BAB II LANDASAN TEORI. yang penulis hadapi. Teori-teori yang penulis akan jelaskan adalah sebagai

BAB II LANDASAN TEORI Dalam mendukung penulisan skripsi, penulis akan menjelaskan teori-teori yang mendukung guna mempermudah penjelasan dan menyelesaikan masalah yang penulis hadapi. Teori-teori yang penulis akan jelaskan adalah sebagai berikut: 2.1.

Teori Minyak Solar “Mutu minyak solar yang baik adalah minyak solar yang memenuhi

batasan sifat-sifat yang tercantum pada spesifikasi, tidak berubah sifat baik selama penyimpanan, pengangkutan maupun dalam penggunaan. Sifat mutu pembakaran adalah salah satu sifat ukuran bahan bakar minyak solar. Minyak solar bermutu rendah mempunyai waktu tunda lebih lama. Sifat ini ditunjukkan oleh besar kecilnya angka setana.(Mukhibin, S.T, M.Eng, Mengubah Oli Bekas menjadi Solar, 2011 : 100)”. Sifat – Sifat Minyak Solar adalah sebagai berikut : 2.1.1. Sifat umum minyak solar Sifat umum minyak solar sangat erat hubungannya dengan pemuatan, kontaminasi material balance dan transaksi jual – beli. Sifat umum minyak solar sesuai spesifikasi ditunjukkan pada pengujian: 1. Spesifik gravity 60/60 F, ASTMD 1298 2. Density 15 °C, ASTMD 1298

6

http://digilib.mercubuana.ac.id/

2.1.2. Sifat mutu pembakaran ( iqnition quality ) Minyak solar memberikan kerja mesin yang memuaskan apabila dapat menghasilkan

pembakaran

sempurna

dalam

ruang

bakar.

Udara

yang

dikompresikan ke dalam ruang bakar mesin sampai tekanan antara 20 – 30 Kgf/cm2 sehingga suhu dalam ruang bakar berkisar 650 – 750 oC. Pembakaran yang sempurna dapat dilakukan dengan menginjeksikan bahan bakar ( berupa kabut) ke dalam ruang bakar yang didalamnya terdapat udara panas sehingga mampu menyalakan bahan bakar. Pembakaran yang terjadi menyebabkan tekanan dalam ruang bakar naik secara mendadak dan menimbulkan tenaga. Bila hal ini dipenuhi, maka tidak akan terjadi ketukan (knocking) di dalam mesin. Ketukan dalam mesin diesel terjadi akibat keterlambatan terbakarnya bahan bakar di dalam ruang bakar. Ini disebabkan oleh terjadinya akumulasi bahan bakar di ruang bakar dan ketika terbakar maka akan terjadi ledakan secara berturut – turut. Jarak waktu antara bahan bakar (silinder) sampai saat terbakar disebut waktu tunda (delay period), dinyatakan dalam menit. Waktu tunda yang panjang akan menyebabkan terakumulasinya bahan bakar cukup banyak akibatnya terjadi penyalaan yang spontan dan akan menimbulkan suatu kenaikkan tekanan yang mendadak dan mengakibatkan pukulan yang hebat pada ruang bakar. Hal ini dapat menimbulkan suara yang keras yang selanjutnya disebut diesel knock. Sifat mutu pembakaran adalah salah satu ukuran sifat bahan bakar minyak solar. Minyak solar bermutu rendah mempunyai waktu tunda lebih lama. Sifat ini ditunjukkan oleh besar kecilnya angka setana (cetane number).

7


2.1.3. Sifat penguapan (volatility) Dalam penggunaannya, diharapkan bahwa minyak solar dapat teruapkan sempurna dan terdistribusikan merata di dalam ruang bakar sehingga dapat terbakar sempurna. Karena bahan bakar dapat terbakar sempurna mengakibatkan mudahnya starting pada mesin, waktu pemanasan mesin dan akselerasi. Jika minyak solar sulit untuk terjadi penguapan maka minyak solar tersebut akan sulit pula untuk memenuhi kemudahan start mesin dan rendahnya akselerasi mesin. Bila tingkat penguapannya rendah, ini menunjukkan bahwa di dalam minyak solar terdapat fraksi yang lebih berat. 2.1.4. Sifat pengkaratan (corrosivity) Unsur – unsur dalam minyak solar di samping hidrokarbon, terdapat pula unsur – unsur sulfur, oksigen, nitrogen, halogen dan logam. Senyawa unsur yang bersifat korosif adalah senyawa sulfur. Senyawa- senyawa sulfur dalam minyak solar yang korosif dapat berupa hydrogen sulfida, merkaptan, tiofena. Pada pembakaran bahan bakar senyawaan sulfur akan teroksidasi oleh oksigen dalam udara menghasilkan oksida sulfur. Bila oksida sulfur ini bereaksi dengan uap air akan menghasilkan asam sulfat. Terbentuknya asam sulfat ini dapat bereaksi dengan logam, terutama dalam gas buang. Terdapat senyawaan sulfur dalam minyak solar dapat juga ditunjukkan oleh tingkat keasaman minyak solar itu. Makin tinggi sifat keasaman sifat pengkaratan makin besar terutama bila minyak solar terdapat strong acid number.

8


2.1.5. Sifat kebersihan (cleanless) Sifat kebersihan minyak solar yang berhubungan dengan ada atau tidaknya kotoran yang terdapat di dalam minyak solar, sebab kotoran ini akan berpengaruh terhadap mutu, karena dapat mengakibatkan kegagalan dalam suatu operasi dan merusak mesin. Kotoran itu dapat berupa air, lumpur, atau endapan atau sisa pembakaran yang berupa abu dan kotoran. Untuk itu makin kecil adanya kotoran di dalam minyak solar makin baik mutu bahan bakar tersebut. 2.1.6. Sifat keselamatan Sifat keselamatan minyak solar meliputi keselamatan di dalam pengangkutan, penyimpanan dan penggunaan. Minyak solar harus memiliki salah satu sifat keselamatan yaitu bahwa minyak solar tidak terbakar akibat terjadi loncatan api. Sifat kebersihan minyak solar sesuai spesifikasi ditunjukkan pada pengujian Flash point, ASTMD 93. 2.1.7. Sifat kemudahan mengalir Sifat kemudahan mengalir minyak solar dinyatakan sebagai viskositas dinamik dan viskositas kinetik. Viskositas dinamik adalah ukuran tahanan untuk mengalir dari suatu zat cair, sedang viskositas kinetik adalah tahanan zat cair untuk mengalir karena gaya berat. Bahan yang mempunyai viskositas kecil menunjukkan bahwa bahan itu mudah mengalir, sebaliknya bahan dengan viskositas tinggi sulit untuk mengalir. Suatu minyak bumi atau produknya mempunyai viskositas tinggi berarti minyak itu mengandung hidrokarbon berat

9


(berat molekul besar), sebaliknya viskositas rendah maka minyak itu banyak mengandung hidrokarbon ringan. Viskositas minyak solar erat kaitannya dengan kemudahan mengalir pada pemompaan, kemudahan menguap untuk pengkabutan dan mampu melumasi fuel pump plungers. Penggunaan bahan bakar yang mempunyai viskositas rendah dapat menyebabkan keausan pada bagian- bagian pompa bahan bakar. Apabila bahan bakar mempunyai viskositas tinggi, berarti tidak mudah mengalir sehingga kerja pompa dan kerja injector menjadi berat. 2.2. Teori Umum Microcontroller ATMega8535 Mikrokontroller AVR memiliki arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computing) 8 bit, sehingga semua instruksi yang dikemas dalam kode 16-bit (16bits word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satu siklus instruksi clock. Dan ini sangat membedakan sekali dengan instruksi MCS-51 (berarsitektur CISC) yang membutuhkan siklus 12 clock. RISC adalah Reduced Instruktion Set Computing sedangkan CISC adalah Complex Instruction Set Computing. AVR dikelompokkan kedalam AT86RFxx. Dari kesemua kelas yang membedakan satu sama lain adalah ukuran onboard memori, on-board peripheral dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan mereka bisa dikatakan hampir sama. 2.2.1. Arsitektur ATMega8535 1.

Saluran IO sebanyak 32 buah, Port A, Port B, Port C, dan Port D.

2.

ADC 10 bit sebanyak 8 channel.

3.

Tiga buah timer/counter.

10


4.

32 registrasi.

5.

Watchdog timer dengan oscilator internal.

6.

SRAM sebanyak 512 byte.

7.

Memori flash sebesar 8 kb.

8.

Sumber interrupt internal dan eksternal.

9.

Port SPI (Serial Peripheral Interface).

10. EEPROM on board sebanyak 512 byte. 11. Komparator analog. 2.2.2. Fitur ATMega8535 1.

Sistem processor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.

2.

Ukuran memori flash 8Kb, SRAM sebesar 512 byte, EEPROM sebesar 512 byte.

3.

ADC internal dengan resolusi 10 bit sebanyak 8 channel.

4.

Port komunikasi serial USART dengan kecepatan maksimal 2.5 Mbps.

5.

Mode sleep untuk penghematan penggunaan daya listrik.

2.2.3. Konfigurasi pin ATMega8535 1.

Vcc merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catudaya.

2.

GND merupakan pin ground .

3.

Port A (PA0...PA7) merupakan pin I/O dan pin ADC.

4.

Port B (PB0...PB7) merupakan pin I/O dan pin yang mempunyai fungsi khusus yaitu timer/counter, komparator analog dan SPI.

5.

Port C (PC0...PC7) merupakan pin I/O dan pin yang mempunyai fungsi khusus yaitu komparator analog dan timer oscilator.

11


6.

Port D (PD0...PD1) merupakan port I/O yang memepunyai fungsi khusus, yaitu komparator analog dan interrupt eksternal serta komunikasi serial.

7.

RESET merupakan pin yang digunakan untuk mereset mikrokontroller.

8.

XTAL 1 dan XTAL 2 merupakan pin masukkan clock eksternal.

9.

AVcc merupakan ppin masukkan untuk tegangan AC.

10. AREF merupakan pin masukkan tegangan referensi untuk ADC. 2.2.4. Konfigurasi pin microcontroller ATMega8535 Pada ATMega8535 selain lebih cepat dalam pengisian program juga lebih power full. Spesifikasi penting ATMega8535 antara lain: 1.

Kompatibel dengan keluarga mikrokontroler MCS51 sebelumnya.

2.

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

3.

Tegangan kerja 4-5 Volt.

4.

Bekerja dengan rentang 0-33 MHz. 256 x 8 bit RAM internal.

5.

32 jalur I/O yang dapat diprogram.

6.

Tiga buah 16 bit timer/counter.

7.

Delapan sumber interrupt.

8.

Saluran full-duplex serial UART.

9.

Watchdog timer.

2.2.5. Peta memory ATMega8535 ATMega8535 memiliki ruang pengalamatan memori data dan memori program yang terpisah. Memori data terbagi menjadi 3 bagian yaitu: 1.

32 buah register umum

12


2.

64 buah register I/O

3.

512 byte SRAM internal. Berikut ini merupakan gambar dari microcontroller ATMega8535:

Gambar 2.1 : Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATMega8535 2.2.6. Bahasa basic Bahasa pemrograman basic terkenal didunia sebagai bahasa pemrograman yang handal. Sangat bertolak belakang dari namanya basic, bahasa ini sebenarnya bahasa yang memiliki kemampuan tingkat tinggi. Bahasa pemrograman basic banyak digunakan untuk aplikasi mikrokontroler karena kompatibel oleh mikrokontroler jenis AVR dan didukung dengan compiler pemrograman berupa software Bascom AVR.

13


”Bascom AVR adalah salah satu tool untuk pengembangan/pembuatan program untuk kemudian ditanamkan dan dijalankan pada mikrokontroler terutama mikrokontroler keluarga AVR (ATMega 8, ATMega 16 dan ATMega 32). Bascom AVR juga disebut sebagai IDE (Integrated Development Environment) yaitu lingkungan kerja yang terintegrasi, karena disamping tugas utamanya meng-compile kode program menjadi file hex/bahasa mesin, Bascom Avr juga memiliki kemampuan/fitur lain yang berguna sekali seperti monitoring komunikasi serial.” (Yulistianto Dheni, 2013, Pengertian Bascom AVR, [online], http://dheni-yulistianto.blogspot.co.id/2013/07/pengertian-bascom-avr.html,

di

akses tanggal 28 Desember 2016). 2.3. Teori Komponen 2.3.1. Resistor ”Resistor adalah suatu komponen elektronik yang memberikan hambatan terhadap perpindahan elektron. Resistivitas juga disebut sebagai tahanan dan besar resistivitas menunjukkan berapa kuat suatu komponen (misalnya resistor) menahan arus. Jika resistivitas besar, berarti daya untuk menahan arus juga besar sehingga arus menjadi kecil atau voltase harus besar untuk mendapatkan arus tertentu (Richard Blocher, Dipl. Phys Dasar Elektronika, 2009 : 13)”. Pada resistor terdapat hubungan berbanding lurus atau hubungan linear antara voltase dan arus seperti gambar berikut ini :

14


Gambar 2.2 : Hubungan antara arus dan tegangan pada resistor Dari gambar antara hubungan antara voltase dan arus pada resistor tersebut, terdapat persamaan : V = I · R R = V/I Keterangan : V = Tegangan listrik (volt) I = Arus yang mengalir (ampere) R = Tahanan (ohm) Rangkaian yang menggunakan resistor sebagai pembagi tegangan harus memakai dua atau lebih resistor yang dipasang seri agar tegangan dapat dibagi. seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.3 dibawah ini.

R1

R2

Gambar 2.3 : Rangkaian pembagi tegangan Tegangan yang terbentuk dapat dihitung dengan menggunakan rumus : V2 = I.R2

15


V2 

V  R2 R1  R2 

Keterangan : V = Tegangan listrik (volt) V2 = Tegangan listrik pada R2 (volt) I

= Arus listrik (ampere)

R = Nilai resistansi dari resistor (ohm) 2.3.2. Dioda Dioda secara fisik terdiri dari bahan jenis P dan N semikonduktor yang mempunyai satu lapisan pembatas. Bahan yang sering digunakan yaitu germanium dan silicon. Biasanya dioda digunakan sebagai penyearah dan sebagai pengaman untuk menghindari adanya tegangan balik.

Gambar 2.4 : Simbol dan struktur dioda a.

Forward Bias Forward bias adalah pemberian tegangan pada dioda, dengan tegangan

positif disambungkan ke kaki anoda dan tegangan negatif ke kaki kiri katoda. Keadaan ini membuat dioda dalam kondisi conduct. Pada saat conduct dioda mempunyai tahanan yang sangat kecil sehingga arus dapat dilewatkan oleh dioda.

16


Gambar 2.5 : Dioda dengan tegangan forward Pada saat dioda conduct, maka akan terjadi tegangan drop (tegangan jatuh) atau tegangan barrier pada dioda. Tegangan drop ini besarnya akan sesuai dengan bahan dari semikonduktor dioda. Jika bahan dioda terbuat dari germanium maka tegangan forward sebesar 0,3 volts dan jika bahan dioda terbuat dari silicon maka tegangan forwardnya sebesar 0,7 volts. b.

Reverse Bias Pemberian tegangan reverse bias yaitu apabila pada dioda diberi tegangan

kebalikan dari forward bias, dimana tegangan positif disambungkan ke kaki katoda atau negatif sedangkan tegangan negatif disambungkan ke kaki anoda atau positif. Pada kondisi ini tidak ada arus yang mengalir karena resistansi yang sangat besar, sehingga seolah-olah merupakan rangkaian open circuit, atau dinamakan posisi off.

17


Gambar 2.6 : Dioda dengan tegangan reverse Apabila tegangan reverse bias diperbesar terus sehingga mencapai nilai tertentu, maka akan terjadi kenaikan arus dengan perubahan yang sangat cepat dan titik dimana terjadinya perubahan arus tersebut dinamakan critical break down point. 2.3.3. Kapasitor “Kapasitor adalah komponen elektronika yang mampu menyimpan muatan listrik, yang terbuat dari dua buah keping logam yang dipisahkan oleh bahan dielektrik, seperti keramik, gelas, vakum, dan lain-lain. Muatan positif dan negatif akan berkumpul pada kedua ujung berlainan tersebut, apabila kedua ujung metal (elektroda) dihubungkan dengan sumber tegangan (Komputermesh, 2014, Fungsi, Pengertian,

Jenis-jenis,

dan

Rumus

Kapasitor,

[online],

https://komputermesh.blogspot.co.id/2014/11/fungsi-pengertian-jenis-jenis-danrumus-kapasitor.html, diakses tanggal 28 Desember 2016)”. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada

18


ujung-ujung kakinya seperti yang ditujukkan gambar 2.8 berikut.

Gambar 2.7 : Prinsip Dasar Kapasitor Kapasitansi didefenisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat menampung muatan elektron. Coulombs pada abad 18 menghitung bahwa 1 coulomb = 6.25 x

elektron. Kemudian Michael Faraday membuat postulat

bahwa sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan tegangan 1 volt dapat memuat muatan elektron sebanyak 1 coulomb. Antara besar voltase dan banyaknya muatan terdapat hubungan linear : Q = CV Keterangan : Q = muatan elektron dalam C (coulomb) C = nilai kapasitansi dalam F (farads) V = besar tegangan dalam V (volt)

19


Gambar 2.8 :

a) Tipe kapasitor, b) simbol kapasitor

Adapun Tegangan kerja yang perlu diperhatikan adalah tegangan maksimum yang diijinkan. Misalnya kapasitor 10uF 25V, maka tegangan yang bisa diberikan tidak boleh melebihi 25 volt dc. Umumnya kapasitor-kapasitor polar bekerja pada tegangan DC dan kapasitor non-polar bekerja pada tegangan AC. 2.3.4. Integrated circuit regulator (IC Regulator) “ IC Voltage Regulator (IC Pengatur Tegangan) berfungsi untuk mempertahankan atau memastikan tegangan pada level tertentu secara otomatis (Kurniasani

Andrian,

2015,

IC

Voltage

Regulator,

[online],

http://kumpulandasarelektronik.blogspot.co.id/2015/01/ic-voltage-regulator-icpengatur.html, diakses 28 Desember 2016)”. Oleh karena itu biasanya dalam rangkaian power supply maka IC Regulator tegangan ini selalu dipakai untuk stabilnya outputan tegangan. Rangkaian penyearah sudah cukup bagus jika tegangan ripple -nya kecil, tetapi ada masalah stabilitas. Jika tegangan PLN naik/turun, maka tegangan 20


outputnya juga akan naik/turun, jika arus semakin besar ternyata tegangan DC keluarannya juga ikut turun. Untuk beberapa aplikasi perubahan tegangan ini cukup mengganggu, sehingga diperlukan komponen aktif yang dapat meregulasi tegangan keluaran ini menjadi stabil. Beberapa alasan yang mungkin diperlukannya sebuah regulator yaitu : 1.

Fluktuasi tegangan jala-jala

2.

Perubahan tegangan akibat beban (loading)

3.

Perlu pembatasan arus dan tegangan untuk keperluan tertentu Karena regulasi voltase untuk catu daya seringkali dibutuhkan, maka

tersedia berbagai jenis IC yang memenuhi kebutuhan ini. Salah satu IC adalah seri 78xx, dimana xx menunjukkan voltase keluaran dari IC tersebut. IC 78xx mempunyai tiga kaki, satu untuk Vin satu untuk Vout, dan satu untuk GND. Dalam IC ini selain rangkaian regulasi juga sudah terdapat rangkaian pengaman yang melindungi IC dari arus atau daya yang terlalu tinggi. Terdapat pembatasan arus yang mengurangi voltase keluaran kalau batas arus terlampaui. Besar dari batas arus ini tergantung dari voltase pada IC sehingga arus maksimal lebih kecil kalau selisih voltase antara Vin dan Vout lebih besar. Juga terdapat pengukuran suhu yang mengurangi arus maksimal kalau suhu IC menjadi terlalu tinggi. Dengan rangkaian-rangkaian pengaman IC terlindung dari kerusakan sebagai akibat beban yang terlalu besar.

21


Vin 1 C1

78xx 2 GND

Vout

3 C2

Gambar 2.9 : Regulasi voltase memakai IC 78xx 2.3.5. Transistor Transistor merupakan komponen aktif ektronika yang memiliki banyak kegunaan pada rangkaian seperti untuk mengontrol arus, sebagai penguat tegangan dan arus, pembangkit frekuensi tinggi dan rendah, juga sebagai saklar elektronik. Transistor memiliki tiga kaki yang disebut dengan kolektor, basis dan emitter (Richard Blocher, Dipl. Phys Dasar Elektronika, 2009 : 103)”. Berdasarkan jenis bahan pembentuknya transistor dibagi menjadi dua jenis yaitu tipe NPN dan tipe PNP.

(a)

(b)

22


Gambar 2.10 : Struktur dan lambang Transistor (a) : Struktur Transistor PNP dan NPN (b) : Lambang Transistor PNP dan NPN a.

Daerah operasi transistor Transistor bipolar adalah jenis transistor yang memiliki tiga daerah

operasi, yaitu daerah mati, daerah aktif dan daerah jenuh. Pada daerah mati transistor tidak dapat bekerja karena base-emitter dan base-kolektor diberi tegangan reverse. Daerah saturasi adalah base-emitter dan base-kolektor diberi tegangan forward. Transistor sebagai penguat atau amplifier bekerja pada daerah aktif, sedangkan transistor sebagai saklar bekerja pada daerah jenuh dan daerah mati. b.

Karakteristik transistor Transistor dapat bekerja pada suatu rangkaian elektronika bila transistor

tersebut diberi tegangan (biasing). Tegangan yang harus diberikan sekaligus pada transistor ada dua macam, yaitu tegangan maju (forward bias), dan tegangan terbalik ( reverse bias ). Tegangan maju harus dipasang pada basis - emitter, sedangkan tegangan terbalik dipasang pada basis-kolektor. Pada transistor tipe PNP, kaki emitter dan basis harus diberi tegangan forward bias, sedangkan kaki kolektor dan basis diberi tegangan reverse bias. Tegangan forward tersebut akan memperkecil daerah bidang batas antara emitter dan basis, sehingga sebagian besar hole dari emiter dapat mencapai kolektor. Pada basis sejumlah kecil hole akan dinetralisir dengan elektron yang ada pada basis, demikian juga hole-hole yang mencapai kolektor akan dinetralisir dengan

23


penggabungan elektron-elektron yang berasal dari tegangan negatif (reverse bias) kolektor. kolektor

basis

emiter

Gambar 2.11 : Pemberian tegangan pada transistor PNP Pada transistor tipe NPN, kaki basis dan emitter harus diberi tegangan forward bias, sedangkan kaki basis dan kolektor diberi tegangan reverse bias. Dengan demikian, maka basis lebih positif terhadap emitter sedangkan kolektor lebih positif terhadap basis. Tegangan forward antara basis dan emitter akan mempersempit bidang batasnya sehingga memungkinkan elektron-elektron dapat menembus basis dan sampai pada kolektor akibat tegangan pada kolektor diberi tegangan positif.

kolektor

basis

emiter Gambar 2.12 : Pemberian tegangan pada transistor NPN. c.

Transistor sebagai saklar

24


“Transistor sebagai saklar digunakan untuk menyatakan dua keadaan, yaitu keadaan tinggi dan rendah. Pada rangkaian terintegrasi digital untuk menyatakan logika 1 dan 0 ataupun keadaan on dan off yang pada prinsipnya memakai transistor sebagai saklar (Richard Blocher, Dipl. Phys Dasar Elektronika, 2009 : 143). Saklar kecepatan tinggi dengan menggunakan transistor sangat penting keberadaannya karena sering digunakan dalam rangkaian elektronika, terutama pada rangkaian-rangkaian elektronika yang menggunakan Integrated Circuit (IC). Fungsi utama dari transistor sebagai saklar dalam rangkaian elektronika adalah mengubah kondisi suatu rangkaian tertutup (close circuit) ke rangkaian terbuka (open circuit) atau sebaliknya. Dengan kata lain transistor sebagai saklar dapat digunakan untuk menghubungkan atau melepaskan suatu rangkaian, layaknya sebuah saklar (switch). Perhatikan gambar 2.13, yaitu rangkaian transistor berikut:

Gambar 2.13 : Transistor sebagai saklar tipe NPN Transistor sebagai saklar yaitu transistor tersebut bekerja pada dua kondisi, yaitu : kondisi “ON” dan ”OFF”. Pada kondisi ON transistor conduct

25


(kerja) sehingga kaki colector dan emiter dari transistor seolah-olah terhubung singkat karena tahanan sangat kecil bahkan mendekati nol dan arus collector (Ic) mencapai maksimum, sehingga kondisi ini dapat di katakan kondisi saturation. Pada kondisi ini transistor non conduct (tidak bekerja) sehingga kaki collector dan emitter dari transistor seolah-olah terbuka karena tahanannya sangat besar bahkan mendekati tak terhingga dan arus collector (Ic) sangat minimum (mendekati nol), sehingga kondisi ini dapat dikatakan kondisi cut off. Agar transistor dapat bekerja sebagai saklar, seperti yang telah dijelaskan diatas, maka transistor harus bekerja pada kondisi saturation dan cut off. Untuk itu biasing pada transistor harus diatur sedemikian rupa sehingga transistor dapat bekerja seperti kondisi diatas. Berikut ini di gambarkan kurva arus Ib, Ic dan tegangan collector emitter (Vce) pada kondisi saturation dan cut off beserta operating pointnya.

Gambar 2.14 : Operating point transistor sebagai saklar Pada gambar dijelaskan bahwa pada saat tidak ada arus base (Ib = 0) karena kaki base-emitter tidak mendapat tegangan maju (forward bias), transistor

26


dalam kondisi cut off, akibatnya tahanan antara kaki collector – emitter sangat besar (mendekati tak terhingga) sehingga arus collector (Ic) sangat kecil (mendekati nol). Maka pada posisi ini tegangan pada kaki collector-emitter (Vce) sama dengan tegangan sumber (Vcc). Sedangkan pada saat ada arus base (Ib), transistor akan conduct karena kaki base emitter mendapat tegangan maju (forward bias), dengan demikian akan ada arus collector (Ic) yang mengalir. Agar transistor bekerja pada kondisi saturation, maka operating point dari transistor tersebut harus pada titik dimana Ic sama dengan Ic saturate.

Icsat  

Vcc Rc

Dimana :

d.

Ic (sat) =

arus collector saat saturation

Vcc

=

tegangan sumber

Rc

=

tahanan pada collector

Transistor kondisi cut off Antara kaki base-emitter terjadi reverse bias, begitu pula antara kaki

collector-emiter ini berarti transistor kondisi cut off, ini dapat dikatakan tidak ada arus yang mengalir antara kaki collector-emiter. Disini nilai tahanan antara kaki collector-emiter sangat besar, arus yang melalui kaki collector-emiter tersebut nilainya sangat kecil sehingga dapat diabaikan dan arus ini dinamakan arus bocor. Pada kondisi ini, keluaran dari transistor yang diambil dari titik collector ke ground sama dengan tegangan sumber (Vcc). e.

Transistor kondisi saturasi

27


Saat transistor dalam kondisi kerja kaki base-emiter terjadi forward bias dan antara kaki collector-emiter terjadi reverse bias, arus yang mengalir antara kaki collector-emiter mencapai maksimum karena tahanan antara kaki collectoremiter sangat kecil (mendekati nol), sehingga dapat dikatakan seolah-olah short circuit (rangkaian tertutup). Kondisi seperti ini disebut kondisi saturasi dan keluaran dari transistor pada kondisi ini yang diambil dari titik kolektor ke ground sama dengan nol. Untuk merancang transistor agar beroperasi dalam kondisi saturation, maka arus base (Ib) harus lebih besar dari pada hasil perbandingan antara arus collector (Ic) dengan hfe dari transistor itu sendiri, sehingga dapat dituliskan dalam bentuk rumus sebagai berikut : Ib 

Ic hfe

Dimana besarnya hfe suatu transistor dapat dilihat pada buku tabel data transistor. Dengan demikian besarnya arus base ( Ib ) dapat dibuat dua kali lebih besar dari Ic / hfe. Ib  2

Ic hfe

Setelah dapat diketahui besarnya arus Ib maka nilai Rb dapat di cari dengan rumus sebagai berikut : Rb 

Vi  Vbe Ib

Keterangan : Ib

= Arus basis

28


Vbe = Tegangan basis emitter Rb

= Resistor basis

Ic

= Arus collektor

Vi

= Tegangan input

hfe

= Penguatan transistor

2.3.6. Transformator Sebuah trafo pada dasarnya terdiri dari dua kumparan yang digulung diatas satu kern (bahan besi) yang dimiliki secara bersama-sama. Kumparan pertama disebut sebagai kumparan primer dan kumparan kedua disebut kumparan sekunder. Perbandingan jumlah lilitan antara kedua kumparan menentukan perbandingan voltase antara kedua kumparan tersebut. Jumlah lilitan, tebal, bahan kawat lilitan, serta besar, bentuk dan bahan kern menentukan sifat trafo ketika trafo dibebani, yaitu ketika ada arus yang keluar dari kumparan sekunder. Sifat dari trafo adalah berapa banyak arus bisa keluar tanpa trafo terlalu panas dan berapa besar resistivitas keluarannya. Karena setiap trafo memiliki resistifitas keluaran, maka kalau ada arus yang mengalir keluar dari kumparan sekunder, maka voltase akan berkurang. (Sifat ini digambarkan dengan rangkaian ekuivalen Thevenin atau Norton). “Jadi sifat listrik pada trafo ditentukan oleh voltase keluaran tanpa beban, resistitivitas output dan arus maksimal (Richard Blocher, Dipl. Phys Dasar Elektronika, 2009 : 236)”.

29


Gambar 2.15 : Transformator 2.3.7. Kristal Kristal adalah salah satu komponen yang digunakan untuk mengatur frekuensi pada suatu rangkaian. Kristal umumnya digunakan untuk rangkaian osilator yang menuntut stabilitas frekuensi yang tinggi dalam jangka waktu yang panjang. Dalam pesawat radio, Kristal banyak digunakan pada pembangkit frekuensi tinggi (osilator) agar frekuensi osilator dapat dipertahankan stabil, disamping frekuensi yang stabil, suatu osilator kristal mempunyai bandwith yang sangat sempit. Kristal yang dipakai dalam pesawat radio kebanyakan adalah sekeping potongan quartz. Frekuensi resonansinya tergantung pada ketebalan kepingannya, misalnya untuk 7 Mhz ketebalanya sekitar 0.9 MM. “Kristal juga mempunyai stabilitas suhu yang sangat bagus. Lazimnya, nilai koefisien suhu Kristal berada dikisaran ± 50 ppm direntangan suhu operasi normal dari 20oC sampai dengan +70 oC. Bila dibandingkan dengan koefisien suhu kapasitor yang bias mencapai beberapa persen. Untuk aplikasi yang menuntut stabilitas suhu yang lebih tinggi, Kristal dapat dioperasikan didalam oven kecil yang dijaga agar suhunya selalu konstan (Saldiro Doni, 2009, Komponen Dasar Kristal, [online], http://www.elektronikaonline.com/majalah-

30


elektronika/kristal.htm, diakses tanggal 28 Desember 2016)”. Dari sudut pandang bidang elektronika, tata kerja Kristal dapat diilustrasikan melalui rangkaian ekuivalen yang terdiri dari dua kapasitor, satu inductor dan satu resistor.

Gambar 2.16 : Simbol Kristal 2.3.8. Optocoupler “Dalam dunia elektronika, Optocoupler juga dikenal dengan sebutan Optoisolator, Photocoupler atau Optical Isolator. Optocoupler adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai penghubung berdasarkan cahaya optik (Suprianto, 2015, Pengertian Optocoupler dan Prinsip Kerjanya, [online], http://blog.unnes.ac.id/antosupri/pengertian-optocoupler-dan-prinsip-kerjanya/, diakses tanggal 28 Desember 2016)”. Gambar dibawah ini menunjukkan salah satu contoh dari optocoupler yang mempunyai LED pada sisi masukan dan fotodioda pada sisi keluaran. Untuk melihat gambar rangkaian optocoupler dapat kita lihat pada gambar rangkaian 2.17 dibawah ini.

31


R2

R1

Vout

Vin

V1

V2 Gambar 2.17 : Optocoupler

Tegangan sumber V1 dan tahanan R1 menghasilkan arus melalui LED. Sebagai gantinya, cahaya dari LED mengenai foto dioda, dan ini menyebabkan timbulnya arus balik I2. Dengan menambahkan tegangan-tegangan melingkari simpal keluaran, diperoleh rumus sebagai berikut : Vout – V2 + I2R2=0 Atau Vout = V2 – I2R2 Perhatikan bahwa tegangan keluaran tergantung pada arus balik I2. Nilai tegangan masuk V1 berubah, jumlah cahaya juga berubah sejalan dengan tegangan masuk. Itu sebabnya mengapa gabungan fotodioda dengan LED disebut optocoupler yaitu alat yang dapat menggandeng simpal masuk ke rangkaian ke luar. Keuntungan rangkaian optocoupler ialah pemisahan secara listrik antara rangkaian masuk dengan rangkaian keluarnya. 2.3.9. Buzzer “Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja

32


buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm). (Juniarto1985, 2010, Buzzer, [online], https://juniarto1985.wordpress.com/2010/08/16/buzzer/, diakses tanggal 28 Desember 2016)”.

Gambar 2.18 : Buzzer 2.3.10. Relai Pada dasarnya relai terdiri dari sebuah lilitan kawat (kumparan, koil) yang terlilit pada suatu inti dari besi lunak. Apabila kumparan dilalui arus listrik, maka besi lunak berubah menjadi magnet. Magnet tersebut menarik atau menolak suatu lidah (pegas) dan akibat dari tarikan atau tolakan magnet adalah terjadinya kontak atau melepas kontak. Relai biasanya hanya mempunyai satu kumparan, tetapi relai dapat mempunyai beberapa kontak. Jenis relai diperlihatkan pada gambar 2.19. Relai 33


elektromekanis berisi kontak diam dan kontak bergerak. Kontak yang bergerak dipasang pada plunger. Kontak ditunjukan sebagai normally open (NO) dan normally close (NC). “Apabila kumparan diberi tenaga, terjadi medan eletromagnetis menyebabkan plunger bergerak menutup kontak NO dan membuka kontak NC. (Frank D. Petruzelle, Elektronika Industri, 2001 : 78)”.

PLUNGER

Gambar 2.19 : Relai Dan Simbol Kontak normally open akan membuka ketika tidak ada arus mengalir pada kumparan, tetapi tertutup secepatnya setelah kumparan menghantarkan arus atau diberi tenaga. Kontak pada normally close akan tertutup apabila kumparan tidak diberi daya dan membuka ketika kumparan diberi daya. Masing masing kontak digambarkan sebagai pada kondisi saat kumparan tidak diberi daya. Sebagian besar relai penggerak kontrol mesin mempunyai beberapa ketentuan untuk mengubah kontak normally open menjadi normally closed, atau sebaliknya. Itu berkisar dari kontak sederhana ”flip-over” untuk melepaskan kontak dan menempatkan kembali dengan mengubah lokasi pegas. 2.4.

Teori Catu Daya

34


“Rangkaian elektronik biasanya membutuhkan voltase DC dengan voltase yang lebih rendah dibanding dengan voltase sambungan listrik yang biasanya tersedia yaitu 220 VAC (Richard Blocher, Dipl. Phys Dasar Elektronika, 2009 : 35)”. Catu daya tegangan DC selain dapat diperoleh dari batterai, juga dapat diperoleh dengan menyearahkan tegangan bolak-balik (AC). Bila tegangan AC yang disearahkan berasal dari tegangan AC 110 atau 220 V AC, sementara tegangan DC yang dibutuhkan hanya beberapa volt saja, maka sebelum disearahkan, tegangan AC perlu diturunkan terlebih dahulu ke level yang sesuai dengan menggunakan transformator. Untuk mendapatkan tegangan DC digunakan catu daya dengan jembatan penyearah kemudian untuk mendapatkan tegangan DC murni digunakan kapasitor yang selanjutnya keluaran dari kapasitor dimasukan ke IC Voltage Regulator agar mendapatkan level tegangan yang konstan. 2.5.

Konduktivitas Konduktivitas adalah kemampuan untuk mengalirkan arus. Berarti kalau

konduktivitas besar, maka arus pada komponen itu (misalnya resistor) akan besar. “Konduktivitas G diukur dalam satuan Siemens, disingkat dengan huruf S besar. Kalau resistivitas sebesar 1Ω, maka konduktivitas sebesar 1 S. Berarti terdapat persamaan untuk satuan dari konduktivitas (Maulana Ikhsan, 2013, Resistor Tetap,

[online],

http://www.proyekrumahan.id/2013/03/resistor-tetap.html,

diakses tanggal 28 Desember 2016)”. [G] = S = Keterangan : G = Konduktivitas

35


A = Arus V = Tegangan Berdasarkan teori konduktifitas tersebut, sensor ini merupakan konduktor dimana sensor dapat mendeteksi sifat konduksi dari cairan. Dalam hal ini, sensor akan mendeteksi keadaan air dalam tangki. Berikut ini merupakan gambar dari sensor konduktivitas dan spesifikasinya: -

Vin = 5 VDC

-

Kawat elektroda vcc Out put

Gambar 2.20 : Sensor konduktivitas Sensor konduktifitas ini adalah sensor yang menggunakan 2 buah elektroda kawat tembaga untuk mendeteksi nilai konduktifitas dari bahan dalam tangki yaitu nilai konduktivitas antara solar dengan air. Dalam hal ini air memiliki massa jenis yang lebih besar daripada minyak solar, oleh karena itu air selalu berada di dasar tangki. Dengan memanfaatkan prinsip dari perbedaan massa jenis kedua zat cair tersebut, sensor konduktifitas akan mendeteksi ada atau tidak adanya air di dasar tangki bahan bakar solar. Sensor ini akan bekerja pada saat titik level air menyentuh kedua elektroda.

36


2.6.

Solenoid Valve Solenoid valve adalah katup yang digerakan oleh energi listrik yang

mempunyai kumparan sebagai penggeraknya yang berfungsi untuk menggerakan piston yang dapat digerakan oleh arus AC maupun DC. Solenoid valve atau katup (valve) solenoida mempunyai 3 lubang yaitu: 1.

Lubang masukan, berfungsi sebagai terminal / tempat cairan masuk atau supply.

2.

Lubang keluaran, berfungsi sebagai terminal atau tempat cairan keluar yang dihubungkan ke beban.

3.

Lubang exhaust, berfungsi sebagai saluran untuk mengeluarkan cairan yang terjebak saat piston bergerak atau pindah posisi ketika solenoid valve bekerja. Prinsip kerja dari solenoid valve/katup (valve) solenoida yaitu katup listrik

yang mempunyai koil sebagai penggeraknya dimana ketika koil mendapat supply tegangan maka koil tersebut akan berubah menjadi medan magnet sehingga menggerakan piston pada bagian dalamnya. Ketika piston berpindah posisi maka pada lubang keluaran dari solenoid valve akan keluar cairan yang berasal dari supply. Pada umumnya solenoid valve mempunyai tegangan kerja 100/200 VAC namun ada juga yang mempunyai tegangan kerja DC.

37


Gambar 2.21 : Selenoid Valve

2.7 PENELITIAN SEBELUMNYA Tabel 2.1 Penelitian Sebelumnya No 1

JUDUL JURNAL Prototipe

Sistem

Keran

Air

KESIMPULAN YANG DIAMBIL Otomatis Penelitian

ini

bertujuan

untuk

Berbasis Sensor Flowmeter Pada Gedung memberikan pilihan solusi permasalahan Bertingkat

penyaluran air pada gedung bertingkat yang memiliki masalah terbatasnya kuota air

untuk

memenuhi

kebutuhan

penggunaan air sehari-hari. Pemanfaatan mikrokontroller

Atmega328

pada

Arduino UNO yang dirancang dengan menambahkan

beberapa

komponen

pendukung seperti sensor flowmeter, selenoid valve dan pompa air dibuat menjadi sistem keran air otomatis. Sistem ini bekerja dengan dikontrol oleh sebuah user interface yang dapat mengatur jadwal buka tutup keran air secara otomatis maupun manual dan membatasi

38


volume air yang mengalir pada tiap-tiap keran. Penjadwalan dilakukan dengan memberikan waktu terbuka dan tertutup masing-masing keran sama rata. Sensor flowmeter

dikalibrasi

memasukkan

nilai

dengan konstanta

penghitungan debit air sebesar 5,4. Penghitungan

volume

air

dilakukan

dengan menambahkan debit air tiap detik yang melewati sensor flowmeter. Dari hasil perancangan ini, didapat bahwa keran air akan terbuka pada saat diberikan instruksi

membuka

secara

otomatis,

kemudian akan tertutup apabila keran air telah mencapai waktu terbuka yang diberikan ataupun kuota yang diberikan dan dilanjutkan dengan membuka keran air berikutnya. Jika keran air dijalankan secara manual, keran air akan membuka dan

menutup

sesuai

instruksi

yang

ditekan pada tombol user interface. 2

Rancang

Bangun

Dispenser

Berbasis Mikrokontroler Atmega 16

Otomatis Tujuan dari pegujian sensor ini adalah untuk mengetahui karakteristik , dari sensor FSR serta mengetahui perubahan nilai hambatan yang dihasilkan oleh sensor FSR jika mendeteksi gelas yang berada diatasnya maupun pada saat tidak ada gelas diatasnya.

3

Rancang

Bangun

Pintu

Menggunakan Water Level Berbasis Mikrokontroler

Air

Otomatis Penelitian

ini

bertujuan

untuk

Float Switch membangun sistem pintu air otomatis membuka

ataupun

menutup

pintu

39


berdasarkan bendungan bersifat

ketinggian yang

air

pada

sebelumnya

masih

konvensional

atau

masih

menggunakan tenaga manusia. Pintu air yang bersifat konvensional dinilai kurang efektif, mengingat curah hujan yang cukup

tinggi

disertai

sulitnya

memperkirakan ketinggian air yang selalu berubah-ubah,

selain

faktor

tersebut

ketinggian air pada suatu bendungan dipengaruhi juga oleh banjir kiriman didaerah lain. Metode penelitian yang digunakan

dengan

menggunakan

pengumpulan data dan pengembangan perangkat yang terdiri dari perencanaan, analisis, perancangan dan implementasi, dimana dalam analisis menggunakan analisis SWOT untuk menilai layak atau tidaknya rancangan ini diterapkan. Hasil yang diharapkan adalah terwujudnya pintu air otomatis untuk meringankan manusia dalam menjalankan tugas serta membuat sistem yang berjalan dengan lebih efisien. Rancang bangun pintu air otomatis

ini

menggunakan

mikrokontroler arduino uno dan nano sebagai alat pemroses, serta dilengkapi dengan sensor ultrasonik, water level float switch sensor, LCD display, motor servo. Water level float switch sensor yang berfungsi untuk memutar motor

40


servo

untuk

menurunkan

mengangkat

pintu

air

atau

sesuai

batas

ketinggian air. Hasil yang diharapkan adalah

terciptanya

sistem

pintu

air

otomatis pada suatu bendungan dan dapat mengurangi kelalaian manusia dalam bertugas

mengingat

sulitnya

memperkirakan ketinggian air yang selalu berubah-ubah dalam waktu tertentu. 4

Rancang Bangun Sistem Monitoring Volume Kegiatan monitoring persediaan air pada Dan Pengisian Air Menggunakan Sensor bak penampungan menjadi hal yang Ultrasonik Atmega8

Berbasis

Mikrokontroler

Avr penting mengingat ketersediaan air di kota Pontianak terbatas. Pada penelitian ini

dibuat

melakukan

suatu

alat

monitoring

yang

dapat

air

secara

otomatis. Sistem monitoring ketinggian air dengan sensor ultrasonik berbasis mikrokontroler AVR ATMega8 adalah sistem yang dapat mengetahui ketinggian air secara otomatis. Interface sistem ini menggunakan dihubungkan Handphone

handphone dengan

yang bluetooth.

difungsikan

sebagai

perangkat untuk menampilkan ketinggian air dalam bentuk animasi. Sistem ini dilengkapi dengan motor pompa untuk melakukan pengisian air. Sistem akan melakukan pengukuran ketinggian air secara kontinyu. Apabila level ketinggian air rendah, maka sensor memberikan sinyal

kepada

mikrokontroler

untuk

41


mengaktifkan motor pompa air dan mengirimkan data ketinggian air pada handphone. Handphone akan menerima dan mengolah data untuk ditampilkan pada

aplikasi

handphone.

Pengujian

sistem dilakukan pada bak penampungan air dengan ukuran 65x45x38 cm. Hasil pengujian

menunjukkan,

sistem

monitoring

ini

dapat

menampilkan

ketinggian

air

secara

aktual

dan

melakukan pengisian air secara otomatis pada saat bak penampungan air kosong dan menghentikan proses pengisian saat air mencapai ketinggian yang telah diatur pengguna

yaitu

memudahkan

20

cm,

sehingga

dalam

mengontrol

illumination

ofirregular

persediaan air. 5

Automatic

Inference

of

Elevation

Drainage Models from a Satellite Image

and Oblique topography

generates

a

pattern

of

highlighting and shadow, as the solar beam directly illuminates those slopes that face the sun while those onopposite sides of ridgelines are shadowed. O n remotely sensed images these patterns appear as alternating dark and bright regions

that

positions

of

reveal ridges

approxi-mate and

valleys.

Knowledge of scene-specific variables (such as sun angle and elevation), general knowledge of geomorphology, atmospheric

scattering, and spectral

42


characteristics

of

landscapes

permitsreconstruction of the topography from its manifestation on the image. Raw image data record combined effects of topography, atmm sphere, and diverse spectral reflections of surface materials. Our

interpretation

procedure

isolatestheseseveral effects. From varied brightnesses caused by directand indirect illumination,positions

of

ridges

and

valleys can be approximated. From variations in material reflectance, large rivers (channels with large areas of openwater) can be detected. Finally, relative elevations can be estimated from analysis of drainage and ridge patterns using a strategy of “elevation growing” that assigns increasing elevation values to pixels as they are positioned at greater distances from rivers or other valley pixels already assigned elevations. From

the

estimated

topographic

elevations, it is possible to derive a network of drainage channels. Each stream segment in this network is labeled with information pertaining to its length, junc-tion with other segments, direction of flow, and other properties. We then examine this network to detect logical inconsistencies in thelabelingof stream segments, then apply a procedure that

43


identifies the optimallabeling to yield the smallest error within the network.

44


BAB II LANDASAN TEORI. yang penulis hadapi. Teori-teori yang penulis akan jelaskan adalah sebagai

Recommend Documents