BAB II DASAR TEORI
Pada bab ini akan menjelaskan dan menerangkan dasar-dasar teori yang menunjang dalam pembuatan alat atau karya tulis ilmiah yang dibuat. 2.1
Gambaran Umum Pesawat Infra Red Pesawat Infra Red Therapy adalah alat medis yang digunakan sebagai
terapi terhadap suatu penyakit. Terapi ini bersifat fisioterapi, maksudnya adalah pengobatan yang dilakukan secara fisik dengan memanfaatkan pancaran radiasi yang dihasilkannya. Selain mengahasilkan panas, arus listrik yang melalui filamen lampu pada pesawat infra red ini juga menghasilkan infra red sebanyak (95%), cahaya spektrum tampak (sebanyak 4,8%) dan sedikit radiasi ultraviolet (sebanyak 0,1%). Filament pada tabung lampu biasanya terbuat dari bahan tungsten. Tabung lampu dapat berisi gas inert dengan tekanan rendah. Bagian depan tabung lampu terdapat lapisan untuk memfilter cahaya tampak pendek dan sinar ultraviolet.1 Pesawat Infra Red Theraphy dengan daya 150-1500 W. biasanya digunakan untuk terapi pada daerah belakang tubuh, perut dan kedua kaki. Sedangkan daya 150-250 W, untuk daerah wajah, pundak, tangan dan persendian tulang. Khusus untuk daerah wajah, mata pasien harus dilindungi menggunakan bahan yang dapat memantulkan cahaya karena sinar Infra Red yang mengenai mata dapat menyebabkan penyakit katarak.2
1
Arthur L . Watkins “ A Manual Of Elektrotherapy “Infrared and Luminous Radiation Hal 21
2
Ibid Hal 19
4
5
Gambar 2.1 Pesawat Infra Red Theraphy Gambar 2.1 diatas adalah pesawat infra red theraphy yang sebenarnya, atau alat yang ada di Rumah Sakit. Namun pesawat yang tampak pada gambar pesawat infra red yang hanya menggunakan timer atau waktu, tidak menggunakan intensitas cahaya dan memory untuk menyimpan lama pemakaian lampu. Jarak antara lampu infra red dengan pasien umumnya antara 36-50 cm, sedangkan untuk pasien dengan luka syaraf (neuritis) jaraknya diperjauh sekitar ±1 atau ½ kali jarak umumnya. Lampu diposisikan berhadapan dan tegak lurus dengan daerah yang akan diradiasi untuk menjamin penyerapan yang maksimal.3 Lamanya waktu terapi dengan alat ini tergantung dari sensitivitas kulit pasien terhadap derajat panas, jenis penyakit yang diderita pasien dan besarnya daya atau watt lampu yang digunakan Sinar infra merah yang dapat menembus cukup dalam kebawah lapisan kulit telah terbukti secara efektif dapat memulihkan rasa sakit dan pegal akibat ketegangan otot ataupun persendian. Kehangatan sinar infra merah yang memberi rasa nyaman menembus kedalam kulit sehingga memperlancar aliran darah sekaligus menghangatkan otot. Pada saat otot menghangat, maka otomatis akan menjadi kendur dan rileks. Selain itu dengan meningkatnya sirkulasi darah yang membawa oksigen maka penyembuhan otot pun berlangsung dengan lebih cepat.
3
Ibid hal 29
6
2.2
Kulit4 Kulit merupakan lapisan terluar tubuh kita. Setiap hari tak henti-hentinya
kulit menerima rangsangan mekanis dari luar sehingga setiap hari ada jutaan sel kulit rusak yang diperbarui. Adapun fungsi kulit, yaitu sebagai berikut : a. Pelindung tubuh terhadap kerusakan-kerusakan fisik karena gesekan, penyinaran, kuman-kuman, zat kimia, panas, dan sebagainya; b. Mengurangi kehilangan air; c. Mengatur suhu badan; d. Mengekskresikan zat-zat sisa berupa keringat; e. Menerima rangsang dari luar. Kulit atau integument terdiri atas dua lapis, yaitu lapisan luar yang disebut epidermis dan lapisan dalam yang disebut dermis atau korium. Epidermis terdiri atas beberapa lapisan, yaitu sebagai berikut : a. Stratum Korneum atau lapisan tanduk yang tersusun atas sel-sel mati yang selalu mengelupas; b. Stratum Lusidum yang berwarna bening; c. Stratum Granulosum merupakan lapisan kulit yang berpigmen; d. Stratum Germinativum merupakan lapisan kulit yang selalu tumbuh membentuk sel-sel baru ke arah luar. Di bawah lapisan ini terdapat dermis. Pada lapisan ini terdapat akar rambut, kelenjar keringat (Glandula sudorifera), kelenjar minyak (Glandula sebasea), pembuluh darah, dan serabut syaraf. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar 2.2
4
Drs. Slamet Prawirohartono “SAINS BIOLOGI – 2B” Hall 78
7
Gambar 2.2 Diagram penampang kulit manusia Keterangan gambar : 1.
Rambut
2.
Pori-pori
3.
Kapiler darah
4.
Pipa/saluran keringat
5.
Ujung saraf korpuscle
6.
Glandula sebacea (kelenjar minyak)
7.
Pembuluh darah
8.
Otot penggerak rambut
9.
Glandula sudorifera (kelenjar keringat)
10.
Badan lemak
11.
Serabut saraf
12.
Kantong rambut
8
Gambar 2.3 Cara kulit mengatur suhu tubuh Kelenjar minyak bertugas menghasilkan minyak yang penting untuk mencegah kekeringan kulit dan rambut, sedangkan, kelenjar keringat terbesar diseluruh permukaan tubuh. Di seluruh permukaan kulit terdapat kurang lebih dua setengah juta kelenjar keringat. Permukaan tubuh yang paling sedikit mempunyai kelenjar keringat adalah telapak tangan, ujung jari, dan kulit muka. Kelenjar keringat terdiri atas pembuluh panjang dari lapisan Malpighi yang masuk ke dermis. Pangkal kelenjar keringat menggulung dan berhubungan dengan kapiler darah dan saraf simpatis. Selanjutnya, air beserta larutannya dikeluarkan melalui pembuluh ke permukaan kulit. Keringat itu akan menguap dan menyerap panas tubuh kita sehingga suhu tubuh kita menjadi tetap. Dengan demikian meningkatnya suhu lingkungan tidak akan meningkatkan suhu tubuh. Sebaliknya pada saat suhu lingkungan rendah/dingin, pembuluh darah menyempit, sehingga darah yang melaluinya sedikit. Otot polos penggerak rambut berkontraksi, rambut-rambut tegak, orangnya menggigil. Orang yang bekerja keras dan terkena terik matahari, akan mengeluarkan banyak keringan dan garam dapur. Hal ini dapat mengkibatkan seseorang selalu cepat haus dan sering lapar garam. Hal ini dapat mengakibatkan kekejangan dan pingsan.
9
Kegiatan kelenjar keringat berada dibawah pengaruh pusat pengatur suhu di hipotamulus dengan enzim brandikinin. Bila pusat pengatur suhu ini dirangsang oleh perubahan suhu pada pembuluh darah maka rangsangan akan dipindahkan oleh saraf simpatis ke kelenjar keringat. Dalam keadaan normal, tubuh kita akan mengeluarkan keringat lebih kurang 50 cc per jam. Namun, karena berbagai faktor, pengeluaran keringat dapat lebih atau kurang. Berbagai faktor tersebut, antara lain sebagai berikut : a. Aktifitas tubuh yang meningkat akan menghasilkan keringat lebih banyak. b. Suhu lingkungan yang tinggi akan meningkatkan pengeluaran keringat. c. Goncangan emosi akan meningkatkan pengeluaran keringat. d. Rangsangan saraf simpatis akibat emosi akan memperkecil pengeluaran keringat, sebab terjadi penyempitan pembuluh darah. Pengeluaran keringat yang rutin tidak dipengaruhi oleh saraf simpatis.
2.3
Alat Indera5 Indera adalah reseptor yang bertugas mengenali lingkungan dan memberi
respon terhadap segala perubahan rangsangan yang terjadi pada lingkungan tersebut. Dengan adanya indera, tubuh mampu merespon lingkungan dan memproteksi diri dari berbagai gangguan. Rangsangan adalah semua penyebab perubahan dalam tubuh atau bagian tubuh. Berdasarkan asal sumbernya, rangsangan dibedakan menjadi dua, yaitu sebagai berikut : a. Rangsangan dari luar Rangsangan ini dapat berupa bau, rasa asin, manis, pahit, sentuhan, cahaya, kelembapan, suhu, tekanan, dan sebagainya. b. Rangsangan dari dalam Rangsangan ini dapat berupa rasa nyeri, lapar, haus, kelelahan, kenyang, dan sebagainya.
5
Drs. Slamet Prawirohartono “SAINS BIOLOGI – 2B” Hall 114-116
10
Rangsangan yang mengenai tubuh akan diterima oleh alat tubuh yang disebut indera. Kadang kala rangsangan langsung diterima oleh sel atau jaringan, misalnya rasa nyeri waktu terbakar.
2.3.1
Alat Indera Peraba dan Perasa Indera peraba terdapat di kulit dan sering disebut tangoreseptor. Indera
peraba merupakan eksteroseptor, yaitu reseptor yang mampu menerima rangsangan dari luar. Sedangkan, yang merupakan interoseptor adalah indera perasa yang dapat merasakan haus, lapar, dan lelah. Ujung saraf reseptor peraba ini bermacam-macam. Ada yang berupa ujung saraf bebas, ada yang berkelompok dan berselubung disebut ujung saraf korpuskel (putting peraba), contohnya adalah alat Meisner dan vater paccini. Masing-masing akan cocok untuk satu tipe rangsang saja. Ada reseptor yang khusus untuk merespon rangsangan yang berupa sentuhan, tekanan, nyeri, sakit, panas, atau dingin. Ujung saraf peraba yang penting adalah sebagai berikut : a. Ujung saraf Paccini merupakan saraf peraba tekanan; b. Ujung saraf sekeliling akar rambut merupakan saraf peraba; c. Ujung saraf Ruffini merupakan saraf perasa panas; d. Ujung saraf tanpa selaput merupakan saraf perasa nyeri; e. Ujung saraf Meissner, merupakan saraf peraba Untuk lebih jelasnya, perhatikan Gambar 2.4
11
Gambar 2.4 Saraf peraba pada kulit Distribusi saraf sensorik pada kulit tidak merata, demikian juga kedalaman letaknya. Kulit pada ujung jari, dahi, dan ujung lidah banyak mempunyai reseptor untuk merespons sentuhan. Reseptor untuk sentuhan letaknya lebih dekat permukaan kulit dibanding reseptor untuk tekanan. Antara rangsangan tekanan dan sentuhan berbeda. Setiap rangsangan tekanan akan selalu memberikan rangsangan berupa tekanan dan sentuhan, hal sebaliknya sentuhan tidak selalu diikuti tekanan. Untuk memberikan proteksi yang lebih tepat, reseptor rangsangan panas dan dingin adalah berbeda. Apabila dalam tubuh hanya ada salah satu atau tidak sama sekali, maka proteksi tubuh terhadap lingkungan yang terlalu panas atau terlalu dingin tidak akan terespon.
12
2.4
Pengertian dan Sumber Sinar Infra Red6 Sinar infra Red bila dilihat dari susunan spectrum sinar (Hertzian, Infra,
Merah, jingga, kuning, biru, nila, ungu, ultra ungu/violet, at, j, cosmic), terletak diantara sinar merah dan Hertzian. Dengan demikian terapi sinar infra red adalah pancaran gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang 700-4000 mµ(700nm – 4000nm). Sinar ini pertama kali ditemukan oleh Herscel pada tahun 1839. Kecepatannya konstan, sama seperti gelombang-gelombang elektromagnetik lainnya sekitar 3 × 1011 per detik yaitu kecepatan cahaya. Sinar infra red, selain berasal dari matahari, dapat pula diperoleh dengan buatan dari : 2.4.1
Bantalan Listrik Bantalan listrik, lampu non luminous infra red, lampu – lampu pijar,
akan mengeluarkan sinar – sinar infra red gelombang panjang, pendek dan sinar visible. 2.4.2
Carbon Pendek Carbon pendek akan mengeluarkan sinar infra red yang di sertai sinar
visible dan juga sinar ultra violet.
2.5
Klasifikasi Sinar Infra Red7 2.5.1
Berdasarkan Panjang Gelombang
1.
Gelombang Panjang (non penetrating) •
Panjang gelombang antara 1500 – 12000 millimicrons (1500nm12000nm)
•
Dipancarkan oleh benda-benda bertemperatur hangat, seperti botol, air panas, madi paraffin, bantalan listrik.
•
Bertransmisi dari sumbernya ketubuh pasien melalui konduksi, konveksi dan radiasi.
6
Tim Dosen D.III Fisioterapi “Sumber Fisis” Poltekkes Surakarta Jurusan Fisioterapi Hall 53
7
Arthur L . Watkins “ A Manual Of Elektrotherapy “Infrared and Luminous Radiation Hal 18
13
•
Daya penetrasinya pada jaringan tubuh tidak lebih dari 2 mm dibawah permukaan kulit. Menyerap kuat pada lapisan teratas kulit (diatas 0,5 mm), diserap pada lapisan stratum corneum kulit.
2. Gelombang pendek (penetrating) • Panjang gelombang antara 700-1500 millimicron (700nm-1500nm) • Dipancarkan oleh matahari, lampu pijar berfilamen karbon, lampu berfilamen tungsten • Bertransmisi dari sumbernya hanya melalui radiasi. Energi cahaya atau energi gelombang elektromagnetik dapat dihitung dengan : Eph = h.f ………………………………………………………………… (2.1)8 di mana, Eph : energi photon ( joule ) h
: ketetapan planck (h = 6,63 x 10-34 J.sec)
f
: frekuensi (hertz)
Kecepatan gelombang dapat dihitung dengan : V = f.λ ……………………..………………………………… .... .(2.2) di mana, V
1.
: kecepatan gelombang dalam m/detik
f
: frekwensi dalam Hz
λ
: panjang gelombang dalam meter
Diketahui :
λ = 750 nm = 750 x 10-9 m V = 3 × 1011 m
Ditanyakan : f = ? Jawaban :
f= f=
V
λ 3 x 1011 m/s 750 x 10 − 9 m
f = 0,004 x 1020 = 4 x 1017 s 8
Tim Dosen D.III Fisioterapi “Sumber Fisis” Poltekkes Surakarta Jurusan Fisioterapi Hall 57
14
Dari hasil data diatas dapat dicari energi cahaya atau energi gelombang elektromagnetik, yaitu : Diketahui : h = 6,63 x 10-34 J.sec f = 4 x 1017cycles/sec
Ditanyakan : Eph = ? Jawaban
: Eph = h.f : Eph = (6,63 x 10-34 J.sec)(4 x 1017 cycles/sec) : Eph = 26,52 x 10-17 = 2,652 x 10-16 J
2.
Diketahui :
λ = 400.000 nm = 400.000 x 10-9 m V = 3 × 1011 m
Ditanyakan : f = ? Jawaban : f =
V
λ
3 x 1011 m/s f= 400.000 x 10 − 9 m f = 0,0000075 x 10 20 = 7,5 x 1014 s Dari hasil data diatas dapat dicari energi cahaya atau energi gelombang elektromagnetik, yaitu : Diketahui
: h = 6,63 x 10-34 J.sec f = 7,5 x 1014 cycles/sec
Ditanyakan : Eph = ? Jawaban
: Eph = h.f : Eph = (6,63 x 10-34 J.sec)(7,5 x 1014 cycles/sec) : Eph = 49,72 x 10-17 = 4,98 x 10-16 J
Maka, dari hasil perhitungan diatas didapatkan perbandingan antara : λ = 750 nm didapat Eph = 2,652 x 10-16 J
dan
λ = 400.000 nm didapat Eph = 4,98 x 10-16 J
15
2.5.2
Daya Penetrasi Sinar
Gambar 2.5
Diagram struktur kulit yang menunjukan area penyerapan sinar infra red9 Keterangan gambar : Gambar 2.5 diatas menunjukan sebuah area pada jaringan tersebut sinar infra red dapat diserap secara optimal. Dapat dilihat pada gambar bahwa sinar infra red dapat menembus jaringan kulit mulai dari lapisan teratas (epidermis) yaitu lapisan terluar dari kulit dimana terdapat pori-pori (kapiler) keringat dan kemudian juga mempengaruhi bagian-bagian yang lebih dalam, yaitu organ-organ persyarafan dibawah kulit yang berfungsi untuk merasakan derajat panas pada saat proses terapi, pembuluh-pembuluh darah, kelenjar keringat dan jaringan kulit sampai dengan pada lemak (fat). 9
Ibid hal 55
16
Gambar 2.6
Persentase daya serap sinar infra red terhadap kulit10 Keterangan gambar : 1. A-Radiasi dari lampu berfilamen tungsten 2. B-Radiasi dari lampu berfilamen iron Dapat dilihat pada gambar diatas bahwa dari total keseluruhan sinar infra red yang dipancarkan, 34% nya dipantulkan oleh lapisan kulit terluar sedangkan 66% nya diserap oleh jaringan tubuh mulai dari lapisan stratum corneum sampai dengan lapisan pembuluh-pembuluh darah dan
syaraf. Penyerapan maksimum terjadi pada lapisan teratas kulit (stratum corneum), dengan kata lain bahwa sinar infra red menyerap kuat pada jaringan
0,5 mm dibawah kulit. Pada kulit manusia terdiri dari 2 lapisan pokok yaitu lapisan kulit terluar atau epidermis dan derma atau corium dengan sel flat 10
Arthur L . Watkins “ A Manual Of Elektrotherapy “Infrared and Luminous Radiation Hal 18
17
epitel, lapisan transitif dari granulosum dengan sel flat glanular dan mucosum
atau lapisan malpighi dengan basal atau sebagai lapisan dasar dan sel pigmen ( sel zat warna ). Lapisan derma disini adalah lapisan papilla dan vaculosum yang berisi terminal dan pembuluh dan lapisan reticula.
Tabel 2.1
Toleransi maksimum temperatur radiasi panas11 Radiasi
Short infra red
Temperatur
Temperatur dibawah
Permukaan kulit
Permukaan kulit
110,8ºF (43,7oC)
117,8ºF (47,67 oC)
113,9ºF (45.5 oC)
107ºF (41,67 oC)
Dan cahaya tampak Long infra red
Gambar 2.7
Spektrum Elektromagnetik Keterangan gambar12 : Gambar 2.7 Frekuensi per detik Spektrum Elektromagnetik yaitu sebagai berikut :
11 12
1. Cosmic
: 3 x 1021 Hz
2. Gamma
: 3 x 1018 Hz
3. X–ray
: 5,9 x 1015 Hz
4. Ultraviolet
: 7,5 x 1014 Hz
5. Visible
: 3,7 x 1014 Hz
6. Infrared
: 3 x 1011 Hz
7. Radio
: 3 x 104 Hz
Arthur L . Watkins”A Manual Of Elektrotherapy”Infrared and Luminous Radiation Hal 25 Ibid Hal 14
18
2.6 Macam Generator Infra Red dan Mekanisme Kerja13
Generator infra red pada dasarnya dapat digolongkan menjadi dua golongan, yaitu : 2.6.1
Non Luminous Non Luminous hanya mengandung infra red saja, sedangkan luminous
generator disamping infra red juga sinar visible dan ultra violet. Oleh karena itulah maka pengobatan dengan non lominous generator sering disebut dengan “Infra Red Radiation”. 2.6.2
Luminous Generator
Pengobatan dengan luminous generator sering disebut dengan “Radiant Heating”. Istilah tersebut sebetulnya kurang tepat, oleh karena
kedua – duanya mengandung prosentase infra red yang paling banyak bila dibanding dengan sinar – sinar lainnya.
Gambar 2.8
Lampu Infra Red
13
Tim Dosen D.III Fisioterapi “Sumber Fisis” Poltekkes Surakarta Jurusan Fisioterapi Hall 57
19
2.7
Mekanisme Kerja Lampu Infra Red14 2.7.1
Non Luminous Generator
Struktur Lampu : 1) Terdiri dari kawat penghatar yang dililitkan pada bahan isolator, misalnya porselin atau fireclay, seperti halnya struktur yang dipakai pada elektrik radiator. Jika arus listrik dialirkan pada kawat penghantar tersebut
sehingga menjadi panas akan memancarkan sinar infra red. Pada keadaan ini porselin atau fireclay juga ikut panas. Disamping itu sinar infra red juga terdapat sinar visible. Jika panasnya sudah mencapai titik optimum, kawat tadi akan nampak berwarna merah (red-hot), sehingga
lampu ini sebetulnya tidak murni jenis non-luminousnya. 2) Tipe kedua dari lumpu ini mirip dengan tipe ke satu hanya ditambahkan plate tipis yang terkuat dari bahan fireclay sebagai penutup, sehingga lilitan kawat penghantar tidak tampak dari luar. Plate fireclay di cat hitam, dengan maksud untuk mengurangi pancaran sinar visible. 3) Type ketiga dari generator ini ialah suatu plate fireclay yang didalamnya berisi graphite red (berfungsi sebagai kawat penghantar), yang kemudian dialiri listrik. Arus listrik tersebut akan memanasi kawat penghantar, kemudian secara konduksi memanasi firecly, dan akhirnya permukaan fireclay akan memancarkan sinar infra red.
Ketiga tipe lampu tersebut dilengkapi dengan reflektor yang berbentuk parabola, dimana sumber sinar infra red tadi ditempatkan pada fokusnya. Reflector tadi dihubungkan dengan standart lampu dan dilengkapi
dengan sekrup-sekrup, sehingga arah reflector dapat diatur sedemikian rupa, begitu juga tinggi rendahnya lampu dapat diatur. Untuk semua jenis lamupu non-luminous diperlukan waktu untuk pemanasan (bagi kawat penghantar dan fireclay), sehingga semua elemen tersebut seluruhnya menjadi panas dan intensitasnya mencapai maximal. Waktu pemanasan kira-kira 5 menit, atau tergantung dari jenis lampunya.
14
Tim Dosen D.III Fisioterapi “Sumber Fisis” Poltekkes Surakarta Jurusan Fisioterapi Hall 58-60
20
Non luminous generator akan memproduksi sinar infra red dengan
panjang gelombang sekitar 7.700 - 150.000 A atau kurang dari batas ini, apabila sinar visible ikut dipancarkan, pancaran yang maximum sekitar 40.000 A. generator kecil mempunyai kekuatan 500 watt, sedang yang besar mencapai 750 watt - 1.500 watt. Arus listrik AC masuk ke lilitan lewat penghantar pada bahan isolator (fireclay, porselin), maka akan terjadi lucutan pada lilitan kawat akan menimbulkan panas, dan panas akan membuat fireclay menjadi panas, karena fireclay mampu menyampai panas yang tinggi, panas akan menimbulkan gelombang elektromagnetik, yang mempunyai panjang gelombang sekitar 7.700 – 150.000 A. 2.7.2
Luminous Generator
Sinar yang dipancarkan dari luminous generator dihasilkan oleh satu atau lebih incandescent lamp (lampu pijar). Struktur lampu pijar terdiri dari filament yang terkuat dari bahan kawat tungsten atau carbon yang dibungkus dalam gelas lampu, dimana didalamnya dibuat hampa udara, atau diisi dengan gas tertentu dengan tekanan rendah. Dipilih bahan tungsten atua carbon, sebab sangat
tahan
terhadap
pemanasan
dan
pendinginan
berulang-ulang.
Pengeluaran udara dalam bolam dimaksudkan untuk menghindari oksidasi dari filament tersebut. Jika oksidasi terjadi maka produk oksidasi akan menempel pada permukaan dalam dari bolam sehingga akan menghalangi pancaran sinarnya. Lampu ini mempunyai kekuatab bermacam-macam mulai dari 60 watt – 1.000 watt. Penggunaan lampu dengan watt yang besar untuk tujuan pengobatan sebenarnya banyak mengandung bahaya, yaitu apabila terjadi kecelakaan dimana gelas bolam pecah, maka hal ini dapat menimbulkan kerusakan kulit yang hebat karena panas. Untuk mencegah bahaya tersebut, maka diperlukan anyaman kawat yang diletakan di depan lampu tersebut. Generator ini mengeluarkan sinar merah, sinar visible dan sebagian kecil ultra violet. Panjang gelombang yang dihasilkan berkisar antara 3.500 – 40.000 A. diantara panjang gelombang ini yang paling padat terdapat pada sekitar 10.000 A.
21
Lampu pijar ini dilengkapi dengan reflector yang bermacam-macam diantaranya adalah yang berbentuk sebagai “Tunnel” (terowongan). Di dalam tunnel ini dibagian atasnya dipasang sejumlah lampu-lampu dalam bentuk semisirculair dengan kekuatan 60 watt. Seluruh lampu dihubungkan dalam
satu sirkuit sehingga sekali di ON kan seluruhnya dapat menyala. Bentuk reflector demikian biasanya digunakan untuk pengobatan secara general
misalnya pengobatan seluruh punggung atau perut dan kaki. Reflector bentuk lain yaitu berbentuk parabola dengan satu bolam didalamnya dengan kekuatan yang bermacam-macam pula yaitu: 60 watt, 150 watt, 300 watt atau lebih. Lampu-lampu
bentuk
terakhir
ini
biasanya
digunakan
untuk
pengobatan daerah siku, angkle atau tangan. Pemanasan seluruh tubuh dibuat reflector bentuk cabinet, sehingga sekaligus seluruh tubuh dapat dipanaskan.
Lampu-lampu tersebut sebagian dilengkapi pula dengan filter atau kaca penyaring misalnya kaca merah, hal ini dimasudkan untuk mengabsorbsi sinar visible dan sinar ultra violet. Sumber Infra Red dan incadencent lamp (lampu pinjar) adalah adanya lucutan pendek pada kawat tungsten dalam ruangan hampa udara, sehingga tidak terjadi oksidasi. Lucutan pendek menimbulkan panas dan cahaya panas akan menimbulkan gelombang elektromagnetik yang mempunyai panjang gelombang antara 3.500 – 40.000 A atau sinar infra red.
2.8
Efek Fisiologis dan Teraputik Sinar Infra Red15 2.8.1
Efek Fisiologis
Pengaruh fisiologis sinar infra red, jika sinar infra red diabsorbsi oleh kulit, maka panas akan timbul pada tempat dimana sinar tadi diabsorbsi. Infra red yang bergelombang pendek (7.700 A – 12.000 A) penetrasinya sampai pada lapisan epidermis atau sampai ke lapisan dibawah kulit, sedang yang bergelombang panjang (diatas 12.000 A) penetrasinya hanya sampai pada superficial epidermis.
15
Tim Dosen D.III Fisioterapi “Sumber Fisis” Poltekkes Surakarta Jurusan Fisioterapi Hall 60-63
22
Dengan adanya panas ini temperatur naik dan pengaruh-pengaruh lain akan terjadi. Pengaruh tersebut antara lain : 2.8.2
Meningkatkan proses metabolisme
Seperti telah dikemukakan oleh Vant’t Hoff bahwa suatu reaksi kimia akan dapat dipercepat dengan adanya panas atau kenaikan temperatur akibat pemanasan. Proses metabolism terjadi pada lapisan superficial kulit akan meningkat sehingga pemberian oxygen dan nutrisi kepada jaringan lebih diperbaiki, begitu juga pengeluaran sampah-sampah pembakaran. 2.8.3
Vasodilatasi pembuluh darah
Dilatasi pembuluh darah kapiler dan arteriolae akan terjadi segera setelah penyinaran, sehingga kulit akan segera tampak kemerah-merahan tetapi tidak merata, berkelompok-kelompok atau seperti bergaris-garis. Keadaan ini sebenarnya merupakan reaksi tubuh terhadap adanya sinar panas tadi dan dengan reaksi peradangan. Kulit yang mengadakan reaksi da berwarna kemerah-merahan ini disebut erythema. Erythema ini disebabkan oleh adanya energy panas yang diterima ujung-ujung syaraf sensoris yang kemudian mempengaruhi mekanisme pengatur panas (heat regulating mechanism). Untuk ini mekanisme vasomotor mengadakan reaksi dengan
jalan pelebaran pembuluh darah sehingga sejumlah panas dapat diratakan keseluruh jaringan lewat sirkulasi darah. Dengan sirkulasi darah yang meningkat ini, maka pemberian nutrisi dan oxygen kepada jaringan akan ditingkatkan, dengan demikian kadar sel darah putih dan anti bodies didalam jaringan tersebut akan meningkat. Dengan demikian pemeliharaan jaringan menjadi lebih baik dan perlawanan terhadap agen penyebab proses radang juga semakit baik. 2.8.4
Pigmentasi
Penyinaran yang berulang-ulang dengan sinar infra red akan dapat menimbulkan pigmentasi pada tempat yang disinari. Hal ini dapat dilihat miselnya pada kulit kaki yang sering mendekat pada api pada saat musim dingin. Pigmentasi yang terjadi oleh karena sinar infra red bentuknya
23
berkelompok dan tidak merata. Hal tersebut disebabkan oleh adanya perusakan pada sebagian sel-sel darah merah ditempat tersebut. 2.8.5 Pengaruh terhadap urat syaraf sensoris Mild heating (pemanasasn yang ringan) mempunyai pengaruh sedative
terhadap ujung-ujung urat syaraf sensoris, sedangkan pemanasan yang keras justru dapat menimbulkan iritasi. Iritasi ini lebih jelas bila digunakan generator luminous dibandingkan dengan generator non luminous. Hal ini
disebabkan oleh pengaruh sinar ultra violet yang terkandung didalamnya. 2.8.6
Pengaruh terhadap jaringan otot
Kenaikan temperatur disamping membantu terjadinya relaksasi juga akan meningkatkan kemampuan otot untuk berkontraksi. Spasme yang terjadi akibat penumpukan asam susu (asam laktat) dan sisa-sisa pembakaran lainnya dapat dihilangkan dengan pemberian pemanasan. Hal ini dapat terjadi, mungkin oleh karena pemanasan akan mengaktifkan terjadinya pembuangan sisa-sisa hasil metabolism. Sedangkan keadaan spastic (akibat kerusakan upper motor neuron) apabila diberikan penyinaran hanya akan diperoleh relaksasi yang bersifat temporer (sementara). 2.8.7
Destruksi jaringan
Ini bisa terjadi apabila penyinaran yang diberikan menimbulkan kenaikan temperatur jaringan yang cukup tinggi dan berlangsung dalam waktu yang lama, sehingga diluar toleransi jaringan penderita. 2.8.8
Menaikan temperatur tubuh
Penyinaran yang luas yang berlangsung dalam waktu yang relatif cukup lama dapat mengakibatkan kenaikan temperatur tubuh. Hal ini dapat terjadi oleh karena penyinaran akan memanasi darah dan jaringan yang berada di daerah superficial kulit, panas ini kemudian akan diteruskan ke seluruh tubuh (ke bagian-bagian yang lain) dengan cara konduksi dan konveksi. Sebagai kelanjutan dari proses ini, maka disamping terjadi pemerataan panas, juga akan terjadi penurunan tekanan darah sistemik, dapat terjadi penurunan tekanan darah sistemik oleh karena adanya panas akan merangsang pusat pengatur panas tubuh untuk meratakan panas yang terjadi dengan jalan timbul
24
dilatasi yang bersifat general, vasodilatasi ini akan mengakibatkan tahanan perifer menurun, penurunan tahanan perifer akan diikuti dengan penurunan
tekanan darah sistemik. 2.8.9
Mengaktifkan kerja kelenjar keringat
Pengaruh rangsangan panas yang dibawa ujung-ujung syaraf sensoris dapat mengaktifkan kerja kelenjar keringat, di daerah jaringan yang diberikan penyinaran/pemanasan. Jika pemanasan diberikan di daerah yang luas (secara general) maka keluarnya keringat juga akan merata diseluruh tubuh. Pengeluaran keringat ini kalau berlebihan (hiperproduksi) bisa menimbulkan dehidrasi dan gangguan keseimbangan elektrolit tubuh. Untuk mencegah agar hal ini tidak terjadi, maka sebaiknya bagi penderita yang mendapatkan penyinaran general diberi minum yang cukup yang mengandung garam dapur.
2.9
Efek Teraputik
Pengaruh teraputik dari sinar infra red, secara garis besar dapat disebutkan sebagai berikut :
2.9.1
Relief of pain (mengurangi/menghilangkan rasa sakit)
Penyinaran sinar infra red merupakan salah satu cara yang efektif untuk mengurangi atau menghilangkan rasa nyeri. Ada beberapa pendapat mengenai mekanisme pengurangan rasa nyeri ini, yaitu : 1. Apabila diberikan mild heating, maka pengurangan rasa nyeri disebabkan oleh adanya efek sedatif pada superficial sensory nerve ending (ujungujung syaraf sensoris superfisisal). 2. Apabila diberikan stronger heating, maka akan terjadi counter irritation yang akan menimbulkan pengurangan rasa nyeri. 3. Rasa nyeri ditimbulkan oleh karena adanya akumulasi sisa-sisa hasil metabolisme yang disebut zat “p” yang menumpuk dijaringan. Dengan adanya sinar infra red yang memperlancar sirculasi darah,maka zat “p” juga akan ikut terbuang, sehingga rasa nyeri berkurang atau menghilang.
25
4. Rasa nyeri bisa juga ditimbulkan oleh karena adanya rasa pembengkakan, sehingga pemberian sinar infra red yang dapat mengurangi pembengkakan, juga akan mengurangi rasa nyeri yang ada. 2.9.2
Muscle relaxation (relaksasi otot)
Seperti di ketahui bahwa relaksasi akan mudah dicapai bila jaringan otot tersebut dalam keadaan hangat dan rasa nyeri tidak ada. Radiasi sinar infra red disamping dapat mengurangi rasa nyeri, dapat juga menaikan suhu/temperatur jaringan, sehingga dengan demikian bias menghilangkan spasme otot dan membuat otot relaksasi. 2.9.3
Increased blood supply (meningkatkan suplai darah)
Adanya kenaikan temperatur akan menimbulkan vasodilatasi, yang akan menyebabkan terjadinya peningkatan darah kejaringan setempst, hal ini terutama terjadi pada jaringan superfisial dan efek ini sangat bermanfaat untuk menyembuhkan luka dan mengatasi infeksi dijaringan superfisial. Dengan demikian maka sinar infra red ini sangat membantu meningkatkan suplai darah kejaringan-jaringan yang diobati.
2.9.4
Menghilangkan sisa-sisa hasil metabolisme (Elimination of Waste Products)
Penyinaran di daerah yang luas akan mengaktifkan glandula gudoifera (kelenjar keringat) di seluruh badan, sehingaga dengan demikian akan meningkatkan pembuangan sisa-sisa hasil metabolisme melalui keringat. Pengaruh ini sangat bermanfaat untuk kondisi-kondisi arthritis, terutama yang mengenai banyak sendi.
2.10
Aplikasi Medis Pesawat InfraRed
Pengaruh fiiologis sinar infra red, jika sinar infra red diabsorbsi oleh kulit, maka panas akan timbul dimana sinar tersebut diabsorbsi. Pada awal proses terapi dilakukan pengetesan rasa kulit terhadap derajat panas, karena bisa jadi kulit pasien kurang sensitive atau bahkan jaringan kulitnya kebal (dikarenakan adanya jaringan kulit yang rusak atau mati) sehingga nantinya
26
hasil teraphy tidak akan sempurna karena panas tidak terbawa dengan cepat dan proses vasodilatasi (pelebaran pebuluh darah yang menyebabkan peningkatan aliran darah) akan lambat. Namun hasil teraphy yang kurang sempurna juga dapat dikarenakan oleh vasomotor respon pasien lebih leah dari keadaan normalnya. Proses pengetesan ini berlangsung kira-kira 5 menit, kemudian dilanjutkan pada proses teraphy. Penggunaan pesawat infra red dalam pengobatan penyakit antara lain, sebagai berikut: 1. Sebagai pengurang rasa sakit (sedative effect) Rasa nyeri biasanya ditimbulkan oleh karena adanya rasa pembengkakan. Sehingga pemberian sinar infra red yang dapat mengurangi pembengkakan dan rasa sakit. Radiasi diberikan pada jaringan yang terluka atau bengkak. Proses teraphy berlangsung kira-kira 10-15 menit dapat dilakukan berulang kali dalam sehari sesuai kondisi pasien 2. Sebagai efek Irritant (perangsang) Radiasi diberikan pada jaringan yang rusak atau luka yang kronis (menahun). Proses teraphy berlangsung selama 15 menit. 3. Sebagai efek sedative pada persyarafan Radiai yang diberikan mengakibatkan pelebaran pembuluh darah yang secara otomatis meningkatkan aliran darah, sehingga dapat menggerakkan zat-zat tubuh yang pada akhirnya mengurangi rasa sakit. Proses teraphy berlangsung selama 30 menit. 4. Untuk relaksasi otot Membantu terjadinya relaksasi dan juga meningkatkan kemampuan otot untuk berkontraksi. Teraphy ini biasanya diberikan pada pasien penderita otot yang tegang atau kejang, otot akan relaks saat jaringan menjadi hangat. Proses teraphy berlangsung sekitar 15-30 menit. 5. Meningkatkan mutu persendian darah dalam tubuh Darah yang baik sangat penting untuk proses penyembuhan luka maupun infeksi. Vesodelatasi mengakibatkan peningkatan persendian oksigen dalam
27
darah dan zat-zat yang berguna bagi jarigan tubuh, mempercepat produk limbah dan membantu penguraian pembakaran. 6. Untuk teraphy pada penyakit sendi-sendi tulang (arthritic joints), dislokasi dan rheumatic. Proses teraphy berlangung sekitar 20-40 menit 7. Sebagai teraphy bagi penderita radang syaraf (neuritis) Teraphy ini berlangsung sekitar 60 -90 menit atau lebih,tergantung dari kasus peradangan yang dialami oleh penderita. 8. Untuk meningkatkan sirkulasi darah dalam tubuh. Teraphy yang diberikan dapat menyebabkan pembuluh darah yang menyempit menjadi lebar kembali yang menjadi kapiler-kapiler aktif dan selanjutnya meningkatkan sirkulasi arteri dan vena pada bagian yang diradiasi. Lamanya proses pengobatan selama 60-90 menit. Setelah beberapa menit proses peradiasian kulit akan memerah dan terasa panas, kejadian ini disebut eritema yang disebabkan oleh rangsangan pada mekanisme vasomotor dan kapilerkapiler dalam corium kulit melebar. 9. Meningkatkan metabolisme Bila sirkulasi mikro meningkat, racun dapat dibuang dari tubuh melalui proses metabolisme. Hal ini juga mngurangi beban liver dan ginjal. Racun menyebabkan banyak penyakit, seperti kanker radikal bebas, asam urat, asam lemak dll. 10. Sebagai antiseptic pada bagian yang terinfeksi
2.11
IC Mikrokontroler AT89S5216
Mikrokontroler sebagai suatu terobosan teknologi mikroprosessor dan mikrokomputer dengan teknologi semi konduktor yang mengandung transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang yang kecil serta dapat diproduksi secara massal sehingga harganya menjadi lebih murah. Mikrokontroler merupakan suatu komponen elektronika yang di dalamnya terdapat rangkaian mikroprosesor, memori (RAM/ROM) dan I/O. Rangkaian tersebut terdapat dalam level chip atau biasa disebut single chip microcomputer. 16
Paulus Andi Nalwan “Teknik Antarmuka dan Pemograman Mikrokontroler AT89C51 Hall 2
28
Pada mikrokontroler sudah terdapat komponen-komponen mikroprosesor dengan bus-bus internal yang saling berhubungan. Komponen-komponen tersebut adalah RAM, ROM, timer, komponen I/O paralel dan serial, dan interrupt kontroler. Adapun keunggulan dari mikrokontroler adalah adanya sistem interrupt. Sebagai perangkat kontrol penyesuaian, mikrokontroler sering disebut juga untuk menaikkan respon semangat eksternal (interrupt) di waktu yang nyata. Perangkat tersebut harus melakukan hubungan switching cepat, menunda satu proses ketika adanya respon eksekusi yang lain. Mikrokontroler pada pesawat ini merupakan pengendali utama dari semua sistem, karena setiap bagian-bagian sistem akan menerima dan memberikan sinyal pada mikrokontroler ini. Mikrokontroler yang digunakan pada modul ini adalah mikrokontroler buatan Atmel yaitu AT89S52. Mikrokontroler ini merupakan salah satu jenis mikrokontroler yang memiliki performa yang tinggi dengan disipasi daya yang rendah, Flash PEROM (Programmable and Erasable Read Only Memory) sebesar 4Kbyte, merupakan memori dengan teknologi non-volatile
memori yaitu isi memori tersebut dapat diisi ulang maupun dihapus berkali-kali, RAM internal 128 Byte yang biasa digunakan untuk menyimpan variable atau data-data yang bersifat sementara dan 4 buah port I/O yaitu port 0, port 1, port 2 dan port 3. Berikut ini akan penulis uraikan tentang single chip mikrokontroler AT89S52 yang mempunyai karakteristik sebagai berikut : 1 Sebuah CPU 8 bit 2 Compatible dan berstandart MCS-51 3 4 Kbyte EEPROM Internal 4 Frekuensi clock 0 Hz – 33 MHz 5 32 Programmable I/O line yang terbagi menjadi 4 buah port dengan 8 I/O. 6 3 timer / counter 16 bit 7 RAM internal 256 - 8 Bit 8 ROM sebesar 4 Kbyte 9 Prosesor Boolean (Variable 1 bit) 10 Osilator internal dan rangkaian pewaktu
29
11 Dapat mengakses memori eksternal maksimum sebesar 64 Kbyte program dan 64 Kbyte data 12 Supply 4 s/d +5,5 Volt Diagram blok dari MCS-51diperlihatkan pada gambar 2.9 berikut ini :
Gambar II.1
Gambar 2.917
Diagram Blok MCS-51 17
Data Sheet ATMEL Mikrokontroler AT89S52, hal 3
30
2.11.1 Perlengkapan Dasar Mikrokontroler AT89S52
Perlengkapan dasar dari mikrokontroler AT89S52 adalah sebagai berikut : 2.11.1.1 Central Processing Unit (CPU)
CPU ini terdiri dari dua bagian, yaitu unit pengendali (control unit) dan
Aritmatic Logic Unit (ALU). Fungsi utama dari pengendali
adalah mengambil, mengkode dan melaksanakan urutan instruksi sebuah program yang tersimpan dalam memori. Unit ini mengatur urutan operasi seluruh sistem, mengatur urutan operasi dengan menghasilkan sinyal pengendali dan mengatur serta menghasilkan sinyal pengendali yang diperlukan untuk menyerempakkan operasi dari instruksi program. Sedangkan ALU
berfungsi mengolah
operasi aritmatika dan logika. 2.11.1.2 Memori
Suatu sistem mikrokontroler memerlukan memori sebagai tempat penyimpanan program dan data. Dalam hal ini memori terbagi atas dua jenis, yaitu RAM (Random Access Memory) dan ROM (Read Only Memory).
RAM merupakan memori yang dapat dibaca dan ditulis, sehingga hanya dapat digunakan sebagai memori data karena akan hilang apabila catu dayanya putus. Sedangkan ROM merupakan jenis memori yang hanya dapat dibaca saja dan data di dalamnya tidak akan hilang meskipun catu dayanya terputus, karena itu memori ini cocok untuk menyimpan program. 2.11.1.3 Alamat
Suatu alat apabila hendak difungsikan dengan menggunakan mikrokontroler, maka harus kita tentukan terlebih dahulu alamat (address) dari alat tersebut pada mikrokontroler tersebut. Hal ini bertujuan untuk menghindarkan terjadinya dua alat yang bekerja secara bersamaan yang mungkin
dapat
menyebabkan
kerusakan
atau
kesalahan
pengoperasiannya. Kesatuan dari saluran alamat disebut bus alamat.
dalam
31
2.11.1.4 Data
Setiap proses kerja dari dan ke mikrokontroler mempunyai data dalam bentuk bilangan biner yang diperlukan untuk proses kerja tersebut. Data ini merupakan hasil kombinasi dari bit-bit yang dihasilkan dalam pengoperasian komponen-komponen digital. Kesatuan dari saluran data disebut bus data. 2.11.1.5 Pengendali
Mikrokontroler dilengkapi dengan bus pengendali (control bus) yang berguna untuk menyerempakkan operasi mikrokontroler dengan operasi rangkaian luar. 2.11.1.6 Masukan/Keluaran (I/O)
Sering juga disebut (Input/Output). Berfungsi untuk melakukan hubungan dengan piranti dari luar sistem. Pada mikrokontroler AT89S52 tersedia dua macam I/O, yaitu UART (data serial) dan PIO (data parallel). UART merupakan alat yang mengubah masukan serial menjadi keluaran paralel dan PIO mengubah masukan paralel menjadi keluaran serial. 2.11.1.7 Special Function Register
Mikrokontroller AT89S52 memiliki register-register internal yang dinamakan dengan special function register (SFR). Ada 21 buah SFR pada mikrokontroller AT89S52 yang terletak pada internal RAM pada alamat memori 80H sampai FFH. Karena register-register SFR terletak pada RAM, maka ke semua register tersebut akan dapat diakses melalui pangalamatan langsung. Dan beberapa SFR dapat diakses baik melalui pengalamatan bit maupun pengalamatan byte. Berikut adalah penjelasan mengenai special function register tersebut : 1) Program Status Word (PSW) Program status word adalah sebuah register yang menyimpan status dari proses pada unit aritmatika dan logika (ALU). Untuk menyimpan status tersebut maka dalam register PSW ini terdapat bit-bit status yang tergambar sebagai berikut : Nomor Bit :
32
7
6
5
4
3
2
1
0
CY
AC
F0
RSI
RSO
OV
-
P
CY adalah Carry Flag. AC adalah Auxiliary Carry. F0 adalah Flag 0, RSI dan RSO adalah bit-bit pemilih register bank. OV adalah Over Vlow Flag dan P adalah Parity Flag. Bit satu pada PSW ini tidak digunakan (-). Karena setiap bit pada register ini berfungsi untuk menunjukkan status dari hasil proses aritmatika dan logika maka register ini disebut juga sebagai register flag. Berikut ini adalah penjelasan mengenai fungsi dari setiap bit dalam register PSW : (a) Bit Carry (C) Bit Carry (bit ke 8) berfungsi ganda, yakni menunjukkan apakah operasi penjumlahan menghasilkan pindahan dari pin 7 (carry) atau pada operasi pengurangan menghasilkan pinjaman (borrow). Selain itu bit ini juga berfungsi sebagai 1 bit register untuk melaksanakan instruksi Boolean. (b) Bit Auxiliary Carry (AC) Bit AC adalah bit yang berfungsi untuk menunjukkan adanya pindahan (carry) dari bit 3 menuju bit 4 pada operasi penambahan bilangan BCD. (c) Bit Flag 0 (F0) Merupakan bit yang dapat dipakai untuk pemakaian serbaguna. (d) Bit Pemilih Register bank (RSI dan RSO) Merupakan bit-bit pemilih register bank mana yang aktif dari empat buah register bank yang tersedia, yakni bank 0, bank 1, bank 2 serta bank 3.
33
(e) Bit Overvlow (OV) Merupakan bit yang menunjukkanadanya pindahan (carry) atau pinjaman (borrow) pada saat dilaksanakan operasi penambahan atau pengurangan bilangan bertanda. (f) Bit Parity (P) Merupakan bit yang menunjukkan paritas dari bit-bit didalam accumulator. Bit ini akan diset bila bit-bit di dalam accumulator
memiliki jumlah bit-bit logika tinggi yang ganjil dan direset bila sebaliknya. 2) B Register Register B ini digunakan bersama accumulator untuk melaksanakan operasi pengalian dan pembagian. 3) Stack Pointer Stack Pointer (SP) adalah register 8 bit yang mengandung alamat dari data yang disimpan pada tumpukan (stack) di dalam memori. 4) Data Pointer Data Pointer (DPTR) adalah register 16 bit yang digunakan untuk mengakses program atau data pada memori eksternal. 5) Port Register Pada mikrokontroller AT89S52 terdapat 4 buah port register yang berjumlah sama dengan port I/O pada mikrokontroller ini, yaitu port 0, port 1, port 2 dan port 3. Port register tersebut digunakan mengakses keempat port I/O tersebut untuk melaksanakan instruksi penulisan data atau pembacaan data pada port-port I/O tersebut. Namun bila digunakan memori eksternal maupun fungsi khusus seperti interupsi, port serial, maka port 0, 2 dan 3 tidak dapat diakses melalui port register tersebut.
34
6) Register Timer Register timer ini terdiri dari register kontrol timer (TCON) dan register timer code (TMOD) yang berfungsi untuk mengontrol dan mengatur mode operasi dari tiga buah timer/ counter 16 bit di dalam mikrokontroller AT89S52. 7) Register Port Serial Register ini terdiri dari register serial data buffer (SBUF) yang berfungsi untuk menerima dan mengeluarkan data serial, serta register kontrol port serial (SCON) untuk mengatur mode pemindahan dan penerimaan data serial. 8) Register Interupsi Register ini terdiri dari register interrupt enable (IE) yang berfungsi mengaktifkan dan menonaktifkan suatu sinyal interupsi, serta register interrupt priority yang berfungsi untuk mengontrol prioritas sinyal-sinyal
interupsi. 9) Register Power Control (PCON) Register ini berfungsi untuk mengontrol kondisi dari mikrokontroller apakah mikrokontroller akan berada pada mode power down dan mode idle. Selain itu register ini juga digunakan untuk mengalirkan brandrate
dari timer 1 ketika port serial digunakan dalam mode 1, 2 dan 3.
2.11.2 Arsitektur Internal Mikrokontroler AT89S52 2.11.2.1
Sistem Interupsi
Pelaksanaan program pada mikrokontroler AT89S52 dapat dihentikan dengan menggunakan perintah interupsi. Mikrokontroler AT89S52 memiliki sistem interupsi yang berasal dari lima sumber, yaitu : dua interupsi eksternal melalui pin INT0 dan INT1, dua interupsi pewaktu dan sebuah interupsi serial. Masing-masing sumber interupsi dapat
35
diaktifkan dan dimatikan secara individual atau dengan menolkan bit-bit IE (Interrupt Enable) dalam SFR (Special Function Register). Untuk mempercepat dan mempermudah proses pengolahan suatu
instruksi
pengelompokkan
pada
mikrokontroler
instruksi.
AT89S52,
Pengalamatan
maka
instruksi
dilakukan
tersebut
dapat
dikelompokkan sebagai berikut : 1) Pengalamatan Langsung (Direct Addressing) Dalam
pengalamtan
langsung,
operand-operand
ditentukan
berdasarkan alamat 8 bit dalam suatu instruksi. Hanya RAM data internal dan SFR saja yang bisa diakses secara langsung. 2) Pengalamatan Tak Langsung (Indirect Addressing) Dalam pengalamatan tak langsung, instruksi menentukan suatu register yang digunakan untuk menyimpan alamat operand. Baik RAM internal maupun eksternal dapat diakses secara tak langsung. 3) Instruksi-instruksi Register Bank-bank register, yang masing-masing berisi R0 hingga R7 atau 8 register, dapat diakses melalui instruksi yang opkodenya mengandung 3 bit spesifikasi register. Pengaksesan register dengan cara demikian bisa menghemat penggunaan kode instruksi, karena tidak memerlukan sebuah byte untuk alamat. Saat instruksi tersebut dikerjakan, satu dari delapan register pada bank yang terpilih akan diakses. 4) Instruksi-instruksi Register Khusus Beberapa instruksi hanya dikhususkan untuk suatu register tertentu. Misalnya, suatu instruksi yang hanya bekerja pada akumulator saja, sehingga tidak memerlukan alamat byte untuk menunjuk ke akumulator tersebut. 5) Konstanta Segera (Immediate Constant) Nilai dari suatu konstanta dapat segera menyatu dengan opkode dalam memori program.
36
6) Pengalamatan Terindeks Memori program hanya bisa diakses melalui pengalamatan terindeks. Mode pengalamatan ini ditunjukkan untuk membaca tabel tengok (look up tubles) yang tersimpan dalam memori program (data yang menyatu dengan program). Sebuah register dasar 16 bit menunjuk ke awal atau dasar tabel dan akumulator diatur dengan angka indeks tabel yang akan diakses. Alamat dari entri tabel dalam memori program dibentuk dengan menjumlahkan data akumulator dengan penunjuk awal tabel. Tipe lain dari pengalamatan terindeks digunakan dalam instruksi-instruksi “ lompat bersyarat “. Dalam hal ini, alamat tujuan dari instruksi lompat dihitung sebagai jumlah dari penunjuk dasar dengan data akumulator. 2.11.2.2
Port I/O (Input/Output)
Fasilitas I/O yang disediakan oleh AT89S52 adalah 32 jalur port, yang selanjutnya dibagi menjadi empat port dengan lebar jalur data 8 bit. Masing-masing port tersebut bersifat bidireksional atau dua arah yang dapat digunakan sebagai masukan maupun keluaran. Tabel 2.2
Alamat Port Pada Mikrokontroler AT89S52 NAMA PORT
SIMBOL
ALAMAT
Port 0
P0
80H
Port 1
P1
90H
Port 2
P2
A0H
Port 3
P3
B0H
Berikut ini spesifikasi dari masing-masing port secara umum : 1) Port 0 Port 0 merupakan port keluaran/masukan (I/O) bertipe open drain bidirectional. Sebagai port keluaran, masing-masing kaki dapat menyerap arus (sink) delapan masukan TTL. Port 0 juga dapat dikonfigurasikan sebagai bus alamat/data bagian rendah (low byte)
37
selama proses pengaksesan memori data dan program eksternal sehingga memiliki pull up internal. Port 0 juga menerima kodekode yang dikirimkan kepadanya selama proses pemograman dan mengeluarkan kode-kode selama proses verifikasi program yang telah tersimpan sehingga dibutuhkan pull up eksternal selama proses verifikasi program. 2) Port 1 Port 1 merupakan port I/O dua arah yang dilengkapi dengan pull up internal. Port 1 juga menerima alamat bagian rendah (low byte) selama pemograman dan verifikasi. Jika diberikan ‘1’ ke kaki-kaki port 1, digunakan sebagai masukan. 3) Port 2 Port 2 merupakan port I/O dua arah yang dilengkapi dengan pull up internal. Port 2 akan memberikan byte alamat tinggi (high byte) selama pengambilan instruksi dari memori program eksternal dan selama pengaksesan memori data eksternal yang menggunakan perintah dengan alamat 16 bit. Port 2 juga menerima alamat bagian tinggi selama pemograman dan verifikasi. 4) Port 3 Port 3 merupakan port I/O dua arah yang dilengkapi dengan pull up internal. Port 3 dapat berfungsi sebagai sinyal kontrol pada saat pemograman dan verifikasi. Adapun fungsi penggantinya seperti pada tabel 2.3
38
Tabel 2.3
Fungsi Pengganti dari Port 3 Bit
Nama
Alamat Bit
Fungsi Alternatif
P3.0
RXD
B0H
Menerima data port serial
P3.1
TXD
B1H
Mengirim data port serial
P3.2
INT0
B2H
Interupsi eksternal 0
P3.3
INT1
B3H
Interupsi eksternal 1
P3.4
T0
B4H
Input eksternal waktu/pencacah 0
P3.5
T1
B5H
Input eksternal waktu/pencacah 1
P3.6
WR
B6H
Jalur menulis memori data eksternal
P3.7
RD
B7H
Jalur membaca memori data eksternal
2.11.2.3
Osilator Internal (On Chip Oscillator)
Mikrokontroler AT89S52 dilengkapi dengan osilator internal (On Chip Oscillator) yang dapat digunakan sebagai clock bagi CPU.
Untuk menggunakan osilator internal diperlukan sebuah kristal antara XTAL 1 (X1) dan XTAL 2 (X2) yang diparalel dengan dua buah kapasitor ke ground. XTAL 1 Cap XTAL Cap
XTAL 2
Gambar 2.1018
Osilator Internal Mikrokontroler AT89C51
18
Data Sheet ATMEL Mikrokontroler AT89C51, hal 11
39
2.11.3 Timer / Counter
Mikrokontroler AT89S52 mempunyai 3 buah register Timer/Counter 16 bit yaitu Timer 0 ,Timer 1, dan timer2. Ketiganya dapat beroperasi sebagai Timer/Counter. Pada fungsi ‘Timer’, isi register ditambah satu setiap siklus mesin. Jadi seperti menghitung siklus mesin. Karena satu siklus mesin terdiri dari 12 periode osilator, maka kecepatannya adalah 1/12 frekuensi osilator. Pada fungsi ‘Counter’, isi register ditambah satu setiap terjadi transisi 1 ke 0 pada pin input eksternal yang bersesuaian T0/T1. Untuk mengenali transisi dari 1 ke 0 ini dibutuhkan 2 siklus mesin (24 periode osilator), maka input maksimum adalah 1/24 frekuensi osilator. Fungsi Timer dan Counter dipilih dengan bit kontrol Timer/Counter pada SFR T Mod. Kedua Timer/Counter ini mempunyai 4 mode operasi, yaitu : a.
Mode 0
Gambar 2.11
Timer/Counter Mode 0 : Counter 13 bit Kedua timer pada mode ini berfungsi sebagai counter 8 bit. Gambar II.5 menunjukkan operasi mode 0 pada timer 1, sehingga konfigurasi register timer menjadi 13 bit. Ketika perhitungan berubah dari nilai maksimum (semua bit = 1) menjadi 0 maka flag interupt timer (TF1) akan aktif. Input akan dihitung oleh timer bila TR1=1 dan salah satu GATE= 0 atau INT1=1. Bila GATE diset = 1 maka timer dikontrol oleh input eksternal INT1, dan dapat digunakan untuk mengukur lebar pulsa. TR1 adalah bit kontrol pada SFR TCON, sedangkan GATE ada pada TMOD. Men-set TR1 Register 13 bit terdiri dari 8 bit TH1 dan 5 bit TL1. 3 bit TL1 bagian atas dapat
40
diabaikan. Men-set TR1 tidak menghapus isi register. Mode 0 untuk Timer 0 sama seperti Timer 1. Substitusi TR1, TF1 dan INT1 pada gambar II.3 dengan TR0, TF0, dan INT0. Ada 2 bit GATE yang berbeda yaitu TMOD.7 / TMOD bit ke 7 untuk Timer 1 dan TMOD.3/ TMOD bit ke 3 untuk Timer 0.
b. Mode 1
Gambar 2.12
Timer/Counter Mode 1 : Counter 16 bit Mode 1 sama dengan mode 0, kecuali register timer berjalan dengan 16 bit. Jadi semua bit pada TH1/TL1 (Timer 1) atau TH0/TL0 (Timer 0) berfungsi. Tabel 2.4
Tundaan maksimum tiap Mode Kerja Timer ( frekuensi Kristal = 12 MHz ) Mode
Nama
Tundaan maks
0
Timer 13-bit
8.192 μd
1
Timer 16-bit
65.536 μd
2
Isi-ulang 8-bit
256 μd
3
Timer split
TLO : 256 μd THO : 256 μd
Penulis menggunakan mode timer ini, karena penulis merancang timer 1 detik ( 1.000.000 μdetik ). Karena 1 detik = 1.000 milidetik = 1.000.000 mikrodetik, maka dari table II.6 tidak ada satupun yang memenuhi hal tersebut sehingga yang dilakukan adalah pengulangan kerja timer agar mendapatkan total 1.000.000 mikrodetik. Untuk lebih jelasnya penulis akan menerangkan pada bab perencanaan.
41
c. Mode 2
Gambar 2.13
Timer/Counter Mode 2 : 8 bit Auto Reload Pada mode ini register timer berfungsi sebagai counter 8 bit (TL1) dengan isi ulang otomatis seperti ditunjukkan pada gambar II.7. Overflow dari TL1 tidak hanya men-set TF1, tetapi juga mengisi ulang TL1 dengan isi TH1, yang ditentukan dengan software. Proses isi ulang ini tidak mengakibatkan isi TH 1 berubah. Mode 2 ini untuk Timer/Counter 0 sama dengan Timer/Counter 1 d. Mode 3
Gambar 2.14
Timer/Counter mode 3 : 2 Counter 8 bit Timer 1 pada Mode 3 tidak menghitung sama sekali, sama seperti men-set TR1 = 0. Timer 0 pada mode 3 menjadikan TL0 dan TH0 sebagai 2 counter yang terpisah. Cara kerja Timer 0 pada Mode 3 ini ditunjukkan gambar II.7. TL0 menggunakan bit kontrol Timer 0 : C/T, GATE, TR0, INT0, dan TF0. TH0 berfungsi sebagai timer yang menghitung siklus mesin dan mengambil alih kontrol TR1 dan TF1
42
dari Timer 1. Jadi TH0 sekarang mengontrol interupt Timer 1. Mode 3 ini digunakan untuk aplikasi yang membutuhkan sebuah timer.
2.11.4 Konfigurasi Kaki Mikrokontroler AT89S52 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 15 16 17 9 18 19 20
P 1.0 P 1.1 P 1.2 P 1.3 P 1.4 P 1.5 P 1.6 P 1.7
P 0.0 (AD0) P 0.1 (AD1) P 0.2 (AD2) P 0.3 (AD3) P 0.4 (AD4) P 0.5 (AD5) P 0.6 (AD6) P 0.7 (AD7)
P 3.0 (RXD) P 3..1 (TXD) P 3.2 (INT0) P 3.3 (INT1) P 3.4 (T0) P 3.5 (T1) P 3.6 (WR) P 3.7 (RD)
P 2.0 (A8) P 2.1 (A9) P 2.2 (A10) P 2.3(A11) P 2.4 (A12) P 2.5 (A13) P 2.6 (A14) P 2.7 (A15)
RST
EA/VPP ALE/PROG PSEN
XTAL2 XTAL1
VCC
39 38 37 36 35 34 33 32 21 22 23 24 25 26 27 28 31 30 29 40
GND AT89S52
Gambar 2.1519
Konfigurasi Pin-pin Pada Mikrokontroler AT89S52 a. Pin 1 – 8 Ini adalah port 1 yang merupakan saluran/bus I/O 8 bit dua arah. Dengan internal pull up yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan. Pada port ini juga digunakan sebagai saluran alamat pada saat pemrograman dan verifikasi. b. Pin 9 Merupakan masukan reset (aktif tinggi), pulsa transisi dari rendah ke tinggi akan mereset mikrokontroler ini.
19
Data Sheet ATMEL Mikrokontroler AT89C51, hal 2
43
c. Pin 10 – 17 Ini adalah port 3 yang merupakan saluran/bus I/O 8 bit dua arah dengan internal pull up yang memiliki fungsi pengganti. Selain itu sebagian dari port 3 dapat berfungsi sebagai sinyal kontrol pada saat proses pemrograman dan verifikasi. d. Pin 18 dan 19 Ini merupakan masukan ke penguat osilator berpenguat tinggi. Pada mikrokontroler ini memiliki seluruh rangkaian osilator yang diperlukan pada serpih yang sama (on chip) kecuali rangkaian kristal yang mengendalikan frekuensi osilator. XTAL 1 sebagai input inverting osilator amplifier dan input ke rangkaian internal clock sedangkan XTAL 2 merupakan output inverting osilator amplifier. e. Pin 20 Merupakan ground sumber tegangan yang diberi simbol GND f. Pin 21 – 28 Ini adalah port 2 yang merupakan saluran/bus I/O 8 bit dua arah dengan internal pull up. Saat pengambilan data dari program memori eksternal atau selama mengakses data memori eksternal yang menggunakan alamat 16 bit, port 2 berfungsi sebagai saluran/bus alamat tinggi. Sedangkan pada saat mengakses ke data memori eksternal yang menggunakan alamat 8 bit, port 2 mengeluarkan isi dari port 2 pada SFR (Register Fungsi Khusus). g. Pin 29 Program Store Enable (PSEN) merupakan sinyal pengontrol
untuk mengakses program memori eksternal masuk ke dalam bus selama proses pemberian/pengambilan instruksi. h. Pin 30 Address Latch Enable (ALE)/PROG merupakan penahan alamat
memori eksternal (pada port 1) selama mengakses ke memori eksternal. Pena ini juga sebagai pulsa/sinyal input pemograman (PROG) selama proses pemrograman.
44
i. Pin 31 Eksternal Access Enable (EA) merupakan sinyal kontrol untuk
pembacaan memori program. Apabila diset rendah (L) maka mikrokontroler akan melaksanakan seluruh instruksi dari memori program eksternal, sedangkan apabila diset tinggi (H) maka mikrokontroler akan melaksanakan instruksi dari memori program internal ketika isi program counter kurang dari 4096. Ini juga berfungsi sebagai tegangan pemrograman (Vpp: +12 V) selama proses pemrograman. j. Pin 32 – 39 Ini adalah port 0 yang merupakan saluran/bus I/O 8 bit open kolektor, dapat juga digunakan sebagai multipleks bus alamat rendah dan bus data selama adanya akses ke memori program eksternal. Pada saat proses pemrograman dan verifikasi port 0 digunakan sebagai saluran/bus data. Eksternal pull up digunakan selama proses verifikasi. k. Pin 40 Merupakan positif sumber tegangan yang diberi simbol VCC
2.12
Transistor
Transistor merupakan komponen elektronik yang terbuat dari bahan semi konduktor yang terdiri dari tiga bagian, yaitu basis, kolektor dan emiter. Menurut jenisnya transistor dibedakan menjadi dua yaitu PNP dan NPN. Pada gambar II.15 di bawah ini transistor dapat disamakan dengan dua buah dioda yang dipasang secara bertolak belakang, karena transistor mempunyai dua buah junction, yang pertama adalah antara emiter dengan basis dan yang kedua adalah antara basis dengan kolektor.
45
C B
C B
PNP
E
NPN
E
Gambar 2.16
Simbol Transistor
2.12.1 Karakteristik Transistor
Untuk dapat mengetahui karakteristik dari transistor, haruslah diketahui terlebih dahulu mengenai jalannya arus dari transistor, seperti yang terlihat pada gambar 2.17
Gambar 2.1720
Jalan Arus Transistor NPN Berdasarkan hukum Kirchoff, maka dapat diketahui nilai arus adalah : IE = IC + IB……………………………………………….(2.3) Salah satu keunggulan dari transistor adalah, nilai arus yang terjadi pada kolektor lebih besar dari arus yang terdapat pada basis, penguatan arus (ßdc), merupakan penentu perbedaan dari kedua arus ini, yaitu :
β dc =
IC ..............................................................................( 2.4) IB
Sifat-sifat dari transistor dapat diketahui setelah melihat gambar 2.18 berikut ini: 20
Albert Paul Malvino, Prinsip Dasar elektronika, hal 161
46
Gambar 2.1821
Rangkaian Common Emiter Pada gambar dapat diketahui nilai arus basis berdasarkan Hukum Ohm, IB =
VBB − VBE ........................................................................( 2.5) RB
Dan dengan Hukum Tegangan Kirchoff dapat diketahui, VCE = VCC – (IC.RC)……………………………………........(2.6) Untuk dapat mengetahui dimana daerah kerja transistor, maka dibuat garis beban pada grafik daerah kerja transistor. Garis beban ini memotong sumbu vertikal IC dan sumbu horizontal VCE. Garis beban yang mengenai kurva IB = IB (sat) dan VCE = 0 Volt merupakan daerah saturasi transistor, sedangkan garis beban yang mengenai kurva IB = 0 dan VCE = VCC adalah daerah cutoff transistor.
Gambar 2.1922
Garis Beban Daerah Kerja Transistor
21 22
Ibid, hal 162 Ibid, hal 168
47
2.12.1.1
Transistor Dalam Keadaan Saturasi
Gambar 2.20
Rangkaian Transistor Dalam Keadaan Saturasi Pada transistor jenis NPN, apabila dioda basis-emiter dan dioda basis-kolektor mendapat bias maju, maka arus dapat mengalir dari kolektor ke emiter. Pada keadaan ini transistor berada dalam daerah saturasi dan tegangan antara kolektor dengan emiter (VCE) dapat dianggap nol. Dalam kondisi ini, transistor dianggap seperti sebuah saklar tertutup. Besarnya arus yang mengalir menuju kolektor saat saturasi adalah : IC =
VCC − VCE ........................................................................(2.7) RC
Karena VCE = 0, maka besarnya arus koletor dapat dinyatakan : IC =
2.12.1.2
VCC ....................................................................................(2.8) RC
Transistor Dalam Keadaan Cutoff
Gambar 2.21
Rangkaian Transistor Dalam Keadaan Cutoff
48
Pada transistor jenis NPN, apabila basis lebih negatif dari emiter maka arus tidak akan mengalir dari kolektor menuju ke emiter. Pada keadaan ini transistor berada dalam daerah cutoff dan dapat dianggap sebagai saklar terbuka. Tegangan antara kolektor dan emiter saat cutoff adalah : VCE = VCC – (IC . RC) ………………………………….….(2.9) Pada saat transistor cutoff, tidak ada arus bocor yang mengalir melalui beban RC kecuali arus bocor yang sangat kecil (IC ≈ 0), sehingga besarnya IC dapat diabaikan dan besarnya tegangan antara kolektor-emiter (VCE) adalah: VCE = VCC………………………………………………….(2.10)
2.12.2 Transistor Sebagai Saklar
Transistor yang berfungsi sebagai saklar, jika beroperasi pada keadaan cut off maka transistor identik dengan saklar terbuka, sedangkan transistor pada keadaan saturasi identik dengan saklar tertutup. Transistor sebagai saklar terbuka seperti pada gambar 2.22, apabila basis mendapat tegangan < 0,7 Volt diperlihatkan pada gambar di bawah ini : VCC RC VBB
VCC RC
VCC RC
RB
(a)
(b)
(c)
Gambar 2.2223
(a). Transistor Sebagai Saklar (b). Transistor Dalam Keadaan Terbuka (c). Transistor Dalam Keadaan Tertutup
23
Albert Paul Malvino, Ph.D. Prinsip-prinsip Elektronika Hal 128
49
2.13
Dioda Empat Lapis
Dioda empat lapis jarang sekali dipakai , namun kita perlu juga mengenal guna. Untuk mempermudah pengertiannya kita harus mengerti tentang thyristor dan triac. Rangkaian dioda empat lapis seperti gambar II tegangan maju ( anoda kepada + baterai , katoda – baterai ). a. Mula – mula kita beri E = 0, kemudian secara berangsur kita besarkan tegangannya. D1 dan D3 menghantar sedangkan D2 menyumbat , jadi tegangan jepit sepenuhnya terdapat pada D2. b. Kalau E kita naikkan terus, maka pada suatu saat D2 akan tertembus ( break – over ). Dimana tegangan ini dapat disebut juga tegangan tembus ( VBO ). Harga VBO adalah 20 – 220 Volt. c. Setelah dioda tertembus, maka D2 akan berlawanan arah sehingga tegangan turun hingga beberapa Volt saja. Tegangan ini dapat kita sebut juga dengan tegangan genggam, Vh ( Hold Voltage ) d. Dioda akan tetap menghantar,selama kuat tidak turun dan lebih kecil dari harganya. Jika arus berkurang dari harga minimum ini, maka dioda pun akan oadam ( berhenti menghantarkan ). Arus minimum yang masih membolehkan dioda menghantarkan yang disebut dengan Arus genggam, Ih ( Hold Current ).
+
A E
K
Gambar 2.23 24
Simbol Dioda Empat Lapis dalam sirkuit arus rata
24
Malvino,Albert Paul”Prinsip – prinsip Elektronika”,Edisi III,Jilid 2,Penerbit Erlangga,Jakarta 1991,Hal 262 dan Teknik Thyristor,Hal 191
50
2.13.1Diac25
Diac adalah salah satu jenis bidirectional thyristor. Rangkaian ekivalen diac adalah meruoakan dua buah dioda empat lapis yang disusun berlawanan arah
Gambar 2.24
Simbol Diac Apabila latch tersebut sudah tertutup maka hanya ada satu jalan untuk membukanya, yaitu dengan mengurangi arus latch sehingga dibawah nilai holding currentnya. Gambar 2.24 yang menunjukkan simbol – simbol yang sering digunakan untuk menyatakan suatu diac. Diac dapat dianggap sebagai dua dioda empat lapis yang dijajarkan secara anti – paralel. Karena simetrik, maka terminalnya tidak diberi nama, jadi dapat dipasang dalam sirkuit secara sembarang. Diac dipakai untuk : a) Mengatur daya dengan tanpa menimbulkan kerugian b) Menyulut thyristor Cara –cara penggunaan daya dengan menggunakan Diacadalah sebagai berikut : Lihat gambar 2.25 : diac dan beban RBb berderet diberi tegangan dari PLN V1 = 220 V. Deretan dalam sirkuit ini mendapat tegangan dari trafo (V2). Tegangan Trafo V2 ini diambil dari supply PLN (yang sudah diolah). Tegangan dapat digeserkan dengan suatu rangkaian kemudi.
25
Malvino,Albert Paul”Prinsip – prinsip Elektronika”Edisi III,Jilid 2,Penerbit Erlangga,Jakarta 1991,Hal 271 dan Teknik Thyristor,Hal 192 – 194
51
Gambar 2.25
Diac berderet dengan bebandan juga dengan tegangan kemudi Karakteristik Diac type ER 900 ( transistor ) Daya ( power ) : 150 m Watt
VBO = 32 Volt
Arus – Denyut : 1 A (200u detik , 200 Hz)
Arus Hantaran = 0,4 ma
Gambar 2.26
Pulsa pada Diac Lihat gambar 2.26 : Dimana VBO = tegangan tembus diac, amplitudo V1
RBb
yang dimana RBb akan mendapat daya.Diac akan
52
padam kembali, kalau tegangan melintasi 0. Tegangan pada diac adalah bagian – bagian yang diarsir, bagian putih adalah tegangan yang ada pada RBb. Daya di RBb dapat diatur dengan cara menggeserkan gelombang ke kiri dan ke kanan.
2.13.2 Triac
Triac merupakan salah satu komponen elektronika yang termasuk dalam kelompok thyristor dua arah. Oleh karena itu triac banyak di gunakan dalam pensaklaran isyarat dan daya. Pada dasarnya triac adalah dua buah SCR (Silicon Controlled Rectiffer) yang terhubung secara pararel dalam arah yang berlawanan. Karena sebuah triac merupakan dua buah SCR yang parallel namun berlawanan arah, maka sebuah triac akan dapat mengontrol arus listrik dalam dua arah. Hal inilah yang memungkinkan
triac dapat di gunakan untuk
mengontrol daya pada beban yang menggunakan arus bolak – balik (AC). Symbol skematiknya dapat dilihat pada gambar di bawah ini :
A1
G A2
Gambar 2.27
Simbol skematik Triac Untuk membuat triac menghantarkan arus adalah dengan menerapkan trigger positif pada SCR yang sedang mendapat bias maju pada triac. Sekali di picu maka SCR yang bersangkutan akan tetap menghantar walaupun sinyal pemicu telah di lepaskan, satu – satunya cara untuk membuat SCR tersebut berhenti menghantar adalah dengan cara low current drop out yakni dengan membuat arus melalui SCR tersebut turun melampaui arus genggamnya (holding current). Hal itu dapat dilakukan dengan membuat tegangan
53
anodanya turun menjadi nol volt atau dengan membalik polaritas pada terminal anoda dan katodanya. Sebuah triac akan dapat di aktifkan dengan cara memberikan pemicuan positif pada gatenya, dan besarnya tegangan pemicuan triac tersebut tertera dalam lembaran data spesifikasi triac tersebut.
2.14
Optoisolator
Optocoupler atau optoisolator merupakan gabungan antar led dengan foto detector dalam satu kemasan. Optocoupler mempunyai led pada sisi input atau masukannya dan foto dioda pada sisi out put atau keluarannya. Kelebihan dari optocoupler ini adalah pemisahan secara fisik antara rangkaian input dan out putnya hanya seberkas cahaya. Pengertian yang lain dari sedikitnya satu emitter (berfungsi sebagai pemancar cahaya) yang mengkopel secara optik suatu foto detector melalui medium atau ruang yang terisolasi. Emitter atau pemancar cahaya itu berupa led, dioda, foto transistor, foto triac. Teori yang akan di bahas ini adalah optocoupler yang menggunakan masukan atau input led yang menggerakan keluaran berupa transistor terlihat seperti pada gambar
Gambar 2.28
Lambang skematik Optocoupler Pada dioda yang diberi tegangan maju, electron-elektron bebas melintasi persambungan dan jauh kedalam lubang. Pada saat electron jatuh dari tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah, ia akan memancarkan energi. pada dioda biasa energi ini keluar dalam bentuk panas, tetapi pada dioba pemancar cahaya, energi tersebut memancar cahaya.
54
Sedangkan foto tansistor ini setelah mendapat bias dari led, ia akan bekerja sesuai dengan cara kerja transistor.
2.15
LCD
Telah tersedia beragam ukuran LCD, mulai dari 1 baris kali 16 karakter sampai 4 baris kali 24 karakter. Setiap karakter terdiri dari 5x8 atau 5x10 titik, sehingga yang dapat ditampilkan bukan hanya angka desimal, tetapi juga huruf latin dan lambang lainnya termasuk beberapa huruf kanji. Untuk berkomunikasi dengan modul LCD ini, mikrokontroller hanya membutuhkan 7 atau 11 pin input/output, berapapun ukuran LCDnya. Tabel 2.5 memperlihatkan fungsi pin pada konektor antara LCD dengan sistem prosesor. Kolom pertama adalah nomor pin pada konektor tsb, kolom kedua adalah simbol atau nama pin tsb, kolom ketika adalah level digital untuk mengaktifkannya, yaitu 0 atau LOW, 1 atau HIGH dan 1 → 0 atau peralihan dari HIGH ke LOW. Kolom keempat adalah arah komunikasi, yaitu sebagai Input, Output atau Bidirectional (dua arah). Sedangkan kolom kelima adalah keterangan fungsi pin tsb. Dari 14 pin tsb, 8-pin di antaranya digunakan untuk menerima dan mengirimkan data dari dan ke LCD, yaitu pin DB0 – DB7. Sedangkan 3-pin lainnya digunakan untuk kendali operasi. Pin RS digunakan oleh sistem prosesor untuk memberi tahu LCD, apakah informasi biner yang diletakkan di DB0 – DB7 merupakan instruksi atau data. Jika RS = LOW, berarti informasi biner tsb adalah instruksi, tetapi jika RS = HIGH berarti informasi biner tsb adalah data. Pin R/W digunakan oleh sistem prosesor untuk memberitahu LCD, apakah prosesor ingin mengirim (R/W = LOW) atau membaca (R/W = HIGH) data dari LCD. Pin E digunakan oleh sistem prosesor untuk memberitahu LCD agar mulai memproses sinyal yang diberikan oleh prosesor, ditandai dengan peralihan kondisi pin E dari HIGH menjadi LOW. Khusus untuk pin DB7, selain untuk transfer informasi biner, pin ini juga dapat berfungsi untuk memberitahu sistem prosesor bahwa LCD masih sibuk, belum siap menerima instruksi berikutnya. Jika prosesor mengirimkan perintah
55
‘Get LCD status’, maka setelah itu prosesor harus menunggu kabar dari pin DB7, jika DB7 = LOW berarti LCD tidak dalam keadaan sibuk, siap menerima perintah atau data berikutnya.
Tabel 2.5 Fungsi pin konektor LCD 1
2
3
4
5
Symbol
Level
I/O
Function
1
Vss
-
-
Power supply (GND)
2
Vcc
-
-
Power supply (+5V)
3
Vee
-
-
Contrast adjust
4
RS
0/1
I
0 = Instruction input 1 = Data input
5
R/W
0/1
I
6
E
1, 1->0
I
Enable signal
7
DB0
0/1
I/O
Data bus line 0 (LSB)
8
DB1
0/1
I/O
Data bus line 1
9
DB2
0/1
I/O
Data bus line 2
10
DB3
0/1
I/O
Data bus line 3
11
DB4
0/1
I/O
Data bus line 4
12
DB5
0/1
I/O
Data bus line 5
13
DB6
0/1
I/O
Data bus line 6
14
DB7
0/1
I/O
Data bus line 7 (MSB)
Pin number
0 = Write to LCD module 1 = Read from LCD module
56
2.16
Keypad
Pada rangkaian keypad terdiri dari colom dan baris yang akan terhubung jika ada salah satu tombol yang ditekan, dapat dilihat pada rangkaian dibawah .
1
B1
2
3
4
5
6
7
8
B2 9
B3 *
0
#
B4
C1
C2
C3
Gambar 2.29 Konstruksi keypad 3 x 4
Gambar 2.30
Bentuk fisik keypad Dapat dilihat pada gambar diatas apabila kita menekan salah satu tombol maka antara colom dan baris akan saling berhubungan. Misalnya pada tombol satu ditekan maka pada kolom satu dan baris satu akan saling berhubungan. Disini keypad berfungsi untuk memberikan masukan data dalam pada mikro,yang berfungsi sebagai penentuan waktu yang dipakai dalam penyinaran.
57
2.17
Operational Amplifier
Penguat operasional (op-amp) adalah piranti solid state yang mampu mengindera dan memperkuat sinyal masukan DC maupun AC. Op-Amp IC yang khas terdiri atas tiga rangkaian dasar yakni penguat differensial impedansi masukan tinggi, penguat tegangan penguatan tinggi, dan penguat keluaran impedansi rendah (biasanya pengikut emiter push pull). Op-Amp lazimnya memerlukan catu daya positif dan catu daya negatif, karena demikian tegangan keluarannya akan dapat berayun positif atau negatif terhadap ground. Parameter dan karakteristik op-amp adalah sebagai berikut : 1.
Mempunyai penguat tak terhingga, yaitu jika terjadi sedikit saja perubahan pada terminal masukannya akan menyebabkan perubahan yang besar pada keluarannya.
2.
Impedansi masukan tak terhingga, yaitu dengan tegangan inputan yang sekecil apapun sudah dapat membuat perubahan pada output Op-Amp tersebut.
3.
Impedansi keluaran sama dengan nol, artinya bahwa apabila keluaran diberi beban, maka tegangan keluarannya tetap.
4.
Tanggapan frekuensi tidak terhingga, maka dapat menerima frekuensi berapa pun harganya.
5.
Tidak ada tegangan offset, yaitu apabila masukannya berharga nol, maka keluarannya jadi nol juga.
6.
Tidak terpengaruhi oleh perubahan suhu.
58
2.17.1 Op Amp sebagai Comparator
Op amp sebagai comparator adalah membandingkan kedua masukan dimana salah satu masukannya menjadi tegangan referensi (Vref) dan tegangan yang lain disebut dengan tegangan input (Vin). Tegangan Vin dapat berada pada kaki inverting ataupun noninveritng, begitu pula dengan tegangan referensi. Tegangan output dari Op Amp ini merupakan selisih dari tegangan input dengan tegangan referensi. Dimana nilai output dari rangkaian comparator ini akan bernilai saturasi positip / saturasi negatip. dapat diberikan contoh •
Op amp sebagai komparator dengan masukan pada kutub inverting Bila tegangan msukan berada diatas tegangan referensi, maka
tegangan keluaran akan menyamai tegangan saturasinya (negative). Bila tegangan masukan berada di bawah tegangan referensinya,maka tegangan keluaran akan menyamai tegangan saturasinya (positip). •
Op amp sebagai komparator dengan masukan pada kutub
noninverting. Bila tegangan masukan berada diatas tegangan referensinya, maka tegangan keluarannya akan menyamai tegangan saturasinya (positip). Bila tegangan masukan berada dibawah tegangan referensinya, maka tegangan keluarannya akan menyamai tegangan saturasinya (negative).
59
2.18
LDR Sebagai Sensor26
Resistor jenis lainnya adalah Light Dependant Resistor (LDR). Resistansi LDR akan berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya atau yang ada disekitarnya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR sekitar 10MΩ dan dalam keadaan terang sebesar 1KΩ atau kurang. LDR terbuat dari bahan semikonduktor seperti cadmium sulfide. Dengan bahan ini energy dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus listrik meningkat. Artinya resistansi bahan telah mengalami penurunan. Namun perlu juga diingat bahwa respon dari rangkaian transistor akan sangat tergantung pada nilai LDR yang digunakan. Lebih tinggi nilai tahanan nya akan lebih cepat respon rangkaian. Akan lebih mudah mengatur respon rangkaian bila kita menggunakan OP Amp sebagai penguat atau saklar pada rangkaian LDR. Kita bias gunakan berbagai jenis OP-Amp yang tersedia. Tergantung pada aplikasi rangkaian yang akan kita rakit. Apakah keluaran OP Amp akan tinggi saat LDR tidak mendapat cahaya atau sebaliknya. Dapat digunakan rangkaian dasar OP-AMP inverse atau non inverse. Dengan sifat LDR yang demikian, maka LDR biasa digunakan sebagai sensor cahaya. Contoh penggunaannya adalah pada lalmpu taman dan lampu di jalan yang bisa menyala pada malam hari dan bisa padam pada siang hari secara otomatis.
26
http://elektronika.blogspot.com
