, sensor tersebut telah dibuat denan ukuran sangat kecil. Ukuran yang sangat kecil ini sangat memudahkan pemakaian dan menghemat energi.

2.2 Sensor Infrared (Infra Merah) Sensor infrared termasuk dalam kategori sensor biner yaitu sensor yang menghasilkan output 1 atau 0 saja. Infrared Sensor (IR Sensor) dapat digunakan untuk berbagai keperluan misalnya sebagai sensor pada robot line follower. Pembuatan IR sensor dapat menggunakan infrared dan photodioda. Infra Merah / Infra Red merupakan radiasi elektromagnetik yang panjang gelombangnya lebih panjang dari cahaya yang nampak yaitu di antara 700 nm dan 1 mm, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio. Namanya berarti "bawah merah" (dari bahasa Latin infra, "bawah"), merah merupakan warna dari cahaya

5 Universitas Sumatera Utara

tampak dengan gelombang terpanjang. Radiasi inframerah memiliki jangkauan tiga “order” dan memiliki panjang gelombang antara 700 nm dan 1 mm. Untuk sensor elektronik dengan menggunakan Infra Merah diperlukan pemancar Infra Merah yang dapat menghasilkan gelombang Infra Merah dan pendeteksi Infra Merah yang dapat mendeteksi gelombang Infra Merah. Infra Merah adalah suatu gelombang cahaya yang mempunyai panjang gelombang lebih tinggi dari pada cahaya merah. Tabel 2.1 menunjukkan spektrum cahaya tampak dan cahaya Infra Merah. Tabel 2.1 Spektrum Cahaya Warna

Panjang Gelombang (nm)

Ungu

400

Biru

470

Hijau

565

Kuning

590

Jingga

630

Merah

780

Infra Merah

800-1000

Sinar infra merah tergolong ke dalam sinar yang tidak tampak. Jika dilihat dengan spektroskop sinar maka radiasi sinar infra merah tampak pada spektrum gelombang elektromagnet dengan panjang gelombang diatas panjang gelombang sinar merah. Dengan panjang gelombang ini, sinar infra merah tidak dapat dilihat oleh mata tetapi radiasi panas yang ditimbulkannya masih terasa. Sinar infra


merah tidak dapat menembus bahan-bahan yang mana sinar tampak tidak dapat menembusnya.

Gambar 2.1 Simbol Infra Merah 2.2.1 Karakteristik Infra Merah 1. Bentukya tidak terlihat dengan kasat mata atau mata telanjang. 2. Timbulnya diakibatkan oleh komponen-komponen pendukung seperti panas. 3. Tidak dapat menembus materi yang tidak tembus pandang. 4. Merupakan salah satu teknologi yang tembus pandang. 5. Panjang gelombang pada infra merah memiliki hubungan yang berlawanan atau berbanding terbalik dengan suhu. Ketika suhu mengalami kenaikan, maka panjang gelombang mengalami penurunan.

Gambar 2.2 Respon Penerimaan Sensor Infra Merah


2.2.2 Jenis-Jenis Infra Merah Sinar Infra Merah akan terlihat, jika dilihat dengan menggunakan spektroskop cahaya dengan begitu maka radiasi cahaya infra merah akan nampak pada spectrum elektromagnet yang mana panjang gelombang di atas panjang gelombang cahaya merah. Dengan adanya panjang gelombang maka cahaya infra merah yang ada, tidak akan terlihat oleh mata telanjang. Walaupun begitu radiasi yang dihasilkan yaitu panas, akan terasa atau terdetaksi oleh kulit tubuh. Infra Merah dapat dibedakan menjadi tiga daerah, yaitu: 1. Infra merah jarak dekat (Near Infra Red) dengan panjang gelombang 0.75 – 1.5 µm. 2. Infra merah jarak menengah (Mid Infra Red) dengan panjang gelombang 1.50 – 10 µm. 3. Infra merah jarak jauh (Far Infra Red) dengan panjang gelombang 10 – 100 µm.

2.2.3 Kegunaan Infra Merah Dalam Kehidupan Kegunaannya dari Infra Merah dalam bidang komunikasi yaitu: 1. Terdapat system sensor Iinfra Merah yang dapat digunakan untuk menghubungkan dua perangkat. Yang mana sinar Infra Merah merespon Infra Merah yang dikirimkan melalui pemancar. 2. Terdapat kamera yang tembus pandang dengan menggunakan Infra Merah. Yang mana sinar Infra Merah memang tidak dapat ditangkap dengan mata telanjang, namun dengan menggunakan kamera digital atau hendycam sinar


Infra Merah dapat tertangkap. Dengan begitu kamera digital dan handycam akan meningkat. 3. Untuk pencitraan pandangan seperti nightscoop. 4. Digunakan untuk komunikasi jarak dekat, seperti pada remote TV. 5. Dapat digunakan sebagai alat komunikasi, yang mana jarak maximum adalah 10 meter dan tidak ada penghalangnya. 6. Sebagai salah satu standardisasi komunikasi tanpa kabel.

Kemudian pada bidang Industri digunakan sebagai: 1.

Lampu Infra Merah, Merupakan lampu pijar yang kawat pijarnya

bersuhu di atas ±2500°K. Pemanasan Infra Merah, Merupakan suatu kondisi ketika energi

2. infra

merah

menyerang

sebuah

objek

dengan

kekuatan

energi

elektromagnetik yang dipancarkan di atas -273 °C (0°K dalam suhu mutlak).

2.2.4 Kelebihan dan Kekurangan Infra Merah Kelebihan yang dimiliki oleh infra merah dalam pengiriman data yaitu: 1.

Dapat dilakukan kapan saja, tanpa membutuhkan sinyal.

2.

Pengirimannya sangat mudah karena termasuk alat yang sederhana.

3.

Pengiriman data melalui ponsel dengan menggunakan infra Merah tidak

memakan biaya. Adapun kelemahan yang dimiliki oleh infra merah dalam pengiriman data yaitu:


1.

Pada pengiriman data dengan infra merah, kedua lubang infra merah harus

berhadapan satu sama lain. Hal ini agak menyulitkan kita dalam mentransfer data karena caranya yang merepotkan. 2.

Infra merah sangat berbahaya bagi mata, sehingga jangan sekalipun

sorotan infra merah mengenai mata. Pengiriman data dengan infra merah dapat dikatakan lebih lambat dibandingkan dengan rekannya Bluetooth. Inframerah adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio. Namanya berarti "bawah merah" (dari bahasa Latin infra, "bawah"), merah merupakan warna dari cahaya tampak dengan gelombang terpanjang. Radiasi inframerah memiliki jangkauan tiga "order" dan memiliki panjang gelombang antara 700 nm dan 1 mm. Inframerah ditemukan secara tidak sengaja oleh Sir William Herschell, astronom kerajaan Inggris ketika ia sedang mengadakan penelitian mencari bahan penyaring optis yang akan digunakan untuk mengurangi kecerahan gambar matahari pada teleskop tata surya. Sinar infra merah adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio. Sinar infra merah merupakan cahaya yang tidak tampak. Radiasi infra merah memiliki panjang gelombang antara 700 nm sampai 1 mm dan berada pada spektrum berwarna merah. Jika dilihat dengan spektroskop cahaya maka radiasi cahaya infra merah akan nampak pada spektrum elektromagnet dengan panjang gelombang diatas panjang gelombang cahaya merah. Dengan panjang gelombang


ini maka cahaya infra merah tidak akan tampak oleh mata namun radisi panas yang ditimbulkannya masih terasa/ dideteksi.

Pada dasarnya komponen yang menghasilkan panas juga menghasilkan radiasi infra merah termasuk tubuh manusia maupun tubuh binatang. Cahaya infra merah mempunyai panjang gelombang yang sangat panjang tetapi tidak dapat menembus bahan - bahan yang tidak dapat melewatkan cahaya yang nampak sehingga cahaya infra merah tetap mempunyai karakteristik seperti halnya cahaya yang nampak oleh mata.

Gambar 2.3 Infra Merah

Gambar 2.4 Simbol Infra Merah

Sifat-sifat cahaya infra merah : 1.

Tidak tampak manusia

2.

Tidak dapat menembus materi yang tidak tembus pandang

3.

Dapat ditimbulkan oleh komponen yang menghasilkan panas


4.

Panjang gelombang pada inframerah memiliki hubungan yang

berlawanan atau berbanding terbalik dengan suhu. Ketika suhu mengalami kenaikan, maka panjang gelombang mengalami penurunan Komunikasi Infra merah dilakukan dengan menggunakan dioda infra merah sebagai pemancar dan modul penerima infra merah sebagai penerimanya. Untuk jarak yang cukup jauh, kurang lebih tiga sampai lima meter, pancaran data infra merah harus dimodulasikan terlebih dahulu untuk menghindari kerusakan data akibat noise. Sinar infra merah yang dipancarkan oleh pemancar infra merah tentunya mempunyai aturan tertentu agar data yang dipancarkan dapat diterima dengan baik pada penerima. Oleh karena itu baik di pengirim infra merah maupun penerima

infra

merah

harus

mempunyai

aturan

yang

sama

dalam

mentransmisikan (bagian pengirim) dan menerima sinyal tersebut kemudian mendekodekannya kembali menjadi data biner (bagian penerima). Komponen yang dapat menerima infra merah ini merupakan komponen yang peka cahaya, 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. Prinsip utama dari rangkaian sensor infra merah seperti layaknya sebuah saklar yang memberikan perubahan tegangan apabila terdapat penghalang diantara tranceiver dan receiver. Sensor ini memiliki dua buah piranti yaitu rangkaian pembangkit/pengirim (Led Infra Merah) dan rangkaian penerima (Fotodioda).


Rangkaian pembangkit/pengirim memancarkan sinar infra merah, kemudian pancarannya diterima oleh penerima (fotodioda) sehingga bersifat menghantar akibatnya tegangan akan jatuh sampai sama dengan tegangan ground (0). Dan sebaliknya apabila tidak mendapat pancaran sinar infra merah maka akan menghasilkan tegangan.

2.3 Sensor MLX90614 MLX90614 adalah termometer inframerah yang sangat berguna karena dalam pemakaiannya tidak diperlukan kontak antara sensor dan objek yang akan diukur. Sensor memberikan pembacaan suhu rata-rata dari semua objek yang tercover oleh view dari sensor, sehingga tidak suhu mutlak dari sebuah objek yang diamati. Dengan prinsip ini, maka dapat dimanfaatkan untuk mendeteksi kehadiran ataupun perubahan suhu objek dalam range jangkaun sensor baik itu gerakan objek ataupun kehadiran suatu objek. The MLX90614 adalah termometer Infra Red untuk pengukuran suhu non kontak. Kedua IR thermopile sensitif detektor Chip dan ASIC pengkondisian sinyal yang terintegrasi dalam sama TO-39 kaleng. Diintegrasikan ke dalam MLX90614 adalah noise amplifier rendah, 17-bit ADC dan Unit DSP kuat sehingga mencapai akurasi yang tinggi dan resolusi termometer. Termometer datang pabrik dikalibrasi dengan output SMBus digital memberikan akses penuh ke suhu yang diukur pada rentang temperatur lengkap (s) dengan resolusi 0,02 ° C.


Pengguna dapat mengkonfigurasi output digital menjadi PWM. Sebagai standar, 10-bit PWM dikonfigurasi untuk terus mengirimkan suhu diukur dalam kisaran -20 sampai 120 ° C, dengan resolusi output dari 0,14 ° C.

2.3.1 Fitur MLX90614 dan Manfaat 

ukuran kecil, biaya rendah



Mudah untuk mengintegrasikan



Pabrik dikalibrasi dalam rentang temperatur yang luas: -40 ke 125 ° C untuk suhu sensor dan -70 sampai 380 ° C untuk suhu objek.



akurasi yang tinggi dari 0,5 ° C selama rentang temperatur yang luas (0 .. + 50 C untuk kedua Ta dan Untuk)akurasi medis dari 0,1 ° C dalam rentang suhu terbatas yang tersedia atas permintaan



Resolusi pengukuran 0,01 ° C



versi zona tunggal dan ganda



SMBus antarmuka digital yang kompatibel untuk pembacaan suhu cepat dan jaringan sensor bangunan



output PWM disesuaikan untuk membaca terus menerus



Tersedia dalam versi 3V dan 5V



adaptasi sederhana selama 8 sampai 16V aplikasi



Mode hemat daya



Pilihan paket yang berbeda untuk aplikasi dan pengukuran fleksibilitas



kelas otomotif


2.4 Mikrokontroller Mikrokontroler merupakan sebuah single chip yang didalamnya telah dilengkapi dengan CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Acces Memory), ROM (Read Only Memory), input dan output, timer/counter, serial com port secara spesifik digunakan untuk aplikassi aplikasi control dan buka aplikasi serbaguna. Dengan kata lain, Mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus.

2.5 Mikrokontroler ATMega328 Uno Arduino adalah board berbasis mikrokontroler pada ATmega328 .Board ini memiliki 14 digital input / output pin (dimana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack listrik tombol reset. Pin-pin ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, hanya terhubung ke komputer dengan kabel USB atau sumber tegangan bisa didapat dari adaptor AC-DC atau baterai untuk menggunakannya. Board Arduino Uno memiliki fitur-fitur baru sebagai berikut : 

1,0 pinout: tambah SDA dan SCL pin yang dekat ke pin aref dan dua pin baru lainnya ditempatkan dekat ke pin RESET, dengan IO REF yang memungkinkan sebagai buffer untuk beradaptasi dengan tegangan yang disediakan dari board sistem. Pengembangannya, sistem akan lebih kompatibel dengan Prosesor yang menggunakan AVR, yang beroperasi dengan 5V dan dengan Arduino Karena yang


beroperasi dengan 3.3V. Yang kedua adalah pin tidak terhubung, yang disediakan untuk tujuan pengembangannya. 

Circuit Reset

Gambar 2.5 Board Arduino Uno

Deskripsi Arduio UNO: Tabel 2.2 Deskripsi Arduino Uno Mikrokontroller

Atmega328

Operasi Voltage

5V

Input Voltage

7-12 V (Rekomendasi)

Input Voltage

6-20 V (limits)

I/O

14 pin (6 pin untuk PWM)

Arus

50 mA

Flash Memory

32KB

Bootloader

SRAM 2 KB

EEPROM

1 KB


Kecepatan

16 Mhz

ATMega328 adalah mikrokontroller keluaran dari atmel yang mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang dimana setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer). ATMega328 merupakan mikrokontroler keluarga AVR 8 bit. Beberapa tipe mikrokontroler yang sama dengan ATMega8 ini antara lain ATMega8535, ATMega16, ATMega32, ATmega328, yang membedakan antara mikrokontroler antara lain adalah, ukuran memori, banyaknya GPIO (pin input/output), peripherial (USART, timer, counter, dll). Dari segi ukuran fisik, ATMega328 memiliki ukuran fisik lebih kecil dibandingkan dengan beberapa mikrokontroler diatas. Namun untuk segi memori dan periperial lainnya ATMega328 tidak kalah dengan yang lainnya karena ukuran memori dan periperialnya relatif sama dengan ATMega8535, ATMega32, hanya saja jumlah GPIO lebih sedikit dibandingkan mikrokontroler diatas. Mikrokontroller ini memiliki beberapa fitur antara lain : 

130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.



32 x 8-bit register serba guna.



Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz.



32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.




Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanent karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.



Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.



Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width Modulation) output.



Master / Slave SPI Serial interface. Mikrokontroller ATmega 328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu

memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan kerja dan parallelism. instruksi – instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program. Konsep inilah yang memungkinkan instruksi – instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU ( Arithmatic Logic unit ) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data. Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X ( gabungan R26 dan R27 ), register Y ( gabungan R28 dan R29 ), dan register Z ( gabungan R30 dan R31 ). Hampir semua instruksi AVR memiliki format 16-bit. Setiap alamat memori program terdiri dari instruksi 16-bit atau 32-bit.


Selain register serba guna di atas, terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik memory mapped I/O selebar 64 byte. Beberapa register ini digunakan untuk fungsi khusus antara lain sebagai register control Timer/ Counter, Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM, dan fungsi I/O lainnya. Register – register ini menempati memori pada alamat 0x20h – 0x5Fh. Instruksi – instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program. Konsep inilah yang memungkinkan instruksi – instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU ( Arithmatic Logic unit ) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data.


Gambar 2.6 Gambar diagram blok ATmega328

2.5.1 Konfigurasi Pin ATmega328 ATMega328 merupakan mikrokontroler keluarga AVR 8 bit. Beberapa tipe mikrokontroler yang sama dengan ATMega8 ini antara lain ATMega8535, ATMega16, ATMega32, ATmega328, yang membedakan antara mikrokontroler antara lain adalah, ukuran memori, banyaknya GPIO (pin input/output), peripherial (USART, timer, counter, dll). Dari segi ukuran fisik, ATMega328 memiliki ukuran fisik lebih kecil dibandingkan dengan beberapa mikrokontroler diatas. Namun untuk segi memori dan periperial lainnya ATMega328 tidak kalah dengan yang lainnya karena ukuran memori dan periperialnya relatif sama dengan ATMega8535, ATMega32, hanya saja jumlah GPIO lebih sedikit dibandingkan mikrokontroler diatas.


Gambar 2.7 Pin Mikrokontroler Atmega328 ATMega328 memiliki 3 buah PORT utama yaitu PORTB, PORTC, dan PORTD dengan total pin input/output sebanyak 23 pin. PORT tersebut dapat difungsikan sebagai input/outputdigital atau difungsikan sebagai periperal lainnya. 1. Port B Port B merupakan jalur data 8 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output. Selain itu PORTB juga dapat memiliki fungsi alternatif seperti di bawah ini. a.

ICP1 (PB0), berfungsi sebagai Timer Counter 1 input capture pin.

b.

OC1A (PB1), OC1B (PB2) dan OC2 (PB3) dapat difungsikan sebagai keluaran PWM (Pulse Width Modulation).

c.

MOSI (PB3), MISO (PB4), SCK (PB5), SS (PB2) merupakan jalur komunikasi SPI.

d.

Selain itu pin ini juga berfungsi sebagai jalur pemograman serial (ISP).


e. TOSC1 (PB6) dan TOSC2 (PB7) dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuktimer. f.

XTAL1 (PB6) dan XTAL2 (PB7) merupakan sumber clock utama mikrokontroler.

2. Port C Port

C merupakan

jalur

data

7

bit

yang

dapat

difungsikan

sebagai input/output digital. Fungsi alternatif PORTC antara lain sebagai berikut. a. ADC6 channel (PC0,PC1,PC2,PC3,PC4,PC5) dengan resolusi sebesar 10 bit. ADC dapat kita gunakan untuk mengubah input yang berupa tegangan analog menjadi data digital b. I2C (SDA dan SDL) merupakan salah satu fitur yang terdapat pada PORTC.

I2C

digunakan

untuk

komunikasi

dengan

sensor

atau device lain yang memiliki komunikasi data tipe I2C seperti sensor kompas, accelerometer nunchuck. 3. Port D Port D merupakan jalur data 8 bit yang masing-masing pin-nya juga dapat difungsikan sebagai input/output. Sama seperti Port B dan Port C, Port D juga memiliki fungsi alternatif dibawah ini. a. USART (TXD dan RXD) merupakan jalur data komunikasi serial dengan level sinyal TTL. Pin TXD berfungsi untuk mengirimkan data serial, sedangkan RXD kebalikannya yaitu sebagai pin yang berfungsi untuk menerima data serial.


b. Interrupt (INT0 dan INT1) merupakan pin dengan fungsi khusus sebagai interupsihardware. Interupsi biasanya digunakan sebagai selaan dari program, misalkan pada saat program berjalan kemudian terjadi

interupsi hardware/software maka

program

utama

akan

berhenti dan akan menjalankan program interupsi. c. XCK dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk USART, namun kita juga dapat memanfaatkan clock dari CPU, sehingga tidak perlu membutuhkan external clock. d. T0 dan T1 berfungsi sebagai masukan counter external untuk timer 1 dan timer 0. e. AIN0 dan AIN1 keduanya merupakan masukan input untuk analog comparator.

2.6 Sensor Jarak HC-SR04 HC-SR04 adalah seri dari sensor jarak dengan gelombang ultrasonic, dimana didalam sensor terdapat dua bagian yaitu receiver dan transmitter yang mempunyai fungsi sebagai penghasil gelombang dan penerima gelombang

Gambar 2.8 sensor ultrasonic HC-SR04

Disamping merupakan bentuk fisik dari sensor ultrasonic HC-SR04 yang 23 Universitas Sumatera Utara

mempunyai 4 pin. satu pin VCC sebagai pin masukan tegangan dan di imbangi pin GND untung grounding, sedangkan dau pin sisanya adalah trigger dan echo pin yang akan mempengaruhi gelombang ultrasonic itu sendiri

Gambar 2.9 Tampilan sensor HC-SR04

Untuk menghubungkan sensor ultrasonic cukup menghubungkan pin VCC dan GND ke +5 V dan GND arduino serta pin Trigger dan Echo terhubung dengan pin digital arduino. lebih jelasnya lihat gambar disamping Prinsip Kerjanya : Gelombang ultrasonik adalah gelombang dengan besar frekuensi diatas frekuensi gelombang suara yaitu lebih dari 20 KHz. Seperti telah disebutkan bahwa sensor ultrasonik terdiri dari rangkaian pemancar ultrasonik yang disebut transmitter dan rangkaian penerima ultrasonik yang disebut receiver. Sinyal ultrasonik yang dibangkitkan akan dipancarkan dari transmitter ultrasonik. Ketika sinyal mengenai benda penghalang, maka sinyal ini dipantulkan, dan diterima

oleh receiver ultrasonik.

Sinyal

yang

diterima

oleh

rangkaian receiver dikirimkan ke rangkaian mikrokontroler untuk selanjutnya diolah untuk menghitung jarak terhadap benda di depannya (bidang pantul). Prinsip kerja dari sensor ultrasonik adalah sebagai berikut :


1. Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas 20kHz, biasanya yang digunakan untuk mengukur jarak benda adalah 40kHz. Sinyal tersebut di bangkitkan oleh rangkaian pemancar ultrasonik. 2. Sinyal yang dipancarkan tersebut kemudian akan merambat sebagai sinyal / gelombang bunyi dengan kecepatan bunyi yang berkisar 340 m/s. Sinyal tersebut kemudian akan dipantulkan dan akan diterima kembali oleh bagian penerima Ultrasonik. 3. Setelah sinyal tersebut sampai di penerima ultrasonik, kemudian sinyal tersebut akan diproses untuk menghitung jaraknya. Jarak dihitung berdasarkan rumus : S = 340.t/2 dimana S adalah jarak antara sensor ultrasonik dengan bidang pantul, dan t adalah selisih waktu antara pemancaran gelombang ultrasonik sampai diterima kembali oleh bagian penerima ultrasonik. Sensor HC-SR04 adalah sensor pengukur jarak berbasis gelombang ultrasonik. Prinsip kerja sesnsor ini pirip dengan radar ultrasonik. Gelombang ultrasonik di pancarkan kemudian di terima balik oleh receiver ultrasonik. Jarak antara waktu pancar dan waktu terima adalah representasi dari jarak objek. Sensor ini cocok untuk aplikasi elektronik yang memerlukan deteksi jarak termasuk untuk sensor pada robot Sensor HC-SR04 adalah versi low cost dari sensor ultrasonic PING buatan parallax.

Perbedaaannya

terletak

pada

pin yang digunakan.

HC-SR04

menggunakan 4 pin sedangkan PING buatan parallax menggunakan 3 pin. Pada


Sensor HC-SR04 pin trigger dan output diletakkan terpisah. Sedangkan jika menggunakan PING dari Parallax pin trigger dan output telah diset default menjadi

satu

jalur.

Tidak

ada

perbedaaan

signifikan

dalam

pengimplementasiannya. Jangkauan karak sensor lebih jauh dari PING buatan parllax, dimana jika ping buatan parllax hanya mempunyai jarak jangkauan maksimal 350 cm sedangkan sensor HC-SR04 mempunyai kisaran jangkauan maksimal

400-500cm.

Spesifikasi: 

Jangkauan deteksi: 2cm sampai kisaran 400 -500cm



Sudut deteksi terbaik adalah 15 derajat



Tegangan kerja 5V DC



Resolusi 1cm



Frekuensi Ultrasonik 40 kHz



Dapat dihubungkan langsung ke kaki mikrokontroler

2.6.1 Fungsi Pin-pin HC-SR04 1. VCC = 5V Power Supply. Pin sumber tegangan positif sensor. 2. Trig = Trigger/Penyulut. Pin ini yang digunakan untuk membangkitkan sinyal ultrasonik 3. Echo = Receive/Indikator. Pin ini yang digunakan untuk mendeteksi sinyal pantulan ultrasonik. 4. GND = Ground/0V Power Supply. Pin sumber tegangan negatif sensor.

2.6.2 Karakteristik HC-SR04




Tegangan sumber operasi tunggal 5.0 V



Konsumsi arus 15 mA



Frekuensi operasi 40 KHz



Minimum pendeteksi jarak 0.02 m (2 cm)



Maksimum pendeteksian jarak 4 m



Sudut pantul gelombang pengukuran 15 derajat



Minimum waktu penyulutan 10 mikrodetik dengan pulsa berlevel TTL



Pulsa deteksi berlevel TTL dengan durasi yang bersesuaian dengan jarak deteksi



Dimensi 45 x 20 x 15 mm

2.7 KAPASITOR Kondensator atau sering disebut sebagai kapasitor 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. Kondensator juga dikenal sebagai "kapasitor", namun kata "kondensator" masih dipakai hingga saat ini. Pertama disebut oleh Alessandro Volta seorang ilmuwan Italia pada tahun 1782 (dari bahasa Itali condensatore), berkenaan dengan kemampuan alat untuk menyimpan suatu muatan listrik yang tinggi dibanding komponen lainnya. Kebanyakan bahasa dan negara yang tidak menggunakan bahasa Inggris masih mengacu pada perkataan bahasa Italia "condensatore", bahasa Perancis condensateur, Indonesia dan Jerman Kondensator atau Spanyol Condensador.


2.7.1 Prinsip dasar dan spesifikasi elektriknya 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 dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini "tersimpan" selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, phenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan.

Gambar 2.10 prinsip dasar kapasitor

2.7.2 Kapasitansi Kapasitansi didefenisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat menampung muatan elektron. Coulombs pada abad 18 menghitung bahwa 1 coulomb = 6.25 x 1018 elektron. Kemudian Michael Faraday membuat postulat bahwa sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan


tegangan 1 volt dapat memuat muatan elektron sebanyak 1 coulombs. Dengan rumus dapat ditulis : Q = CV …………….(1) Q = muatan elektron dalam C (coulombs) C = nilai kapasitansi dalam F (farads) V = besar tegangan dalam V (volt) Dalam praktek pembuatan kapasitor, kapasitansi dihitung dengan mengetahui luas area plat metal (A), jarak (t) antara kedua plat metal (tebal dielektrik) dan konstanta (k) bahan dielektrik. Dengan rumusan dapat ditulis sebagai berikut : C = (8.85 x 10-12) (k A/t) ...(2) Berikut adalah tabel contoh konstanta (k) dari beberapa bahan dielektrik yang disederhanakan. Tabel 2.3 Tabel Konstanta Bahan Dielektrik Udara vakum

k=1

Aluminium oksida

k=8

Keramik

k = 100 – 1000

Gelas

k=8

Polyethylene

k=3

Untuk rangkain elektronik praktis, satuan farads adalah sangat besar sekali. Umumnya kapasitor yang ada di pasar memiliki satuan uF (10-6 F), nF


(10-9 F) dan pF (10-12 F). Konversi satuan penting diketahui untuk memudahkan membaca besaran sebuah kapasitor. Misalnya 0.047uF dapat juga dibaca sebagai 47nF, atau contoh lain 0.1nF sama dengan 100p

2.8 LM 7805 Regulator adalah rangkaian pembangkit tegangan yang merupakan rangkaian catu daya. Rangkaian catu daya memberikan supply tegangan pada alat pengendali. Rangkaian catu daya mendapatkan sumber tegangan dari PLN sebesar 220 VAC. Tegangan 220 VAC ini kemudian diturunkan menjadi 9 VAC melalui trafo penurun tegangan. Tegangan AC 15V disearahkan oleh dioda bridge menjadi tegangan DC. Keluaran dari dioda bridge ini kemudian masuk ke IC regulator yang fungsinya adalah untuk menstabilkan tegangan. IC regulator terdiri dari 10 buah IC, yaitu LM7805 yang menghasilkan tegangan DC sebesar 5V. Oleh karena tegangan yang diperlukan pada tiap rangkaian sama, maka rangkaian catu daya ini mempunyai 10 buah keluaran tegangan DC, yaitu 5V yang berfungsi untuk memberi supply tegangan pada tiap rangkaian. Kapasitor 100 nF berfungsi untuk membuang noise (gangguan) pada tegangan DC. Pada rangkaian, untuk menyearahkan tegangan digunakan dioda bridge karena dioda bridge mempunyai tegangan ripple yang lebih baik dibandingkan diode jenis lain.


Gambar 2.11. IC Regulator 7805 LM7805 adalah regulator tegangan DC positif yang hanya memiliki 3 terminal, yaitu tegangan input, ground, tegangan output. Meskipun LM7805 diutamakan dirancang untuk keluaran tegangan tetap (5V), akan tetapi ada kemungkinan jika menggunakan komponen eksternal untuk mendapatkan tegangan output DC: 5V, 6V, 8V, 9V, 10V, 12V, 15V, 18V, 20V , 24V. Fitur Umum: 

Sampai sekarang untuk output 1A



Output Tegangan dari 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18, hingga 24V



Melindungi suhu yang berlebih



Melindungi sirkuit pendek



Output Transistor melindungi operasi pada daerah yang dilindungi 7805 adalah regulator tegangan tiga-terminal positif. Dengan heatsinking

memadai, dapat memberikan lebih dari 0.5A arus keluaran. Aplikasi yang umum akan mencakup lokal (on-card) regulator yang dapat menghilangkan kebisingan dan kinerja yang rusak terkait dengan satu-titik regulasi. 7805 regulator berasal dari keluarga 78xx, terdapat rangkaian regulator tegangan linier yang tetap terintegrasi. Keluarga 78xx adalah pilihan yang sangat populer untuk banyak sirkuit elektronik yang membutuhkan catu daya yang diatur, karena relatif mudah penggunaan dan murah. Ketika menentukan individu IC dalam keluarga 78xx ini, xx diganti dengan angka dua digit, yang menunjukkan tegangan output perangkat tertentu dirancang untuk memberikan (misalnya, 7805 regulator tegangan memiliki output 5 volt, sedangkan 7812 menghasilkan 12 volt). Garis 78xx adalah regulator tegangan positif, yang berarti bahwa mereka


dirancang untuk menghasilkan tegangan yang relatif positif untuk kesamaan. Ada garis terkait perangkat 79xx yang melengkapi regulator tegangan negatif. 79xx 78xx dan IC dapat digunakan dalam kombinasi untuk menyediakan pasokan tegangan positif dan negatif dalam sirkuit yang sama, jika perlu. Seri 7805 memiliki beberapa kelebihan dibandingkan regulator tegangan lains: 

IC seri 7805 tidak memerlukan komponen tambahan untuk

menyediakan sumber pengaturan konstan, mudah untuk digunakan, serta ekonomis, dan juga menggunakan sirkuit board yang efisien dan nyata. Sebaliknya, kebanyakan regulator tegangan lain memerlukan beberapa komponen tambahan untuk mengatur level tegangan keluaran dan untuk membantu dalam proses regulasi. Beberapa desain lain (seperti switching power supply) tidak hanya memerlukan sejumlah komponen besar, tetapi juga teknik keahlian yang besar untuk menerapkannya dengan benar. 

IC seri 7805 memiliki perlindungan body pada circuit yang

memiliki banyak power. IC seri 7805 juga memiliki perlindungan terhadap panas dan sirkuit pendek, membuat IC ini cukup kuat dalam sebagian besar aplikasi. Dalam beberapa kasus, pada pembatas arus fitur dari perangkat 7805 dapat memberikan perlindungan tidak hanya untuk 7805 sendiri, tetapi juga untuk bagian lain dari dalam sirkuit yang digunakan, juga mampu mencegah komponen lain dari kerusakan. Sistem minimum dan rangkaian lain seperti modul EG-T10 memerlukan tegangan DC 5V untuk beroprasi. Tegangan ini bisa diperoleh langsung dari sumber


tegangan baterai, tentu saja setelah melalui proses penurunan tegangan oleh rangkaian regulator. Rangkaian regulator berfungsi untuk menstabilkan tegangan, baik dari baterai atau sumber tegangan lainnya. LM7805 merupakan IC regulator yang mempunyai keluaran ±5V dan dapat bekerja dengan baik jika tegangan input (Vin) lebih besar minimal 2,5 V dari pada tegangan output (Vout). Biasanya perbedaan tegangan input dengan output yang direkomendasikan tertera pada datasheet komponen tersebut. Konfigurasi kaki LM7805 dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 2.12 Konfigurasi pin IC LM7805

2.9 LCD (Liquid Crystal Display) LCD merupakan salah satu perangkat penampil yang sekarang ini mulai banyak digunakan. Penampil LCD mulai dirasakan menggantikan fungsi dari penampil CRT (Cathode Ray Tube), yang sudah berpuluh-puluh tahun digunakan manusia sebagai penampil gambar/text baik monokrom (hitam dan putih), maupun yang berwarna. Teknologi LCD memberikan keuntungan dibandingkan dengan teknologi CRT, kaena pada dasarnya, CRT adalah tabung triode yang digunakan

sebelum

transistor

ditemukan.

Beberapa

keuntungan

LCD

dibandingkan dengan CRT adalah konsumsi daya yang relative kecil, lebih ringan,


tampilan yang lebih bagus, dan ketika berlama-lama di depan monitor, monitor CRT lebih cepat memberikan kejenuhan pada mata dibandingkan dengan LCD.

Gambar 2.13 LCD 2x16 LCD memanfaatkan silicon atau gallium dalam bentuk Kristal cair sebagai pemendar cahaya. Pada layar LCD, setiap matrik adalah susunan dua dimensi piksel yang dibagi dalam baris dan kolom. Dengan demikian, setiap pertemuan baris dan kolom adalah sebuah LED terdapat sebuah bidang latar (backplane), yang merupakan lempengan kaca bagian belakang dengan sisi dalam yang ditutupi oleh lapisan elektroda trasparan. Dalam keadaan normal, cairan yang digunakan memiliki warna cerah. Daerah-daerah tertentu pada cairan akan berubah warnanya menjadi hitam ketika tegangan diterapkan antara bidang latar dan pola elektroda yang terdapat pad sisi dalam lempeng kaca bagian depan. Keunggulan LCD adalah hanya menarik arus yang kecil (beberapa microampere), sehingga alat atau sistem menjadi portable karena dapat menggunakan catu daya yang kecil. Keunggulan lainnya adalah tampilan yang diperlihatkan dapat dibaca dengan mudah di bawah terang sinar matahari. Di bawah sinar cahaya yang remang-remang dalam kondisi gelap, sebuah lampu (berupa LED) harus dipasang dibelakang layar tampilan. LCD yang digunakan adalah jenis LCD yang mena mpilkan data dengan 2 baris tampilan pada display. Keuntungan dari LCD ini adalah : 34 Universitas Sumatera Utara

1. Dapat menampilkan karakter ASCII, sehingga dapat memudahkan untuk membuat program tampilan. 2. Mudah dihubungkan dengan port I/O karena hanya mengunakan 8 bit data dan 3 bit control. 3. Ukuran modul yang proporsional. 4. Daya yang digunakan relative sangat kecil.

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

RS 4 RW 5 EN 6

LCD 16x2

1 GND 3 LCD Drv 16 V-BL

10 11 12 13 11 12 13 14

2 VCC V+BL15

+5VDC

Gambar 2.14 Konfigurasi Pin LCD Operasi dasar pada LCD terdiri dari empat, yaitu instruksi mengakses proses internal, instruksi menulis data, instruksi membaca kondisi sibuk, dan instruksi membaca data. ROM pembangkit sebanyak 192 tipe karakter, tiap karakter dengan huruf 5x7 dot matrik. Kapasitas pembangkit RAM 8 tipe karakter (membaca program), maksimum pembacaan 80x8 bit tampilan data. Perintah utama LCD adalah Display Clear, Cursor Home, Display ON/OFF, Display Character Blink, Cursor Shift, dan Display Shift. Tabel 2.5 menunjukkan operasi dasar LCD.


Tabel 2.4 Operasi Dasar LCD RS R/W

Operasi

0

0

Input Instruksi ke LCD

0

1

Membaca Status Flag (DB7) dan alamat counter (DB0 ke DB6)

1

0

Menulis Data

1

1

Membaca Data

Tabel 2.5 Konfigurasi Pin LCD Pin No.

Keterangan

Konfigurasi Hubung

1

GND

Ground

2

VCC

Tegangan +5VDC

3

VEE

Ground

4

RS

Kendali RS

5

RW

Ground

6

E

Kendali E/Enable

7

D0

Bit 0

8

D1

Bit 1

9

D2

Bit 2

10

D3

Bit 3

11

D4

Bit 4

12

D5

Bit 5

13

D6

Bit 6

14

D7

Bit 7


15

A

Anoda (+5VDC)

16

K

Katoda (Ground)

Tabel 2.6 Konfigurasi LCD Pin

Bilangan biner

Keterangan

RS

0

Inisialisasi

1

Data

0

Tulis LCD / W (write)

1

Baca LCD / R (read)

0

Pintu data terbuka

1

Pintu data tertutup

RW

E

Lapisan film yang berisis Kristal cair diletakkan di antara dua lempeng kaca yang telah ditanami elektroda logam transparan. Saat teganga dicatukan pada beberapa pasang elektroda, molekul – molekul Kristal cair akan menyusun diri agar cahaya yang mengenainya akan dipantulkan atau diserap. Dari hasil pemantulan atau penyerapan cahaya tersebut akan terbentuk pola huruf, angka, atau gambar sesuai bagian yang di aktifka. LCD membutuhkan tegangan dan daya yang kecil sehingga sangat popular untuk aplikasi pada kalkulator, arloji digital, dan instrument elektronika lain seperti Global Positioning System (GPS), baragraph display dan multimeter digital. LCD umumnya dikemas dalam bentuk Dual In Line Package (DIP) dan mempunyai kemampuan untuk menampilkan beberapa kolom dan baris dalam


satu panel. Untuk membentuk pola, baik karakter maupun gambar pada kolom dan baris secara bersamaan digunakan metode Screening. Metode screening adalah mengaktifkan daerah perpotongan suatu kolo dan suatu baris secara bergantian dan cepat sehingga seolah-olah aktif semua. Penggunaan metode ini dimaksudkan untuk menghemat jalur yang digunakan untuk mengaktifkan panel LCD. Saat ini telah dikembangkan berbagai jenis LCD, mulai jenis LCD biasa, Passive Matrix LCD (PMLCD), hingga Thin-Film Transistor Active Matrix (TFT-AMLCD). Kemampuan LCD juga telah ditingkatkan daru yang monokrom hingga yang mampu menampilkan ribuan warna.


BAB 2 LANDASAN TEORI

Recommend Documents