5
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Sensor Infrared dan Photodioda
Photodioda adalah dioda yang bekerja berdasarkan intensitas cahaya, dimana jika photodioda terkena cahaya maka photodioda bekerja seperti dioda pada umumnya, tetapi jika tidak mendapat cahaya maka photodioda akan berperan seperti resistor dengan nilai tahanan yang besar sehingga arus listrik tidak dapat mengalir.
Gambar 2.1 Sensor Photo Diode dan Infrared
6
Simbol dan bentuk photodioda hampir sama dengan LED, tetapi pada simbol photodioda arah dua panahnya menghadap ke dalam. Photodioda banyak digunakan sebagai sensor cahaya dalam dunia elektronika, karena sifatnya yang peka terhadap cahaya.
Inframerah adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio. Namanya berarti "bawah merah" (dari bahasa Latin infra, "bawah"), merah merupakan warna dari cahaya tampak dengan gelombang terpanjang. Radiasi inframerah memiliki jangkauan tiga "order" dan memiliki panjang gelombang antara 700 nm dan 1 mm. Inframerah ditemukan secara tidak sengaja oleh Sir William Herschell, astronom kerajaan Inggris ketika ia sedang mengadakan penelitian mencari bahan penyaring optik yang akan digunakan untuk mengurangi kecerahan gambar matahari dalam tata surya teleskop. Sedangkan pembangkit sinar infrared ini adalah sebuah dioda LED . Secara kasat mata , cahaya infrared tidak dapat dilihat. 2.2 LCD (Liquid Crystal Display) Dislay LCD sebuah liquid crystal atau perangkat elektronik yang dapat digunakan untuk menampikan angka atau teks. Ada dua jenis utama layar LCD yang dapat menampilkan numerik (digunakan dalam jam tangan, kalkulator,dan lain-lain) dan menampilkan teks alfanumerik (sering digunakan dalam mesin fotokopi dan telepon genggam). Dalam menampilkan numerik ini, kristal yang
202 7 0
dibentuk menjadi bar, dan dalam menampilkan alfanumerik Kristal hanya diatur ke dalam pola titik. Setiap Kristal memiliki sambungan listrik individu sehingga dapat dikontrol secara independen. Ketika Kristal off yakni tidak ada arus yang melalui Kristal, cahaya Kristal terlihat sama dengan bahan latar belakangnya, sehingga Kristal tidak dapat terlihat. Namun, ketika arus listrik melalui Kristal, itu akan merubah bentuk dan menyerap lebih banyak cahaya. Hal ini membuat Kristal lebih gelap dari pengihatan mata manusia sehingga bentuk titik atau bar dapat dilihat dari latar belakang.
2.3 MOTOR DC Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Bagian utama motor DC adalah statos dan rotor dimana kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas di antara kutub-kutub magnet permanen. Catu tegangan dc dari baterai menuju ke lilitan melalui sikat yang menyentuh komutator, dua segmen yang terhubung dengan dua ujung lilitan. Kumparan satu lilitan pada gambar di atas disebut angker dinamo. Angker dinamo adalah sebutan untuk komponen yang berputar di antara medan magnet.
8
Gambar 2.2 Bagian-bagian Motor DC 2.3.1
Prinsip Dasar Cara Kerja Motor DC Jika arus lewat pada suatu konduktor, timbul medan magnet di sekitar
konduktor. Arah medan magnet ditentukan oleh arah aliran arus pada konduktor. Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 2.3 Gambar Medan Magnet Yang Membawa Arus Mengelilingi Konduktor
9
Aturan Genggaman Tangan Kanan bisa dipakai untuk menentukan arah garis fluks di sekitar konduktor. Genggam konduktor dengan tangan kanan dengan jempol mengarah pada arah aliran arus, maka jari-jari anda akan menunjukkan arah garis fluks. Gambar diatas menunjukkan medan magnet yang terbentuk di sekitar konduktor berubah arah karena bentuk U. Medan magnet hanya terjadi di sekitar sebuah konduktor jika ada arus mengalir pada konduktor tersebut. Jika konduktor berbentuk U (angker dinamo) diletakkan di antara kutub uatara dan selatan yang kuat medan magnet konduktor akan berinteraksi dengan medan magnet kutub. Gambar Reaksi Garis Fluks.
Gambar 2.4. Gambar Reaksi Garis Fluks
Lingkaran bertanda A dan B merupakan ujung konduktor yang dilengkungkan (looped conductor). Arus mengalir masuk melalui ujung A dan keluar melalui ujung B. Medan konduktor A yang searah jarum jam akan menambah medan pada kutub dan menimbulkan medan yang kuat di bawah konduktor. Konduktor akan berusaha bergerak ke atas untuk keluar dari medan kuat ini. Medan konduktor B yang
10
berlawanan arah jarum jam akan menambah medan pada kutub dan menimbulkan medan yang kuat di atas konduktor. Konduktor akan berusaha untuk bergerak turun agar keluar dari medan yang kuat tersebut. Gaya-gaya tersebut akan membuat angker dinamo berputar searah jarum jam.
Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum :
Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya.
Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran / loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.
Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar / torque untuk memutar kumparan.
Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan. Pada motor dc, daerah kumparan medan yang dialiri arus listrik akan
menghasilkan medan magnet yang melingkupi kumparan jangkar dengan arah tertentu. Konversi dari energi listrik menjadi energi mekanik (motor) maupun sebaliknya berlangsung melalui medan magnet, dengan demikian medan magnet disini selain berfungsi sebagai tempat untuk menyimpan energi, sekaligus sebagai tempat berlangsungnya proses perubahan energi, daerah tersebut dapat dilihat pada gambar di bawah ini : Gambar Prinsip Kerja Motor DC.
11
Gambar 2.5 Gambar Prinsip Kerja Motor DC Agar proses perubahan energi mekanik dapat berlangsung secara sempurna, maka tegangan sumber harus lebih besar daripada tegangan gerak yang disebabkan reaksi lawan. Dengan memberi arus pada kumparan jangkar yang dilindungi oleh medan maka menimbulkan perputaran pada motor.
2.3.2 Prinsip Arah Putaran Motor Untuk menentukan arah putaran motor digunakan kaedah Flamming tangan kiri. Kutub-kutub magnet akan menghasilkan medan magnet dengan arah dari kutub utara ke kutub selatan. Jika medan magnet memotong sebuah kawat penghantar yang dialiri arus searah dengan empat jari, maka akan timbul gerak searah ibu jari. Gaya ini disebut gaya Lorentz, yang besarnya sama dengan F.
12
Prinsip motor : aliran arus di dalam penghantar yang berada di dalam pengaruh medan magnet akan menghasilkan gerakan. Besarnya gaya pada penghantar akan bertambah besar jika arus yang melalui penghantar bertambah besar.
2.4 IC MAX232N IC MAX232N berfungsi sebagai converter tegangan yang bekerja pada level TTL/CMOS, karena pada pembuatan rancang bangun sekripsi ini mikrikontroler IC ATmega16 bekerja pada level TTL/CMOS yaitu berada pada tegangan 5V sedangkan modem Wavecom yang digunakan pada skripsi ini bekerja pada tegangan 10V, maka IC Max232N dibutuhkan sebagai converter tegangan
Gambar 2.6 Konfigurasi Pin IC MAX 232
13
Gambar 2.7 Diagram PIN IC MAX232
MAX232N erdiri dari 4 bagian yaitu :converter tegangan, RS232 driver,RS232reciever, dan receiver – transmitter control .Untuk konversi tegangan, IC ini mempunyai dua terminal internal. Terminal pertama, yaitu C1 digunakan untuk mengalikan tegangan +5V menjadi +10V pada C3 pada terminal output V+. Dan converter kedua menggunakan C2 untuk mengubah +10V menjadi -10V pada C4 pada terminal output V-. Bagian driver pada RS MAX232N mempertahankan tegangan output ± 8V ketika terbebani oleh RS MAX232N receiver sebesar 5 Ohm.
Gambar 2.8 IC MAX232N
14
2.5 MODEM WAVECOM M1306B Modem Wavecom M1306B adalah sebuah modul yang dapat dgunakan sebagai alat komunikasi via wireless GSM. Dengan alat ini kita dapat dengan mudah mengirimkan data berupa SMS, atau data GSM. Wavecom dapat dihubungkan dengan komputer dengan menggunakan komunikasi serial data RS232N, dengan menggunakan AT-Command sebagai perintah untuk mengirimkan data. Di sini mikrokontroler dipakai sebagai pengatur kapan dan ke nomor mana SMS akan dikirim dan isi SMS apa yang akan kita kirimkan. Kita membutuhkan modem GSM M1306B sebagai penghubung ke jaringan GSM. Mikrokontroler mengirimkan perintah AT- Command ke M1306B lewat komunikasi serial 232N. lalu modem GSM ini akan mengirimkan data sesuai dengan AT-Command yang diterimanya. AT-Command adalah perintah instruksi yang diterima atau dikenali oleh modem GSM agar bisa menjalankan fungsinya. Modem GSM bisa berupa Hp atau modem M130B seperti di atas. Alat ini mempunyai berbagai macam type sesuai dengan kebutuhan yang kita inginkan. Selain dapat dihubungkan dengan PC, Modem Wavecom dapat juga dihubungkan dengan device yang mempunyai koneksi serial dataRS232N.
15
Gambar 2.9 Modem Wavecom M1306B
2.5.1 Sub HD 15-PIN connector Sub HD-15 pin yang fungsi sebagai konektor untuk ke IC max232 yang dipakai sebagai converter anatara modem wavecome ke mikrokontroler
Gambar 2.10 Sub HD 15-pin konektor.
16
2.5.2 Power Supply Connector: Untuk power supply modem tersebut terdapat 4 pin yang bersatu yang mempunyai fungsi masing-masing
Gambar 2.11 Power Supply Connector
Tabel 2.1 Koneksi Power Supply Pada Modem Pin # 1 2 3 4
2.6
Signal V+BATT GND NC NC
I/O I
I/O Type Description Comment power supply battery input high current power supply ground reserved reserved
TRANSISTOR NPN945
Fungsi Transistor dalam suatu rangkaian elektronika, terutama dalam sebuah sirkuit atau jalan sebuah rangkaian. Secara keseluruhan fungsi transistor hanya sebagai jangkar dalam suatu komponen. Transistor merupakan komponen elektronika
17
yang memiliki 3 kaki,di mana dari masing masing kaki di beri nama dengan basis (B), colector (C) dan emitor (E).
Gambar 2.12 Simbol Transistor
Gambar 2.13 Transistor
Transistor adalah sebuah alat semikonduktor yang bisa di pakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung tegangan (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal dan sebagai fungsi lainnya. Transistor sendiri juga dapat kita jadikan semacam kran listrik , di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET) dapat memungkinkan pengaliran arus listrik yang sangat akurat dari sumber listriknya.
18
Fungsi transistor juga dapat kita bedakan menjadi 2 bagian, yaitu transistor bagian PNP dan transistor bagian NPN. Untuk dapat membedakan antara transistor PNP dan transistor NPN dapat kita lihat dari arah panah pada kaki emitornya. Contohnya adalah transistor PNP yang anak panahnya mengarah ke dalam dan transistor NPN arah panahnya mengarah ke luar.
Fungsi transistor memang sangat penting dalam dunia elektronika modern. Khususnya dalam rangkaian analog, di mana transistor di gunakan dalam amplifier atau penguat. Di dalam rangkaian analog meliputi pengeras suara, sumber listrik stabil dan juga penguat sinyal radio.
Sedangkan dalam rangkaian digital, transistor banyak di gunakan sebagai saklar yang memiliki kecepatan tinggi. Dari beberapa transistor juga dapat kita rangkai sedemikian rupa sehingga sebuah transistor yang kita rangkai tadi berfungsi sebagai logic gate, memory dan komponen komponen lainnya.
Cara kerja transistor sangat berbeda dengan komponen penguat lainnya, seperti tabung elektronik yang kemampuannya dapat berkembang secara berkala tergantung dari bentuk fisik yang di miliki oleh transistor itu sendiri. Itu sebabnya transistor menjadi pilihan utama para penghobi elektronika dalam menyusun konsep rangkaian.
19
Sekarang ini fungsi transistor banyak yang sudah terkontaminasi dan di satukan dari beberapa jenis transistor menjadi satu buah komponen yang lebih kompleks yang dalam dunia elektronika biasa di sebut dengan Integrated Circuit (IC). IC mempunyai cara kerja dan kemampuan yang lebih sederhana, tetapi mempunyai bentuk fisik yang ringkas sehingga tidak banyak memakan tempat.
2.7 Buzzer Buzzer merupakan komponen yang digunaan untuk menghasilkan bunyi yang berfungsi sebagai peringatan atau indikator. Buzzer ini dikendalikan oleh mirokontroller denga memberikan nilai logic 1 atau 0 pada rangkaian buzzer. Jika input rangkaian buzzer mendapat nilai logic 1, maka buzzer akan berbunyi, dan sebaliknya jika rangkaian buzzer mendapat nilai logic 0 maka buzzer tidak akan berbunyi. Bagian rangkaian ini terdiri dari komponen-komponen seperti transistor yang jenisnya NPN dan buzzer. Pada rangkaian buzzer ini fungsi dari transistor digunakan sebagai saklar atau switch. 2.8 IC ATmega16. Mikrokontroler adalah sebuah system computer lengkap dalam satu serpih (chip). Mikrokontroler lebih dari sekedar prosesor karena sudah terdapat dan berisikan ROM (read-only memory), RAM (read-write memory), beberapa Bandar
20
masukan maupun keluaran, dan beberapa peripheral seperti pencacah/pewaktu, ADC (analog to digital coverter), DAC (digital to analog converter) dan serial komunikasi. Salah satu
mikrokontroler
yang banyak digunakan saat
ini
yaitu
mikrokontroler AVR, AVR adalah mikrokontroler RISC (reduce instruction set compute) 8 bit berdasarkan arsitektur Harvard. Secara umum mikrokontroler AVR dapat dikelompokan mendaji 3 kelompok, yaitu AT90Sxx, ATmega, dan ATtiny. Pada
sasar
nya
yang
membedakan
masing-masing
kelas
adalah
memori,peripheral,dan fiturnya. Seperti mikroprosesor pada umumnya, secara internal mikrokontroler ATmega16 terdiri dari atas unit-unit fungsional arithmetic dan Logical unit (ALU), himpunan register kerja, register dan decoder intruksi, dan pewaktu besrta komponen kendali lainnya. Berbeda dengan mikroprosesor, mikrokontroler menyediakan memori dalam serpih yang sama dengan prosesornya (chip). 2.8.1 Arsitektur IC ATmega16 Mikrokontroler ini menggunakan arsitektur harvad yang memisahkan memori program dari memori data, baik bus alamat maupun bus data, sehingga pengaksesan program dan data dapat dilakukan secara bersamaan (converter) : Secara garis besar mikrokontroler Atmega16 terdiri dari : 1. Arsitektir RISC denga throughput mencapai 16 MIPS pada frekuensi 16Mhz.
21
2. Memiliki kapasitas flash memori 16Kbyte, EEPROM 512 Byte, dan SRAM 1 Kbyte. 3. Saluran I/O 32 buah, yaitu Bandar A, Bandar B, Bandar C, dan Bandar D. 4. CPU yang terdiri dari 32 buah register. 5. User interupsi internal dan eksternal 6. Bandar antarmuka SPI dan Bandar USART sebagai komunikasi serial 7. Fitur pheriperal
Dua buah 8-bit timer/counter dengan prescaler terpisah dan mode compare
Satu buah 16-bit timer/counter dengan prescaler terpisah, mode compare, dan metode capture
Real time counter dengan osilator tersendiri
Empat kanal PWM dan antarmuka komparator analog
delapan kanal, 10 bit ADC
byte-oriented two-wire serial interface
