BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Umum Perangkat keras merupakan bagian terpenting dalam rancang bangun prototype sensor cahaya memanfaatkan jaringan WiFi USU. Adapun perangkat keras terdiri dari: Mikrokontroler ATmega328, Arduino Uno, Arduino Ethernet Shield, Sensor Cahaya, LED, Resistor. Adapun sensor cahaya yang digunakan didalam perancangan ini adalah LED (Light Dependent Resistor).
2.2 Mikrokontroler ATmega328 Mikrokontroler adalah sebuah perangkat komputasi mini atau dapat kita katakan sebuah komputer kecil yang dapat kita program untuk melakukan hal-hal seperti menerima input dari sensor,menggerakkan motor bahkan untuk membuat sistem otomatisasi dan robot, dan banyak hal lainnya. AVR adalah sebuah mikrokontroler yang dibuat dengan menggunakan arsitektur Harvard dimana data dan program disimpan secara terpisah sehingga sangat baik untuk sebuah sistem terbenam di lapangan karena terlindungi dari interferensi yang dapat merusak isi program. Salah satu mikrokontroler keluarga AVR yang dipergunakan pada perancangan ini yaitu ATmega328. Mikrokontroler merupakan suatu chip dengan kepadatan yang sangat tinggi, dimana semua bagian yang diperlukan untuk suatu kontroler sudah dikemas dalam satu keping, biasanya terdiri dari CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Acess Memory), EEPROM/EPROM/PROM/ROM, I/O, Timer dan
4
5
lain sebagainya. Rata-rata mikrokontroler memiliki instruksi manipulasi bit, akses ke I/O secara langsung dan mudah, dan proses interupsi yang cepat dan efisien.
2.2.1 Fitur AVR ATMega328
ATMega328 adalah mikrokontroller keluaran dari atmel yang mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang dimana setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer). Mikrokontroller ATMega328 memiliki fitur cukup lengkap antara lain :
130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.
32 x 8-bit register serba guna.
Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz.
32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.
Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanent karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.
Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.
Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width Modulation) output.
Master / Slave SPI Serial interface.
6
Mikrokontroller ATmega 328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan kerja dan parallelism. Instruksi – instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program. Konsep inilah yang memungkinkan instruksi – instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU ( Arithmatic Logic unit ) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data. Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X ( gabungan R26 dan R27 ), register Y ( gabungan R28 dan R29 ), dan register Z ( gabungan R30 dan R31 ). Hampir semua instruksi AVR memiliki format 16-bit. Setiap alamat memori program terdiri dari instruksi 16-bit atau 32-bit. Selain register serba guna di atas, terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik memory mapped I/O selebar 64 byte. Beberapa register ini digunakan untuk fungsi khusus antara lain sebagai register control Timer/ Counter, Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM, dan fungsi I/O lainnya. Register – register ini menempati memori pada alamat 0x20h – 0x5Fh. Tampilan architecture ATmega 328 dapat dilihat pada Gambar 2.1.
7
Gambar 2.1 Architecture ATMega328
2.2.2 Konfigurasi PIN ATMega328 ATMega328 merupakan mikrokontroler keluarga AVR 8 bit. Beberapa tipe mikrokontroler yang sama dengan ATMega8 ini antara lain ATMega8535, ATMega16,
ATMega32
dan
ATMega328
yang
membedakan
antara
mikrokontroler antara lain adalah ukuran memori. Banyak GPIO (pin input/output), peripherial (USART, timer, Counter, dll). Dari segi ukuran fisik, Atmega328 memiliki ukuran lebih kecil dibandingkan dengan beberapa mikrokontroler diatas. Namun untuk segi memori dan periperial lainnya ATMega328 tidak kalah karena ukuran memori dan periperialnya relatif sama
8
dengan ATMega8535 dan ATMega32 hanya saja jumlah GPIO lebih sedikit dibandingkan diatas. konfigurasi pin-pin mikrokontoller ATMega328 yang digunakan didalam modul board arduino dalam penelitian dan perancangan ini dapat dilihat melalui Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Konfigurasi Pin ATMega328
Mikrokontroler ATMega328 memiliki 3 buah PORT utama yaitu PORT B, PORT C dan PORT D dengan total pin input/output sebanyak 23 pin. PORT tersebut dapat difungsikan sebagai input/output digital atau difungsikan sebagai periperal lainnya. Masing-masing pin mikrokontroler ATMega328 mempunyai kegunaan, hal ini dijelaskan dalam Tabel 2.1, Tabel 2.2 dan Tabel 2.3.
9
Table 2.1. Konfigurasi Port B
Table 2.2 Konfigurasi Port C
10
Tabel 2.3 Konfigurasi Port D
2.3 Arduino Uno Arduino Uno adalah arduino board yang menggunakan mikrokontroler ATmega328. Arduino Uno memiliki 14 pin digital (6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, sebuah 16 MHz osilator kristal, sebuah koneksi USB, sebuah konektor sumber tegangan, sebuah header ICSP, dan sebuah tombol reset. Arduino Uno memuat segala hal yang dibutuhkan untuk mendukung sebuah mikrokontroler. Hanya dengan menghubungkannya ke sebuah komputer melalui USB atau memberikan tegangan DC dari baterai atau adaptor AC ke DC sudah dapat membuatnya bekerja. Arduino Uno menggunakan ATmega16U2 yang diprogram sebagai USB-to-serial converter untuk komunikasi serial ke
11
computer melalui port USB. Tampak atas dari arduino uno dapat dilihat pada Gambar 2.3. [1]
Gambar 2.3 Arduino uno
Adapun data teknis board Arduino UNO R3 adalah sebagai berikut: -
Mikrokontroler : ATmega328
-
Tegangan Operasi : 5V
-
Tegangan Input (recommended) : 7 - 12 V
-
Tegangan Input (limit) : 6-20 V
-
Pin digital I/O : 14 (6 diantaranya pin PWM)
-
Pin Analog input : 6
-
Arus DC per pin I/O : 40 mA
-
Arus DC untuk pin 3.3 V : 150 mA
-
Flash Memory : 32 KB dengan 0.5 KB digunakan untuk bootloader
-
SRAM : 2 KB
-
EEPROM : 1 KB
-
Kecepatan Pewaktuan : 16 Mhz
12
2.3.1 Pin Masukan dan Keluaran Arduino Uno Masing-masing dari 14 pin digital arduino uno dapat digunakan sebagai masukan atau keluaran menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite() dan digitalRead(). Setiap pin beroperasi pada tegangan 5 volt. Setiap pin mampu menerima atau menghasilkan arus maksimum sebasar 40 mA dan memiliki resistor pull-up internal (diputus secara default) sebesar 20-30 KOhm. Sebagai tambahan, beberapa pin masukan digital memiliki kegunaan khusus yaitu: • Komunikasi serial: pin 0 (RX) dan pin 1 (TX), digunakan untuk menerima(RX) dan mengirim(TX) data secara serial. • External Interrupt: pin 2 dan pin 3, pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu sebuah interrupt pada nilai rendah, sisi naik atau turun, atau pada saat terjadi perubahan nilai. • Pulse-width modulation (PWM): pin 3,5,6,9,10 dan 11, menyediakan keluaran PWM 8-bit dangan menggunakan fungsi analogWrite(). • Serial Peripheral Interface (SPI): pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO) dan 13 (SCK), pin ini mendukung komunikasi SPI dengan menggunakan SPI library. • LED: pin 13, terdapat built-in LED yang terhubung ke pin digital 13. Ketika pin bernilai HIGH maka LED menyala, sebaliknya ketika pin bernilai LOW maka LED akan padam. Arduino Uno memiliki 6 masukan analog yang diberi label A0 sampai A5, setiap pin menyediakan resolusi sebanyak 10 bit (1024 nilai yang berbeda). Secara default pin mengukur nilai tegangan dari ground (0V) hingga 5V, walaupun begitu dimungkinkan untuk mengganti nilai batas atas dengan menggunakan pin
13
AREF dan fungsi analogReference(). Sebagai tambahan beberapa pin masukan analog memiliki fungsi khusus yaitu pin A4 (SDA) dan pin A5 (SCL) yang digunakan untuk komunikasi Two Wire Interface (TWI) atau Inter Integrated Circuit (I2C) dengan menggunakan Wire library. [1]
2.3.2 Sumber Daya dan Pin Tegangan Arduino Uno Arduino uno dapat diberi daya melalui koneksi USB (Universal Serial Bus) atau melalui power supply eksternal. Jika arduino uno dihubungkan ke kedua sumber daya tersebut secara bersamaan maka arduino uno akan memilih salah satu sumber daya secara otomatis untuk digunakan. Power supplay external (yang bukan melalui USB) dapat berasal dari adaptor AC ke DC atau baterai. Adaptor dapat dihubungkan ke soket power pada arduino uno. Jika menggunakan baterai, ujung kabel yang dibubungkan ke baterai dimasukkan kedalam pin GND dan Vin yang berada pada konektor POWER. Arduino uno dapat beroperasi pada tegangan 6 sampai 20 volt. Jika arduino uno diberi tegangan di bawah 7 volt, maka pin 5V akan menyediakan tegangan di bawah 5 volt dan arduino uno mungkin bekerja tidak stabil. Jika diberikan tegangan melebihi 12 volt, penstabil tegangan kemungkinan akan menjadi terlalu panas dan merusak arduino uno. Tegangan rekomendasi yang diberikan ke arduino uno berkisar antara 7 sampai 12 volt. Pin-pin tegangan pada arduino uno adalah sebagai berikut: • Vin adalah pin untuk mengalirkan sumber tegangan ke arduino uno ketika menggunakan sumber daya eksternal (selain dari koneksi USB atau sumber daya yang teregulasi lainnya). Sumber tegangan juga dapat
14
disediakan melalui pin ini jika sumber daya yang digunakan untuk arduino uno dialirkan melalui soket power. • 5V adalah pin yang menyediakan tegangan teregulasi sebesar 5 volt berasal dari regulator tegangan pada arduino uno. • 3V3 adalah pin yang meyediakan tegangan teregulasi sebesar 3,3 volt berasal dari regulator tegangan pada arduino uno. • GND adalah pin ground. [1]
2.3.3 Peta Memori Arduino Uno Arduino Uno adalah arduino board yang menggunakan mikrokontroler ATmega328. Maka peta memori arduino uno sama dengan peta memori pada mikrokontroler ATmega328.
2.3.3.1 Memori Program ATMega328 memiliki 32K byte On-chip In-System Reprogrammable Flash Memory untuk menyimpan program. Memori flash dibagi kedalam dua bagian, yaitu bagian program bootloader dan aplikasi seperti terlihat pada Gambar 2.4. Bootloader adalah program kecil yang bekerja pada saat sistem dimulai yang dapat memasukkan seluruh program aplikasi ke dalam memori prosesor.
15
Gambar 2.4 Peta memori program ATMega 328
2.3.3.2 Memori Data Memori data ATMega328 terbagi menjadi 4 bagian, yaitu 32 lokasi untuk register umum, 64 lokasi untuk register I/O, 160 lokasi untuk register I/O tambahan dan sisanya 2048 lokasi untuk data SRAM internal. Register umum menempati alamat data terbawah, yaitu 0x0000 sampai 0x001F. Register I/O menempati 64 alamat berikutnya mulai dari 0x0020 hingga 0x005F. Register I/O tambahan menempati 160 alamat berikutnya mulai dari 0x0060 hingga 0x00FF. Sisa alamat berikutnya mulai dari 0x0100 hingga 0x08FF digunakan untuk SRAM internal. Peta memori data dari ATMega 328 dapat dilihat pada Gambar 2.5.
16
Gambar 2.5 Peta memori data ATMega 328
2.3.3.3 Memori Data EEPROM Arduino uno terdiri dari 1 KByte memori data EEPROM. Pada memori EEPROM, data dapat ditulis/dibaca kembali dan ketika catu daya dimatikan, data terakhir yang ditulis pada memori EEPROM masih tersimpan pada memori ini, atau dengan kata lain memori EEPROM bersifat nonvolatile. Alamat EEPROM dimulai dari 0x000 hingga 0x3FF. [1]
2.3.4 Otomatis Software Reset Tombol reset Uno Arduino dirancang untuk menjalankan program yang tersimpan didalam mikrokontroller dari awal. Tombol reset terhubung ke Atmega328 melalui kapasitor 100nf. Setelah tombol reset ditekan cukup lama untuk me-reset chip, software IDE Arduino dapat juga berfungsi untuk mengupload program dengan hanya menekan tombol upload di software IDE Arduino.
17
Untuk penjelasan lebih lanjut mengenai mikrokontroler Atmega328 dapat di lihat datasheet Atmega328 pada Lampiran 1.
2.4 Arduino Ethernet Shield Arduino
Ethernet
Shield dapat
menghubungkan
board
Arduino dengan Internet. Arduino Ethernet Shield ini dibuat berdasarkan ethernet chip Wiznet W5100 (datasheet). Chip Wiznet W5100 menyediakan jaringan (protokol internet) dengan kemampuan TCP dan UDP. Mendukung sampai dengan 4 koneksi secara bersamaan. Ethernet library digunakan untuk membuat program (sketch) untuk koneksi ke internet menggunakan shield ini. Ethernet shield ini terhubung dengan board Arduino menggunakan header yang dapat ditumpuk (stackable header). Dengan header ini layout pin akan tetap terjaga dan memungkinkan untuk shield lain ditumpukkan di atasnya. Pada ethernet shield terdapat sebuah slot micro-SD, yang dapat digunakan untuk menyimpan file yang dapat diakses melalui jaringan. Onboard micro-SD card reader diakses dengan menggunakan SD library. Arduino board berkominikasi dengan W5100 dan SD card mengunakan bus SPI (Serial Peripheral Interface). Komunikasi ini diatur oleh library SPI.h dan Ethernet.h. Bus SPI menggunakan pin digital 11, 12 dan 13 pada Arduino Uno. Pin digital 10 digunakan untuk memilih W5100 dan pin digital 4 digunakan untuk memilih SD card. Pin-pin yang sudah disebutkan sebelumnya tidak dapat digunakan untuk input/output umum ketika kita menggunakan ethernet shield. Karena W5100 dan SD card berbagi bus SPI, hanya salah satu yang dapat aktif pada satu waktu. Jika kita menggunakan kedua perangkat dalam program kita, hal
18
ini akan diatasi oleh library yang sesuai. Jika kita tidak menggunakan salah satu perangkat dalam program kita, kiranya kita perlu secara eksplisit men-deselectnya. Untuk melakukan hal ini pada SD card, set pin 4 sebagai output dan menuliskan logika tinggi padanya, sedangkan untuk W5100 yang digunakan adalah pin 10. Tampilan Arduino Ethernet shield R3 dapat dilihat pada Gambar 2.6. [1]
Gambar 2.6 Arduino ethernet shield R3
2.5 Perangkat Lunak Integrated Development Environment (IDE) adalah sebuah software yang sangat berperan untuk menulis program, meng-compile menjadi kode biner dan meng-upload ke dalam memory microcontroller. Lingkungan open-source Arduino memudahkan untuk menulis kode dan meng-upload ke board Arduino. Ini berjalan pada Windows, Mac OS X, dan Linux. Berdasarkan pengolahan, avrgcc, dan perangkat lunak sumber terbuka lainnya. Tampilan Framework Arduino UNO dapat dilihat pada Gambar 2.7.
19
Gambar 2.7 Tampilan framework Arduino uno
Arduino Development Environment terdiri dari editor teks untuk menulis kode, sebuah area pesan, sebuah konsol, sebuah toolbar dengan tomol-tombol untuk fungsi yang umum dan beberapa menu. Arduino Development Environment terhubung ke arduino board untuk meng-upload program dan juga untuk berkomunikasi dengan arduino board. Perangkat lunak yang ditulis menggunakan Arduino Development Environment disebut sketch. Sketch ditulis pada editor teks. Sketch disimpan dengan file berekstensi .ino. Area pesan memberikan memberikan informasi dan pesan error ketika kita menyimpan atau membuka sketch. Konsol menampilkan output teks dari Arduino Development Environment dan juga menampilkan pesan error ketika kita mengkompile sketch. Pada sudut kanan bawah dari jendela
20
Arduino Development Environment menunjukkan jenis board dan port seriak yang sedang digunakan. Tombol toolbar digunakan utuk mengecek dan mengupload sketch, membuat, membuka atau menyimpan sketch, dan menampilkan serial monitor. Tampilan Arduino Development Environment dapat dilihat pada Gambar 2.8. [1]
Gambar 2.8 Arduino development environment
Berikut ini adalah tombol-tombol toolbar serta fungsinya: Verify : mengecek error pada code program. Upload : meng-compile dan meng-upload program ke Arduino board. New : membuat sketch baru.
21
Open : menampilkan sebuah menu dari seluruh sketch yang berada di dalam sketchbook. Save : menyimpan sketch. Serial Monitor : membuka serial monitor.
Dalam lingkungan arduino digunakan sebuah konsep yang disebut sketchbook, yaitu tempat standar untuk menumpan program (sketch). Sketch yang ada pada sketchbook dapat dibuka dari menu File > Sketchbook atau dari tombol open pada toolbar. Ketika pertama kali menjalankan arduino development environment, sebuah direktori akan dibuat secara otomatis untuk tempat penyimpana sketchbook. Kita dapat melihat atau mengganti lokasi dari direktori tersebut dari menu File > Preferences. Serial monitor menampilkan data serial yang sedang dikirim dari arduino board. Untuk mengirim data ke board, masukkan teks dan klik tombol send atau tekan enter pada keyboard. Sebelum meng-upload program, kita perlu mensetting jenis board dan port serial yang sedang kita gunakan melalui menu Tools > Board dan Tools > Serial Port. Pemilihan board berguna untuk mengeset parameter (contohnya: kecepatan mikrokontroler dan baud rate) yang digunakan ketika meng-compile dan mengupload sketch. Setelah memilih board dan port serial yang tepat, tekan tombol upload pada toolbar atau pilih menu File > Upload. Arduino board akan me-reset secara otomatis dan proses upload akan dimulai. Pada kebanyakan board, LED RX dan TX akan berkedip ketika program sedang di-upload. Arduino development
22
environment akan menampilkan pesan ketika proses upload telah selesai, atau menampilkan pesan error. Ketika sedang meng-upload program, arduino bootloader sedang digunakan, Arduinp bootloader adalah sebuah program kecil yang telah ditanamkan pada mikrokontroler yang berada pada arduino board. Bootloader ini mengijinkan kita meng-upload program tanpa menggunakan perangkat keras tambahan. [1]
2.6 Sensor cahaya Sensor cahaya adalah sensor yang cara kerjanya yaitu merubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Rangkaian LDR atau Light Dependent Resistor adalah salah satu komponen elektronika yang masih bisa di bilang sebagai resistor yang besar resistasi nilai tahanannya bergantung pada intensitas cahaya yang menutupi permukaan, dimana LDR yang digunakan dalam perancangan sistem ini adalah yang memiliki nilai resistansi sebesar 100 ohm dari pengukuran menggunakan perangkat Avo Meter. Rangkaian LDR biasanya di kenal dengan nama foto resistor, foto konduktor, sel foto konduktif atau komponen lain yang sering di gunakan dalam literatur suatu rangkaian. Itu sebabnya makin kuat intensitas cahaya maka makin kecil nilai tahanannya dan makin lemah intensitas cahaya maka makin besar nilai tahanannya. Komponen LDR di buat dari Cadmium Sulphide (CdS). Pada umumnya, Rangkaian LDR di gunakan sebagai sensor cahaya. Cara kerja LDR akan padam pada saat LDR mendapat cahaya cukup terang, apabila LDR tidak
23
mendapat cahaya makan komponen ini akan menyala. Gambar 2.9 merupakan bentuk fisik dari LDR.
Gambar 2.9 LDR (Light Dependence Resistor)
Prinsip Kerja Sensor Cahaya Prinsip kerja dari rangkaian sensor cahaya sebenarya sangat sederhana. Pembagian tegangan antara VR1 dan LDR merupakan inti dari rangkaian sensor cahaya. Kenaikan tegangan pada VR1 akan mengurangi tegangan yang jatuh pada LDR, begitupun sebaliknya kenaikan tegangan pada LDR akan mengurangi tegangan jatuh pada VR1. Pembagian tegangan sesuai dengan rumus pembagi tegangan yang berlaku pada rangkaian seri, tegangan supply 9 Volt sama dengan jumlah tegangan pada R1, VR1 dan LDR. VR1 digunakan untuk memposisikan tegangan pada LDR supaya berada pada titik kritis dan tidak sampai membuat transistor Q1 menjadi aktif. Sehingga pada saat kedaan cahaya semakin gelap tegangan pada LDR akan membuat transistor Q1 menjadi aktif. Hal ini dikarenakan
nilai
resistansi
LDR
akan
naik
apabila
intensitas
cahaya semakin gelap. Jika kita ingin membuat rangkaian sensor yang aktif pada saat cahaya semakin terang maka kita tinggal menukar posisi antara LDR dengan potensio
VR1.
Untuk
prinsip
kerjanya
pada
dasarnya
sama
dengan
24
rangkaian sensor cahaya aktif gelap diatas. Kesemua rangkaian memanfaatkan hukum pembagi tegangan atau pengaturan arus ke basis transistor yang digunakan sebagai saklar. Gambar 2.10 menjelaskan bagaimana prinsip kerja dari sensor cahaya saat kondisi ruangan gelap dan terang.
Gambar 2.10 Prinsip kerja sensor cahaya
2.7 LED (Light Emitting Dioda) LED (Light Emitting Dioda) adalah dioda yang dapat memancarkan cahaya pada saat mendapat arus bias maju (forward bias). LED dapat memancarkan cahaya karena menggunakan dopping galium, arcenic dan phoporus. Jenis doping yang berbeda diatas dapat menghasilkan cahaya dengan warna yang berbeda. LED merupakan salah satu jenis dioda, sehingga hanya akan mengalirkan arus listrik satu arah saja. LED akan memancarkan cahaya apabila diberikan tegangan listrik dengan konfigurasi forward bias. Berbeda dengan dioda pada umumnya, kemampuan mengalirkan arus pada LED cukup rendah yaitu maksimal 20 mA. Apabila LED dialiri arus lebih besar dari 20 mA, maka LED
25
akan rusak sehingga pada rangkaian LED dipasang sebuah resistor sebagai pembatas arus. Simbol dan bentuk fisik dari LED dapat dilihat pada Gambar 2.11.
Gambar 2.11 Simbol dan bentuk fisik dari LED Dari Gambar dapat kita ketahui bahwa LED memiliki kaki dua buah seperti dengan dioda yaitu kaki anoda dan kaki katoda. Pada Gambar diatas kaki anoda memiliki ciri fisik lebih panjang dari kaki katoda. Kemudian kaki katoda pada LED ditandai dengan bagian body LED yang dipapas rata. Kaki anoda dan kaki katoda pada LED disimbolkan seperti pada Gambar diatas. Pemasangan LED agar dapat menyala adalah dengan memberikan tegangan bias maju yaitu dengan memberikan tegangan positif ke kaki anoda dan tegangan negatif ke kaki katoda. Konsep pembatas arus pada dioda adalah dengan memasangkan resistor secara seri pada salah satu kaki LED. Rangkaian dasar untuk menyalakan LED membutuhkan sumber tegangan LED dan resistor sebagai pembatas arus seperti pada Gambar 2.12.
26
Gambar 2.12 Rangkaian dasar LED (Light Emitting Dioda) Besarnya arus maksimum pada LED (Light Emitting Dioda) adalah 20 mA, sehingga nilai resistor harus ditentukan, dimana besarnya nilai resistor berbanding lurus dengan besarnya tegangan sumber yang digunakan. Secara matematis besarnya nilai resistor pembatas arus LED (Light Emitting Dioda) dapat ditentukan menggunakan persamaan berikut.
Dimana: R
= resistor pembatas arus (ohm)
Vs
= tegangan sumber yang digunakan untuk mensupply tegangan ke
LED (volt) 2 volt
= tegangan LED (volt)
0.02 A = Arus maksimal LED (20 mA)
2.8 RESISTOR Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi menghambat arus dalam suatu rangkaian listrik. Sifat-sifat resistor adalah:
27
-
Jika pada ujung-ujungnya dipasang tegangan akan mengalir arus: I = ∑V / ∑R.................................................. (2.1)
-
Dapat mengalirkan arus searah maupun bolak-balik.
-
Dapat mengalirkan arus bolak-balik berfrekuensi tinggi.
Simbol untuk resistor diperlihatkan pada Gambar 2.13 dan unit satuannya adalah ohm (simbol : huruf besar Yunani omega, Ω). Satuan lain yang umum dipangkatkan tiga: Kilo ohm (kΩ)
1.000 ohm
Mega ohm (MΩ)
1.000.000 ohm
Gambar 2.13 Simbol untuk Resistor Dalam banyak diagram sirkuit dan literatur pabrik, “koma” desimal ditunjukkan oleh posisi huruf multiplier, contoh: 1.
4700 Ω = 4,7 kΩ = 4 K7
2. 3.300.000 Ω = 3,3 MΩ = 3M3 3. 6,8 Ω =
6R8
Selain itu, suatu sistem huruf digunakan untuk menunjukkan presentase toleransi: F = ± 1% ;
G = ± 2% ;
K = ± 10% ;
M = ±2%
J = ± 5%
28
Contoh: resistor 1K8J = resistor mempunyai tahanan 1,8 kΩ dengan presentase toleransi ± 5%.
Hal lain yang paling penting setelah besar tahanan adalah besar daya atau watt resistor. Untuk suatu tahanan yang diperlukan, besar daya dapat dihitung dengan rumus: P = V x I = I2 x R = V2 /R........................................ (2.2) Jenis resistor yang digunakan dalam elektronika bervariasi dari 1/8 W ke atas, yaitu: 1/8 W, ¼ W, ½ W, 1W, 2W, 5W, 10W, dan seterusnya. [3] Selain itu resistor kecil mempunyai ukuran yang ditunjukkan dengan sistem kode pita warna seperti pada Gambar 2.14. sedangkan nilai kode warna ditunjukkan pada Tabel 2.4.
Gambar 2.14 Sistem pemberian kode pita warna
29
Tabel 2.4 Kode warna resistor
2.9 Web Server Web server adalah software yang menjadi tulang belakang dari world wide web yang berfungsi untuk melayani permintaan halaman-halaman web, seperti website. Web server menunggu permintaan dari client yang menggunakan browser seperti Netscape Navigator, Internet Explorer, Mozilla, dan program browser lainnya. Jika ada permintaan dari browser, maka web server akan memproses permintaan itu kemudian memberikan hasil prosesnya berupa data yang diinginkan kembali ke browser. Data ini mempunyai format yang standar, disebut dengan format SGML (standar general markup language). Data yang berupa format ini kemudian akan ditampilkan oleh browser sesuai dengan kemampuan browser tersebut. Contohnya, bila data yang dikirim berupa gambar, browser yang hanya mampu menampilkan teks (misalnya lynx) tidak akan mampu menampilkan gambar tersebut, dan jika ada akan menampilkan alternatifnya saja. Web server, untuk berkomunikasi dengan client-nya (web browser) mempunyai protokol sendiri, yaitu HTTP (hypertext transfer protocol).
30
Dengan protokol ini, komunikasi antar web server dengan client-nya dapat saling dimengerti dan lebih mudah. Seperti telah dijelaskan diatas, format data pada world wide web adalah SGML. Tapi para pengguna internet saat ini lebih banyak menggunakan format HTML (hypertext markup language) karena penggunaannya lebih sederhana dan mudah dipelajari. Kata HyperText mempunyai arti bahwa seorang pengguna internet dengan web browsernya dapat membuka dan membaca dokumen-dokumen yang ada dalam komputernya atau bahkan jauh tempatnya sekalipun.
2.10 Jaringan Komputer Jaringan komputer adalah sebuah sistem yang terdiri atas komputer, software dan perangkat jaringan lainnya yang saling bekerjasama untuk mencapai suatu kinerja yang sama. Jaringan komputer dapat disebut juga himpunan interkoneksi sejumlah komputer autonomous. Dan buah komputer dikatakan terinterkoneksi bila keduanya dapat saling bertukar informasi. Agar dapat mencapai tujuannya, setiap bagian dari jaringan komputer meminta dan memberikan layanan (server). Pihak yang meminta / menerima layanan disebut klien (client) dan yang memberikan / mengirim layanan disebut pelayan (server). Arsitektur ini disebut dengan sistem client-server, dan digunakan pada hampir seluruh aplikasi jaringan komputer. Berdasarkan dari luas area yang dicakup, jaringan komputer terbagi menjadi tika ukuran, yaitu Local Area Network (LAN), Metropolitan Area Network (MAN), dan Wide Area Network (WAN). Pada Gambar 2.15 menampilkan cakupan masing-masing area.
31
Gambar 2.15 Cakupan Area Jaringan Komputer
2.10.1 LAN Local Area Network (LAN) adalah jaringan komputer yang jaringannya hanya mencakup wilayah kecil, seperti jaringan komputer kampus, gedung, kantor, dalam rumah, sekolah atau yang lebih kecil. Saat ini, kebanyakan LAN berbasis pada teknologi IEEE 802.3 Ethernet menggunakan perangkat switch, yang mempunyai kecepatan transfer data 10, 100, atau 1000 Mbit/s. Selain teknologi Ethernet, saat ini teknologi 802.11b (atau biasa disebut WiFi) juga sering digunakan untuk membentuk LAN. Tempat-tempat yang menyediakan koneksi
LAN
dengan
teknologi
WiFi
biasa
disebut
hotspot.
Pada sebuah LAN, setiap node atau komputer mempunyai daya komputasi sendiri, berbeda dengan konsep dump terminal. Setiap komputer juga dapat mengakses sumber daya yang ada di LAN sesuai dengan hak akses yang telah diatur. Sumber daya tersebut dapat berupa data atau perangkat seperti printer. Pada LAN, seorang pengguna juga dapat berkomunikasi dengan pengguna yang lain dengan menggunakan aplikasi yang sesuai.
32
Berbeda dengan Jaringan Area Luas atau Wide Area Network (WAN), maka LAN mempunyai karakteristik sebagai berikut : 1. Mempunyai pesat data yang lebih tinggi 2. Meliputi wilayah geografi yang lebih sempit 3. Tidak membutuhkan jalur telekomunikasi yang disewa dari operator telekomunikasi Biasanya salah satu komputer di antara jaringan komputer itu akan digunakan menjadi server yang mengatur semua sistem didalam jaringan tersebut.
2.10.2 MAN Metropolitan Area Network (MAN) merupakan suatu jaringan dalam suatu kota dengan transfer data berkecepatan tinggi, yang menghubungkan berbagai lokasi seperti kampus, perkantoran, pemerintahan, dan sebagainya. Jaringan MAN adalah gabungan dari beberapa LAN. Jangkauan dari MAN ini antar 10 hingga 50 km, MAN ini merupakan jaringan yang tepat untuk membangun jaringan antar kantor-kantor dalam satu kota antara pabrik/instansi dan kantor pusat yang berada dalam jangkauannya.
2.10.3 WAN Wide Area Network atau disingkat dengan merupakan jaringan komputer yang mencakup area yang besar sebagai contoh yaitu jaringan komputer antar wilayah, kota atau bahkan negara, atau dapat didefinisikan juga sebagai jaringan komputer yang membutuhkan router dan saluran komunikasi publik. WAN digunakan untuk menghubungkan jaringan lokal yang satu dengan jaringan lokal
33
yang lain, sehingga pengguna atau komputer di lokasi yang satu dapat berkomunikasi dengan pengguna dan komputer di lokasi yang lain. Tabel 2.5 memperlihatkan perbedaan masing-masing jaringan komunikasi pada LAN, MAN dan WAN.
Tabel 2.5 Perbedaan LAN, MAN dan WAN Istilah
Definisi Sekelompok peralatan data, seperti komputer, printer,
LAN (Local Area
dan scanner yang dapat saling berkomunikasi dalam
Network)
daerah geografis yang terbatas seperti pada satu lantai, departemen atau bangunan. MAN (Metropolitan Area
Sekelompok peralatan data, seperti pada LAN, yang
Network)
saling berkomunikasi dalam satu kota atau daerah kampus yang luas yang melingkupi banyak blok kota.
WAN (Wide Area
Sekelompok peralatan data, seperti LAN yang dapat
Network)
saling berkomunikasi dari banyak kota.
2.11 Pengalamatan IP Internet
terdiri
dari
jutaan
host
dan
dimana
masing-masing
diidentifikasikan secara unik oleh pengelamatan pada layer Network. Untuk berharap setiap host dapat mengetahui alamat dari host yang lain dapat menyebabkan performa dari peralatan jaringan yang dapat menurun. Membagi jaringan besar menjadi kumpulan grup yang lebih kecil dapat mengurangi overhead yang tidak perlu.
34
Untuk dapat membagi suatu jaringan, diperlukan pengalamatan yang terstruktur (hirarki), yang juga digunakan untuk komunikasi data antar jaringan melalui internetwork. IP versi 4 memiliki pengalamatan terstruktur, terdiri dari 32 bit yang ditulis dalam nilai-nilai desimal 4. Desimal tersebut terdiri dari 1 byte atau 8 bit. Setiap desimal dalam alamat IP disebut juga sebagai oktet IP versi 4 didefenisikan pada RFC 791, dimana dijelaskan juga pembagian didalam kelas – kelas. Alamat Ipterdiri dari 2 bagian yaitu network ID dan hos ID. Dimana network ID menentukan alamat jaringan dan host ID menentukan alamat hos atau komputer. Untuk menentukan alamat kelas IP, dilakukan dengan memerikasa 4 bit pertama ( bit yang paling kiri ) dari alamat IP. Dapat dilihat pada Tabel 2.6.
Tabel 2.6 Alamat Kelas IP Kelas
Alamat Bit Pertama
Desimal
A
0xxx
1-126
B
10xx
128-191
C
110x
192-223
D
1110
224-239
E
1111
240-254
1. Kelas A Bit pertama alamat IP kelas A adalah 0, network ID 8 bit dan panjang host ID 24 bit. Kelas A digunakan untuk jaringan yang berasekala besar, terdapat 126 jaringan dan tiap jaringan dapat menampung hingga 16 juta host. Alamat IP kelas
35
A dimulai dari 1.0.0.0 sampai dengan 126.255.255.255. Alamat oktet awal 127 tidak boleh digunakan karena digunakan untuk mekanisme Inter - process communication didalam perangkat jaringan yang bersangkutan.
2. Kelas B Dua bit awal dari kelas B selalu diset 10 sehingga byte pertama kelas B bernilai antara 128 - 191. Network ID adalah 16 bit pertama dan host ID 16 bit sisanya. kelas B digunakan untuk jaringan bersekala menengah hingga besar, terdapat 16.384 jaringan dan tiap jaringan dapat menampung sepenuh 65 ribu host. Alamat kelas B dimulai dari 128.0.0.0 sampai dengan 192.167.255.255.
3. Kelas C Tiga bit awal dari kelas C selalu diset 111, sehinga byte pertama kelas C bernilai antara 192-223. Network ID adalah 24 bit dan host ID adalah 8 bit sisanya. Kelas C bisa digunakan untuk jaringan kecil, terdapat 2.097.152. Jaringan dan tiap jaringan dapat menampung 256 host. Alamat kelas C dimulai dari 192.168.0.0 sampai dengan 223.255.255.255.
4. Kelas D Empat bit awal dari kelas D selalu diset 1110, sehingga byte pertama kelas D bernilai antara 224-239. Kelas D digunakan untuk keperluan multi ces, yaitu suatu metode pangiriman yang digunakan bila suatu host ingin berkomunikasi dengan beberapa host sekaligus, dengan hanya mengirim satu diagram saja. Alamat dari kelas D adalah 224. 0.0.0. samapai dengan 239.255.255.255. alokasi
36
alamat tersebut ditujukan untuk keperluan subuah grup, bukan host seperti pada kelas A,B dan C.
5. Kelas E Empat bit awal dari kelas E selalu diset 1111, sehingga byte pertama kelas E bernilai antara 240-254. Kelas E digunakan sebagai kelas eksperimental yang disiapkan untuk keperluan dimasa mendatang.
2.12 Private dan Publik IP Address Macam – macam IP Address : 1. Private IP Address Hampir seluruh alamat pada IPv4 merupakan alamat publik yang dapat digunakan pada jaringan internet, namun terdapat juga blok alamat yagn digunakan untuk keperluan terbatas atau tidak terhubung dengan internet. Alamat tersebut disebut sebagai alamat private. •
10.0.0.0-10.255.255.255
•
172.16.0.0-172.31.255.255
•
192.168.0.0-192.168.255.255
Blok alamat Private adalah :
Host – host yang tidak menggunakan akses ke internet dapat menggunakan alamat private sebanyak apapun. Namun, jaringan internal tetap harus didesain dengan pengalamatan yang baik dan terstruktur sehingga alamat yang digunakan tetap untuk network internal tersebut. Host yang berada di jaringan yang berbeda dapat menggunkan alamat private yang sama. Paket yang menggunakan alamat tersebut sebagai souce dan
37
destination tidak akan muncul di jaringan internet. Router atau firewall yang terletak di unjung jaringan tersebut harus memblok atau menterjemahkan alamat – alamat tersebut.
2. Publik Address Umumnya alamat IPv4 merupkan alamat publik. Alamat tersebut di desain untuk digunakan pada host yang dapat di akses oleh host lain melalui internet.
