BAB II LANDASAN TEORI. sulit untuk lebih mengenal dan mengetahui hal-hal tentang elektronika. Tranducer

BAB II LANDASAN TEORI

2.1.

Tranducer Ultrasonik Pada kemajuan dan perkembangan jaman untuk saat ini bukan hal yang

sulit untuk lebih mengenal dan mengetahui hal-hal tentang elektronika. Tranducer ultrasonic (pemancar ultrasonic) merupakan bagian yang tidak asing lagi di dunia elektronika. Tranducer ultrasonic merupakan pendeteksi yang berada jauh di atas pendengaran manusia. Tranducer ultrasonic dapat kita jumpai pada perangkat kapal selam, yang mana sering digunakan sebagai pendeteksi keadaan sekitarnya di kedalaman air laut dan digunakan untuk mendeteksi keadaan kapal selam yang lainnya ataupun untuk mendeteksi kapal selam musuh (lawan) dengan menggunakan sonar dimana sonar mengukur waktu yang di butuhkan supaya gelombang bunyi melintas dari sonar dan balik, di mana penyampaian hanya membutuhkan waktu seperkian detik untuk mengetahui keadaan di sekitarnya. Dalam perancangan alat pemandu jalan bagi kaum tuna netra dengan menggunakan sensor jarak

berbasis mikrokontroler AT89S51 yang akan di

lakukan, tranducer ultrasonic memberikan pengukuran yang tepat, pengukuran jarak non-kontak dari sekitar 3 cm hingga 3 meter yang mana sangat mudah dihubungkan

dengan

mikrokontroler.

Sensor

ultrasonic

bekerja

dengan

mentransmisikan semburan (pantulan) ultrasonic dan dengan waktu yang di butuhkan pantulan kembali ke sensor, dengan mengukur luas pulsa jarak ke target bisa dengan mudah di hitung.

Universitas Sumatera Utara

2.2.

Sensor jarak Sensor jarak merupakan alat pendeteksi jarak sangat berperan sebagai

penerima dan pemancar,dimana sensor jarak ini memiliki 4 (empat) pin jantan yang digunakan untuk mensuplay daya 5 Vdc DT-SENSE ultrasonik dan infrared ranger merupakan modul sensor pengukur jarak dengan media gelombang ultrasonik dan dapat di hubungkan dengan maksimum 2 buah infrared ranger (sharp GP2D12). Modul ini dapat dengan mudah di hubungkan ke berbagai sistem berbasis mikrokontroler dan hanya membutuhkan 1 pin I/O saja. Modul ini dapat digunakan dalam aplikasi pengukur jarak, pintu otomatis, sekuriti, robot cerdas dan lain-lain.

Gambar 2.1 sensor jarak tipe DT-SENSE USIRR

Adapun beberapa bagian dari sensor jarak : 1. Memiliki 2 jenis antramuka yang dapat aktip bersamaan, yaitu 12C-bus (fSCL maksimal 65 kHz) dan pulse width (10µs/mm).


2. Delapan modul dapat digunakan bersama dalam satu sistem 12C-bus yang hanya membutuhkan 2 pin I/O mikrokontroler saja. 3. Membutuhkan catu daya tunggal +5 VDC, dengan konsumsi arus 17 mA (tanpa sensor infrared ranger). 4. Terdapat 2 mode operasi yaitu full operation dan reduced operation. Pada mode reduced operation beberapa komponen ultrasonic ranger akan di matikakan (saat idle) dan konsumsi arus menjadi 13 Ma. 5. Terdiri dari sebuah ultrasonik ranger dengan spesipikasi : fsdgdh mengukur jarak dari 2 cm hingga 3 meter tanpa dead zone atau blank spot. Objek dalam jarak 0-2 cm dideteksi sebagai 2 cm. menggunakan burst sinyal kotak 16 Vp-p dengan frekuensi 40 Khz. 6. Dapat di hubungkan dengan maksimum 2 buah infrared range sharp GP2D12 yang memiliki jangkauan pengukran 10-80 cm. 7. Data keluaran sudah siap pakai dalam satuan mm (untuk antarmuka 12C) sehingga mengurangi beben mikrokontroler. 8. Ketelitian pengukuran jarak (ranger) adalah 5 mm. 9. Siklus pengukuran yang cepat, pembacaan dapat dilakukan tiap 25 ms (40 Hz rate). 10. Memerlukan input trigger berupa pulsa negatip TTL (20 µS min). untuk antarmuka pulse width. 11. Tersedia 1 pin output yang menunjukan aktivitas sensor, dapat tidak dimanfaatkan. 12. Tidak diperlukan waktu tunda sebelum melakukan pengukuran berikutnya.


13. Kompensasi kesalahan dapat di atur secara manual untuk mengurangi pengaruh factor perubahan suhu lingkungan dan faktor refletifitas obyek.

Pengujian sensor DT-SENSE USIRR, bertujuan untuk mengetahui besar range yang dapat dijangkau oleh sensor ini, sensor ini tidak menyebar jadi, sensor ini fokus lurus ke objek. Untuk mengetahui besar range digunakan simulasi 2 buah motor servo pada sebuah robot, apabila diberi suatu halangan dan halangan tersebut digeser ke kiri atau ke kanan akan diketahui bahwa halangan tersebut masih terdeteksi oleh sensor atau tidak, hal tersebut bisa diketahui dari gerak robot, jika tidak terdeteksi maka robot akan maju dan jika ada halangan maka robot akan berhenti.

2.3.

Mikrokontroler AT89S51 Mikrokontroler sebagai suatu terobosan teknologi mikrokontroler dan

mikrokomputer,hadir memenuhi kebutuhan pasar (market need) dan teknologi baru.sebagai teknologi baru ,yaitu teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutukan ruang kecil serta dapat diproduksi secara masal (dalam jumlah banyak) sehingga harga menjadi lebih murah (dibandingkan mikroprosesor). Sebagai kebutuhan pasar, mikrokontroler hadir untuk memenuhi selera industri dan para konsumen dan keinginan alat – alat bantu dan mainan yang lebih canggih.


Ilustrasi yang mungkin bisa memberikan gambaran yang jelas dalam penggunaan mikrokontoler adalah aplikasi mesin tiket dalam arena permainan yang saat ini terkenal di Indonesia. Jika kita sudah selesai bermain , maka akan di berikan suatu nilai, nilai inilah yang menentukan berapa jumlah tiket yang bisa diperoleh dan jika dikumpulkan dapat ditukar dengan berbagai macam hadiah.sistem tiket ini ditangani dengan mikrokontroler, karena tidak mungkin menggunakan computer PC yang harus di pasang di samping (atau di belakang) mesin permainan yang bersangkutan. Selain sistem tiket,kita juga dapat menjumpai aplikasi mikrokontroler dalam bidang pengukuran jarak jauh atau yang dikenal dengan sistem telemetri.misalnya pengukuran disuatu tempat yang membayakan manusia, maka akan lebih nyaman jika dipasang nyaman jika dipasang suatu sistem pengukuran yang bisa mengirimkan data lewat pemancar dan diterima oleh stasiun pengamatan dari jarak yang cukup aman dari sumbernya. Sistem pengukuran jarak jauh ini jelas membutukan suatu sistem akuaisisi data sekaligus sistem pengiriman data secara serial (melalui pemancar) yang semuanya itu bisa diperoleh dari mikrokontroler yang digunakan. Tidak sepert sistem computer yang mampu menangani berbagai macam program aplikasi (misalnya pengolahan kata, pengolah angka dan lain sebagainya). Mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM-nya. Pada sistem computer RAM dan ROM-nya besar. Sedangkan pada mikrokontroler ROM dan RAM-nya terbatas. Pada mikrokontroler AT89S51 ROM atau flash PEROM berukuran 2 kilo byte, sedangkan RAM-nya berukuran 123 byte.


2.3.1 Kontruksi AT89S51 Mikrokontroler AT89S51 hanya memerlukan tambahan 3 kapasitor, 1 resistor dan 1 kristal serta catu daya 5 volt. Kapasitor 10 mikro-farad dan resistor 10 kilo omh di pakai untuk membentuk rangkaian reset. Dengan adanya rangkaian reset ini AT89S51 otomatos direset begitu rangkaian menerima catu daya. Kristal dengan frekuensi maksimum 24 MHz dan kapasitor 30 piko-farad di pakai untuk melengkapi rangkaian oscillator pembentuk clock yang menentukan kecepatan kerja mikrokontroler. Memori merupakan bagian yang sangat penting pada mikrokontroler. Mikrokontroler memiliki dua macam memori yang sifatnya berbeda. Read only memory (ROM) yang isinya tidak berubah meskipun IC kehilangan catu daya. Sesuai dengan keperluanya, dalam susunan MCS-51 memori penyimpanan program ini di namakan sebagai memori program. Random access memori (RAM) isinya akan sirna begitu IC kehilangan catu daya,dipakai untuk menyimpan data saat program bekerja.RAM yang dipakai untuk menyimpan data ini di sebut sebagai memori data. Ada berbagai jenis ROM, untuk mikrokontroler dengan progam yang sudah baku dan diproduksi secara masal,program yang diisikan ke ROM pada IC mikrokontroler dicetak di pabrik IC. Untuk keperluan tertentu mikrokontoler menggunakan ROM dapat diisi ulang atau pragramble eraseable ROM yang singkat menjadi PEROM atau PROM. Dulu banyak dipakai UV-EPROM ( ultra


violet programble ROM) yang dinilai mahal dan ditinggalkan setelah ada flash PEROM yang harganya jauh lebih murah. Jenis memori yang dipakai untuk memori untuk program AT89S51 adalah flash PEROM, program untuk mengendalikan mikrokontroler diisikan ke memori itu lewat bantuan alat yang dinamakan sebagai AT89S51 flash PEROM programmer. Memori data yang disediakan dalam chip AT89S51 sebesar 128 byte.meskipun hanya kecil saja tapi untuk bnyak keperluan memori kapasitas itu sudah cukup. Sarana input/output yang disediakan cukup banyak dan bervariasi. AT89S51 mempunyai 32 jalur input /output parallel dikenal sebagai port 1 (p1.0..p1.7) dan port 3 (p3.0..p3.5 dan p3.7). AT89S51 dilengkapi UART ( universal asynchronous receiver/transistor) yang biasa dipakai untuk komunikasi data secara seri. Jalur untuk komunikasi data seri (RXD dan TXD) diletakan berhimpitan dengan p3.0 dan p3.1 di kaki nomor 10 dan 11, sehingga kalau input/output yang bekerja menuru fungsi waktu. Clock penggerak pencacah ini bisa berasal dari oscillator Kristal atau clock yang di umpan dari luar lewat T0 dan T1.T0 dan T1 berhimpitan dengan P3.4 dan P3.5 sehingga P3.4 dan P3.5 tidak bisa dipakai untuk jalur input / output parallel kalau T0 dan T1 di pakai. AT89S51 mempunyai enam sumber pembangkit interupsi, dua diantaranya adalah sinyal interupsi yang diumpankan ke kaki INT0 dan INT1. Kedua kaki ini berhimpitan dengan P3.2 dan P3.3 sehingga tidak bisa dipakai sebagai jalur


input/output parallel kalau INT0 dan INT1 di pakai untuk menerima sinyal interupsi. Port1 dan 2, UART , timer 0, timer 1 dan sarana lainnya merupakan register yang secara fisik merupakan RAM khusus, yang ditempatkan di special function register (SFR).

2.3.2 SFR (Register Fungsi Khusus) pada keluarga 51 Sekumpulan SFR atau special function register yang terdapat pada mirokontroler atmel keluarga 51 ditunjukan pada table 2.1 pada bagian sisi kiri dan kanan dituliskan alamat-alamatnya dalam format heksadesimal. Tidak semua alamat pada SFR digunakan, alamat – alamat yang tidak digunakan diimplementsikan pada chip. Jika dilakukan usaha pembacaan pada alamat-alamat yang tidak terpakai tersebut akan menghasilkan data acak dan penulisannya tidak menimbulkan efek sama sekali. Penguna perangkat lunak sebaiknya jangan menuliskan ‘1’ pada lokasi – lokasi ‘tak bantuan ‘ karena,dapat digunakan untuk mikrokontroler generasi selnjutnya. Dengan demikian nilai-nilai reset atau non aktip dari bit-bit baru ini akan selalu ‘0’ dan nilai aktifnya adalah ‘1’. Berikut akan dijelaskan secara singkat SFR – SFR beserta fungsinya.


Tabel 2.1. pada register fungsi khusus – SFR (special function register)i

Akumulator ACC atau akumulator yang menempati lokasi E 0h digunakan sebagai register untuk menyimpan data sementara,dalam program intruksi mengacunya sebagai register A (bukan ACC) Register B Register B (lokasi D 0h) digunakan selama operasi perkalian dan pembagian untuk intruksi lain dapat diperlakukan sebagai register scratch pad (“papan coretcoret) lainnya. Program status word (PSW)


Register PSW (lokasi D 0h) mengandung informasi status program Stack pointer Register sp atau stack pointer (lokasi 8 1h) merupakan register dengan panjang 8bit digunakan dalam proses simpan menggunakan instruksi PUSH dan CALL , walau stack bisa menempati lokasi dimana saja dalam RAM , register SP akan selalu dimisialisasi ke 07h setelah adanya reset,hal ini menyebabkan istack berawal di lokasi 08h. Data pointer Register data pointer atau data DPTR mengandung DPTR untuk byte tinggi (DPH) dan byte rendah (DPL) yang masing –masing berada dilokasi 83h dan 82h, bersama-sama membentuk register yang mampu menyimpan alamat 16-bit. Dapat dimanipulasi sebagai register 16-bit atau ditulis dari keport,untuk masing-masing port 0,port 1, port 2 dan port 3

Serial data buffer SBUF atau serial data buffer (lokasi 99h) sebenarnya terdiri dari dua register yang trpisah,yaitu register penyangga pengirim (transmit buffer) dan penyangga penerima (receive buffer). Pada saat data disalin ke SBUF,maka data sesungunya dikirim kepenyangga pengirim dan sekaligus mengawali tranmisi data serial.


Sedangkan pada saat data di salin dari SBUF, maka sebenarnya data tersebut berasal dari penyangga penerima. Time register Pasangan register (TH0,TL0) dilokasi 8Ch dan 8Ah, (TH1,TL1) dilokasi 8Dh dan 8Bh serta (TH2,TL2) dilokasi CDH dan CCH merupakan register –register pencacah 16-bit untuk masing-masing timer 0,timer 1 dan timer 2. Capture register Pasangan register (RCAP2H,RCAP21) yang menempati lokasi CBh dan Cha merupakan register capture untuk mode timer 2 capture . pada mode ini, sebagai tanggapan terjadinya suatu transisi sinyal di kaki (pin) T2EX (pada AT89S51) TH2 dan TL2 disalin masing-masing ke RCAP2L dan RCAP2L. timer juga memiliki mode isi ulang otomatis 16-bit dan RCAP2H serta RCAP2L digunakan untuk menyimpan nilai isi ulang tersebut. Kontrol register Register –register IP,IE,TMOD,TCON,T2CON,T2MOD,SCON dan PCON berisi bit-bit control dan status untuk sistem interupsi , pencacah / pewaktu dan port serial. Berikut ini merupakan spesipikasi dari IC AT89S51: 1. Compatible dengan produk MCS-51 2. Empat K byte in-sistem reprogrammable flash memori 3. Daya tahan 1000 kali baca/tulis


4. Tegangan kerja 4,0 volt sampai 5,5 volt 5. Fully static operation : 0 Hz sampai 33 Hz 6. Tiga level kunci memori program 7. 128 x 8 – bit RAM internal 8. 32 jalur input/output (I/O) 9. Dua 16 bit timer/counter 10. Enam sumber interup 11. Jalur serial dengan UART

2.3.3

Gambar IC mikrokontroler AT89S51

Gambar IC mikrokontroler AT8951 di tunjukan pada gambar 2.2. di bawah ini


Gambar 2.2. IC Mikrokontroler AT89S51

Deskripsi pin-pin pada mikrokontroler AT89S51 VCC (Pin 40) Suplay tegangan GND (Pin 20) Ground Port 0 (Pin 39 – pin 32) Port 0 dapat berfungsi sebagai I/O biasa, low order multiplex address/data ataupun penerima pada saat flash programming pada fungsi sebagai I/O biasa port ini dapat memberikan output sink ke delapan buah TTL input atau dapat di ubah sebagai input dengan memberikan logika 1 pada port tersebut. Pada fungsi sebagai low order multiplex address/data, port ini ini akan mempunyai internal pull up.pada saat flash programming diperlukan eksternal pull up,terutama pada saat verifikasi program.


Port 2 (pin 21 – pin 28) Port 2 berfungsi sebagai I/O biasa atau high order address, pada saat mengakses memori secara 16 bit. Pada saat mengakses memori 8 bit, port ini akan mengeluarkan isi dari p2 special function register.port ini mempunyai internal pull up dan berfungsi sebagai input dengan memberikan logika 1. Sebagai output,port ini dapat memberikan output sink keempat buah input TT Port 3 (pin 10 – pin 17) Port 3 merupakan 8 bit port I/O dua arah dengan internal pull up. Port 3 juga mempunyai fungsi pin masing –masing, yaitu sebagai berikut : Tabel 2.2 fungsi pin pada port 3 Nama pin

Fungsi

P3.0 (pin 10)

RXD (port input serial)

P3.1 (pin 11)

TXD (port output serial)

P3.2 (pin 12)

INT0 (Interrupt 0 eksternal)

P3.3 (pin 13)

INT1 (interrupt 1 eksternal)

P3.4 (pin 14)

T0 (input eksternal timer 0)

P3.5 (pin 15)

T1 (input eksternal timer 1)

P3.6 (pin 16)

WR (menulis untuk eksternal data memori)

P3.7 (pin 17)

RD (untuk membaca eksternal data memori)

RST (pin 9) Reset akan aktif dengan memberikan input high selama 2 cycle


ALE/PROG (pin 30) Address latch enable adalah pulsa output untuk me-latch byte bawah dari alamat selama mengakses memori eksternal. Selain itu, sebagai pulsa input program (PROG) selama memprogram flash. PSEN (PIN 29) Program store enable digunakan untuk mengakses memori program eksternal. EA (Pin 31) Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu mikrokontroler akan menjalankan program yang ada pada memori eksternal setelah sistem di reset.jika kondisi high, pin ini ini akan berfungsi untuk menjalankan program yang ada pada memori internal. Pada saat flash programming, pin ini akan mendapat tegangan 12 volt. XTAL 1 (pin 19) Input untuk clock internal XTAL 2 (pin 18) Out put dari osilator

2.4.

Power supply Power supply atau catu daya merupakan suatu rangkaian elektronik yang

mengubah arus lstrik bolak – balik menjadi arus listrik searah. Hampir semua peralatan elektronik membutuhkan catu daya agar dapat berfungsi. Beberapa radio atau tape kecil menggunakan sumber tenaga namun sebagian besar menggunakan litrik PLN sebagai sumber tenaganya. Untuk dibutuhkan suatu rangkaian yang dapat mengubah arus listrik bolak – balik dari


PLN menjadi arus listrik searah. Ada banyak jenis atau variasi rangkaian catu daya dengan segala kelebihan dan kekurangannya. Namun secara prinsip rangkaian catu daya terdiri atas transformator,diode,kondensator, transistor, resistor,dan IC. Rangkaian penyerah (rectifier circuit). Bagian utama atau boleh dikatakan jantung suatu catu daya adalah rangkaian yang mengubah gelombang sinus AC menjadi deretan pulsa DC. Ini merupakan dasar atau langkah awal untuk memperoleh arus DC halus yang dibutuhkan oleh suatu peralatan elektronik.

2.5. Komponen pendukung 2.5.1 Resistor Resistor komponen pasif elektronika yang berfungsi untuk membatasi arus listrik yang mengalir. Berdasarkan kelasnya resistor dibagi menjandi 2 yaitu : fixed resistor dan variable resistor, dan umumnya terbuat dari karbon film atau metal film, tetapi tidak menutup kemungkinan untuk di buat dari material yang lain. Pada dasarnya semua bahan memiliki sifat resistip namun beberapa bahan tembaga perak emas dan bahan metal umumnya memiliki resistansi yang sangat kecil. Bahan –bahan tersebut menghantar arus listrik dengan baik,sehingga di namakan konduktor. Kebalikan dari bahan yang konduktif, bahan material seperti karet,gelas,karbon memiliki resistansi yang lebih besar menahan aliran electron dan disebut sebagai insulator. a. Fixed resistor


Resistor adalah komponen dasar elektronila yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian.sesuai dengan namanya resistor berssifat resistif dan umumsnya terbuat dari bahan karbon. Tife resistor umum berbentuk tabung porselin kecil dengan dua kaki tembaga di kiri dan di kanan. Pada badannya terdapat lingkaran membentuk gelang kode warna untuk memudahkan pemakai untuk mengenali besar resitansi tanpa mengukur besarnya dengan ohm meter. Kode warna tersebut adalah standart manufaktur yang di kelurkan oleh ELA (Electronic Industries Association

Gelang 1 Gelang 2 Gelang 3 Gelang 4

Gambar 2.3. resistor karbon

Tabel 2.2. kode warna


WARNA

GELANG

GELANG

GELANG

GELANG

I

II

III

IV

Hitam

0

0

1

-

coklat

1

1

10

-

Merah

2

2

100

-

orange

3

3

1000

-

Kuning

4

4

10000

-

Hijau

5

5

100000

-

Biru

6

6

1000000

-

ungu

7

7

10000000

-

Abu-abu

8

8

100000000

-

Putih

9

9

1000000000

-

Emas

-

-

0,1

5%

Perak

-

-

0,01

10%

Tanpa warna

-

-

-

20%

Resistansi dibaca dari warna gelang yang paling depan kearah gelang toleransi bewarna coklat ,emas,atau perak.biasanya warna gelang toleransi ini berada pada bahan resistor yang paling pojok atau juga dengan lebar yang


menonjol,sedangkan warna gelang yang keampat agak sedikit kedalam. Dengan demikian pemakai sudah langsung mengetahui berapa toleransi dari resistor tersebut. Kalau anda telah bisa menentukan mana gelang pertama selanjutnya adalah membaca nilai resitansi. 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 menunjukan besar nilai satuan dan gelang terakhir adalah faktor pengalinya.

a. Variabel resistor Untuk kelas resistor yang kedua ini terdapat 2 tipe. Untuk tipe pertama dinamakan variable resistor dan nilainya dapat di ubah sesuai keinginan dengan mudah dan sering digunakan untuk pengaturan volume,bass,balance dan lain-lain. Sedangkan yang kedua adalah semi fixed resistor. Nilai dari resistor ini biasanya hanya di ubah pada kondisi tertentu saja. Contoh penggunaan dari semi fixed resistor adalah tegangan reerensi yang digunakan untuk ADC.fine tune ciccuit dan lain-lain. Ada beberapa model pengaturan nilai variable resistor. yang sering digunakan adalah dengan cara terbatas sampai 300 derajat putaran. Ada beberapa model variable resistor yang harus di putar berkali-kali untuk mendapatkan semua nilai

resistor.

Model

ini

dinamakan

“potensiometers”

atau

“trimmer

potentiometers”


Resistance value

C

B A

Rotation angle (clockwise)

Gambar 2.4. grafik perubahan nilai potensiometer

Pada saat tipe A diputar searah jarum jam,awalnya perubahan nilai resistansi lambat tetapi ketika putarannya mencapai setengah atau lebih nilai perubahannya menjadi sangat cepat. Tipe ini sangat cocok dengan karakteristik telinga manusia ,karena telinga manusia sangat peka ketika membedakan suara dengan volume yang lemah,tetapi tidak terlalu sensitip untuk membedakan perubahan suara yang keras. Biasanya tipe A ini juga disebut sebagai “audio toper” atau logaritma potensiometer. Untuk tipe B perubahan resistansinya adalah linier dan cocok digunakan untuk aplikasi balance control, resitance value adjustment in circuit dll. Sedangkan untuk tipe C perubahan resitansinya kebalikan dari tipe A.

2.5.2. Kapasitor Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buat plat metal yang di pisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum di kenal misalnya


udara vakum,keramik,gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik. Maka muatan-muatan positip akan mengumpul pada salah satu kaki elektroda metalnya dan pada saat yang sama muatan negatip terkumpul pada ujung metal yang satu lagi.muatan positip tidak dapat mengalir menuju ujung kutub negatip dan sebaliknya muatan negatip tidak menuju ke ujung kutub positip karena terpisah oleh bahan elektrik yang non konduktip. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduktip pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas pheonema kapasitor terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positip dan negatip di awan.

Bahan isolasi

elektroda

elektroda

Gambar 2.5. prisip kapasitor Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai didalam meracang suatu sistem yang berfungsi untuk mengeblok arus DC, filter dan penyimpan energy listrik. Didalamnya 2 buah plat elektroda yang saling berhadapan dan dipisahkan oleh sebuah insulator .sedangkan bahan yang di gunakan sebagai insulator dinamakan dielektrik . ketika kapasitor diberikan tegangan DC maka energi listrik di simpan pada tiap elektrodanya. Selama kapasitor melakukan pengisian,arus mengalir. Aliran tersebut akan berhenti bila


kapasitor telah penuh. Yang membedakan tiap-tiap kapasitor adalah dielektriknya. Berikut ini adalah jenis-jenis kapasitor yang dipergunakan dalam perancangan ini.

a.

Electrolytic Condenser (ELCO)

Gambar 2.6. electrolytic condenser (ELCO)

Elektoda dari kapasitor ini terbuat dari alimunium yang menggunakan membrane oksidasi yang tipis. Karakteristik utama dari electrolytic capacitor adalah perbedaan polaritas pada kedua kakinya. Dari karakteristik tersebut kita haris berhati-hati di dalam pemasanganya pada rangkaian jangan sampai terbalik akan menjadi rusak bahkan dapat “meledak”. Biasanya jenis kapasitor ini digunakan pada rangkaian power supply. Kapasitor ini tidak bisa digunakan pada rangkaian frekuensi tinggi. Biasanya tegangan kerja dari kapasitor dihitung dengan cara mengalikan tegangan catu daya dengan 2. Misalnya kapasitor akan diberikan catu daya dengan tegangan 5 volt,berarti kapasitor yang diplih harus memiliki tegangan kerja minimum 2x5=10 volt.

b. Keramik kapasitor kapasitor menggunakanbahan titanium acid barium untuk dielektriknya. karena tidak dikontruksi seperti koil maka komponen ini dapat digunakan pada


rangkaian frekuensi tinggi. Biasanya digunakan untuk melewatkan sinyal frekuensi tinggi menuju ke ground. Kapasitor ini tidak baik digunakan untuk rangkaian analog , karena dapat mengubah bentuk sinyal. Jenis ini tidak mempunyai polaritas dan hanya tersedia dengan nilai kapasitor yang sangat kecil dibandingkan dengan kedua kapasitor diatas.

Gambar 2.7.Keramik kapasitor c. Nilai kapacitor untuk mencari nilai dari kapasitor biasanya digunakan dengan melihat angka/kode yang tertera pada badan kapasitor tersebut. Untuk kapasitor jenis elektrolit memeng mudah, karena nilai kapasitansinya telah tertera 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 n, nilai n dapat dilihat pada tabel dibawah ini. Tabel 2.2. Nilai kapasitor 3 rd Digit

Multiplier

letter

tolerance


0

1

D

0,5 Pf

1

10

F

1%

2

100

G

2%

3

1000

H

3%

4

10000

J

5%

5

100000

K

10%

6,7

Not used

M

20%

8

0,1

P

+100,-0%

9

1

z

+80,-20%

Misalnya suatu kapasitor pada badannya tertulis kode 474j,berarti nilai kapasitansinya adalah 47 + 104 =470.000 pf = 0,47 µF sedangkan toleransinya 5%. Yang harus di ingat didalam mencari nilai kapasitor adalah satuannya dalam Pf (piko farad).

2.5.3 Transistor Transistor adalah komponen elektronika yang mempunyai tiga buah terminal. Terminal itu di sebut emitor,basis,dan kolektor. Transistor seakan akan dibentuk dari pengabungan 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 silikon dan germanium. Oleh karena itu dikatakan : 1. Transistor germanium 2. Transistor silikon NPN 3. Transistor silicon PNP 4. Transistor germanium Semua komponen di dalam rangkaian transistor dengan symbol. Anak panah yang terdapat didalam symbol menunjukan arah yang melalui tramsistor. C

C B

B

E

E NPN

PNP

Gambar 2.8. Simbol dan tipe transistor Keterangan : C = Kolektor E = Emitor B = Basis Dalam pemakainya transistor dipakai sebagai komponen saklar (switching) dengan memanfaatkan daerah penjenuhan (saturasi) dengan memanfaat daerah (saturasi) dan daerah penyumbatan (cut off) yang ada pada kurva karakteristik transistor.


Pada daerah penjenuhan nilai resistansi persambungan kolektor,emitter secara ideal sama dengan nol atau kolektor dan emitter terhubung langung (short).keadaan ini menyebabkan tegangan kolektor emitter (VCE) = 0 Volt pada keadaan ideal, tetapi pada kenyataanya VCE bernilai 0 sampai 0,3 volt. Dengan menganalogikan transistor sebagai saklar,transistor tersebut dalam keadaan ON seperti terlihat 2.9. pada gambar di bawah ini VCC

VCC

.R

IC

RB

VB

IB

Saklar ON

VCC

VBE .

Gambar 2.9. transistor sebagai saklar ON Saluturasi pada transistor terjadi apabila arus pada kolektor menjadi maksimum dan untuk mencari besar arus basis agar transistor saturasi adalah : IMAX =

…………………………………………………….. (2.1)

hfe.IB =

…………………………………………………….. (2.2)

IB =

……………………………………………………… (2.3)

Hubungan antara tegangan basis (VB) dan arus basis (IB) adalah : IB =

…………………………………………………….. (2.4)

VB = IB . RB + VBE ……………………………………………... (2.5)


VB =

+ VBE ........................................................................ (2.5) Jika tegangan VB telah mencapai VB =

+ VBE, maka transistor

akan saturasi,dengan IC mencapai maksimum. Gambar dibawah ini menunjukan apa yang dimaksud dengan VCE(sat) adalah harga VCE pada beberapa titik dibawah inidengan posisi tepatnya ditentukan pada lembar data. Biasanya VCE (sat) hanya beberapa perpuluhan volt,walaupun pada arus kolektor sangat besar bisa melebihi 1 volt. Bagian di bawah pada gambar 2.10. dikenal sebagai daerah saturasi. IC (Penjenuhan saturation)

IB > IB (sat) IB = IB (sat)

VCC RC IB Titik sumbat (cut off)

IB = 0

VCE Gambar 2.10. Karakteristik daerah saturasi pada transistor Pada daerah penyumbatan nilai resitansi persambungan kolektor emitter secara ideal sama dengan tak terhitung atau terminal kolektor dan emitter terbuka (open). Kedaan ini menyebabkan tegangan (VCB) sama dengan tegangan sumber ( VCC) , tetapi pada kenyataannya VCC pda saat kurang dari VCC karena terdapat arus bocor


dari kolektor ke emitter. Dengan menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan off seperti terlihat pada gambar 2.11.

VCC

VCC

.R

IC

RB

VB

IB

Saklar off

VCC

VBE .

Gambar 2.11. Transistor sebagai saklar off Keadaan pepenyumbatan terjadi apabila besar tegangan habis (VB) sama dengan tegangan kerja transistor (VBE) sehingga arus basis (IB) = 0 maka : IB =

…………………………………………………………. (2.6)

IC = IB . hfe……………………………………………….......... (2.7) IC = 0. Hfe …………………………………………………….. (2.8) IC = 0…………………………………………………………… (2.9) Hal ini menyebabkan VCE sama dengan VCC dapat dibuktikan dengan rumus : VCC = VC + VCE………………………………………………… (2.10) VCE = VCC – (IC .RC) …………………………………………… (2.11) VCE = VCC ……………………………………………………… (2.12)


2.5.4 Dioda Sifat umum dioda adalah hanya dapat menghantarkan arus listrik ke satu arah saja. Oleh karena itu pemasangan dioda terbalik maka dioda tidak akan dapat menghantarkan arus listrik. Prinsip ini biasanya digunakan sebagai pengaman alat elektonika yaitu untuk menunjukan benar atau slah penyambungan catu daya. Dioda memiliki dua elektroda (kaki),yaitu anoda dan katoda. Kaki –kaki ini tidak boleh berbalik dalam pemasangannya. Kaki katoda biasanya dekat dengan tanda cincin sedangkan kaki yang jauh dri tanda cincin berarti kaki anoda.

A

K

Gambar 2.12. Simbol dioda Jika P (anoda) diberi tegangan positip dan N (katoda) diberi tegangan negatip maka pemberian tagangan ini disebut bias maju (biased forwad),seperti yang diperlhatkan pada gambar di bawah. Sebaliknya bila diberi tegangan yang terbalik yaitu P (annoda) diberi tegangan negtip dan N (katoda) diberi tegangan positip maka pemberian tegangan ini di sebut bias mundur (buased reverse). Pada keadaan ini arus yang mengalir dalam dioda sangat kecil sehingga dapat di abaikan.

PN A

K

+ -


a. bias maju (biased forwad)

PN A

I=0

K

+ -

b. Bias mundur (biased reverse) gambar 2.13. sifat dioda jika diberi bias maju dan bias mundur pada saat di beri biased forward, diode dapat dialiri arus dengan resistansi yang cukup kecil,yang dikenal dengan nama resistansi maju (forwad). Sebaliknya jika dioda diberi biased reverse, maka arus listik akan mengalami resistansi yang amat besar dan di sebut resitance reverse. Dioda dapat dianggap suatu voltage sentutive electronic switch, dimana dioda akan menutup atau dalam kondisi ON jika anoda lebih positip dari katoda dan dioda akan terbuka jika kondisi sebaliknya. Macam-macam dioda yang harus diketahui adalah : 1. Dioda Penyearah (rectifier) 2. Dioda Zener 1.Dioda penyearah (rectifier)


Dioda ini biasanya digunakan pada power supplay,namun digunakan juga pada rangkaian radio sebagai detector dan lain-lain. Prinsip kerja dari dioda penyearah adalah sebagai berikut :

A

K a.simbol

A

K

input

Output

b.Cara kerja dioda penyearah Gambar 2.14. Dioda penyearah (rectifier) yang diberi arus bolak – balik (AC) Arus AC yang mendorong elektron keatas melalui resistor, saat melewati diode hanya

periode positip dari tegangan input yang akan memberikan

biased forward pada dioda ,sehungga dioda akan menghantarkan selama periode positip. Tetapi untuk

periode negatip. Dioda di bis reverse dan

terjadilah penyumbatan karena kecil arus yang dapat mengalir. Dengan demikian arus AC telah diserahkan oleh dioda ini menjadi arus yang searah (DC). 2.Dioda Zener Dioda zener di pakai untuk stabilisasi tegangan pada pencatu daya. Lambang dari dioda zener dapat di lihat pada gambar 2.15.di bawah ini.


Gambar 2.15. Simbol dioda zener 2.5.5 IC Didalam rangkaian catu daya biasanya tegangan keluaran dari rangkaian itu tidak sesuai atau mendekati tegangan nominal yang diperlukan. untuk mengatasi masalah tersebut biasanya dipasang IC catu daya. IC ini digunakan untuk lebih mengakuratkan nilai tegangan keluaran. Dalam rangkaian ini menggunakan IC LM7805 dengan tegangan keluran sebesar 5 volt. Gambar 2.16 berikut menunjukkan wujud dari IC LM7805 :

Gambar 2.16 IC LM7805


BAB II LANDASAN TEORI. sulit untuk lebih mengenal dan mengetahui hal-hal tentang elektronika. Tranducer

Recommend Documents