BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Solenoid Solenoid merupakan salah satu jenis kumparan yang terbuat dari kabel panjang yang dililitkan secara rapat dan dapat diasumsikan bahwa panjangnya jauh lebih besar daripada diameternya. Pada saat kumparan dialiri oleh arus, maka akan timbul medan magnet yang arahnya sesuai dengan “Teori Kaidah Tangan Kanan”
Gambar 2.1. Kaidah Tangan Kanan
5
6
Gambar 2.2. Arah Medan Magnet Pada Kumparan
Dalam aplikasinya, pada bagian dalam kumparan diberi inti besi. Inti besi ini akan bergerak di dalam kumparan pada saat kumparan diberi arus.
Gambar 2 3. Pergerakan Inti Besi di Dalam Kumparan Pergerakan inti besi inilah yang dimanfaatkan untuk menggerakkan piston, sehingga solenoid dapat digunakan sebagai actuator. 2.2 Liquid Crystal Display (LCD) Liquid Crystal Display (LCD) merupakan Sebuah teknologi layar digital yang menghasilkan citra pada sebuah permukaan yang rata (flat) dengan memberi sinar pada kristal cair dan filter berwarna, yang mempunyai struktur molekul polar, diapit antara dua elektroda yang transparan. Bila medan listrik diberikan,
7
molekul menyesuaikan posisinya pada medan, membentuk susunan kristalin yang mempolarisasi cahaya yang melaluinya.
Gambar 2 4. Liquid Crystal Display
Sebuah LCD terbentuk dari dua potong kaca depan dan belakang. Kedua potong kaca ini dipisahkan oleh sebuah cairan nematic (material kristal cair) dan masing-masing kaca dilekatkan dengan sebuah lapisan tipis logam yang transparan dan sangat kecil. Pelekatan dilakukan pada kedua kaca di bagian yang menghadap cairan nematic. Lapisan logam pada permukaan depan kaca belakang melindungi daerah aktif dari layar. Sedangkan lapisan logam permukaan belakang dari kaca depan dihadapkan ke segment. Segment logam kemudian dihubungkan melalui seal pemisah sampai ujung layar sehingga menghasilkan titik-titik sambungan listrik untuk mengarahkan sirkuit.
8
Gambar 2.5. Cara Kerja LCD
Bagian utama LCD adalah cairan nematic yang mengisi ruang antara kaca depan dan belakang. Molekul-molekul cairan nematic normalnya paralel dengan bidang kaca. Saat tegangan diberikan pada cairan, molekul-molekul tadi akan berputar 90º untuk memantulkan cahaya sehingga tampilan segment bisa terlihat. Dengan menggunakan filter polaritas (filter yang melewatkan cahaya hanya pada sudut yang tepat) memungkinkan kita untuk memperoleh dua type tampilan digit yaitu hitam atau putih dengan cara merubah posisi filter polaritas sejauh 90º. Sinar LCD tidak pudar dibawah cahaya sekitar yang sangat kuat, tetapi tidak dapat terlihat saat gelap dan harus diterangi oleh sumber cahaya dari luar. Kendala ini diatasi dengan memasang sebuah sumber cahaya didekat layar, dimana pemakai bisa menghidupkan atau mematikan cahaya jika diperlukan.
9
2.3 ATMega 16 Mikrokontroler adalah salah satu dari bagian dasar suatu sistem komputer. Meskipun mempunyai bentuk yang jauh lebih kecil dari suatu komputer, mikrokontroler dibangun dari elemen-elemen dasar yang sama. Secara sederhana, komputer akan menghasilkan keluaran spesifik berdasarkan masukan yang diterima
dan
program
yang
dikerjakan.
Seperti
umumnya
komputer,
mikrokontroler adalah alat yang mengerjakan instruksi-instruksi yang diberikan, bagian utama adalah program itu sendiri yang dibuat oleh seorang programmer. Program ini menginstruksikan mikrokontroler untuk melakukan jalinan yang panjang dari aksi-aksi sederhana untuk melakukan tugas yang lebih kompleks. Mikrokontroler adalah suatu chip, dimana semua bagian yang diperlukan untuk suatu kontroler sudah dikemas dalam satu keping, yang terdiri dari CPU (Central Proccesssing Unit), memori dan I/O. Mikrokontroler AVR adalah mikrokontroler RISC 8 bit berdasarkan aristektur Harvard, yang dibuat oleh Atmel pada tahun 1996. AVR memiliki keunggulan dibandingkan dengan mikrokontroler lain, keunggulan AVR yaitu AVR memiliki kecepatan eksekusi program yang lebih cepat, karena sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus clock, lebih cepat dibandingkan MCS51 yang membutuhkan 12 siklus clock untuk mengeksekusi 1 instruksi. Berikut ini merupakan beberapa spesifikasi ATMega16: 1. Arsitektur RISC dengan throughput mencapai 16 MIPS pada frekuensi 16 Mhz.
10
2. Memiliki kapasitas flash memori 16Kbyte, EEPROM 512 Byte, dan SRAM 1Kbyte 3. Saluran Port I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D. 4. CPU yang terdiri atas 32 buah register 5. User interupsi internal dan eksternal 6. Port USART sebagai komunikasi serial 7. Konsumsi daya rendah (DC 5V) 8. Fitur peripheral, yang terdiri dari : a. Tiga buah Timer/Counter dengan perbandingan :
Dua buah timer/counter 8 bit dengan prescaler terpisah dan mode compare
Satu buah timer/counter 16 bit dengan prescaler terpisah, mode compare, dan mode capture
b. Real time counter dengan osilator tersendiri c. 4 channel PWM d. 8 channel, 10-bit ADC
8 Single-ended channel
7 Differential channel hanya pada kemasan TQFP
Differential Channel dengan Programmable Gain 1x, 10x, atau 200x
e. Byte-oriented Two-wire Serial Interface f. Antamuka SPI g. Watchdog timer dengan osilator internal
11
h. On-chip analog comparator ATMega16 menggunakan arsitektur Harvard dengan memisahkan antara memori dengan bus program dan data untuk memaksimalkan kemampuan dan kecepatan. Instruksi dalam memori program dieksekusi dengan pipelining single level dimana ketika satu instruksi dieksekusi, instruksi berikutnya diambil dari memori program. Konsep ini mengakibatkan instruksi dieksekusi setiap siklus clock. CPU terdiri dari 32x8 bit general purpose register yang dapat diakses dengan cepat dalam satu siklus clock,yang mengakibatkan operasi Arithmetic Logic Unit (ALU) dapat dilakukan dalam satu siklus. Pada operasi ALU, dua operand berasal dari register, kemudian operasi dieksekusi dan hasilnya disimpan kembali pada register dalam satu siklus clock. Operasi aritmetik dan logika pada ALU akan mengubah bit-bit yang terdapat pada Status Register (SREG).
12
Gambar 2.6. Blok Diagram ATmega16
13
Gambar 2.7. Arsitektur Microcontroller ATmega16
Arsitektur ATMega16 mempunyai dua memori utama, yaitu memori data dan memori program. Selain itu, ATMega16 memiliki memori EEPROM untuk menyimpan data. ATMega16 memiliki 16K byte
On-chip In-System
Reprogrammable Flash Memory untuk menyimpan program. Instruksi ATMega16 semuanya memiliki format 16 atau 32 bit, maka memori flash diatur dalam 8K x 16 bit. Memori flash dibagi kedalam dua bagian, yaitu bagian program boot dan aplikasi. Bootloader adalah program kecil yang bekerja pada saat sistem dimulai yang dapat memasukkan seluruh program aplikasi ke dalam memori prosesor. Memori data AVR ATMega16 terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 register umum, 64 buah register I/O dan 1 Kbyte SRAM internal. General purpose register menempati alamat data terbawah, yaitu $00 sampai $1F. Sedangkan memori I/O
14
menempati 64 alamat berikutnya mulai dari $20 hingga $5F. Memori I/O merupakan register yang khusus digunakan untuk mengatur fungsi terhadap berbagai fitur mikrokontroler seperti kontrol register, timer/counter, fungsi-fungsi I/O, dan sebagainya. 1024 alamat berikutnya mulai dari $60 hingga $45F digunakan untuk SRAM internal. ATMega16 terdiri dari 512 byte memori data EEPROM 8 bit, data dapat ditulis/dibaca dari memori ini, ketika catu daya dimatikan, data terakhir yang ditulis pada memori EEPROM masih tersimpan pada memori ini, atau dengan kata lain memori EEPROM bersifat nonvolatile. Alamat EEPROM mulai dari $000 sampai $1FF. 2.3.1 Konfigurasi Pin
Gambar 2.8. Konfigurasi Pin
Konfigurasi pin ATMega16 dengan kemasan 40 pin DIP (Dual In-line Package) dapat dilihat pada Gambar diatas. Dari gambar di atas dapat dijelaskan fungsi dari masing-masing pin ATMega16 sebagai berikut:
15
1. Vcc merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan catu daya. 2. GND merupakan pin Ground 3. Port A (PA0…7) merupakan pin
input/output dua arah dan pin
masukan ADC. 4. Port B (PB0…7) merupakan pin input/output dua arah dan pin dengan fungsi khusus seperti SPI, MISO, MOSI, SS, AIN1/OC0, AIN0/INT2, T1, T0,T1/XCK 5. Port C (PC0…7) merupakan pin input/output dua arah dan pin dengan fungsi khusus, seperti TOSC2, TOSC1, TDI, TD0, TMS, TCK, SDA, SCL 6. Port D (PD0…7) merupakan pin input/output dua arah dan pin dengan fungsi khusus, seperti RXD, TXD, INT0, INT1, OC1B, OC1A, ICP1 7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler 8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal 9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC 10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC
2.4 Minimum System
Gambar 2.9. Minimum System ATmega16
16
Mikrokontroler ATmega16 butuh dukungan dari sistem minimum agar dapat digunakan.
Gambar 2.10. Minimum System Circuit ATMEGA16 Sistem minimum ini terdiri dari beberapa rangkaian dasar, yaitu : 2.4.1 Power supply Untuk minimum system ATmega16, dibutuhkan sebuah rangkaian catu daya sebesar 5 volt. Biasanya untuk rangkaian catu daya, digunakan regulator
17
7805, dan jika menginginkan regulator dengan output arus yang lebih besar, digunakan regulator tipe LM2576 yang memiliki output tegangan sebesar 5 volt.
Gambar 2.11. Rangkaian Penyearah Penuh 2.4.2 Oscillator Ibarat
manusia, oscillator ini adalah jantungnya. Sebenarnya pada
mikrokontroler AVR sudah terdapat rangkaian oscillator internal. Namun oscillator internal ini besar frekuensi maksimalnya hanya sebesar 8MHz. Sehingga jika dibutuhkan frekuensi di atas 8MHz kita harus menggunakan oscillator external. Biasanya rangkaian oscillator external ini terdiri dari sebuah crystal dan 2 buah kapasitor. Yang perlu diingat bahwa frekuensi maksimal yang digunakan pada mikrokontroler AVR adalah 16MHz, sehingga penggunaan crystal jangan melebihi dari frekuensi tersebut.
Gambar 2.12. Bentuk Fisik Dari Crystal
18
2.4.3 ISP Salah satu tujuan dari minimum system supaya mikrokontroler dapat diprogram sesuai dengan kebutuhan kita. Proses pengisian program pada mikrokontroler AVR terdapat 2 cara , yaitu pemograman tipe paralel dan pemograman tipe serial. Yang banyak digunakan saat ini adalah pemograman tipe serial atau lebih dikenal juga dengan istilah ISP. Dengan menggunakan pemograman tipe ISP kita tidak banyak membutuhkan jalur data.
Gambar 2. 13. Susunan Pin ISP Standar 2.4.4 RESET Circuit Reset digunakan untuk me-restart program yang kita buat, sehingga program kembali ke awal. Sebenarnya rangkaian reset ini bersifat optional, bisa digunakan atau tidak. Karena untuk me-reset mikrokontroler juga dapat dilakukan dengan mematikan power dan menghidupkannya kembali. Namun dengan adanya rangkaian reset, lebih memudahkan untuk melakukan reset program. Sehingga tidak perlu melepaskan power setiap akan melakukan reset program.
19
2.5 Software Program Sebuah mikrokontroler tidak akan bekerja bila tidak diberikan program ke dalam mikrokontroler tersebut. Dalam pembuatan program terdapat berbagai macam software yang telah disediakan di pasaran. Dalam tugas akhir ini akan digunakan perangkat lunak CodeVisionAVR sebagai media pembuatan program dan penghubung antara program yang akan diisikan ke mikrokontroler ATMega16 dengan menggunakan bahasa C.
Gambar 2.14. Simbol CVAVR
Pemrograman mikrokontroler AVR dapat menggunakan
low level
language (assembly) dan high level language (C, Basic, Pascal atau JAVA) tergantung compiler yang digunakan, tetapi bahasa assembler relatif lebih sulit dipelajari daripada bahasa C, untuk pembuatan suatu proyek yang besar akan memakan waktu yang lama, serta penulisan programnya akan panjang. Sedangkan bahasa C memiliki keunggulan dibandingkan bahasa assembly yaitu penyusunan program akan lebih sederhana dan mudah pada proyek yang lebih besar. Bahasa C hampir bisa melakukan semua operasi yang dapat dikerjakan oleh bahasa mesin. CodeVisionAVR pada dasarnya merupakan perangkat lunak pemrograman mikrokontroler keluarga AVR berbasis bahasa C.
20
2.6 Flexiforce Sensor
Gambar 2.15. Flexiforce
Flexiforce sensor merupakan piezoresistive force sensor yang kuat dan dapat dibuat dalam berbagai bentuk dan ukuran, dimana memiliki ukuran yang sangat tipis dan printed circuit yang flexible. Flexiforce terbuat dari dua lapis substrat (polyester/polyimide) film. Dimana di setiap lapisan diberi bahan konduktif kemudian diberi layer of pressure-sensitive ink. Daerah untuk penginderaan didefinisikan oleh lingkaran perak di atas pressure-sensitive ink. Perak memanjang dari daerah penginderaan ke konektor di ujung dari sensor, membentuk timah konduktif. Pada ujung flexiforce sensor, terdapap pin male berbentuk persegi sehingga memudahkan bila ingin dimasukkan ke dalam sirkuit. Dua pin yang berada di luar adalah aktif dan center pin tidak aktif. Ketika flexiforce tidak dibebani, maka nilai resistansinya akan sangat tinggi. Dan ketika diberi gaya atau beban , maka nilai resistansinya akan mulai menurun.
21
Gambar 2.16. Karakteristik flexiforce
Resistansi inii dapat diukur dengan menggunakan multimeter di kedua pin luar. Gambar di atas menunjukkan antara force dibandingkan dengan resistansi dan force dibandingkan dengan konduktansi (1/R). Kurva pada konduktansi di atas adalah linier, yang akan berguna dalam melakukan kalibrasi. Flexiforce terkenal dengan fleksibilitas, kemudahan integrasi dan efektifitas biaya. Oleh karena itu flexiforce banyak digunakan pada alat ukur yang berukuran kecil, mudah dibawa, dan ringkas. Disini digunakan Flexiforce Sensor 25lb (MPX5500D) yang memiliki karakteristik sebagai berikut.
22
Tabel 2.1. Tabel Karakteristik Flexiforce Physical Properties Thickness
0.008" (.208mm)
Length
8" (203mm) 6" (152mm) 4" (102mm) 2" (51mm)
Width
0.55" (14mm)
Sensing Area
0.375" diameter (9.53mm)
Connector
3-pin male square pin
Thickness
0.008" (.208mm)
Typical Performance Linearity Error Repeatability Hysteresis Drift
<+/-5% <+/-2.5% of full scale (conditioned sensor, 80% force applied) <4.5% of full scale (conditioned sensor, 80% force applied) <5% per logarithmic time scale (constant load of 90% sensor rating)
Response Time
<5 microseconds
Operating Temperatures
15°F to 140°F (-9°C to 60°C)
Force Ranges
Temperature Sensitivity
0-25 lbs. (110 N)
Output variance up to 0.2% per degree F (approximately 0.36% per degree C)
2.7 Power Supply 2.7.1. Transformator Step Down Transformer atau yang lebih dikenal sebagai trafo adalah suatu komponen yang berfungsi untuk mentransformasikan besaran energi listrik umumnya adalah tegangan atau arus.
23
Gambar 2.17. Trasformator
Transformator
bekerja
berdasarkan
prinsip induksi elektromagnetik.
Tegangan masukan bolak-balik yang membentangi primer menimbulkan fluks magnet yang idealnya semua bersambung dengan lilitan sekunder. Fluks bolakbalik ini menginduksikan GGL dalam lilitan sekunder.
Gambar 2.18. Cara Kerja Trafo
Pada gambar trafo sebelah kiri di atas, apabila switch yang berada pada lilitan primer digerakkan buka tutup secara berulang maka lampu pada lilitan sekunder akan menyala. Gerakkan buka tutup secara berulang dari switch tadi
24
menganalogikan dari tegangan bolak-balik (AC). Pada trafo step down, lilitan primer memiliki jumlah lilitan yang lebih banyak dibandingkan dengan lilitan sekunder.
Gambar 2.19. Trafo Step Down
2.7.2. Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Untuk
membuat
penyearah
gelombang
penuh
dengan
4
diode
menggunakan transformator non-CT seperti terlihat pada gambar berikut:
Gambar 2.20. Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh
Prinsip kerja dari penyearah gelombang penuh dengan 4 diode diatas dimulai pada saat output transformator memberikan level tegangan sisi positif, maka D1, D4 pada posisi forward bias dan D2, D3 pada posisi reverse bias sehingga level tegangan sisi puncak positif tersebut akan di leawatkan melalui D1 ke D4. Kemudian pada saat output transformator memberikan level tegangan sisi puncak
25
negatif maka D2, D4 pada posisi forward bias dan D1, D2 pada posisi reverse bias sehingan level tegangan sisi negatif tersebut dialirkan melalui D2, D4. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada grafik output berikut :
Gambar 2.21. Gelombang Penyearah Gelombang Penuh
Agar tegangan penyearahan gelombang AC lebih rata dan menjadi tegangan DC maka dipasang filter kapasitor pada bagian output rangkaian penyearah seperti terlihat pada gambar berikut :
26
Gambar 2.22. Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Dengan Tambahan Kapasitor Fungsi kapasitor pada rangkaian diatas untuk menekan riple yang terjadi dari proses penyearahan gelombang AC. Setelah dipasang filter kapasitor maka output dari rangkaian penyearah gelombang penuh ini akan menjadi tegangan DC (Direct Current). 2.8 MOSFET Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor (MOSFET) mempunyai fungsi yang hampir sama dengan transistor bipolar. Dapat difungsikan untuk penguat arus atau tegangan elektronik, sebagai sakelar elektronik dan berbagai keperluan lain. Kegunaan umum MOSFET pada rangkaian Electronik 1.Sebagai Penguat, Contoh : Amplifier Audio 2.Sebagai Pembangkit, Contoh : Pada Pemancar Radio
27
3.Sebagai Saklar, Contoh : Pada Rangkain Inverter DC-AC 4.Sebagai Pencampur , Contoh : Pada rangkain Mixer Radio Struktur dari MOSFET sedikit berbeda dengan dengan struktur FET, dimana bahan semikonduktor (tipe-p atau tipe-n) pada gate FET langsung terhubung (junction) dengan bahan semikonduktor (kanal-n atau kanal-p) dari source dan drain. Sedangkan untuk MOSFET disisipkan bahan dari silikon-dioksida (SiO2) pada gate yang menyebabkan tumpukan (enhancement) elektron pada kanal, tergantung dari struktur kanal yang dibuat atau tegangan yang diberikan.
Gambar 2.23. MOSFET
MOSFET mencakup kanal dari bahan semikonduktor tipe-N dan tipe-P, dan disebut NMOSFET atau PMOSFET (juga biasa nMOS, pMOS). MOSFET salur-n lebih kecil daripada MOSFET salur-p untuk performa yang sama, dan membuat hanya satu tipe MOSFET pada kepingan silikon lebih murah dan lebih sederhana secara teknis. Ini adalah prinsip dasar dalam desain logika NMOS yang hanya menggunakan MOSFET salur-n. Walaupun begitu, tidak seperti logika CMOS, logika NMOS menggunakan daya bahkan ketika tidak ada pensakelaran.
28
2.9 SWITCH Saklar adalah sebuah perangkat yang digunakan untuk memutuskan dan menghubungkan aliran listrik. Jadi saklar pada dasarnya adalah suatu alat yang dapat atau berfungsi menghubungkan atau pemutus aliran listrik (arus listrik) baik itu pada jaringan arus listrik kuat maupun pada jaringan arus listrik lemah. Yang membedakan saklar arus listrik kuat dan saklar arus listrik lemah adalah bentuknya kecil jika dipakai untuk alat peralatan elektronika arus lemah, demikian pula sebaliknya, semakin besar saklar yang digunakan jika aliran listrik semakin kuat.
Gambar 2. 24. Jenis-Jenis Saklar Secara sederhana, saklar terdiri dari dua bilah logam yang menempel pada suatu rangkaian, dan bisa terhubung atau terpisah sesuai dengan keadaan sambung (ON) atau putus (OFF) dalam rangkaian itu. Material kontak sambungan umumnya dipilih agar supaya tahan terhadap korosi. Kalau logam yang dipakai terbuat dari bahan oksida biasa, maka saklar akan sering tidak bekerja. Untuk
29
mengurangi efek korosi ini, paling tidak logam kontaknya harus disepuh dengan logam anti korosi dan anti karat. Macam-macam jenis saklar : 1. Saklar Push Button Saklar push button adalah tipe saklar yang menghubungkan aliran listrik sesaat saja saat ditekan dan setelah dilepas maka kembali lagi pada posisi off. Saklar tipe ini banyak digunakan pada rangkaian elektronika yang di kombinasikan dengan rangkaian pengunci. 2. Saklar Toggle Saklar Toggle ini menghubungkan atau memutuskan arus dengan cara menggerakkan toggle/tuas yang ada secara mekanis. Ukurannya relatif kecil, pada umumnya digunakan pada rangkaian elektronika. 3. Selector Switch, disingkat (SS) Saklar pemilih ini menyediakan beberapa posisi kondisi on dan kondisi off, ada dua, tiga, empat bahkan lebih pilihan posisi, dengan berbagai tipe geser maupun putar. Saklar pemilih biasanya dipasang pada panel kontrol untuk memilih jenis operasi yang berbeda, dengan rangkaian yang berbeda pula. Saklar pemilih memiliki beberapa kontak dan setiap kontak dihubungkan oleh kabel menuju rangkaian yang berbeda, misal untuk rangkaian putaran motor cepat dan untuk rangkaian putaran motor lambat. Atau pada rangkaian audio misalnya memilih posisi radio, tape dan lainnya. 4. Saklar Mekanik Saklar mekanik umumnya digunakan untuk automatisasi dan juga proteksi rangkaian. Saklar mekanik akan on atau off secara otomatis oleh sebuah proses perubahan parameter, misalnya posisi, tekanan, atau temperatur. Saklar
30
akan On atau Off jika set titik proses yang ditentukan telah tercapai. Terdapat beberapa tipe saklar mekanik, antara lain: Limit Switch, Flow Switch, Level Switch, Pressure Switch dan Temperature Switch. Contoh pengunaannya seperti pada magic com adalah saklar Temperature Switch. 5. Limit Switch (LS) Limit switch termasuk saklar yang banyak digunakan di industri. Pada dasarnya limit switch bekerja berdasarkan sirip saklar yang memutar tuas karena mendapat tekanan plunger atau tripping sirip wobbler. Konfigurasi yang ada dipasaran adalah: (a).Sirip roller yang bisa diatur, (b) plunger, (c) Sirip roller standar, (d) sirip wobbler, (e) sirip rod yang bisa diatur. Pada saat tuas tertekan oleh gerakan mekanis, maka kontak akan berubah posisinya. Contoh aplikasi saklar ini adalah pada PMS (Disconecting Switch) untuk menghentikan putaran motor lengan PMS. 6. Temperature Switch Saklar temperatur disebut thermostat, bekerja berdasarkan perubahan temperatur. Perubahan kontak elektrik di-trigger (dipicu) oleh pemuaian cairan yang ada pada chamber yang tertutup (sealed chamber) chamber ini terdiri dari tabung kapiler dan silinder yang terbuat dari stainless steel. Cairan di dalam chamber mempunyai koefisiensi temperatur yang tinggi, sehingga jika silinder memanas, cairan akan memuai, dan menimbulkan tekanan pada seluruh lapisan penutup chamber. Tekanan ini menyebabkan kontak berubah status.Secara fisik saklar ini terdiri dari dua komponen, yaitu bagian yang bergerak/bergeser (digerakkan oleh tekanan) dan bagian kontak. Bagian yang bergerak dapat berupa diafragma atau piston. Kontak elektrik biasanya
31
terhubung pada bagian yang bergerak, sehingga jika terjadi pergeseran akan menyebabkan perubahan kondisi (On ke Off atau sebaliknya). 7. Flow Switch (FL) Saklar ini digunakan untuk mendeteksi perubahan aliran cairan atau gas di dalam pipa, tersedia untuk berbagai viskositas. Pada saat cairan dalam pipa tidak ada aliran, maka kontak tuas/piston tidak bergerak karena tekanan disebelah kanan dan kiri tuas sama. Namun pada saat ada aliran, maka tuas/piston akan bergerak dan kontak akan berubah sehingga dapat menyambung atau memutusklan rangkaian. 8. Float Switch (FS) Saklar level atau float switch, merupakan saklar diskret yang digunakan untuk mengontrol level permukaan cairan di dalam tangki. Posisi level cairan dalam tangki digunakan untuk men-trigger perubahan kontak saklar. Posisi level switch ada yang horizontal dan ada yang vertikal. 9. Saklar Tekanan atau Pressure Switch Pressure switch merupakan saklar yang kerjanya tergantung dari tekanan pada perangkat saklar. Tekanan tersebut berasal dari air, udara atau cairan lainnya, misalnya oli. Terdapat dua macam Pressure Switch: absolut (trigger (pemicu) terjadi pada tekanan tertentu) dan konfigurasi diferensial (trigger terjadi karena perbedaan tekanan).
32
2.10
Sensor Arus Efek Hall ACS721
Gambar 2.25. Sensor Arus Efek Hall ACS721 Pengukuran arus biasanya membutuhkan sebuah resistor shunt yaitu resistor yang dihubungkan secara seri pada beban dan mengubah aliran arus menjadi tegangan. Tegangan tersebut biasanya diumpankan ke current transformer terlebih dahulu sebelum masuk ke rangkaian pengkondisi signal. Teknologi Hall effect yang diterapkan oleh Allegro menggantikan fungsi resistor shunt dan current transformer menjadi sebuah sensor dengan ukuran yang relatif jauh lebih kecil. Aliran arus listrik yang mengakibatkan medan magnet yang menginduksi bagian dynamic offset cancellation dari ACS712. bagian ini akan dikuatkan oleh amplifier dan melalui filter sebelum dikeluarkan melalui kaki 6 dan 7, modul tersebut membantu penggunaan untuk mempermudah instalasi arus ini ke dalam sistem. ACS712 adalah Hall Effect current sensor. Hall effect allegro ACS712 merupakan sensor yang presisi sebagai sensor arus AC atau DC dalam pembacaan arus didalam dunia industri, otomotif, komersil dan sistem-sistem komunikasi.
33
Pada umumnya aplikasi sensor ini biasanya digunakan untuk mengontrol motor, deteksi beban listrik, switched-mode power supplies dan proteksi beban berlebih. Sensor ini memiliki pembacaan dengan ketepatan yang tinggi, karena didalamnya terdapat rangkaian low-offset linear Hall dengan satu lintasan yang terbuat dari tembaga. cara kerja sensor ini adalah arus yang dibaca mengalir melalui kabel tembaga yang terdapat didalamnya yang menghasilkan medan magnet yang di tangkap oleh integrated Hall IC dan diubah menjadi tegangan proporsional. Ketelitian dalam pembacaan sensor dioptimalkan dengan cara pemasangan komponen
yang
ada
didalamnya
antara
penghantar
yang
menghasilkan medan magnet dengan hall transducer secara berdekatan. Persisnya, tegangan proporsional yang rendah akan menstabilkan Bi CMOS Hall IC yang didalamnya yang telah dibuat untuk ketelitian yang tinggi oleh pabrik.
Tabel 2.2. Pin Konfigurasi Sensor Arus
34
Output/keluaran dari sensor ini sebesar (>VIOUT(Q)) saat peningkatan arus pada penghantar arus (dari pin 1 dan pin 2 ke pin 3 dan 4), yang digunakan untuk pendeteksian atau perasa arus. Hambatan dalam penghantar sensor sebesar 1,2 mΩ dengan daya yang rendah. Jalur terminal konduktif secara kelistrikan diisolasi dari sensor leads/mengarah (pin 5 sampai pin 8). Hal ini menjadikan sensor arus ACS712 dapat digunakan pada aplikasi-aplikasi yang membutuhkan isolasi listrik tanpa menggunakan opto-isolator atau teknik isolasi lainnya yang mahal. Ketebalan penghantar arus didalam sensor sebesar 3x kondisi overcurrent. Sensor ini telah dikalibrasi oleh pabrik. Untuk lebih jelas dapat dilihat pada Gambar Blok Diagram berikut :
Gambar 2.26. Blok Diagram
35
Gambar 2. 27. Grafik Perbandingan antara Arus dan Tegangan
Contoh dari gambar grafik, IC yang digunakan adalah versi 20A, artinya IC ini dapat dialiri arus dari -20A sampai 20A dengan sensitivitas 100mV/A. Beberapa fitur penting dari sensor arus ACS712 adalah: 1. Jalur sinyal analog yang rendah noise, 2. Bandwidth perangkat diatur melalui pin FILTER yang baru, 3. Waktu naik keluaran 5 mikrodetik dalam menanggapi langkah masukan aktif, 4. Bandwith 50 kHz, 5. Total error keluaran 1,5% pada TA = 25°, dan 4% pada -40° C sampai 85° C, 6. Bentuk yang kecil, paket SOIC8 yang kompak, 7. Resistansi internal 1.2 mΩ, 8. 2.1 kVRMS tegangan isolasi minimum dari pin 1-4 ke pin 5-8, 9. Operasi catu daya tunggal 5.0 V, 10. Sensitivitas keluaran 66-185 mV/A, 11. Tegangan keluaran sebanding dengan arus AC atau DC,
36
12. Akurasi sudah diatur oleh pabrik, 13. Tegangan offset yang sangat stabil, 14. Histeresis magnetic hampir mendekati nol, 15. Keluaran ratiometric diambil dari sumber daya.
