BAB II LANDASAN TEORI. Infra merah (infra red) ialah sinar elektromagnet yang panjang

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Sinar Inframerah

Infra merah (infra red) ialah sinar elektromagnet yang panjang gelombangnya lebih dari pada cahaya nampak yaitu di antara 700 nm dan 1 mm. Sinar infra merah merupakan cahaya yang tidak tampak. Jika dilihat dengan dengan spektroskop cahaya maka radiasi cahaya infra merah akan nampak pada spectrum elektromagnet dengan panjang gelombang di atas panjang gelombang cahaya merah. Dengan panjang gelombang ini maka cahaya infra merah ini akan tidak tampak oleh mata namun radiasi panas yang ditimbulkannya masih terasa/dideteksi.

Infra merah dapat dibedakan menjadi tiga daerah yakni: • Infra Merah dekat ………………………..0.75 – 1.5 µm • Infra Merah pertengahan ..………………1.50 – 10 µm • Infra Merah jauh …………………………10 – 100 µm

Contoh aplikasi sederhana untuk far infra red adalah terdapat pada alat alat kesehatan. Sedangkan untuk mid infra red ada pada alat ini untuk sensor alarm biasa, sedangkan near infra red digunakan untuk pencitraan pandangan malam seperti pada nightscoop. Penggunaan infra merah sebagai media transmisi data mulai diaplikasikan pada berbagai perlatan seperti televisi, handphone

Universitas Sumatera Utara

sampai pada transfer data pada PC. Media infra merah ini dapat digunakan baik untuk kontrol aplikasi lain maupun transmisi data.

Sifat-sifat cahaya infra merah: 1. tidak tampak secara kasat mata oleh manusia 2. tidak dapat menembus materi yang tidak tembus pandang 3. dapat ditimbulkan oleh komponen yang menghasilkan panas

Komunikasi inframerah dilakukan dengan menggunakan dioda infra merah sebagai pemancar dan modul penerima infra merah sebagai penerimanya. Untuk jarak yang cukup jauh, kurang lebih tiga sampai lima meter, pancaran data infra merah harus dimodulasikan terlebih dahulu untuk menghindari kerusakkan data akibat noise. Saat ini telah dikenal berbagai macam gelombang elektromagnetik dengan rentang panjang gelombang tertentu. Spektrum elektromagnetik merupakan kumpulan spektrum dari berbagai panjang gelombang. Berdasarkan pembagian daerah panjang gelombang, sinar inframerah dibagi dalam 3 daerah, yaitu:

1. Daerah inframerah dekat dengan panjang gelombang 0,75 mikrometer 2,5 mikrometer 2. Daerah inframerah pertengahan dengan panjang gelombang 2,5 mikrometer – 50 mikrometer. 3. Daerah inframerah jauh dengan panjang gelombang 50 mikrometer – 1000 mikrometer.


Spektrum sinar matahari terdiri dari sinar tampak dan sinar tidak tampak. Dimana sinar tampak meliputi: merah, orange, kuning, hijau, biru, dan ungu. Sinar yang tidak tampak antara lain: sinar ultraviolet, sinar X, sinar gamma, sinar kosmik, microwave, gelombang listrik dan sinar inframerah. Gelombang elektromagnetik diantara sinar tampak dan sinar microwave dinamakan sinar inframerah, dengan karakteristik adalah tidak kasat mata atau tidak terlihat, bersifat linier atau menyebar, refraktif atau dapat dipantulkan dan dapat diserap oleh beberapa obyek.

Di bawah ini terdapat gambar berdasarkan pembagian panjang gelombang, yaitu:

Gambar 2.1 Karakteristik Spektrum Elektromagnetik


Dari pembagian daerah spektrum elektromagnetik tersebut di atas, daerah panjang gelombang yang digunakan pada alat spektrofotometer inframerah adalah pada daerah inframerah pertengahan, yaitu pada panjang gelombang 2,5 μm – 50 μm atau pada bilangan gelombang 4.000 – 200 cm.

2.2 IC Regulator 7805 Sebuah rangkaian elektronik tidak dapat bekerja tanpa Power Supply (sumber tegangan). Power supply tersebut dapat berupa sumber tegangan AC atau sumber tegangan DC. Tegangan AC adalah tegangan bolak - balik (Alternate Current) seperti

tegangan

listrik

yang

berasal

dari PLN atau

tegangan output dari sebuah transformator. Tegangan DC adalah tegangan searah (Direct Current) seperti tegangan yang berasal dari sebuah accu, battery, atau adaptor.

Sumber tegangan untuk sebuah rangkaian elektronika harus stabil dengan daya yang harus disesuaikan kebutuhan. Contoh, sebuah IC TTL (Transitor Transistor Logic) membutuhkan

tegangan

DC

stabil 5 Volt, IC CMOS

membutuhkan tegangan DC stabil 12 Volt, Z80 membutuhkan tegangan DC stabil 5 Volt, dan sebagainya. Sumber tegangan AC dapat diperoleh di antaranya dari:

1. Listrik PLN yang telah diturunkan dengan trafo step-down 2. Motor Generator 3. Turbin Angin


Sumber tegangan DC dapat diperoleh di antaranya dari:

1. Battery (Accu) 2. Adaptor atau power supply dengan sumber awal dari PLN yang telah diturunkan oleh trafo dan disearahkan oleh dioda 3. Solar Cell (tenaga surya)

Salah satu metode agar dapat menghasilkan tegangan output DC stabil adalah dengan

menggunakan

IC 78XX

untuk

tegangan

positif dan IC

79XX untuk tegangan negatif dalam sistem regulator tegangan.Di bawah ini adalah besarnya tegangan output yang dapat dihasilkan IC regulator 78XX dan 79XX dimana XX adalah angka yang menunjukan besar tegangan output stabil.

1. IC 7805 untuk menstabilkan tegangan DC

+5 Volt


+9 Volt

3. IC 7812 untuk menstabilkan tegangan DC +12 Volt 4. IC 7824 untuk menstabilkan tegangan DC +24 Volt 5. IC 7905 untuk menstabilkan tegangan DC

-5 Volt


-9 Volt


-12 Volt


-24 Volt

Berikut adalah skema elektronik regulator tegangan menggunakan IC 78XX dan IC 79XX.


Gambar 2.2 Skema Elektronik Rangkaian Catu daya IC 78XX

2.3 Mikrokontroler AT89S51

Mikrokontroller merupakan suatu komponen elektronika yang seluruh atau sebagian besar elemennya dikemas dalam satu chip IC, sehingga sering disebut dengan single chip mikrokomputer. Mikrokontroller biasanya dikelompokkan dalam satu keluarga, masing-masing mikrokontroller mempunyai spesifikasi tersendiri namun masih kompatibel dalam pemrogramannya.

Kelebihan

mikrokontroller

AT89S51

dibandingkan

dengan

mikrokontroller AT89Cxx adalah sebagai berikut: 1. AT89S51 memiliki fitur baru yaitu ISP (In System Programming) yang tidak dimiliki oleh AT89Cxx. Fitur ISP ini memungkinkan kita untuk bisa melakukan proses download program langsung ke IC mikrokontroller tanpa harus mengeluarkannya dari board sistem. Hal ini terasa lebih menguntungkan


karena pada AT89Cxx proses download hanya bisa dilakukan menggunakan downloader board khusus yang terpisah dari board sistem kita, sehingga cukup merepotkan dan membutuhkan development time yang lebih lama (time consuming). 2. AT89S51 memiliki watchdog timer. Watchdog timer adalah fasilitas yang digunakan untuk mengatasi kondisi dimana terjadi kemacetan program akibat kesalahan software. Boleh dikata untuk mengatasi problem semacam hang up pada PC. Watchdog timer ini bekerja seperti counter, yaitu akan mencacah naik setiap clock osilator. Apabila telah mencapai maksismum (terjadi overflow) maka akan menyebabkan program reset. Sehingga dengan memasukkan subrutin tertentu kita bisa memanfaatkan overflow watchdog timer ini untuk mengatasi kondisi hang. 3. AT89S51 memiliki dual data-pointer (2 buah data pointer). Dengan adanya dual data-pointer maka kita bisa mengalamati data baik dari/ke internal maupun eksternal memory dengan lebih cepat dan flexsibel.


2.3.1 Arsitektur Microcontroller AT89S51

Gambar 2.3 Arsitektur Internal Mikrokontroler AT89S51


Mikrokontroller AT89S51 merupakan mikrokontroller yang diproduksi oleh Atmel dengan memori Flash sebesar 4 Kbyte “Erasable and Programable Read Only Memory” (EPROM) berteknologi non-volatile (data memori tidak akan hilang saat tegangan catu daya dimatikan) isi memori tersebut dapat diprogram dan dihapus berkali-kali. Mikrokontroller AT89S51 mempunyai memori

dengan

berstandar

code

MCS-51,

sehingga

memungkinkan

mikrokontroller ini untuk bekerja dalam mode single chip operation (mode operasi keping tunggal) yang tidak memerlukan external memory (memori luar) untuk menyimpan source code tersebut. MCS-51 merupakan keluarga mikrokontroller 8 bit. Mikrokontroller AT89S51 terdiri dari sebuah Central Processing Unit (CPU), 2 jenis memori yaitu memori data (RAM) dan memori program (ROM), port input/output dengan programmable pin secara independen, dan register mode, status, internal timer dan counter, serial communication dan serta logika random yang diperlukan oleh berbagai fungsi peripheral. Mikrokontroller AT89S51 termasuk salah satu jenis mikrokontroller keluarga MCS-51 yang dalam standar DIP (Dual Inline Package) 40 pin yang mempunyai

konfigurasi

tersendiri.

Mikrokontroller

AT89S51

memiliki

konfigurasi sebagai berikut: 1.

Sebuah Central Processing Unit (CPU) 8 bit.

2.

Program Counter (PC) dan data pointer (DPTR) 16 bit.

3.

Program Status Word (PSW) 8 bit.

4.

Stack Pointer (SP) 8 bit.

5.

ROM internal 4 Kbyte (on chip).


6.

RAM internal 128 byte (on chip) terdiri dari: a.

4 register bank masing-masing 8 register.

b.

16 byte yang dapat dialamati pada bit level.

c.

80 byte data memori general purpose.

d.

Empat buah programmable port, masing-masing terdiri dari 8 buah jalur input/output (I/O).

e.

Dua buah timer/counter 16 byte.

f.

Sebuah port serial dengan kontrol serial full duplex UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter).

g.

Lima buah jalur interrupt (2 buah jalur eksternal dan 3 buah jalur internal).

7.

Kemampuan melaksanakan operasi perkalian, pembagian dan operasi boolean. Kecepatan pelaksanaan instruksi/siklus µs pada frekuensi clock 12 Mhz. 8 bit Program Counter (PC) dan Data Pointer (DPTR).


2.3.2 Konfigurasi AT89S51

Konfigurasi mikrokontroller AT89S51 digolongkan menjadi pin-pin sumber tegangan, pin isolator, pin kontrol, pin input/output untuk proses interupsi luar.

Gambar 2.3.1 Konfigurasi Mikrokontroler AT89S51

Berikut

ini

adalah

penjelasan

fungsi

dari

masing-masing

pin

mikrokontroller AT89S51: 1. Pin 1 sampai 8 (Port 1) Merupakan port masukan dan keluaran dua arah berjumlah 8 bit dengan rangkaian pull-up internal dan dapat juga berfungsi sebagai input


dengan memberikan logika 1. Pada port ini terdapat pin MISO, MOSI dan SCK yang digunakan saat pemrograman dan verifikasi data.

2. Pin 9 (Reset) Pin ini merupakan masukan Reset (RST). Logika tinggi yang dikenakan pada pin ini selama dua siklus mesin akan membuat mikrokontroller menjalankan rutin reset. 3. Pin 10 sampai 17 (Port 3) Merupakan saluran I/O 8 bit dua arah dengan internal pull-up yang memiliki fungsi khusus. Bila fungsi pengganti tidak difungsikan, port ini dapat digunakan sebagai port paralel 8 bit serba guna. 4. Pin 18 (XTAL 2) Merupakan keluaran dari oscillator internal. 5. Pin 19 (XTAL 1) Merupakan masukan ke rangkaian oscillator internal. 6. Oscillator Oscillator yang disediakan pada chip dikemudikan dengan XTAL yang dihubungkan pada pin 18 dan pin 19. Diperlukan kapasitor penstabil sebesar 30 pF. Besar nilai XTAL sekitar 3 MHz sampai 33 MHz. XTAL1 adalah input ke pembalikan penguat oscillator (inverting oscillator amplifier) dan input ke clock internal pengoperasian rangkaian. Sedangkan XTAL2 adalah output dari pembalikan penguat oscillator. 7. Pin 20 (Ground) Pin ini dihubungkan ke ground dari rangkaian.


8. Pin 21 sampai 28 (port 2) Merupakan saluran atau bus I/O 8 bit dua arah biasa atau dapat berfungsi sebagai saluran alamat tinggi (A15-18) pada saat mengakses memori eksternal. 9. Pin 29 Program Store Enable Merupakan sinyal baca untuk memori program eksternal. Pada saat AT89S51 menjalankan program dari memori program eksternal, diaktifkan dua kali setiap siklus mesin, kecuali pada saat dua aktivasi dilompati selama tiap akses data memori eksternal. 10. Pin 30 Address Latch Enable Merupakan sebuah pulsa keluaran untuk menahan bit alamat rendah (A0-A7) pada saat mengakses memori eksternal. Pin ini juga berfungsi sebagai pulsa input pemrograman (PROG) selama proses pemograman. 11. Pin 31 Eksternal Access Enable Digunakan untuk menentukan memori yang digunakan oleh MCS-51 memori program internal atau eksternal. Di catu high jika menggunakan memori program internal dan low jika menggunakan memori program eksternal. 12. Pin 32 sampai 39 (Port 0) Merupakan port I/O 8 bit dua arah. Port ini sebagai bus alamat rendah (A0-A7) dan bus data (D0-D7). 13. Pin 40 (VCC) Merupakan masukan bagi catu daya positif sebesar 5 volt, dengan toleransi kurang lebih sebesar 10%.


2.4 Kapasitor

Kapasitor

adalah

komponen

elektronika

yang

dapat

menyimpan

energi/muatan listrik .Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang nonkonduktif. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, phenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan.

Dielektrik

Elektroda

Elektroda

Gambar 2.4 Skema Kapasitor

Kapasitor

merupakan

komponen

pasif

elektronika yang sering

dipakai di dalam merancang suatu sistem yang berfungsi untuk mengeblok


arus DC filter, dan penyimpan energi listrik. Diadalamnya 2 buah pelat elektroda

yang saling berhadapan

dan dipisahkan

oleh sebuah insulator.

sedangkan bahan yang digunakan sebagai insulator dinamakan dielektrik.

Ketika kapasitor diberikan tegangan DC maka energi listrik disimpan pada tiap elektrodanya. Selama Kapasitor melakukan pengisian, arus mengalir. Aliran arus tersebut akan berhenti bila kapasitor telah penuh. Yang membedakan tiap – tiap kapasitor adalah dielektriknya. Berikut ini adalah jenis jenis kapasitor:

2.4.1 Electrolytic Capacitor (ELCO)

Kelompok kapasitor electrolytic terdiri dari kapasitor-kapasitor yang bahan dielektriknya adalah lapisan metal-oksida. Umumnya kapasitor yang termasuk kelompok ini adalah kapasitor polar dengan tanda + dan - di badannya. Mengapa kapasitor ini dapat memiliki polaritas, adalah karena proses pembuatannya menggunakan elektrolisa sehingga terbentuk kutub positif anoda dan kutub negatif katoda. Telah lama diketahui beberapa metal seperti tantalum, aluminium, magnesium, titanium, niobium, zirconium dan seng (zinc) permukaannya dapat dioksidasi sehingga membentuk lapisan metal-oksida (oxide film). Lapisan oksidasi ini terbentuk melalui proses elektrolisa, seperti pada proses penyepuhan emas. Elektroda metal yang dicelup ke dalam larutan elektrolit (sodium borate) lalu diberi tegangan positif (anoda) dan larutan electrolit diberi tegangan negatif


(katoda). Oksigen pada larutan electrolyte terlepas dan mengoksidasi permukaan plat metal. Contohnya, jika digunakan Aluminium, maka akan terbentuk lapisan Aluminium-oksida (Al O ) pada permukaannya. 2

3

Gambar 2.4.1

2.4.2

Kapasitor Elco

Ceramic Capasitor

Kapasitor

menggunakan

bahan

titanium

acid

barium

untuk

dielektriknya. Karena tidak dikonstruksi seperti koil maka komponen ini dapat digunakan pada rangkaian melewatkan

frekuensi

tinggi. Biasanya

sinyal frekuensi tinggi menuju ground.

Kapasitor

baik digunakan untuk rangkaian analog, karena dapat sinyal. Jenis

ini

tidak mempunyai polaritas

dan

digunakan ini

mengubah

untuk tidak bentuk

hanya tersedia dengan

nilai kapasitor yang sangat kecil dibandingkan dengan kapasitor diatas.


Gambar 2.4.2 Ceramic Capacitor

2.4.3

Nilai Kapasitor

Untuk mencari nilai dari kapasitor biasanya dilakukan dengan melihat angka atau kode

yang tertera pada badan kapsitor tersebut. Untuk kapasitor jenis

elektrolit memang mudah, karena nilai kapasitansinya telah tertera dengan jelas pada tubuhnya. Sedangkan untuk kapasitor keramik dan beberapa jenis yang lain nilainya dikodekan. Biasanya kode tersebut terdiri dari 4 digit,dimana 3 digit pertama merupakan angka dan digit terakhir berupa huruf yang menyatakan toleransinya. Untuk 3 digit pertama angka yang terakhir berfungsi untuk menentukan 10 dan nilai selanjutnya , nilai selanjutnya dapat dilihat pada tabel dibawah :


Tabel 2.4 Nilai Kapasitor

Misalnya suatu kapasitor pada badannya tertulis

kode 474J, berarti nilai

kapasitansinya adalah 47 + 104 = 470.000 pF = 0,47µF sedangkan toleransinya yang harus diingat didalam mencari nilai kapasitor adalah satuannya dalam pF (Pico Farad).

2.5

Motor DC

Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan,dll. Motor listrik digunakan juga di rumah (mixer, bor listrik, fan angin) dan di industri. Motor listrik kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri sebab


diperkirakan bahwa motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri.

Motor dc memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada medan magnet, maka akan timbul tegangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik. Prinsip kerja dari arus searah adalah membalik phasa tegangan dari gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan demikian arus yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalam medan magnet. Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas di antara kutub-kutub magnet permanen.

Gambar 2.5 Motor DC


Catu tegangan dc dari baterai menuju ke lilitan melalui sikat yang menyentuh komutator,dua segmen yang terhubung dengan dua ujung lilitan. Kumparan satu lilitan pada gambar di atas disebut angker dinamo. Angker dinamo adalah sebutan untuk komponen yang berputar di antara medan magnet.

Penghantar yang mengalirkan arus ditempatkan tegak lurus pada medan magnet, cenderung bergerak tegak lurus terhadap medan. Besarnya gaya yang didesakkan untuk menggerakkan berubah sebanding dengan kekuatan medan magnet, besarnya arus yang mengalir pada penghantar, dan panjang penghantar. Untuk menentukan arah gerakan penghantar yang mengalirkan arus pada medan magnet, digunakan hukum tangan kanan motor. Ibu jari dan dua jari yang pertama dari tangan kanan disusun sehingga saling tegak lurus satu sama lain dengan menunjukkan arah garis gaya magnet dari medan, dan jari tengah menunjukkan arah arus yang mengalir (min ke plus) pada penghantar. Ibu jari akan menunjukkan arah gerakan penghantar, seperti diperlihatkan pada gambar 2.5.1. Gambar tersebut menggambarkan bagaimana torsi motor dihasilkan oleh kumparan yang membawa arus atau loop pada kawat yang ditempatkan pada medan magnet. Interaksi pada medan magnet menyebabkan pembengkokan garis gaya. Apabila garis cenderung lurus keluar, pembengkokan tersebut menyebabkan loop mengalami gerak putaran. Penghantar sebelah kiri ditekan ke bawah dan penghantar sebelah kanan ditekan keatas, menyebabkan putaran jangkar berlawanan dengan arah putaran jarum jam.


Gambar 2.5.1 Prinsip Motor dc

Motor dan generator arus searah dibuat dengan cara yang sama sehingga mesin dc dapat bekerja baik sebagai motor maupun sebagai generator. Motor dc magnet permanen adalah motor yang fluks magnet utamanya dihasilkan oleh magnet permanen. Elektromagnetik digunakan untuk medan sekunder atau fluks jangkar.Gambar 2.5.2 menggambarkan operasi motor magnet permanen. Arus mengalir melalui kumparan jangkar dari sumber tegangan dc, menyebabkan jangkar beraksi sebagai magnet. Kutub jangkar ditarik kutub medan dari polaritas yang berbeda, menyebabkan jangkar berputar. Apabila kutub jangkar segaris dengan kutub medan, sikat-sikat ada pada celah di komutator dan tidak ada arus mengalir pada jangkar. Jadi gaya tarik atau gaya tolak magnet berhenti. Kemudian kelembaman membawa jangkar melewati titik netral. Komutator membalik arus jangkar ketika kutub yang tidak sama dari jangkar dan medan berhadapan satu sama lain, sehingga membalik polaritas medan jangkar. Kutub-kutub yang sama


dari jangkar dan medan kemudian saling menolak menyebabkan jangkar berputar terus-menerus.

Gambar 2.5.2 Operasi Motor dc Magnet Permanen

Arah putaran motor dc magnet permanen ditentukan oleh arah arus yang mengalir pada jangkar. Pembalikan ujung-ujung jangkar tidak membalik arahputaran. Salah satu keistimewaan motor dc ini adalah kecepatannya dapat dikontrol dengan mudah. Kecepatan motor magnet permanen berbanding langsung dengan harga tegangan yang diberikan pada jangkar. Semakin besar tegangan jangkar, semakin tinggi kecepatan motor. Motor dc umum yang menggunakan sikat (brush), yang menggunakan lilitan pada rotor dan menggunkan magnet tetap pada sisi stator, pada dasarnya


dapat dianggap sebagai suatu beban yang dapat dihubungkan langsung ke rangkaian switching arus DC. Oleh karena itu, pemilihan yang tepat cukup diperoleh dengan memperhatikan besar kebutuhan arus untuk memutar motor DC secara nominal. Lilitan pada motor DC dapat diidentikkan dengan lilitan pada kumparan relay sehingga rangkaian drivernya relative sama. Tujuan motor DC adalah untuk menghasilkan gaya yang menggerakkan (torsi). pada beberapa kasus sering diperlukan arah putaran motor DC yang berubah-ubah. Prinsip dasar untuk mengubah arah perputarannya adalah dengan membalik polaritas pada catudaya tegangannya.

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

mentah

yang digunakan

untuk menghasilkan bahan N dan Bahan P adalah silicon dan germanium. Oleh karena itu, dikatakan : 1.

Transistor Germanium PNP

2.

Transistor Silikon NPN

3.

Transistor Silikon PNP


4.

Transistor Germanium NPN

Semua komponen didalam

rangkaian transistor dengan simbol. Anak panah

yang terdapat didalam simbol menunjukkan arah yang melalui transistor.

Gambar 2.6 Simbol Tipe Transistor

Keterangan : C = Kolektor E = Emitor B = Basis

Didalam pemakaiannya, transistor dipakai sebagai komponen saklar (switching) dengan memanfaatkan daerah penjenuhan (saturasi) dan daerah penyumbatan (cut off) yang ada pada karakteristik transistor.


Pada daerah penjenuhan nilai resistansi persambungan kolektor emitor secara ideal sama dengan nol atau kolektor dan emitor terhubung langsung (short). Keadaan ini menyebabkan tegangan kolektor emitor (VCE) = 0 volt pada keadaan ideal, tetapi pada kenyataannya VCE bernilai 0 sampai 0,3 volt. Dengan menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaaan on

Gambar 2.6.1 Transistor Sebagai Saklar ON

Pada daerah penyumbatan, nilai resistansi persambungan kolektor emitor secara ideal sama dengan tak terhitung atau terminal kolektor dan emitor terbuka (open). Keadaan ini menyebabkan tegangan (Vcb) sama dengan tegangan sumber (Vcc). Tetapi pada kenyataannya Vcc pada saat ini kurang dari Vcc karena terdapat arus bocor dari kolektor ke emitor. Dengan menganalogikan transistor


sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan off seperti pada gambar dibawah ini :

Gambar 2.6.2 Transistor Sebagai Saklar OFF

2.7 IC Jembatan H l293D L293D adalah sebuah Integrated

Circuit (IC) merupakan IC yang

Berdasarkan jembatan- H. L293D terdiri dari 4 channel (kanal) yang dirancang untuk menerima DTL (Diode Transistor Logic) standar atau tingkat logika TTL (Transistor Transistor Logic) dan pengendali beban induktif pada solenoides, relai, motor DC, motor stepper dan lain-lain.


Gambar 2.7 Konfigurasi Pin L293D

L293D mampu melayani 4 buah beban dengan arus nominal 600 mA hingga maksimum 1,2 A. Vs pada pin 8 merupakan masukan sumber tegangan untuk beban, sedangkan Vss pada pin 16 merupakan sumber masukan tegangan untuk L293D. L293D terdiri

dari dua

pasang jembatan-H yang masing - masing

dikendalikan oleh pin enable 1 dan enable 2. Pin enable berfungsi untuk mengontrol keluaran.

2.8 Resistor Resistor komponen pasif elektronika yang berfungsi untuk membatasi arus listrik yang mengalir. Berdasarkan kelasnya resitor dibagi menjadi 2 yaitu : Fixed Resistor dan Variable Resistor pada umumnya terbuat dari carbon


film atau metal film tetapi tidak menutup kemungkinan untuk dibuat dari material yang lain. Pada dasarnya semua bahan memliki sifat resistif namun beberapa bahan tembaga perak dan emas dan bahan metal umumnya memiliki resistansi yang sangat kecil. Bahan bahan tersebut menghantar

arus listrik dengan baik,

sehingga dinamakan konduktor. Kebalikan dari bahan yang konduktif, bahan bahan material seperti karet ,gelas, karbon memilki resistansi yang lebih besar menahan aliran elektron dan disebut sebagai isolator.

2.8.1

Fixed Resistor

Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk membatasi dengan

jumlah

arus

yang

mengalir

dalam suatu rangkaian. Sesuai

namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan

karbon. Tipe resistor yang umum berbentuk gelang kode warna untuk memudahkan pemakai mengenali besar resistansi

tanpa mengukur besarnya

dengan ohm meter. Kode warna tersebut adalah standar manufaktur yang dikeluarkan oleh ELA (Electronic Industries Association)


Gambar 2.8 Resistor karbon Resistansi dibaca dari warna gelang yang paling depan kearah gelang toleransi berwarna coklat, emas, atau perak. Biasanya warna gelang toleransi ini berada pada bahan resistor yang paling pojok atau juga dengan lebar yang lebih menonjol, sedangkan warna gelang yang keempat agak sedikir ke dalam. dengan demikian pemakai sudah langsung mengetahui berapa toleransi dari resistor tersebut. Jika anda telah bisa menentukan

mana

gelang

pertama

selanjutnya adalah membaca nilai resistansinya.

Biasanya resistor dengan toleransi 5%, 10% atau 20% memiliki gelang (tidak termasuk gelang toleransi). Tetapi resistor dengan toleransi 1% atau 2% (toleransi kecil) memiliki 4 gelang (tidak termasuk gelang toleransi). Gelang pertama dan seterusnya berturut turut menunjukkan besar nilai satuan, dan gelang terakhir adalah faktor pengalinya.


2.8.2

Variable Resistor Untuk kelas resistor yang kedua ini terdapat 2 tipe. Untuk tipe pertama

dinamakan variable resistor dan nilainya dapat diubah sesuai keinginan dengan mudah dan sering digunakan untuk pengaturan volume, bass, balance, dll. Sedangkan yang kedua adalah semi fixed resistor. Nilai dari resistor ini biasanya hanya diubah pada kondisi tertentu saja. Contoh penggunaan dari semi fixed resistor adalah tegangan referensi yang digunakan untuk ADC, fine tune circuit, dll. Ada beberapa model pengaturan nilai variable resistor, yang sering digunakan adalah dengan cara memutar. Pengubahan nilai dengan cara memutar biasanya terbatas sampai 300 derajat putaran. Ada beberapa model variable resistor yang harus diputar

berkali – kali

untuk

mendapatkan

semua nilai resistor. Model ini dinamakan “Potentiometers” atau “Trimmer Potentiometers” . Penggunaan alat bantu potensiometer banyak digunakan sebagai kontrol pengguna, dan dapat mengontrol berbagai fungsi yang sangat luas peralatannya. tetapi meluasnya dalam penggunaan potensiometer pada barang elektronik konsumen telah menurun pada 1990 an, dengan adanya kontrol digital yang sekarang lebih umum digunakan. Namun mereka tetap dalam banyak aplikasi, seperti kontrol volume dan sebagai sensor posisi salah satu aplikasi yang penggunaanya paling umum untuk potensiometer rendah daya modern adalah sebagai alat kontrol audio. Kedua potensiometer linier (juga dikenal sebagai "fader") dan potensiometer putar (biasanya disebut tombol-tombol) secara teratur digunakan untuk mengatur


kenyaringan, redaman frekuensi dan karakteristik lain dari sinyal audio dalam audio control. The 'pot log' potensiometer juga digunakan sebagai kontrol volume di amplifier audio, di mana ia juga disebut "lancip pot audio", karena respon amplitudo dari telinga manusia juga logaritma. Memastikan bahwa, pada kontrol volume ditandai 0 hingga 10, misalnya, pengaturan dari 5 suara setengah keras sebagai pengaturan 10. Ada juga sebuah pot anti-log atau lancip audio sebaliknya yang hanya kebalikan dari potensiometer logaritmik. Hal ini hampir selalu digunakan dalam konfigurasi mengeroyok dengan potensiometer logaritmik, misalnya, dalam kontrol keseimbangan audio. Adapun fungsi potensiometer sebagai kontrol nada atau equalizer dalam penggunaan

kombinasi

dan

jaringan

filter,

sebelumnya

untuk

televisi

dipergunakan untuk mengontrol kecerahan gambar, kontras, dan respon warna. Sebuah potensiometer sering digunakan untuk mengatur "menahan vertikal", yang mempengaruhi sinkronisasi antara menyapu sirkuit internal penerima (kadangkadang multivibrator). Potensiometer juga sangat banyak digunakan sebagai bagian dari transduser perpindahan karena kesederhanaan konstruksi dan karena mereka dapat memberikan sinyal keluaran yang besar. untuk komputasi Dalam komputer analog, potensiometer presisi tinggi digunakan untuk skala hasil antara oleh faktor konstan yang diinginkan, atau untuk mengatur kondisi awal untuk perhitungan. Sebuah potensiometer bermotor dapat digunakan sebagai generator fungsi, menggunakan kartu perlawanan non-linear untuk memasok aproksimasi untuk fungsi trigonometri. Sebagai contoh, putaran poros mungkin mewakili sudut, dan rasio pembagian tegangan dapat dibuat sebanding dengan cosinus sudut.


2.9

Dioda Dioda adalah merupakan jenis komponen pasif. Dioda memiliki dua

kaki/kutub yaitu kaki anoda dan kaki katoda . Dioda terbuat dari bahan semi konduktor tipe P dan semi konduktor tipe N yang di sambungkan. Semi konduktor tipe P berfungsi sebagai Anoda dan semi konduktor tipe N berfungsi sebagai katoda. Pada daerah sambungan 2 jenis semi konduktor yang berlawanan ini akan muncul daerah deplesi yang akan membentuk gaya barier.Gaya barier ini dapat ditembus dengan tegangan positif sebesar 0.7 volt yang dinamakan sebagai break down voltage, yaitu tegangan minimum dimana dioda akan bersifat sebagai konduktor/penghantar arus listrik. Dioda bersifat menghantarkan arus listrik hanya pada satu arah saja, yaitu jika kutub anoda kita hubungkan pada tegangan positif dan kutub katoda kita hubungkan dengan tegangan negatif (kita beri bias maju dengan tegangan yang lebih besar dari 0.7 volt) maka akan mengalir arus listrik dari anoda ke katoda (bersifat konduktor). Jika polaritasnya kita balik (kita beri bias mundur) maka arus yang mengalir hampir nol atau dioda akan bersifat sebagai isulator. Karena sifat dioda yang bekerja sebagai konduktor jika kita beri bias maju dan bekerja sebagai isulator pada bias mundur, maka dioda sering digunakan sebagai penyearah (rectifier) arus bolak-balik. Contoh penggunaannya adalah pada rangkaian adaptor, DC power supply (Catu Daya DC) dsb.


2.9.1 Karakteristik Dioda Sifat umum diode adalah hanya dapat menghantarkan arus listrik ke satu arah saja. Oleh karena itu bila pemasangan dioda terbalik maka dioda tidak akan dapat menghantarkan arus listrik. Prinsip ini biasanya digunakan sebagai pengaman alat untuk menunjukkan benar atau salah penyambungan catu daya. Dioda memiliki dua elektroda (kaki), yaitu anoda dan katoda.Kaki – kaki ini tidak boleh terbalik pemasangannya. Kaki katoda biasanya dekat dengan tanda cincin sedangkan kaki yang jauh dari tanda cincin berarti kaki anoda. Jika P (anoda) diberi tegangan positif dan N ( katoda) diberi tegangan negatif maka pemberian tegangan ini disebut bias maju (biased forward), seperti yang diperlihatkan pada gambar a. sebaliknya, bila diberi tegangan yang terbalik yaitu P (anoda) diberi tegangan ini disebut bias mundur (biased reverse). Pada keadaan ini,arus yang mengalir dalam dioda sangat kecil sehingga dapat diabaikan. P A

+

a.

N K

-

Bias Maju (Biased Forward)


P

N

A

K

= 0 -

b. Bias

+

Mundur (Biased Forward)

Gambar 2.9 Sifat Dioda Bias Maju dan Bias Mundur

Pada saat diberi bias forward, dioda dapat dialiri arus dengan resistansi yang cukup kecil,yang dikenal dengan nama resistansi maju (forward).Sebaliknya jika dioda diberi bias reverse, maka arus listrik akan mengalami resistansi yang amat sangat besar dan disebut resistansi reverse. Dioda dapat dianggap

suatu

voltage sensitive electronic switch, dimana dioda akan menutup atau dalam kondisi on jika anoda lebih positif dari katoda dan akan terbuka jika kondisi sebaliknya. Macam – macam dioda yang harus diketahui adalah : 1.

Dioda Penyearah (Rectifier)

2.

Dioda Zener

3.

Dioda Cahaya (LED-Light Emiting Diode)


2.9.2 Dioda Penyearah (Rectifier) Dioda ini biasanya digunakan pada power supply, namun digunakan juga pada rangkaian radio sebagai detector, dan lain lain. Prinsip kerja dari dioda penyearah adalah sebagai berikut :

Gmabr 2.9.1

Dioda Penyearah Yang Diberi Arus Bolak Balik (AC)

Arus AC yang mendorong electron keatas melalui resistor, saat melewati dioda hanya ½ periode positif dari tegangan input yang akan memberikan biased forward pada dioda, sehingga dioda akan mengantarkan selama ½ periode positf. Tetapi untuk ½ periode negatif , dioda dibias reverse dan terjadilah penyumbatan karena kecil sekali arus yang dapat mengalir. dengan demikian arus AC telah disearahkan oleh dioda ini menjadi arus yang searah (DC).

2.9.3 Dioda Zener Dioda zener merupakan dioda yang banyak sekali digunakan setelah dioda penyearah. Lambang dari dioda zener dapat dilihat pada gambar.


Gambar 2.9.2 Simbol Dioda Zener

2.9.4

Dioda Cahaya (LED = Light Emiting Diode) LED

merupakan

salah satu jenis dioda yang

mengubah energi,

perpindahan elektron-elektron yang jatuh dari pita konduksi ke pita valensi menjadi cahaya berwarna warni, cahaya yang dipancarkan ini dikarenakan jenis bahan

yang digunakan berbeda beda. Bahan bahannya anatara lain gallium,

arsen, dan fosfor. Penggunaan LED biasanya berhubungan dengan segala hal yang dilihat oleh manusia, seperti untuk mesin hitung,jam digital, dan lain lain.

Gambar 2.9.3 Simbol Dioda Cahaya (LED)


3.0

Bahasa Assembly MCS - 51 Secara fisik, kerja dari sebuah mikrokontroler dapat dijelaskan

sebagai siklus pembacaan instruksi yang tersimpan di Mikrokontroler menentukan dan melakukan proses interprestasikan

data

di memori. Data yang

instruksi.

Alamat

mikrokontroler di register, yang dikenal sebagai ini

misalnya

program

instruksi

program

dibaca disimpan

counter.

pemrograman tingkat atas siap

pakai.

(high

level language programming)

konstan dan

oleh

Instruksi

bahasa semuanya

Penulis program assembly harus menentukan segalanya,

menentukan letak program yang ditulisnya dalam memori-program, data

di

aritmatika yang melibatkan 2 register. Sarana yang

ada dalam program assembly sangat minim, tidak seperti dalam

sudah

memori.

alamat dari memori program yang akan dibaca,

baca

sebagai

dalam

membuat

tablel konstan dalam memori-program, membuat variabel

yang dipakai kerja dalam memori – data dan lain sebagainya.

3.1 Program sumber assembly Program – sumber assembly (assembly source program) merupakan kumpulan dari baris-baris perintah yang ditulis dengan program penyunting teks (text editor) sederhana, misalnya program EDIT.COM dalam DOS, atau program NOTEPAD dalam Windows atau MIDE-51. Kumpulan baris perintah tersebut biasanya disimpan ke dalam file dengan nama ekstensi. ASM dan lain sebagainya, tergantung pada program assembler yang akan dipakai untuk mengolah

program

sumber

assembly

tersebut.

Setiap baris perintah merupakan sebuah perintah yang utuh, artinya sebuah


perintah tidak mungkin dipecah menjadi lebih dari satu baris. Satu baris perintah bisa terdiri atas 4 bagian, bagian pertama dikenali sebagai label atau sering juga disebut sebagai

simbol, bagian kedua dikenali sebagai kode operasi, bagian

ketiga adalah

operand

dan

bagian

terakhir

adalah

komentar.

Antara bagian - bagian tersebut dipisahkan dengan sebuah spasi atau tabulator.

3.2 Bagian label Label dipakai untuk memberi nama pada sebuah baris-perintah, agar bisa mudah menyebitnya dalam penulisan program. Label bisa ditulis apa saja asalkan diawali dengan huruf, biasa panjangnya tidak lebih dari 16 huruf. Huruf-huruf berikutnya boleh merupakan angka atau tanda titik dan tanda garis bawah. Kalau sebuah baris perintah tidak memiliki bagian label, maka bagian ini boleh tidak ditulis namun spasi atau tabulator sebagai pemisah antara label dan bagian berikutnya mutlak tetap harus ditulis. Dalam sebuah program sumber bisa terdapat banyak sekali label, tapi tidak boleh ada label yang kembar.Sering sebuah baris perintah hanya terdiri dari bagian label saja, baris demikian itu memang tidak bisa dikatakan sebagai barisperintah yang sesungguhnya, tapi hanya sekedar member nama pada baris bersangkutan. Bagian label sering disebut juga sebagai bagian symbol, hal ini terjadi kalau label tersebut tidak dipakai untuk menandai bagian program, melainkan dipakai untuk menandai bagian data.


3.2 Bagian kode operasi Kode operasi (operation code atau sering disingkat sebagai OpCode) merupakan bagian perintah yang harus dikerjakan. Dalam hal ini dikenal dua macam kode operasi, yang pertama adalah kode operasi untuk mengatur kerja mikroprosesor / mikrokontroler. Jenis kedua dipakai untuk mengatur kerja program assembler, sering dinamakan sebagai assembler directive. Kode operasi ditulis dalam bentuk mnemonic, yakni bentuk singkatansingkatan yang relatip mudah di ingat, misalnya adalah MOV, ACALL, RET dan lain

sebagainya. Kode

operasi

pembuat mikroprosesor / mikrokontroler,

ini

ditentukan

dengan

demikian

oleh

pabrik

setiap prosesor

mempunyai kode operasi yang berlainan. Kode operasi berbentuk mnemonic tidak

dikenal mikroprosesor

mikrokontroler, agar program yang ditulis dengan kode mnemonic bisa dipakai untuk mengendalikan prosesor, program semacam itu diterjemahkan menjadi program yang dibentuk dari kode

operasi kode

biner,

yang

dikenali oleh mikroprosesor/mikrokontroler. Tugas penerjemahan tersebut dilakukan oleh program yang dinamakan sebagai Program Assembler. Di luar kode operasi yang ditentukan pabrik pembuat mikroprosesor / mikrokontroler, ada pula kode operasi untuk mengatur kerja dari program assembler, misalnya dipakai untuk menentukan letak program dalam memori (ORG), dipakai untuk membentuk variabel (DS), membentuk tabel dan data konstan (DB, DW) dan lain sebagainya.


3.4 Bagian operand Operand

merupakan

pelengkap

bagian kode operasi, namun tidak

semua kode operasi memerlukan operand, dengan demikian bisa terjadi sebuah baris perintah hanya terdiri dari kode operasi tanpa operand. Sebaliknya ada pula kode operasi yang perlu lebih dari satu operand, dalam hal ini antara operand satu dengan yang lain dipisahkan dengan tanda koma. Bentuk operand sangat bervariasi, bisa berupa kode-kode yang dipakai untuk menyatakan register dalam prosesor, bisa berupa nomor memori (alamat memori) yang dinyatakan dengan bilangan atau pun nama label, bisa berupa data yang siap

di operasikan. Semuanya disesuaikan dengan keperluan dari kode

operasi. Untuk membedakan operand yang berupa nomor-memori atau operand yang berupa data yang siap di operasikan, dipakai tanda-tanda khusus atau cara penulisan yang berlainan. Di samping itu operand bisa berupa persamaan matematis sederhana atau persamaan boolean, dalam hal semacam ini program assembler akan menghitung nilai dari persamaan – persamaan dalam operand, selanjutnya merubah hasil perhitungan tersebut ke kode biner yang dimengerti oleh prosessor. Jadi perhitungan di dalam operand dilakukan oleh program assembler bukan oleh prosesor.

3.5 Bagian komentar Bagian

komentar

merupakan catatan - catatan penulis program,

bagian ini meskipun tidak mutlak diperlukan tapi sangat membantu masalah dokumentasi. Membaca komentar - komentar pada setiap baris perintah,


dengan mudah bisa dimengerti maksud tujuan baris bersangkutan, hal ini sangat membantu orang lain yang membaca program. Pemisah bagian komentar dengan bagian sebelumnya adalah tanda spasi atau tabulator, meskipun demikian huruf pertama dari komentar kadang berupa tanda titik koma, merupakan tanda pemisah khusus untuk komentar. Untuk intensip, kadang sebuah baris yang

keperluan

dokumentasi

merupakan komentar

saja,

yang

dalam hal

ini huruf pertama dari baris bersangkutan adalah tanda titik koma.

3.6 Assembly Listing Program

sumber assembly di atas, setelah selesai ditulis diserahkan ke

program assembler untuk diterjemahkan. Setiap prosesor mempunyai program assembler tersendiri, bahkan satu macam prosesor bisa memiliki beberapa macam program assembler

buatan

pabrik

perangkat

lunak

yang

berlainan. Hasil utama pengolahan program assembler adalah program obyek. Program obyek ini bisa berupa sebuah file tersendiri, berisikan kode-kode yang

siap

dikirimkan

ke memori program

mikroprosesor/mikrokontroler,

tapi ada juga program obyek yang disisipkan assembly

dalam

assembly

listing. Membaca

pada

program

assembly

memberikan gambaran yang lebih jelas bagi program

yang

sumber

Listing

bisa

ditulis,

bagi

pemula assembly listing memberi pengertian yang lebih mendalam tentang isi memori program,

sehingga bisa lebih dibayangkan bagaimana

kerja

dari

sebuah program.


BAB II LANDASAN TEORI. Infra merah (infra red) ialah sinar elektromagnet yang panjang

Recommend Documents