BAB 2 LANDASAN TEORI

8

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1. Perangkat Keras 2.1.1 Arsitektur Mikrokontroler AT89S51 Mikrokontroller sebagai teknologi baru yaitu teknologi semi konduktor kehadirannya sangat membantu dnia elektronika.Dengan arsitektur yang praktis tetapi memuat banyak kandungan transistor yang terintegrasi,sehingga mendukung dibuatnya rangkaian elektronika.Mikrokontroler adalah mikrokomputer chip tunggal yang dirancang secara spesifik untuk aplikasi – aplikasi control bukan untuk aplikasaplikasi sserbaguna.Perangkat ini sering digunakan untuk kebutuhan control tertentu seperti pada sebuah penggerak motor.Pengguna mikrokontroler sangat luas,tidak hanyak untuk akuisi dan melainkan juga untuk pengendalian di pabrikpabrik,kebutuhan

peralatan

kantor,peralatan

rumah

tangga,aoutomobile

dan

sebagainya.Hal ini disebabkan mikrokontroler merupakan system mikroprosesor (yang didalamnya terdapat CPU,ROM,RAM dan I/O) yang telah terpadu dalam suatu chip,selain itu komponennya (AT89S51) mudah dan murah didapatkan di pasaran. Mikrokontroler,sebagai

suatu

terobosan

teknologi

mikroprosesor

dan

mikrokomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar (market need) dan teknologi baru. Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang yang kecil serta dapat diproduksi secara masal (dalam jumlah banyak) membuat harganya menjadi lebih murah (dibandingkan mikroprosesor). Sebagai kebutuhan pasar, mikrokontroler hadir untuk memenuhi selera industri dan para konsumen akan kebutuhan dan keinginan alat-alat bantu bahkan mainan yang lebih baik dan canggih. Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menanganiberbagai macam program aplikasi

(misalnya

pengolah

kata,

pengolah

angkadan

lain

sebagainya),

mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk suatu aplikasi tertentu saja (hanya satu program saja yang bisa disimpan). Perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM. Pada sistem komputer perbandingan RAM dan ROM-nya besar,

Universitas Sumatera Utara

9 artinya program-program pengguna disimpan dalam ruang RAM yang relatif besar, sedangkan rutin-rutin antarmuka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada Mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar, artinya program kontrol disimpan dalam ROM (bisa Masked ROM atau Flash PEROM) yang ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpan sementara, termasuk register-register yang digunakan pada mikrokontroler yang bersangkutan. Adapun kelebihan dari mikrokontroller adalah sebagai berikut : 1. Penggerak pada mikrokontoler menggunakan bahasa pemograman assembly dengan berpatokan pada kaidah digital dasar sehingga pengoperasian sistem menjadi sangat mudah dikerjakan sesuai dengan logika sistem (bahasa assembly ini mudah dimengerti karena menggunakan bahasa assembly aplikasi dimana parameter input dan output langsung bisa diakses tanpa menggunakan banyak perintah). Desain bahasa assembly ini tidak menggunakan begitu banyak syarat penulisan bahasa pemrograman seperti huruf besar dan huruf kecil untuk bahasa assembly tetap diwajarkan. 2. Mikrokontroler tersusun dalam satu chip dimana prosesor, memori, dan I/O terintegrasi menjadi satu kesatuan kontrol sistem sehingga mikrokontroler dapat dikatakan sebagai komputer mini yang dapat bekerja secara inovatif sesuai dengan kebutuhan sistem. 3. Sistem running bersifat berdiri sendiri tanpa tergantung dengan komputer sedangkan parameter komputer hanya digunakan untuk download perintah instruksi atau program. Langkah-langkah untuk download komputer dengan mikrokontroler sangat mudah digunakan karena tidak menggunakan banyak perintah. 4. Pada mikrokontroler tersedia fasilitas tambahan untuk pengembangan memori dan I/O yang disesuaikan dengan kebutuhan sistem.


10 5. Harga untuk memperoleh alat ini lebih murah dan mudah didapat. Arsitektur perangkat keras 89S51 mempunyai 40 kaki, 31 kaki digunakan untuk keperluan 4 buah port pararel. 1 port terdiri dari 8 kaki yang dapat di hubungkan untuk interfacing ke pararel device, seperti ADC, sensor dan sebagainya, atau dapat juga digunakan secara sendiri setiap bitnya untuk interfacing single bit septerti switch, LED, dll. 2.1.1.1 Spesifikasi penting AT89S51 : a.

Kompatibel dengan keluarga mikrokontroler MCS51 sebelumnya

b.

8 KBytes In system Programmable (ISP) flash memori dengan kemampuan 1000 kali baca/tulis

c.

tegangan kerja 4-5.0V

d.

Bekerja dengan rentang 0 – 33MHz

e.

256x8 bit RAM internal

f.

32 jalur I/0 dapat diprogram

g.

3 buah 16 bit Timer/Counter

h.

8 sumber interrupt

i.

saluran full dupleks serial UART

j.

watchdog timer

k.

dua data pointer

l.

Mode pemrograman ISP yang fleksibel (Byte dan Page Model).


11

2.1.1.2 Pena – Pena Mikrokontrolerr AT89S51

Gambar 2.1.1.2 Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89C51 Susunan pena – pena mikrokontroler AT89S51 dapat dijelaskan sebagai berikut : 1. Pin 1 sampai 8 (Port 1) merupakan port pararel 8 bit dua arah (bidirectional) yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan (general purpose). 2. Pin 9 merupakan pin reset, reset aktif jika mendapat catuan tinggi. 3. Pin 10 sampai 17 (Port 3) adalah port pararel 8 bit dua arah yang memiliki fungsi pengganti sebagai berikut :


12 Tabel 2.1.1.2 Fungsi masing-masing pin pada port 3

4. Pin 18 sebagai XTAL 2, keluaran osilator yang terhubung pada kristal. 5. Pin 19 sebagai XTAL 1, masukan ke osilator berpenguatan tinggi, terhubung pada kristal. 6. Pin 20 sebagai Vss, terhubung ke 0 atau ground pada rangkaian. 7. Pin 21 sampai 28 (Port 2) adalah port pararel 8 bit dua arah. Port ini mengirim byte alamat bila pengaksesan dilakukan pada memori eksternal.

8. Pin 29 sebagai PSEN (Program Store Enable) adalah sinyal yang digunakan untuk membaca, memindahkan program memori eksternal (ROM / EPROM) ke mikrokontroler (aktif low). 9. Pin 30 sebagai ALE (Address Latch Enable) untuk menahan alamat bawah selama mengakses memori eksternal. Pin ini juga berfungsi sebagai PROG (aktif low)


13 yang diaktifkan saat memprogram internal flash memori pada mikrokontroler (on chip). 10.Pin 31 sebagai EA (External Accesss) untuk memilih memori yang akan digunakan, memori program internal (EA = Vcc) atau memori program eksternal (EA = Vss), juga berfungsi sebagai Vpp (programming supply voltage) pada saat memprogram internal flash memori pada mikrokontroler. 11.Pin 32 sampai 39 (Port 0) merupakan port pararel 8 bit dua arah. Berfungsi sebagai alamat bawah yang dimultipleks dengan data untuk mengakses program dan data memori eksternal. 12. Pin 40 sebagai Vcc, terhubung ke +5 V sebagai catuan untuk mikrokontroler. 2.1.1.3 Struktur Pengoperasian Port Struktur pengoperasian port terdiri atas : 1. Port Input/Output One chip mikrokontroller ini memiliki 32 jalur port yang dibagi menjadi 4 buah port 8 bit. Masing-masing port ini bersifat bidirectional sehingga dapat digunakan sebagai input port atau output port. Pada bok diagram AT89C51 dapat dilihat latch tiap bit pada keempat port : port 0, port 1, port 2, port 3. Masing-masing jalur port terdiri dari latch, output driver dan input buffer. Port 0 dan port 2 dapat digunakan sebagai saluran data dan alamat. Port 0 sebagai saluran data, sedangkan port 2 sebagai saluran data dan alamat sekaligus yang dimultipleks. Untuk mengakses memory eksternal, port 0 akan mengeluarkan alamat bawah memori eksternal yang dimultipleks dengan data yang dibaca dan ditulis. Sedangkan port 2 mengeluarkan bagian atas memory eksternal sehingga total alamat semuanya 16 bit. Khusus untuk port 3 mempunyai fungsi yang lain diluar sebagai port. Fungsi ini akan berbeda untuk tiap-tiap kaki dengan urutan sebagi berikut : -

Port 3.0

: port input serial, RXD.

-

Port 3.1

: port output serial, TXD.

-

Port 3.2

: input interupsi eksternal, INT0.

-

Port 3.3

: input interupsi internal, INT1.


14 -

Port 3.4

: input eksternal untuk timer /counter 0, T0.

-

Port 3.5

: input eksternal untuk timer /counter 1, T1.

-

Port 3.6

: sinyal tulis memori eksternal, WR.

-

Port 3.7

: sinyal baca memori eksternal, RD.

Latch yang digunakan dapat dipresentasikan dengan D-FlipFlop. Data dari bus internal di-latch saat CPU memberi sinyal tulis ke latch dan output latch diberikan ke bus internal sebagai respon dari sinyal baca pin dari CPU. Beberapa instruksi yang berfungsi membaca port mengaktifkan sinyal baca latch dan yang lain mengaktifkan sinyal baca pin. Port 1, port 2, dan port 3 mempunyai pull-up internal, sedangkan port 0 dengan open drain. Masing-masing jalur I/O dapat digunakan sebagai input atau output. Bila digunakan sebagai input, port latch harus 1. Untuk port 1, 2 dan 3, pin-pin akan di pull-up tinggi oleh pull-up internal, dan bisa juga di pull-up rendah dengan sumber eksternal. Port 0 tidak mempunyai pull-up internal. Pull-up fet hanya akan digunakan saat akses memori eksternal. Jika isi latch diatur pada keadaan 1 maka port ini akan berfungsi sebagai impedansi tinggi dan jika sebagai output akan bersifat open drain. Demikian halnya dengan port 2 yang digunakan untuk multipleks data dan alamat 16 bit sebesar 16 Kbyte mempunyai konfigurasi yang sama dengan yang dimiliki port 0. Sedangkan pada port 3 yang bisa dimanfaatkan untuk kaki kontrol mempunyai pengaturan fungsi output saja. Pada port ini dilengkapi dengan rangkaian pull-up internal. Penggunaan port 3 dapat dialamati langsung sebagai kontrol langsung pada suatu tugas yang dilakukan oleh fungsi yang dimiliki oleh port ini. 2. Timer/Counter One

chip

mikrokontroller

ini

memilik

dua

timer

yang

dapat

dikonfigurasikan beroperasi sebagai timer atau counter. Saat berfungsi sebagai timer, isi register timer ditambah 1 untuk tiap siklus mesin, sedangkan untuk fungsi counter isi register akan bertambah 1 setiap ada transisi sinyal pada pin input eksternal. Pada pemanfaatan sebagai counter, sinyal input yang dimaksudkan dapat berupa low level atau falling edge trigger. Counter akan mencacah setiap masukan yang ada sesuai inisialisasi harga awal dari counter pada nilai hitungan untuk tiap sampling.


15 Inisialisasi harga awal ini berupa nilai preset negatif counter yang diatur sebelum counter dijalankan. Demikian halnya dengan pemanfaatan timer yang memerlukan inisialisasi awal berupa konstanta waktu yang menentukan sampai berapa lama akan terjadi roll over. Penentuan harga preset ini berhubungan dengan penggunaan frekuensi clock dari sistem penentu waktu sampling dari counter untuk mencacah suatu pulsa masukan dari luar dengan memanfaatkan kontrol interupsi yang ada serta pengaturan program. Sebagai tambahan pada pemilihan countr/timer, timer 0 dan timer 1 mempunyai 4 buah modul yang dapat dipilih dengan menentukan pasangan bit M0 dan M1 pada register TMOD. Untuk pemilihan timer/counter dikontrol dengan bit C/T di TMOD. 

Mode 0 Pada mode ini timer register dikonfigurasikan sebagai register 13 bit. Ke-13

bit register tersebut terdiri dari 8 bit TH1 dan 5 bit TL1. Selama perhitungan roll over dari semua 1 ke semua 0, TF1 (Timer Interrupt Flag) di set. Pada dasarnya operasi mode 0 sama untuk timer 0 dan timer 1 

Mode 1 Mode 1 adalah timer register 16 bit dan dapat generator boudrate. Operasi mode 1 sama dengan mode 0.



Mode 2 Mode 2 adalah timer register dengan konfigurasi 8 bit counter (TL1) auto reload. Overflow dari TL1 tidak hanya menset TF1 tapi juga mereload TL1 dengan isi TH1. Setelah reload isi TH1 tidak akan berubah. Operasi mode ini juga sama dengan timer/counter 0.



Mode 3 Pada mode ini timer 1 tidak akan bekerja. Sedangkan timer 0 menjadi 2 counter yang terpisah. TL0 digunakan sebagai bit kontrol untuk timer 0; C/T, GATE, TR0, INT0, dan TF0 seolah-olah mengontrol timer 1.


16

2.1.1.4 Proses Pembacaan Proses pembacaan dapat dianologikan sebagai proses membaca dari halaman tertentu dari sebuah buku dimana pada proses tersebut dibutuhkan : 1. Halaman dari tulisan yang akan dibaca = Alamat Memori 2. Perintah untuk membaca = Sinyal Read untuk Data dan Sinyal PSEN untuk kode. Pembacaan Data dari Memori Eksternal Instruksi MOV DPTR,#[address]

; Penentu lokasi data yang akan dibaca

MOVX A,@DPTR

; Perintah pembacaan data sekaligus mengambil data tersebut dan disimpan ke Akumulator A Timing

Stuktur Port dan Cara Kerja Pada dasarnya mikrokontroler Atmel keluarga 51 mempunyai dua kelompok instruksi untuk mengeluarkan data ke port parallel. 

Kelompok instruksi pertama bekerja pada port seutuhnya artinya 8 jalur dari per port bersangkutan,misalnya MOV P3,#0FFh membuat kedelapan jalur port 0 semuanya dalam kondisi logika ‘1’.



Kelompok instruksi kedua berpengaruh pada salah satu jalur atau bit dari port,misalnya instruksi SETB P3.4 artinya men-set bit 4 dari port atau (bit 4 dari port 3 = 1 a xxx1 xxx) atau instruksi CLR P3.3 digunakan untuk menolkan bit 3 dari port 3 (bit dari port 3 = 0 a xxxx 0xxx). Selain itu port parallel bisa pula dipakai untuk menerima masukan sinyal digital dari luar mikrokontroler.



Instrksi MOV A,P3 digunakan untuk membaca data digital pada seluruh bit (bit 0 hingga bit 7 = 8 bit)port 3 kemudian menyimpannya di akumlator.

Pembacaan data bisa juga dilakukan hanya pada satu bit port saja,misalnya instruksi JNBP3.7,$ digunakan untuk memantau bit P3.7,jika P3.70,mikrokontroler


17 akan kembali melaksanakan instrksi terssebut (lompat ke label $ artinya ke lokasi tersebut lagi),mikrokontroler akan meneruskan kembali instruksi berikutnya jika P3.7= 1.

Instruksi MOVC A,@A+DPTR Insturuksi MOVC A,@A+DPTR termassuk mode penglamatan kode tidak langsung (code indirect addressing mode),mempunyai cara penyebutan data dalam memori program yang dilakukan secara tak langsung.Dalam instruksi ini MOV diganti dengan MOVC,tambahan huruf C tersebut dimaksud untuk membedakan bahwainstruksi ini digunakan untuk memori program..Tanda @ digunakan untuk menandai A+DPTR yang berfungsi untuk menyatakan lokasi memori isinya disalin ke akumolator A,dalam hal ini nilai yang tersimpan dalam DPTR (Data Pointer Register 2 byte) ditambah dengan nilai yang tersimpan dalam akumulator A (1 byte) sama dengan lokasi memori program yang ada.

Instruksi INC DPTR Agak berbeda dengan instriksi INC A atau INC Rx (x = 0 s/d 7) instruksi ini adalah satu – satunya instruksi penaikan (increment) yang bekerja pada data 16 bit yaitu DPTR, yaitu menaikan penunjuk data sebesar 1.Suatu limpahan pada byte rendah (low order) dari DPTR atau DPL (Data Pointer Low) akan menaikann byte tinggi (high order) yaitu tersimpan di DPH (Dta Pointer High) sebesar 1.Flag tidak terpengaruh.Misalnya DPH = 12 dan DPL = Feh,maka instruksi : INC DPTR INC DPTR INC DPTR Akan menghasilkan DPH = 13h dan DPL = 01H.

2.1.1.5 Sistem Interupsi Mikrokontroller AT89C51 mempunyai 5 sumber interupsi. Dua sumber merupakan sumber eksternal INT0 dan INT1. Kedua interupsi eksternal dapat aktif level atau aktif transisi tergantung isi IT0 dan IT1 pada regiter TCON. Interupsi timer dan timer 1 aktif pada saat timer yang sesuai mengalami roll over. Interupsi


18 serial dibangkitkan dengan melakukan operasi OR dan R1 dan T1. Tiap-tiap sumber interupsi dapat enable atau disable secara software. Tingkat prioritas semua sumber interupsi dapat diprogram sendiri-sendiri dengan set atau clear bit pada SFRs IP (Special Function Register’s Interrupt Priority). Interupsi tingkat rendah dapat diinterupsi oleh interupsi yang mempunyai tingkat lebih tinggi, tetapi tidak sebaliknya. Walaupun demikian interupsi yang mempunyai tingkat lebih tinggi tidak bisa menginterupsi sumber interupsi yang lain.

2.1.1.6 Reset Input reset dilakukan melalui pin RST. Reset dilakukan selama 2 siklus mesin dan pin RST tinggi. Dalam hal ini CPU akan mengaktifkan internal reset, rangkaian reset dapat dilihat 2.1.1.6. Karena sinyal reset eksternal tidak sinkron dengan clock internal maka pin RST diambil pada state 5 (SS) dan fas setiap siklus mesin. Aktifis port tetap dipertahankan selama 19 priode osilator sesudah logika 1 diambil pada kaki RST.

VCC

10uF

RST

8.2kohm

Gambar 2.1.1.6 Power On Reset

2.1.1.7 Serial Interface Selain komunikasi data paralel melalui port-port yang dimiliki oleh mikrokontroler juga terdapat sarana untuk komunikasi data secara seri yaitu sebagai


19 shift register atau sebagai universal asynchronous receiver transmitter tergantung pada pengaturan mode yang terdapat pada register SCON. Kedua register penerima dan pengirim dari port serial diakses di register SBUF.

2.1.2 CCTV (Closed Circuit Television) CCTV (Closed Circuit Television) atau dalam bahasa Indonesianya yaitu Telivisi dengan Sirkuit Tertutup adalah perangkat peralatan pengawas (surveillance) yang memonitor keadaan sekitar melalui kamera pengintai yang terdiri dari kamera dan system

DVR

(Digital

Video

Recording).

CCTV memiliki kamera yang akan mentransmisikan image video ke tempat yang spesifik dan jumlah televisi yang terbatas. Perbedaannya dengan bentuk televisi CCTV tidak dapat menerima monitor lain, bahkan jika di area yang sama sekalipun, kecuali monitor tersebut telah masuk ke dalamarea CCTV. Cara Menggunakan CCTV dan Mengenal Teknologi suatu Network Camera. Suatu Network Camera umumnya memiliki alamat IP tersendiri serta fungsi-fungsi tertentu yang sifatnya sudah built-in untuk mengatur system komunikasi jaringan. Semua yang dibutuhkan untuk dapat melihat tampilan gambar melalui jaringan sudah terbentuk

dalam

satu

unit

tertentu.

Komponen kamera akan menangkap obyek gambar yang akan ditransformasikan menjadi sinyal-sinyal elektronik, dan selanjutnya sinyal-sinyal tersebut akan dikonversikan dari format analog menjadi format digital dan ditransfer melalui sebuah komputer dan dikompresi untuk selanjutnya dikirim melalui jaringan.

2.1.2.1

Dampak Positif dan Negatif CCTV

System CCTV biasanya digunakan untuk alasan keamanan atau komersial ketika orang memerlukannya bila berada di lingkungan yang berbahaya namun CCTV juga memiliki dampak negatif. Dampak Positif dari CCTV : 1. Pengawasan 24 jam non-stop


20 2. Meningkatkan produktivitas dan efisiensi kerja karyawan 3. Dapat lengkapi dengan option rekaman suara 4. Pengawasan melalui tv monitor oleh petugas keamanan secara real time. 5. Melihat rumah anda sewaktu anda ke luar kota atau keluar negeri 6. Anda dapat melihat lokasi pabrik dengan kamera dari rumah 7. Mendapatkan bukti otentik jika terjadi peristiwa yang tidak dikehendaki 8. Meningkatkan produktivitas Dampak Negatif dari CCTV : 1 .Dampak negatif dari CCTV yakni apabila alarm tidak berfungsi secara lancar maka proteksi dan keamanan akan mudah dijebol oleh para penjahat. 2. Membuat para pemontering menjadi pemalas, contohnya Melakukan kegiatan pengawasan para pekerja/pegawai secara langsung akan berkurang dan komunikasi antara atasan dan pegawai berkurang.

2.1.2.2

Bagian – Bagian Dari CCTV Suatu CCTV SYSTEM terdiri dari beberapa komponen yang saling

berkaitan untuk membantu pemiliknya memantau kejadian secara real time ataupun melakukan play-back kejadian yang telah lampau. Untuk dapat mencapai fungsi secara optimum sebuah CCTV System umumnya terdiri dari beberapa komponen seperti: 

CCTV Camera (Kamera Pemantau): alat yang yang ditempatkan pada lokasi yang akan dimonitor untuk menangkap gambar video. Gambar video yang dikirim bisa berbentuk analog ataupun digital.


21 

Recorder (Alat Perekam): alat yang digunakan untuk merekam video yang dikirim oleh CCTV Camera. Perekaman dapat dilakukan secara analog ataupun digital.



Monitor: alat yang dipakai melihat gambar video secara real time ataupun video hasil rekaman. Monitoring dapat dilakukan secara lokal (pada area gedung) ataupun secara remote



CCTV Motorized Controller: alat ini digunakan untuk menggerakkan PTZ (Pan Tilt Zoom) motor yang terdapat pada CCTV Camera.

Dengan menggabungkan komponen – komponen di atas maka dapat dibuat sebuah CCTV System. Terdapat 2 macam konfigurasi CCTV System yang banyak digunakan pada saat ini: 

Konfigurasi CCTV Camera Analog: pada konfigurasi ini gambar video yang dihasilkan oleh kamera berupa signal analog yang ditransmisikan melalui Coaxial Cable, video analog ini kemudian ditangkap oleh recorder dan di transformasi menjadi bentuk data digital sebelum disimpan ke dalam Hard Disk. Digital Video Recorder dapat mengirimkan video digital ini melalui jaring network

Gbr 2.1.2.2 (a) Analog CCTV System Diagram 

Konfigurasi IP CCTV Camera (Network Camera): pada konfigurasi ini gambar video yang dihasilkan oleh network camera sudah berbentuk digital dan dikirim langsung ke jaringan network. Network Recorder yang terhubung ke jaringan network yang sama menerima video digital yang dikirim oleh


22 CCTV Camera dan menyimpannya ke dalam Hard Disk. Komputer yang terhubung ke network dapat mengakses video langsung dari kamera ataupun mengakses hasil rekaman pada Network Recorder

Gbr 2.1.2.2 (b) IP CCTV (Network) System Diagram Kedua konfigurasi di atas memiliki kelebihan dan kekurangan. Konfigurasi pertama yang menggunakan analog camera akan memerlukan infrastruktur kabel yang lebih banyak dan lebih mahal, gambar video yang disimpan juga mungkin sudah mengalami perubahan karena faktor jarak dan interferensi. Permasalahan ini tidak dialami bila menggunakan IP Camera karena data output sudah berbentuk digital dan hanya menggunakan satu kabel data (UTP Cat5). Akan tetapi biaya untuk IP Camera saat ini jauh lebih tinggi dibandingkan harga Analog Camera, disamping itu IP Camera juga memerlukan infrastruktur network yang lebih baik untuk menunjang streaming data dari beberapa IP Camera secara bersamaan. 2.1.3 Perancangan Power Supply (PSA) Rangkaian ini berfungsi untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian yang ada. Rangkaian PSA yang dibuat terdiri dari dua keluaran, yaitu 5 volt dan 12 volt, keluaran 5 volt digunakan untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian, sedangkan keluaran 12 volt digunakan untuk mensuplay tegangan ke relay. Rangkaian power supplay ditunjukkan pada gambar 3.2 berikut ini :


23

Gbr 2.1.3 Rangkaian Power Supplay (PSA) Trafo CT merupakan trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan disearahkan dengan menggunakan dua buah dioda, selanjutnya 12 volt DC akan diratakan oleh kapasitor 3300 μF. Dua buah dioda berikutnya berfungsi untuk menahan arus yang ada pada regulator agar tidak balik jika terjadi penarikan arus sesaat dari tegangan 12 volt. Regulator tegangan 5 volt (7805) digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya. LED hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan. Tegangan 12 volt DC langsung diambil dari keluaran 2 buah dioda penyearah.

2.1.4 Motor Stepper Motor stepper adalah motor listrik yang dikendalikan dengan pulsa-pulsa digital, bukan

dengan

memberikan

tegangan

yang

terus-menerus.

Deretan

pulsa

diterjemahkan menjadi putaran shaft, dimana setiap putaran membutuhkan jumlah pulsa yang ditentukan. Satu pulsa menghasilkan satu kenaikan putaran atau step, yang merupakan bagian dari satu putaran penuh. Oleh karena itu, perhitungan jumlah pulsa dapat diterapkan untuk mendapatkan jumlah putaran yang diinginkan. Perhitungan pulsa secara otomatis menujukkan besarnya putaran yang telah dilakukan, tanpa memerlukan informasi balik(feedback).


24

Ketepatan kontrol gerak motor stepper terutama dipengaruhi oleh jumlah step tiap putaran; semakin banyak jumlah step, semakin tepat gerak yang dihasilkan. Untuk ketepatan yang lebih tinggi, beberapa driver motor stepper membagi step normal menjadi setengah step(half step) atau mikro step. Pada dasarnya motor stepper dikelompokkan menjadi 3 jenis, yaitu: a. Permanent Magnet (PM) Sesuai namanya, Motor stepper berjenis PM memiliki rotor berupa magnet permanen. Biasanya memilki kecepatan rendah, alat dengan torsi rendah dan sudut langkah besar, bisa 45 atau 90 derajat

Gbr 2.1.4 magnet Permanen Gambar diatas merupakan magnet permanent sederhana 90 derajat motor magnet permanent dengan empat phase (AD). b. Variable Reluctance (VR) Motor stepper jenis ini memiliki bentuk rotor yang unik yaitu berbentuk silinder dan pada semua unitnya memiliki gerigi yang memiliki hubungan dengan kutub-kutub stator.Perbedaan motor stepper berjenis PM dengan VR yaitu motor berjenis VR memiliki torsi yang relatif lebih kecil dibanding dengan motor stepper berjenis PM.


25

c. Permanent Magnet – Hybrid (PM-H) Permanent magnet hybrid merupakan penyempurnaan motor stepper di mana motor stepper ini memiliki kecepatan 1000step/detik namun juga memiliki torsi yang cukup besar sehingga dapat dikatakan bahwa PM-H merupakan motor stepper kombinasi antara PM dan VR motor stepper. Dilihat dari lilitannya motor stepper terbagi menjadi 2 jenis yaitu : a. 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 ada juga yang sudah terhubung didalamnya sehingga center tap yang keluar hanya satu kabel. Untuk motor stepper yang center tapnya ada pada masing – masing lilitan kabel inputnya ada 6 kabel. Namun jika center tapnya sudah terhubung di dalam kabel inputannya hanya 5 kabel. Center tap dari motor stepper dapat dihubungkan ke pentanahan atau ada juga yang menghubungkannya ke +VCC hal ini sangat dipengaruhi oleh driver yang digunakan. Sebagai gambaran dapat dilihat konstruksi motor stepper unipolar pada gambar berikut:

Gbr 2.1.4 Konstruksi Motor Stepper Unipolar

b. Motor Stepper Bipolar Motor stepper bipolar memiliki dua lilitan perbedaaan dari tipe unipolar adalah bahwa pada tipe bipolar lilitannya tidak memiliki center tap. Keunggulan tipe bipolar yaitu memiliki torsi yang lebih besar jika dibandingkan dengan tipe unipolar untuk


26 ukuran yang sama. Pada motor stepper tipe ini hanya memiliki empat kabel masukan. Namun ntuk 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 berikut :

Gbr 2.1.4 konstruksi Motor Stepper Bipolar Motor Stepper adalah motor DC yang gerakannya bertahap (step per step) dan memiliki akurasi yang tinggi tergantung pada spesifikasinya. Setiap motor stepper mampu berputar untuk setiap stepnya dalam satuan sudut (0.75, 0.9, 1.8), makin keil sudut per step-nya maka gerakan per step-nya motor stepper tersebut makin presisi. Motor stepper banyak digunakan untuk aplikasi-aplikasi yang biasanya cukup menggunakan torsi yang kecil, seperti untuk penggerak piringan disket atau piringan. Dalam hal kecepatan, kecepatan motor stepper cukup cepat jika dibandingkan dengan motor DC. Kecepatan motor stepper pada dasarnya ditentukan oleh kecepatan pemberian data pada komutatornya. Semakin cepat data yang diberikan maka motor stepper akan semakin cepat pula berputarnya. Pada kebanyakan motor stepper kecepatannya dapat diatur dalam daerah frekuensi audio dan akan menghasilkan putaran yang cukup cepat. 2.1.5 PhotoDioda Fotodioda adalah suatu jenis dioda yang resistansinya berubah-ubah kalau cahaya yang jatuh pada dioda berubah-ubah intensitasnya. Dalam gelap nilai tahananya sangat besar hingga praktis tidak ada arus yang mengalir. Semakin kuat cahaya yang jatuh pada dioda maka makin kecil nilai tahanannya, sehingga arus yang mengalir


27 semakin besar. Fotodioda ini digunakan terutama sebagai saklar elektronik yang bereaksi akibat perubahan intensitas cahaya. Fotodioda merupakan sensor cahaya semikonduktor yang dapat mengubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Fotodioda merupakan sebuah dioda dengan sambungan pn yang dipengaruhi cahaya dalam kerjanya. Cahaya yang dapat dideteksi oleh fotodioda ini mulai dari cahaya infra merah, cahaya tampak, ultra ungu sampai dengan sinar-X. Aplikasi fotodioda mulai dari penghitung kendaraan di jalan umum secara otomatis, pengukur cahaya pada kamera serta beberapa peralatan di bidang medis.

Gbr 2.1.5 simbol Photodioda Prinsip kerja dari fotodioda jika sebuah sambungan-pn dibias maju dan diberikan cahaya padanya maka pertambahan arus sangat kecil sedangkan jika sambungan pn dibias mundur arus akan bertambah cukup besar. Cahaya yang dikenakan pada fotodioda akan mengakibatkan terjadinya pergeseran foton yang akan menghasilkan pasangan electron-hole dikedua sisi dari sambungan. Ketika elektron-elektron yang dihasilkan itu masuk ke pita konduksi maka elektron-elektron itu akan mengalir ke arah positif sumber tegangan sedangkan hole yang dihasilkan mengalir ke arah negatif sumber tegangan sehingga arus akan mengalir di dalam rangkaian. Besarnya pasangan elektron ataupun hole yang dihasilkan tergantung dari besarnya intensitas cahaya yang dikenakan pada fotodioda. 2.1.6 Sensor Inframerah Sensor adalah peralatan yang digunakan untuk mengubah suatu besaran fisik menjadi besran listrik sehingga dapat dianalisa demgnan rangkain tertentu,hamper seluruh rangkaian elektronika mempunyai sensor didalamnya. Prinsip kerja dari alat ini adalah mengubah energi dari foton menjadi electron. Idelnya satu foton dapat membangkitkan satu electron. Infra merah adalah radiasi lektromagnetik dari


28 panjang gelombang lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio. Radiasi inframerah jangkuan tiga “orde” dan memiliki panjang gelombang antara 700 nm dan 1 mm. Infra merah banyak digunakan pada komunikasi jarak dekat,contoh paling umum pemakaian IR adalah pada remote control. Gelombang IR mudah dibuat,harganya rrlatif murahdan lebih bersifat directional tak dapat menembus tembok atau benda gelap serta memiliki fluktuasi daya tinggi dan dapat diinteferensi oleh cahaya matahari. Pengirim dan penerima IR menggunakan Emiting Dioda (LED) dan Photo Sensitive Diode (PSD). Infra merah cukup efektif digunakan jika alat yang dikontrol terdapat pada lokasi yang sama dan tidak terlalu jauh (kuang lebih 10 meter dan tidak ada penghalang). Berneda dengan LED biasa,LED Infra merah pada penggunaanya dapat diaktifkan dengan : 1. Tegangan DC untuk transmisi/sensor jarak dekat 2. Tegangan AC (30 – 40 KHz) untuk transmisi/sensor jarak jauh. Komponen ini akan mengubah nergi cahaya,dalam hal ini cahaya infra merah menjadi pulsa – pulsa sinyal. 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. Prinsip utama dari rangkaian sensor ini 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 samoai sama dengan tegangan ground (0). Dan sebaliknya apabila tidak


29 mendapat pancaran sinar infra merah maka akan mnghasilkan tegangan.

2.1.7 IC TIMER 555 DAN 567 Timer 555 merupakan sebuah IC timer yang bekerja berdasar rangkaian RC dan komparator yang dirangkai dengan komponen digital (R-Sflip-flop). 555 yang pertama diproduksi oleh Signetics yaitu tipe SE-555 yang bekerja pada -55°C s.d. 125°C dan NE-555 yang bekerja pada 0°C-70°C. Kemudian 555 diproduksi dengan desain yang berbeda meliputi LM555, 556(versi dual), dan LMC-555(versi CMOS). Timer 555 beroperasi pada power supply dc +5v s.d. +18V dengan stabilitas temperatur 50ppm/°C(0,005%/°C). Output 555 dapat berupa arus sink/source hingga 200mA. IC 555 kompatibel dengan komponen-komponen TTL, CMOS, op-amp, transistor dan jenis IC linear lain. Keluaran gelombang kotak yang dihasilkan dapat memiliki variasi duty cycle mulai dari 50 – 99.9% dan frekuensi kurang dari 0,1Hz sampai dengan lebih dari 100KHz. Rangkaian 555 terdiri atas dua buah komparator tegangan (COMP1 dan COMP2), sebuah flip-flop kontrol R-S(reset/set) yang dapat direset dari luar melalui pin 4, sebuah penguat pembalik output (A1), dan sebuah transistor discharge (Q1). Level bias kedua kompartor ditentukan oleh resistor-resistor pembagi tegangan (Ra, Rb, dan Rc) yang terdapat antara Vcc dan ground. Input inverting komparator1 diberi masukan 2/3Vcc dan input noninverting dari komparator2 diberi masukan 1/3Vcc. Berikut adalah fungsi dari masing-masing pin : Ground (pin1) Pin ini merupakan titik referensi untuk seluruh sinyal dan tegangan pada rangkaian 555, baik rangkaian intenal maupun rangkaian eksternalnya.


30

Trigger (pin2) Masukan trigger biasanya dijaga pada tegangan lebih dari 1/3Vcc agar output pin3 dari IC555 ’low’. Jika masukan trigger menjadi ’low’ (<1/3Vcc) mengakibatkan output pin3 menjadi ’high’. Otput pin3 akan bertahan ‘high’ selama masukan triggernya ‘low’, tetapi tidak serta merta menjadi ‘low’ ketika pin2 kembali ‘high’. Output (pin3) Output pada 555 dapat mengalir arus baik sinking(masuk) maupun sourcing(keluar) hingga 200mA. Reset (pin4) Pin reset ini terhubung dengan input preset dari R-S flip-flop kontrol. Jika pin4 diberi masukan ’low’ output dari 555 akan serta merta menjadi ’low’. Biasanya, jika tidak digunakan pin4 dihubungkan ke Vcc untuk menjaga agar tidak terjadi keadaan ’low’. Control Voltage (pin5) Biasanya diberi 2/3Vcc (hasil dari pembagi tegangan). Dengan memberi sumber tegangan eksternal atau dengan menghubungkan sebuah resistor ke ground akan mengubah duty cycle outputnya. TreshHold (pin6) Pin ini terhubung pada input noninverting komparator1 untuk memonitor tegangan kapasitor pada rangkaian RC eksternal. Discharge (pin7) Pin ini terhubung ke kaki kolektor transistor NPN Q1 dan kaki emiter Q1 terhubung ke groud, basis Q1 terhubung dengan Qnot R-S flip-flop. Vcc(pin8) Vcc (sumber tegangan dc) dihubungkan antara pin8 dengan pin1 (ground).


31 Dengan menggunakan pasangan NE 555 dan LM 567 kita dapat membuat suatu sistem pengendali jarak jauh melalui media cahaya infra merah. Sistem ini bekerja berdasarkan pendeteksian frekuensi dari sinyal yang dipancarkan. Sehingga frekuensi sinyal pada rangkaian pemancar (NE 555, dapat juga menggunakan LM 567 sebagai pembangkit frekuensinya) haruslah sama dengan frekuensi dekodernya.

Gbr 2.1.7(a) Rangkaian Pemancar Infra Merah

Seperti telah disebutkan di atas, bagian penerima pun harus memiliki deteksi frekuensi yang sama dengan frekuensi yang dipancarkan oleh rangkaian NE 555. Untuk mempermudah proses tunning, maka R1 pada bagian penerima adalah variabel resistor. Sedangkan pada bagian pemancar adalah bernilai tetap. Ketika rangkaian telah siap, maka supaya sistem dapat bekerja dengan baik, langkah pertama yang dilakukan adalah melakukan tunning, dengan cara bagian pemancar dihidupkan terus menerus, sedangkan R1 pada bagian penerima diatur nilainya sampai dapat mendeteksi sinyal pemancar (dapat diketahui dengan reaksi relay yang berbunyi klik).


32

Gbr 2.1.7 (b) Rangkaian Penerima Infra Merah

2.1.8 Buzzer Rangkain alarm adalah rangkaian yang berfungsi untuk memberikan sinyal informasi ketika terjadi sebuah kaeadaan dimana saat photodiode yang terletak disekitar etalase terganggu.Dalam proyek ini buzzer digunakan sebagai sebagai alarm.Buzzer akan mnengeluarkan suara dengan frekuensi 300 – 600 Hz.


BAB 2 LANDASAN TEORI

Recommend Documents