BAB II LANDASAN TEORI

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Radiasi Matahari

Kamus Besar Bahasa Indonesia Edisi Kedua menyatakan bahwa radiasi adalah pemancaran dan perambatan gelombang yang membawa tenaga melalui ruang atau antara, misal pemancaran dan perambatan gelombang elektromagnetik, gelombang bunyi; gelombang lenting; penyinaran.

Radiasi Matahari adalah pancaran energi yang berasal dari proses thermonuklir yang terjadi di Matahari. Energi radiasi Matahari berbentuk sinar dan gelombang elektromagnetik. Spektrum radiasi Matahari sendiri terdiri dari dua yaitu, sinar bergelombang pendek dan sinar bergelombang panjang. Sinar yang termasuk gelombang pendek adalah sinar x, sinar gamma, sinar ultra violet, sedangkan sinar gelombang panjang adalah sinar infra merah.

Jumlah total radiasi yang diterima di permukaan bumi tergantung 4 (empat) faktor. 1.Jarak Matahari. Setiap perubahan jarak bumi dan Matahari menimbulkan variasi terhadap penerimaan energi Matahari 2.Intensitas radiasi Matahari yaitu besar kecilnya sudut datang sinar Matahari pada permukaan bumi. Jumlah yang diterima berbanding lurus dengan sudut besarnya sudut datang. Sinar dengan sudut datang yang miring kurang memberikan energi pada permukaan bumi disebabkan karena energinya tersebar pada permukaan yang luas dan juga karena sinar tersebut harus menempuh lapisan atmosphir yang lebih jauh ketimbang jika sinar dengan sudut datang yang tegak lurus. 3. Panjang hari (sun duration), yaitu jarak dan lamanya antara Matahari terbit dan Matahari terbenam. 4. Pengaruh atmosfer. Sinar yang melalui atmosfer sebagian akan diadsorbsi oleh gas-gas, debu dan uap air, dipantulkan kembali, dipancarkan dan sisanya diteruskan ke permukaan bumi. (http://id.wikipedia.org; 2013)

Universitas Sumatera Utara

2.2 Pengukuran Radiasi Matahari dan Lama Penyinaran Matahari Alat ukur radiasi matahari yang masih digunakan sampai ini masih bersifat semi otomatis, perekaman data inensitas radiasi matahari masih diatas pias dalam waktu satu hari. Alat ukur intensitas radiasi matahari yang sering dijumpai di Stasiun Klimatologi BMKG adalah jenis Actinograph, alat tersebut dipasang pada tempat terbuka diatas pondasi beton setinggi 120 cm. Alat ini sering disebut juga sebagai sensor bimetal karena prinsip kerja alat terdiri dari dua buah lempengan logam yang berbeda warna sebagai sensor, yaitu lempengan berwarna putih mengkilat dan warna hitam gelap. Perbedaan selisih nilai pemuaian kedua lempengan tersebut dipakai sebagai dasar pengukuran dan perbedaan ini akan mengakibatkan beda pemuaian pada kedua lempengan tersebut, sehingga menimbulkan gerak pada pena dan akan melukis pada kertas pias yang dipasang pada silinder jam. Arah lempeng logam dipasang searah dengan peredaran matahari yaitu arah Timur – Barat. Pias dipasang pada jam 07.00 dan diangkat jam 18.00 WIB. (BMKG, 2007)

Gambar 2.1 Aktinograf alat ukur intensitas radiasi matahari

Besarnya total radiasi matahari dapat diketahui dengan menghitung luas lukisan pada kertas pias dengan menggunakan alat Planimeter. Kemudian dilanjutkan dengan menggunakan rumus : Total Radiasi = Luas x Bilangan Tetapan Pias X Konstanta Alat


Gambar 2.2 Planimeter untuk membaca kertas pias aktinograf

Alat pengukur lamanya penyinaran matahari yang sering dijumpai disebut Campbell Stokes . Alat ini berupa bola kaca masif dengan garis tengah/diameter 10 – 15 cm, berfungsi sebagai lensa cembung (konvex) yang dapat mengumpulkan sinar matahari ke suatu titik api (fokus), dan alat ini dipasang di tempat terbuka diatas pondasi beton dengan ketinggian 120 cm dari permukaan tanah.

Lamanya penyinaran matahari dicatat dengan jalan memfokuskan sinar matahari tepat mengenai kertas pias yang khusus dibuat untuk alat ini, dan hasilnya pada pias akan terlihat bagian yang terbakar, panjang jejak/bekas bakaran menunjukkan lamanya penyinaran matahari. Pada kertas pias terdapat skala jam, sehingga dapat dijumlahkan berapa lamanya matahari bersinar terang / cerah. Pias akan mulai terbakar bila sinar matahari > 0.3 cal / cm2 atau 209,34 W / m2. Pias Campbell Stokes ada 3 macam, yaitu : 

Pias lengkung panjang dipasang antara tanggal 11 Oktober – 28/ 29 Pebruari.



Pias lengkung pendek dipasang antara tanggal 11 April – 31 Agustus.



Pias lurus dipasang antar tanggal 1 Maret – 10 April dan 1 September – 10 Oktober.

Waktu pengamatan : pias dipasang jam 06.00 diangkat jam 18.00 WIB.


(a)

(b)

Gambar 2.3 a. Campbell Stoke untuk membaca lama matahari bersinar, b. Pias Campbell Stokes

2.3

Radiasi Benda Hitam

Panas (kalor) dari matahari sampai ke bumi melalui gelombang elektromagnetik. Perpindahan ini disebut radiasi, yang dapat berlangsung dalam ruang hampa. Radiasi yang dipancarkan oleh sebuah benda sebagai akibat suhunya disebut radiasi panas (thermal radiation).

Setiap benda secara kontinu memancarkan radiasi panas dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Bahkan sebuah kubus es pun memancarkan radiasi panas, sebagian kecil dari radiasi panas ini ada dalam daerah cahaya tampak. Walaupun demikian kubus es ini tak dapat dilihat dalam ruang gelap. Serupa dengan kubus es, badan manusia pun memancarkan radiasi panas dalam daerah cahaya tampak, tetapi intensitasnya tidak cukup kuat untuk dapat dilihat dalam ruang gelap.


Setiap benda memancarkan radiasi panas, tetapi umunya benda terlihat oleh kita karena benda itu memantulkan cahaya yang dating padanya, bukan karena ia memacarkan radiasi panas. Benda baru terlihat karena meradiasikan panas jika suhunya melebihi 1000 K. Pada suhu ini benda mulai berpijar merah sepeti kumparan pemanas sebuah kompor listrik. Pada suhu diatas 2000 K benda berpijar kuning atau keputih-putihan, seperti besi berpijar putihatau pijar putih dari filamen lampu pijar. Begitu suhu benda terus ditingkatkan, intensitas relatif dari spectrum cahaya yang dipancarkannya berubah. Ini menyebabkan pergeseran dalam warnawarna spektrum yang diamati, yang dapat digunakan untuk menaksir suhu suatu benda Secara umum bentuk terinci dari spectrum radiasi panas yang dipancarkan oleh suatu benda panas bergantung pada komposisi benda itu. Meskipun demikian hasil eksperimen menunjukkan bahwa ada satu kelas benda panas yang memancarkan spectra panas dengan kalor yang universal. Benda ini disebut benda hitam (black body).

Benda hitam adalah suatu benda yang permukannnya sedemikian sehingga menyerap semua radiasi yang datang padanya (tidak ada radiasi yang dipantulkan keluar dari benda hitam). Dari pengamatan diperoleh bahwa semua benda hitam pada suhu yang sama memancarkan radiasi dengan spektrum yang sama. Tidak da benda yang hitam sempurna. Kita hanya dapat membuat benda yang mendekati benda hitam.

Pada tahun 1859, Gustav Kirchoff membuktikan suatu teorema yang sama pentingnya dengan teorema rangkaian listrik tertutupnya ketika ia menunjukkan argumen berdasarkan pada termodinamika bahwa setiap benda dalam keadaan kesetimbangan termal dengan radiasi daya yang dipancarkan adalah sebanding dengan daya yang diserapnya. Untuk benda hitam, teorema kirchoff dinyatakan oleh:

Rf = J (f,T)


Dengan J (f,T) adalah suatu fungsi universal (sama untuk semua benda) yang bergantung hanya pada f , frekuensi cahaya, dan T, suhu mutlak benda. Persaman tersebut menunjukkan bahwa daya yang dipancarkan persatuan luas persatuan frekuensi oleh suatu benda hitam bergantung hanya pada suhu dan frekuensi cahaya dan tidak bergantung pada sifat fisika dan kimia yang menyusun benda hitam, dan ini sesuai dengan hasil pengamatan.

Perkembangan selanjutnya untuk memahami karakter universal dari radiasi benda hitam datang dari ahli fisika Austria, Josef Stefan (1835-1893) pada tahun 1879. Ia mendapatkan secara eksperimen bahwa daya total persatuan luas yang dipancarkan pada semua frekuensi oleh suatu benda hitam panas, Itotal (intensitas radiasi total), adalah sebanding dengan pangkat pangkat

empat dari suhu

mutlaknya. Karena itu, bentuk persamaan empiris hukum Stefan ditulis sebagai:

Itotal = e σ T4 Itotal adalah intensitas (daya persatuan luas) radiasi pada permukaan benda hitam, T adalah suhu mutalak benda, dan σ adalah tetapan Stefan-Boltzmann, yaitu σ = 5,67 × 10-8 Wm-2K-4, untuk benda panas yang bukan benda hitam akan memenuhi hukum yang sama hanya diberi tambahan koefisien emisivitas, e yang lebih kecil dari 1. Nilai e = 1 jika benda tersebut bewarna hitam. Persamaan diatas dikenal juga sebagai hukum Stefan-Boltzmann.

2.4

Prinsip Kerja Alat Ukur Radiasi Matahari Elektronik

Untuk pengukuran radiasi matahari dapat dilakukan dengan dua macam pendekatan. Pertama yang banyak dilakukan adalah menggunakan medium pengubah energi radiasi menjadi energi termal.Cara lain adalah dengan mengukur energi foton yang jatuh pada semikonduktor yang peka foton.


Pada prinsip termal, energi radiasi matahari harus diterima oleh suatu permukaan/lempengan yang menyerap seluruh radiasi yang ada.

Suatu

permukaan yang kita lihat berwarna hitam menandakan bahwa mata kita tidak menerima pantulan radiasi spektrum gelombang tampak maupun spektrum gelombang elektromagnetik lainnya. Penyerapan energi radiasi oleh permukaan mengakibatkan peningkatan suhu permukaan dan tentunya peningkatan suhunya berbanding lurus dengan jumlah energi radiasi yang jatuh dipermukaan. Dengan mengukur beda suhu antara permukaan yang berwarna “hitam” dengan permukaan yang berwarna “putih” maka perbedaan suhu yang terukur adalah sebanding dengan jumlah energi radiasi matahari. Pengukuran radiasi matahari dengan teknik ini biasa disebut sebagai solarimeter.

Teknik pengukuran suhu yang banyak dipakai untuk solarimeter adalah menggunakan termokopel yang dirangkaikan secara seri. Setiap termokopel masing - masing mengukur permukaan yang berwarna hitam dan putih. Dengan menggabungkan puluhan termokopel yang dihubungkan seri (disebut sebagai termopil) maka keluaran tegangan solarimeter sudah cukup tinggi tanpa menggunakan penguat sinyal.

Jenis alat pengukuran radiasi bermacam-macam, antara lain Kipp solarimeter, Eppley pyranometer, Stern pyranometer, tipe Rothamsted solarimeter dan lain-lain. Kipp solarimeter ini merupakan buatan belanda, Eppley pyranometer merupakan buatan Amerika Serikat, dengan termopil emas palladium-platina rhodium sebagai sensornya. Waktu tanggap (respon time) pada alat ini adalah empat detik. Demikian juga halnya dengan Stern pyranometer juga menggunakan termopil sebagai sensor panas dan merupakan buatan Austria. Alat ini mempunya respon waktu yang lebih cepat dari Eppley, yaitu dua detik. Rothamsted solarimeter mempunyai waktu respon yang lambat yaitu 20 detik.


Sensor-sensor pengukur radiasi mempunyai salah satu dari prinsip-prinsip: 1. Termoelektrik 2. Photoelektrik 3. Bimetalic distorsi 4. Destilasi.

Photoelektrik terdiri dari tiga tipe utama, yaitu photo voltaic, photo emisi, dan photo resistor sel. Ketiga hal tersebut mempunyai sensitivitas spektral yang berbeda, dan biasanya digunakan dalam biologi. Contoh dari photo voltaic adalah selenium. Selenium tersebut karena harganya murah dan output nya juga besar. Pada selenium ini, cahaya yang jatuh di atas lapisan selenium menghasilkan energi untuk membebaskan elektron-elektron di mana aliran dan akumulasi pada metal film transparan disimpan diatas permukaan sel. Dalam photo emisi, elektron-elektron dibebaskan dari permukaan sensitif pada katoda menuju sekeliling atau sekitar gas dan dikumpulkan pada anoda. Dengan digunakan tegangan yang tetap, alirannya proporsional untuk intensitas cahaya. Dalam photo resistor, tahanan listrik pada sel berubah dengan intensitas cahaya sebagai elektron-elektron yang digerakkan dari keadaan non aktif dan siap sedia, untuk menjadi elektron-elektron bebas, mengurangi resistansi/tahanan listrik pada material.

Alat yang menggunakan prinsip distorsi bimetalic adalah aktinograph dwi logam. alat ini dikembangkan oleh observatorium Kew. Prinsip kerja alat ini terdiri dari dua buah lempengan logam yang berbeda warnanya sebagai sensor, dimana lempengan yang satu deberi warna putih dan pada bagian lain diberi warna hitam. Alat yang menggunakan prinsip destilasi adalah Gun Bellani pyranometer. Alat ini mengukur radiasi surya selama sehari sejak dari matahari terbit hingga terbenam. Alat ini mengukur radiasi surya melalui proses penguapan zat cair terlebih dahulu. Jumlah zat cair yang diuapkan berbanding lurus dengan total radiasi surya yang diterima. Bagian alat ini terdiri dari sensor yang berbentuk bulat dan berwarna hitam pekat. Bola hitam ini berisi zat cair yang dihubungkan


dengan tabung buret yang diberi skala dalam satuan mililiter (cc). Radiasi yang diterima oleh sensor mengakibatkan sensor menjadi panas sehingga zat cair yang ada dalam sensor menguap. Kemudian uap air ini akan mengkondensasi dibagian bawah tabung buret.

Terdapat dua macam alat sejenis yang dibedakan dalam penggunaan zat cair pengisi sensor. Sensor ada yang menggunakan alkohol (n-propyl alcohol) dan air. Sensor yang diisi oleh alkohol mempunyai kemampuan daya ukur maksimum 900 cal/cm2 dan banyak dipakai untuk daerah-daerah lintang tinggi dimana radiasi surya rendah. Sedangkan sensor yang diisi dengan air mempunyai kemampuan daya ukur 1800 cal/cm2 dan banyak dipakai di daerah tropis. Kedua zat cair ini kurang peka terhadap radiasi kurang dari 150 cal/cm2 (Julia Lasmahati 1991). Menurut Visala Oyj, sensor solarimeter memiliki sensitivitas berkisar antara 9 μV/Wm-2 hingga 15 μV/Wm-2. Apabila dilakukan perhitungan dengan mengkonversi satuan dari μV/Wm-2 menjadi watt/m2 dengan menggunakan sensitivitas sensor solarimeter sebesar 15 μV/watt/m2, maka 1 mV akan setara dengan 66,7 watt/m2. Sensitivitas sensor solarimeter tersebut dapat diperoleh dari perhitungan sebagai berikut: Sensitivity =9...15 μV/Wm-2 15 mV =1000 Wm-2 1 mV =66,7 Wm-2


Gambar 2.4 Alat ukur radiasi matahari jenis solarimeter

Adapun cara kerja dari sensor solarimeter adalah sinar matahari atau radiasi yang datang secara langsung maupun yang dipancarkan oleh atmosphere serta yang dihamburkan oleh langit akan menembus glass dome. Radiasi dengan panjang gelombang sampai dengan 3.0 μm akan diteruskan ke lempeng logam hitam dan putih. Lempeng logam hitam akan mengabsorbsi panas radiasi, sementara lempeng putih akan memantulkan radiasi sehingga terjadi perbedaan temperatur diantara kedua jenis lempeng logam ini. Perbedaan temperatur dari kedua lempeng ini dihubungkan ke circuit thermojunctions yang mengubah besaran panas menjadi perbedaan tegangan potensial diantara kedua ujung lempeng. Selanjutnya Perbedaan potensial ini dianologikan sebagai besaran intensitas radiasi global (Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika 2007).

Teknik pengukuran radiasi matahari dengan semikonduktor dapat dilakukan dengan LDR (light dependent resistor), solar cell maupun CdSe cell. Komponen-komponen tersebut peka terhadap radiasi surya tetapi kepekaannya terbatas untuk selang spektrum panjang gelombang tertentu. Untuk LDR nilai resistansinya sebanding dengan cahaya yang jatuh pada sensor. Untuk Solar cell dan CdSe cell arus listrik yang timbul berbanding lurus dengan energi foton yang


jatuh pada sensor. Dengan demikian untuk pengukuran total radiasi matahari penggunaanya perlu perhatian lebih. Kondisi pengkalibrasian sensor ini dengan alat yang mempunyai kepekaan spektrum panjang gelombangnya yang lebih lebar harus diperhatikan. Apabila terjadi modifikasi spektrum panjang gelombang yang diterima sensor maka nilai kalibrasi alat tidak lagi berlaku. Misalnya untuk pengukuran di bawah tajuk tanaman dimana spektrum gelombang hijau banyak berkurang maka pengukuran dengan alat jenis ini kurang sempurna.

2.5 Karakteristik IC LM 35

Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.

Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 µA hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (selfheating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC .


Gambar 2.5. Sensor suhu udara IC LM 35

Gambar diatas menunjukan bentuk dari LM35 tampak depan dan tampak bawah. 3 pin LM35 menujukan fungsi masing-masing pin diantaranya, pin 1 seblah kiri berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau tengah digunakan sebagai tegangan keluaran atau Vout dengan jangkauan kerja dari 0 Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor LM35 yang dapat digunakan antar 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajad celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut: VLM35 = Suhux 10 mV Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu setiap suhu 1 ºC akan menunjukan tegangan sebesar 10 mV. Pada penempatannya LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat pula disemen pada permukaan akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar 0,01 ºC karena terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan cara seperti ini diharapkan selisih antara suhu udara dan suhu permukaan dapat dideteksi oleh sensor LM35 sama dengan suhu disekitarnya, jika suhu udara disekitarnya jauh lebih tinggi atau jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada pada suhu permukaan dan suhu udara disekitarnya.

Prinsip yang digunakan untuk mengukur radiasi matahari pada penelitian ini menggunakan metode panas termal, dimana radiasi surya harus diterima oleh suatu permukaan / lempengan yang dapat menyerap seluruh energi radiasi. Suatu permukaan yang dilihat berwarna hitam menandakan bahwa tidak ada pemantulan


radiasi

spektrum

elektromagnetik

gelombang lainnya.

tampak

Penyerapan

maupun energi

spektrum

radiasi

oleh

gelombang permukaan

mengakibatkan peningkatan suhu permukaan dan tentunya peningkatan suhunya berbanding lurus dengan energi radiasi yang jatuh dipermukaan. Dengan mengukur beda suhu antara permukaan yang berwarna “hitam” dengan permukaan yang berwarna “putih” maka perbedaan suhu yang terukur adalah sebanding dengan besarnya energi radiasi matahari.

2.6 Multikanal

Multikanal adalah merupakan rangkaian elektronika yang berfungsi untuk memilih salah satu diantara banyak masukan menjadi satu keluaran. Jumlah bit dari bagian pemilih (selector) menentukan banyaknya jalur masukan yang bisa diterima. Dengan ketentuan adalah : I = 2s

dimana : I : Banyaknya jalur masukan yang bisa diterima s : Jumlah bit dari selector atau jumlah jalur pemilih

Sebagai contoh jika kita menginginkan 14 jalur masukan, maka jumlah bit dari selector minimal yang harus kita penuhi adalah 4 bit. Dimana dengan selector 4 bit bisa mewakili 16 jalur masukan. Untuk lebih bisa memahami mengenai multikanal, ada 3 buah contoh multikanal yang bisa dipelajari di bawah ini :


Gambar 2.6. Contoh Skematik Rangkaian Multikanal

Rangkaian multikanal di atas adalah merupakan rangkaian multikanal yang memanfaatkan kombinasi gerbang logika. Dimana dari contoh di atas dapat diketahui bahwa rangkaian memiliki 2 bit selector dan 4 jalur input. Anda bisa membuat rangkaian dengan jalur masukan yang lebih banyak dengan menambah jumlah bit dari selector. Dan juga anda bisa menggunakan kombinasi gerbang berdasarkan rancangan anda sendiri dengan mengacu pada tabel kebenaran multikanal yang sebelumnya harus anda tentukan. Jadi dengan membuat tabel kebenaran terlebih dahulu anda bisa dengan mudah membuat rangkaian gerbang logikanya.

Prinsip kerja dari rangkaian multikanal di atas adalah : a.

Nilai bit 00 dari selector akan memilih jalur input pertama sebagai keluaran.

b.

Nilai bit 01 dari selector akan memilih jalur input kedua sebagai keluaran.

c.

Nilai bit 10 dari selector akan memilih jalur input ketiga sebagai keluaran.

d.

Nilai bit 11 dari selector akan memilih jalur input keempat sebagai keluaran.

e.

Selama tidak ada perubahan kondisi logika pada bit selector maka kondisi logika keluaran juga tidak akan mengalami perubahan.

f.

Jika jalur selector dihubungkan dengan rangkaian counter up maka keluaran yang akan diperoleh akan mewakili jalur input secara berurutan.


g.

Jadi bisa disimpulkan bahwa kegunaan dari penerapan fungsi multikanal ini adalah untuk memenuhi prinsip distribusi data yang lebih sederhana. Sehingga dengan multikanal ini dimungkinkan untuk mengirim data jarak jauh hanya dengan menggunakan satu koneksi.

2.7 Voltage to Frequency Converter (VFC) IC LM331

IC LM331 memiliki fungsi untuk merubah tegangan ke frekuensi (voltage to frequency converter) yang presisi, IC ini cocok digunakan dalam membuat rangkaian yang sederhana dengan harga yang murah sebagai pengganti rangkaian ADC (analog to digital converter), integrasi jangka panjang, frekuensi linier modulasi atau demodulasi, dan banyak fungsi lainnya.

Jika digunakan sebagai konversi tegangan ke frekuensi maka akan didapatkan nilai keluaran (output) yang sebanding dengan nilai masukannya (input). Dengan demikian, IC ini menyediakan semua keuntungan yang melekat dari teknik konversi tegangan ke frekuensi, dan mudah diaplikasikan dalam semua standar aplikasi converter tegangan ke frekuensi.

IC LM331 dapat mencapai tingkat akurasi tinggi pada suhu yang ekstrim dimana biasanya hanya bisa dicapai pada perangkat / rangkaian IC dengan harga yang mahal. Selain itu LM331 cocok untuk digunakan dalam sistem digital pada power supply tegangan rendah dan dapat memberikan konversi dari sinyal analog ke sinyal digital dengan harga yang murah dalam sistem mikroprosesor yang dikendalikan. IC LM331 ini memanfaatkan rangkaian temperature compensated sebagai referensi band-gap, untuk memberikan output dengan akurasi yang baik selama rentang temperatur operasi penuh, pasokan listrik serendah 4.0V. Rangkaian timer presisi memiliki arus bias rendah tanpa menurunkan respon cepat diperlukan untuk 100 kHz konversi tegangan ke frekuensi. Dan output mampu mengemudi 3 IC TTL beban, atau tinggi tegangan output hingga 40V.


Gambar 2.7 Diagram koneksi IC LM331

2.8 Pencacah Biner (Counter)

Mencacah dapat diartikan menghitung, hampir semua sistem logika menerapkan

pencacah.

Komputer

digital

menerapkan

pencacah

guna

mengemudikan urutan dan pelaksanaan langkah – langkah dalam program. Fungsi dasar pencacah adalah untuk “mengingat” berapa banyak pulsa detak yang telah dimasukkan kepada masukkan; sehingga pengertian paling dasar pencacah adalah system memori.

Terdapat 2 jenis pencacah (counter), yaitu : 

Pencacah sinkron (synchronous counters), (yang beroperasi serentak dengan pulsa clock) yang kadang – kadang disebut juga pencacah deret (series counters), atau pencacah jajar.



Pencacah tak sinkron (asynchronuous counters) ( yg beroperasi tidak serentak dengan pulsa clock )atau pencacah kerut (ripple counters).

Pencacah juga memiliki karakteristik yang penting, yaitu : 

Sampai berapa banyak ia dapat mencacah (modulo pencacah);



Mencacah maju, ataukah mencacah mundur;



Kerjanya sinkron atau tak sinkron;


Beberapa kegunaan pencacah : 

Menghitung banyaknya detak pulsa dalam satu periode waktu



Membagi frekuensi



Pengurutan alamat



Beberapa rangkaian aritmatika Pencacah sinkron dinamai juga pencacah jajar. Masukkan untuk denyut –

denyut sulut (triager pulses) yang juga disebut denyut – denyut lonceng yang dikendalikan secara serempak. Gambar berikut merupakan suatu pencacah sinkron biner:

Gambar 2.8. Pencacah Sinkron Untuk Bilangan – Bilangan Biner

Gambar 2.9. Pencacah Sinkron 2 Bit Menggunakan Flip – Flop D

Pencacah tak sinkron (ripple trough counter/special counter). Dinamakan juga serial counter karena output yang dihasilkan masing – masing flip flop yang digunakan akan berubah kondisi dari 0 ke 1, atau sebaliknya dengan secara berurutan . Hal ini disebabkan karena hanya flip – flop yang paling ujung saja


yang dikendalikan oleh sinyal clock, sedangkan clock untuk flip – flop yang lainnya diambil dari masing – masing flip flop sebelumnya. Adapun jenis – jenis pencacah tak sinkron adalah : a.

Pencacah Maju Tak Sinkron ( up counter) Dasar dari rangkaian pencacah ini adalah T-Flip flop

QA

QB

QC

QD

Gambar 2.10. Pencacah Maju Tak Sinkron

Dari gambar dapat terlihat bahwa flip flop yang pertama adalah flip flop yang dikendalikan oleh sinyal clock. Umpamakan itu adalah rangkaian flip flop A, maka outpunya adalah QA yang akan menjadi sinyal clock untuk B, begitu seterusnya sehingga output C (Qc) yang akan menjadi sinyal clock D yang akan menghasilkan output Qd.

b.

Pencacah Decade Pencacah ini menghasilkan kode bilangan dalam bit biner, dan akan

menghitung sampai dengan batas yang ditentukan. Salah satunya adalah pencacah 8421 BCD counter, pencacah ini akan menghasilkan bilangan kode 8421 BCD dari bilangan decimal 0 – 9. dengan demikian pencacah ini hanya akan menghitung maju dari 0000 – 1001, lalu kembali lagi. Qa

Qb

Qc

Qd


Gambar 2.11. Pencacah Sinkron 4 Bit Dengan Muatan Ripel

Salah satu IC pencacah biner adalah tipe 4020, pada IC tersebut memiliki kapasitas pencacah 14 bit, berikut blok diagram IC 4020:

Gambar 2.12. Blok Diagram IC 4020

2.9 Komunikasi Serial melalui USB Port Untuk menghubungkan komputer ke perangkat lain diperlukan media komunikasi dan antarmuka atau interface yang tepat. Antarmuka/Interface merupakan jembatan antara dunia luar dengan komputer itu sendiri. Dengan kata lain, interface menghubungkan komputer dengan banyak subjek dan peralatan lainnya. Interface juga dikenal dengan sebutan port. Ada beberapa jenis port


diantaranya yaitu; Power Port, Pararet Port, Serial Port, PS2 Port, USB Port dan lain sebagainya. Umumnya saat ini banyak perangkat-perangkat tambahan komputer masih menggunakan USB Port.

Universal Serial Bus (USB) adalah standar bus serial untuk perangkat penghubung, biasanya kepada komputer namun juga digunakan di peralatan lainnya seperti konsol permainan, ponsel dan PDA.

Sistem USB mempunyai desain yang asimetris, yang terdiri dari pengontrol host dan beberapa peralatan terhubung yang berbentuk pohon dengan menggunakan peralatan hub yang khusus.

Desain USB ditujukan untuk menghilangkan perlunya penambahan expansion card ke ISA komputer atau bus PCI, dan memperbaiki kemampuan plug-and-play

(pasang-dan-mainkan)

dengan

memperbolehkan

peralatan-

peralatan ditukar atau ditambah ke sistem tanpa perlu mereboot komputer. Ketika USB dipasang, ia langsung dikenal sistem komputer dan memroses device driver yang diperlukan untuk menjalankannya.

Untuk membuat suatu peralatan yang dapat berkomunikasi dengan protokol USB tidak perlu harus mengetahui secara rinci protokol USB. Bahkan kadang tidak perlu pengetahuan tentang USB protokol sama sekali. Pengetahuan tentang USB protokol hanya diperlukan untuk mengetahui spesifikasi yang dibutuhkan untuk alat kita. Pada kenyataannya untuk mengimplemetasikan USB protokol di FPGA ataupun perangkat bantu lain sangat tidak efisien dan banyak waktu terbuang untuk merancangnya. Menggunakan kontroler USB sangat lebih dianjurkan dalam membuat alat yang dapat berkomunikasi melalui protokol ini. Kontroler USB mempunyai banyak macam bentuk, dari microcontroller berbasis 8051 yang mempunyai input output USB secara langsung sampai pengubah protocol dari serial seperti I2C bus ke USB.


USB kontroller biasanya dijual dengan disertai berbagai fasilitas yang mempermudah pengembangan alat, diantaranya manual yang lengkap, driver untuk windows XP, contoh code aplikasi untuk mengakses USB, contoh code untuk USB controller, dan skema rangkaian elektronikanya.

Dalam sisi pengembangan software aplikasi dalam personal computer, komunikasi antar hardware di dalam perangkat keras USB tidak terlalu diperhatikan karena Windows ataupun sistem operasi lain yang akan mengurusnya. Pengembang perangkat lunak hanya memberikan data yang akan dikirim ke alat USB di buffer penyimpan dan membaca data dari alat USB dari buffer

pembaca.

Untuk

driver

pun

kadang-kadang

Windows

sudah

menyediakannya, kecuali untuk peralatan yang mempunyai spesifikasi khusus kita harus membuatnya sendiri.

2.10 Pemograman Microsoft Visual Basic 6.0 Visual Basic adalah salah satu bahasa pemrograman komputer. Bahasa pemrograman adalah perintah-perintah yang dimengerti oleh komputer untuk melakukan tugas-tugas tertentu. Bahasa pemrograman Visual Basic, yang dikembangkan oleh Microsoft sejak tahun 1991, merupakan pengembangan dari pendahulunya yaitu bahasa pemrograman BASIC (Beginner’s All-purpose Symbolic Instruction Code) yang dikembangkan pada era 1950-an. Visual Basic merupakan salah satu Development Tool yaitu alat bantu untuk membuat berbagai macam program komputer, khususnya yang menggunakan sistem operasi Windows. Visual Basic merupakan salah satu bahasa pemrograman komputer yang mendukung object (Object Oriented Programming = OOP).

Visual Basic merupakan suatu bahasa pemrograman yang sangat mudah dimengerti dan dipahami sehingga lebih banyak yang memilih pemrograman Visual Basic pada saat ini. Visual Basic atau sering disebut VB selain disebut


sebagai bahasa pemrograman, juga disebut sebagai sarana (tool) untuk menghasilkan program aplikasi berbasis Windows.

Bahasa Visual Basic cukup sederhana dan menggunakan kata-kata bahasa Inggris yang umum digunakan dan tidak perlu lagi menghafalkan sintaks-sintaks maupun format bahasa yang bermacam-macam. Sehingga bagi programmer pemula yang ingin belajar pemrograman, Visual Basic dapat membantu membuat program berbasis Windows dalam sekejap. Sedangkan bagi programmer tingkat lanjut dengan kemampuan yang besar dapat digunakan untuk membuat programprogram yang kompleks. (M. Agus Alam. 2000)

Sejak dikembangkannya versi pertama pada tahun 1991, Microsoft Visual Basic kini telah mencapai versi ke-6. Berikut ini ada beberapa keunggulan dari Microsoft Visual Basic 6.0: 1.

Kemampuan membuat ActiveX dan fasilitas internet yang lebih banyak.

2.

Memiliki compiler yang dapat menghasilkan output file executable (.exe).

3.

Membuat flat form pembuatan program yang diberikan nama developer studio.

4.

Memiliki beberapa tambahan sarana wizard yang lebih lengkap.

5.

Penambahan kontrol baru yang lebih canggih serta peningkatan kaidah struktur bahasa Microsoft Visual Basic.

Untuk dapat menggunakan fasilitas dalam Microsoft Visual Basic 6.0 dengan baik, akan sangat penting untuk mengetahui IDE (Integrated development Environtment), atau lingkungan kerja Microsoft Visual Basic 6.0, yang berisi komponen-komponen, yang terlihat seperti gambar dibawah ini.


Gambar 2.13. Tampilan IDE Visual Basic 6.0


BAB II LANDASAN TEORI

Recommend Documents