BAB II TEORI DASAR
2.1. Sistem Respirasi
Gambar 2.1 Sistem Respirasi Manusia
5
2.1.1. Pendahuluan Proses respirasi sangat penting untuk kelangsungan hidup karena berfungsi sebagai pemasok oksigen untuk metabolisme semua sel aktif dalam tubuh serta menyingkirkan CO2 yang merupakan hasil proses metabolisme dari sel. Sistem respirasi terdiri berbagai struktur yang terlibat dalam proses pertukaran gas antara darah dengan lingkungan eksternal paru-paru, sekelompok pembuluh darah yang menuju ke paru-paru selama bernafas. Sistem respirasi tidak dapat menjalankan keseluruhan proses respirasi sendiri, sistem ini hanya berperan pada ventilasi dan pertukaran O2 dan CO2 antara paru-paru dengan darah. Semua makhluk hidup pasti melakukan pernapasan atau respirasi. Pernapasan
merupakan
rangkaian
proses
sejak
pengambilan
gas/udara,
penggunaannya untuk memecah zat, pengeluaran gas sisa pemecahan zat serta pemanfaatan energi yang dihasilkannya, yang berlangsung didalam tubuh makhluk hidup. Pengambilan gas dari lingkungannya berbeda-beda untuk setiap jenis makhluk hidup. Secara garis besarnya pengambilan gas oleh makhluk hidup dapat dibedakan menjadi dua, yaitu secara tidak langsung dan secara langsung. Pernapasan manusia termasuk pernapasan tidak langsung, artinya udara pernapasan yang diperlukan tubuh tidak dapat langsung masuk kedalam sel melalui permukaan tubuh, tetapi melalui selaput tipis yang terdapat didalam saluran pernapasan yaitu didalam gelembung paru-paru. Dengan demikian, pertukaran gas pada manusia dan vertebrata lainnya dilakukan melalui dua tahap, yakni : 1. Pertukaran gas dari udara luar/udara bebas kedalam sel-sel darah pada jaringan epitel selaput alveolus. Pertukaran gas ini dikenal dengan pernapasan luar atau respirasi eksternal 2. Pertukaran gas dari sel-sel darah dalamd kapiler dengan sel-sel jaringan tubuh. 6
Pertukaran gas ini dikenal dengan pertukaran dalam atau respirasi internal
2.1.2. Mekanisme Pernapasan Manusia Pada hakikatnya bernapas adalah pengambilan udara pernapasan dari udara bebas untuk masuk kedalam tubuh atau paru-paru, serta mengeluarkan gas sisa ke udara bebas. Pengambilan udara pernapasan ini dikenal dengan inspirasi, sedangkan pengeluarannya dikenal dengan ekspirasi. Aliran udara dari udara bebas ke paru-paru dan sebaliknya ditentukan oleh perubahan tekanan udara dalam rongga paru-paru, rongga dada, dan rongga perut. Perubahan tekanan ini disebabkan oleh karena terjadinya perubahan volume setiap ruangan tersebut. Perubahan volume ruangan tersebut diatur oleh otot pernapasan, yang meliputi otot antar tulang rusuk, otot diafragma, dan otot dinding perut. Didalam tubuh, udara yang telah dihirup akan dipertahankan suhunya sesuai dengan suhu tubuh manusia yaitu sekitar 370 C. Berdasarkan otot yang berperan aktif, pernapasan manusia dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu pernapasan dada dan pernapasan perut. a. Pernapasan Dada Otot yang berperan aktif pada pernapasan dada adalah otot antartulang rusuk luar, yang berperan mengangkat tulang-tulang rusuk dan otot antartulang rusuk dalam yang berperan meurunkan tulang rusuk keposisi semula. Bila otot antartulang rusuk luar berkontraksi maka tulang rusuk terangkat sehingga volume dada bertambah besar. Karena rongga dada merupakan ruangan tertutup maka bertambahnya volume rongga dada akan menurunkan tekanan rongga dada, sehingga menjadi lebih kecil dari tekanan udara rongga paru-paru. Hal ini akan mendorong paru-paru mengembang sehingga volumenya menjadi lebih besar, tekanannya menjadi lebih kecil dari tekanan udara bebas. Akibat dari semua itu maka terjadilah aliran udara dari udara luar ke dalam rongga paru-paru
7
melalui rongga hidung, batang tenggorok, bronkus, dan alveolus atau gelembung paru-paru. Sebaliknya bila otot antar tulang rusuk dalam berkontraksi, maka tulang rusuk akan tertarik ke posisi semula, sehingga volume rongga dada akan mengecil, dan tekanannya membesar. Tekanan ini akan mendesak dinding paruparu, sehingga rongga paru-paru ikut mengecil yang meyebabkan tekana udara dalam rongga paru-paru meningkat. Keadaan ini akan menyebabkan udara dalam rongga paru-paru terdorong keluar. b. Pernapasan Perut Otot yang berperan aktif dalam pernapasan perut adalah otot diafragma dan otot dinding rongga perut. Bila otot diafragma berkontraksi, maka posisi diafragma akan mendatar. Posisi ini menyebabkan bertambah besarnya volume rongga dada, sehingga tekanan udara dalam rongga dada mengecil. Penurunan tekanan udara dalam rongga dada akan diikuti mengembangnya paru-paru dan penurunan tekanan udara dalam paru-paru, sehingga tekanan udara dalam paruparu menjadi lebih kecil dari tekanan udara luar. Hal inilah yang menyebabkan terjadinya aliran udara luar kedalam saluran pernapasan. Bila otot diafragma berelaksasi dan otot dinding perut berkontraksi, maka isi rongga perut akan terdesak kearah diafragma, sehingga posisi diafragma akan cekung ke arah rongga dada. Keadaan ini menyebabkan volume rongga dada mengecil, dan tekanannya meningkat. Naiknya tekanan dalam rongga paru-paru akan menyebabkan isi rongga paru-paru terdorong ke luar, sehingga terjadilah ekspirasi.
2.1.3. Udara yang Dipernapaskan Tekanan udara dalam paru-paru selalu berubah pada setiap gerakan pernapasan. Saat inspirasi dimulai, tekanan udara dalam paru-paru turun satu sampai dua mmHg lebih rendah dari tekanan udara luar. Sebaliknya pada saat
8
ekspirasi baru dimulai, paru-paru memeras udara didalamnya sehingga tekanan udara dalam paru-paru tiga mmHg lebih tinggi dari tekanan udara luar. Seperti halnya tekanan udara dalam paru-paru, volume udara yang dipernapaskna oleh paru-paru juga bervariasi. Hal ini dapat terjadi karena pengaruh cara, kekuatan, dan posisi badan seseorang yang melakukan pernapasan. Secara garis besarnya udara yang dipernapaskan dapat dibedakan menjadi 6 macam, yaitu sebagai berikut :
a. Udara Pernapasan (UP) Udara pernapasan merupakan udara yang masuk atau keluar paru-paru sebagai akibat pernapasan biasa. Udara pernapasan ini sering disebut sebagai tidal volume yang volumenya berkisar 500 cc. b. Udara Komplementer (UK) Udara komplementer merupakan udara yang masih dapat dimasukkan kedalam paru-paru secara maksimal setelah inspirasi normal. Volume udara ini lebih kurang 1.500 cc c. Udara Cadangan (UC) Udara cadangan merupakan udara yang masih dapat dikeluarkan secara maksimal setelah melakukan ekspirasi normal. Volume udara cadangan adalah lebih kurang 1.500 cc d. Udara Residu (UR) Udara residu merupakan udara yang masih tersisa didalam paru-paru setelah melakukan ekspirasi maksimal. Volume udara ini sekitar 1.000 cc
9
e. Kapasitas Vital Paru-paru (KV) Kapasitas vital paru-paru merupakan udara yang dapat dihembuskan semaksimal mungkin setelah melakukan inspirasi secara maksimal. Dengan demikian kapasitas vital paru-paru merupakan penjumlahan dari udara pernapasan (UP), udara komplementer (UK), dan udara cadangan (UC). Bila dituliskan secara matematik, maka kapasitas vital paru-paru didefinisikan sebagai :
f. Volume Total Paru-paru Volume total paru-paru merupakan udara yang dapat tertampung secara maksimal didalam paru-paru. Jadi volume total paru-paru sama dengan kapasitas vital paru-paru (KV) ditambah volume udara residu (UR) Dalam keadaan biasa, sekali menghirup udara adalah sebanyak 500 cc. Dari sejumlah udara tersebut hanya 350 cc yang dapat sampai ke alveolus paruparu, sedangkan 150 cc lainnya mengisi ruangan sepanjang saluran pernapasan.
2.2. Gambaran Umum Humidifier Humidifier merupakan suatu alat yang difungsikan untuk menjaga tingkat kelembaban udara yang dihasilkan dari ventilator. Udara yang berasal dari ventilator tersebut berupa oksigen dan udara tekan yang keduanya di mix didalam ventilator tersebut. Tingkat kelembaban tersebut dijaga dengan cara melakukan pemanasan air didalam suatu chamber yang disinkronkan dengan berapa besar suhu yang diatur untuk melakukan pemanasan air didalam chamber tersebut.
10
Gambar 2.2 Humidifier MR 730
Gambar 2.3 HumidifierMR850
VENTILATOR
5
8 3
4 6
7 1
9
2
Gambar 2.4 Analogi Diagram Alir Humidifier
Adapun penjelasan dari analogi diagram alir humidifier adalah sebagai berikut : Ketika besarnya suhu telah disetting pada kontrol setting suhu (1), maka akan terjadi pemanasan air didalam chamber (4). Pemanasan ini dilakukan oleh suatu sistem pemanas yang terdapat didalam alat ini. Besarnya suhu yang diatur ditampilkan pada suatu sistem penampil (2) yang berupa LCD. Meskipun didalam alat ini terdapat berbagai pemilihan besarnya suhu pada kontrol setting suhu,
11
namun yang paling umum digunakan adalah setting suhu dengan besar suhu 370C. Fungsi dari pemanasan air pada chamber dengan suhu yang telah disetting adalah agar oksigen dan udara tekan dari ventilator tetap terjaga tingkat kelembabannya. Kemudian besarnya panas yang terjadi didalam chamber dideteksi oleh suatu sensor (5) yang diletakkan pada tubing inspirasi. Agar uap-uap air yang telah terbentuk tetap terjaga suhunya sesuai suhu settingan, maka didalam perjalanannya menuju hidung, didalam tubing tersebut digunakan heater wire (3). Dimana fungsi heater wire ini adalah menjaga agar uap air dengan suhu yang telah sesuai yang nantinya akan masuk dan dihirup oleh hidung tetap terjaga kestabilan suhunya. Adapun panasnya heater wire ini dideteksi oleh suatu sistem sensor (7) pula yang diletekkan kurang lebih 15 mm menuju hidung. Selain itu, dalam alat ini juga terdapat beberapa parameter yang saling mendukung. Diantaranya dalam alat ini terdapat sistem pendeteksi low water dan suhu lebih terhadap panas didalam chamber yang dideteksi oleh suatu sensor.
2.3. LM 35 Sebagai Sensor Suhu LM 35 merupakan suatu sensor panas yang berfungsi untuk mendeteksi besarnya derajat panas/temperature. Dimana dalam aplikasinya LM 35 sangat presisi didalam mendeteksi besarnya derajat panas/temperature. Output yang dihasilkan oleh sensor ini sangat linier dan terkalibrasi pada satuan derajat celcius. Maksudnya setiap kenaikan 1 derajat celcius akan menghasilkan output pada sensor ini sebesar 10 mV. Pada LM 35 ini tidak dilengkapi dengan rangkaian luar/terminal kalibrasi. Ketelitian dalam mendeteksi panas pada sensor ini sampai ¼ derajat celcius. Sedangkan range atau jangkauan yang dapat dideteksi oleh LM 35 ini berkisar dari -550C sampai dengan 1500C.
12
+VCC
LM35
Vout
Gambar 2.5 Sensor Suhu LM 35
Output pada LM 35 ini memiliki tingkat impedansi yang sangat rendah. Selain itu IC tersebut menggunakan arus sebesar 60μA dan panas yang ditimbulkan oleh IC tersebut sangat rendah yaitu kurang dari 0,10C pada ruangan terbuka. IC ini juga dapat difungsikan dengan supply tunggal (+ dan ground) atau bisa juga difungsikan dengan supply (+ dan -). Untuk mengetahui lebih jelas tentang sensor ini, adapun spesifikasi dari IC LM 35 adalah :
1. Terkalibrasi pada satuan celcius 2. Perubahan linier 10 mV setiap 0C 3. Kepekaannya ± 0,250C 4. Dapat bekerja dengan sempurna pada tegangan 4V sampai dengan 30V 5. Impedansi output sangat rendah ± 0,1Ω pada beban 1mA
2.4. Transistor Sebagai Saklar Untuk merancang transistor yang fungsinya sebagai saklar maka hal yang harus kita lakukan adalah membuat perhitungannya. Maksudnya mengetahui pada saat apa transistor tersebut bekerja sebagai saklar. Transistor bekerja sebagai saklar diidentifikasikan dalam dua kondisi, yaitu:
13
a. Pada saat kondisi 0/off (saklar tebuka) yakni pada saat transistor mengalami cut off/titik sumbat b. Pada saat kondisi on (saklar tertutup) yakni pada saat transistor mengalami saturasi.
Kemudian untuk dapat membuat transistor bekerja maka terlebih dahulu kita harus mengetahui karakteristik dari sebuah transistor tersebut. Dengan contoh, pada transistor tipe NPN, transistor tersebut dapat bekerja apabila tegangan di basis(trigger basis) mempunyai harga lebih besar atau sama dengan 0,7 V. Karena fungsi basis disini adalah sebagai control sebuah transistor. Selain itu transistor dapat bekerja apabila ada pergerakan arus dari kaki basis ke kaki emitter. Kemudian juga terjadi pergerakan arus dari kaki kolektor menuju kaki emitter. Sehingga didapatkan nilai arus dari kolektor menuju emiter lebih besar daripada arus dari kaki basis menuju emiter.
Berdasarkan hukum arus Kirchoff, maka dapat diketahui nilai arus, IE = IC + IB
Salah satu keunggulan dari transistor adalah, nilai arus yang terjadi pada kolektor lebih besar dari arus yang terdapat pada basis, penguatan arus
dc ,
merupakan penentu dari perbedaan dari kedua arus ini βdc = IC/IB
Sifat-sifat dari transistor dapat diketahui setelah melihat gambar 2.6 berikut ini :
14
RC + VCC
VCE
RB
+
-
VBB -
Gambar 2.6 Rangkaian Common Emiter
Pada gambar dapat diketahui nilai arus basis berdasarkan hukum Ohm, IB = VBB – VBE RB
Dan dengan hukum tegangan Kirchoff dapat diketahui, VCE = VCC – (IC.RC)
Untuk dapat mengetahui dimana daerah kerja transistor, maka dibuatlah garis beban yang memotong sumbu vertical IC dan sumbu horizontal VCE. IC IC = VCC/RC
TITIK SATURASI
CUT OFF
VCE VCC = VCE
Gambar 2.7 Garis Beban Daerah Kerja Transistor
Garis beban yang mengenai kurva IB = IB (sat) dan VCE = 0V merupakan daerah saturasi transistor, sedangkan garis beban yang mengenai kurva IB = 0 dan VCE = VCC adalah daerah cut off transistor.
15
2.4.1. Transistor Dalam Keadaan Saturasi Pada transistor jenis NPN, apabila dioda basis emitor mendapat forward bias dan dioda basis-kolektor juga mendapat forward bias, maka arus dapat mengalir dari kolektor menuju ke emitor. Pada keadaan ini transistor berada dalam daerah saturasi dan VCE atau tegangan antara kolektor dengan emitor dapat dianggap nol. Dalam kondisi ini transistor dianggap seperti sebuah saklar tertutup.
Besarnya arus yang mengalir menuju kolektor saat saturasi didefinisikan : IC = VCC – VCE RC
Daerah ini ditandai dengan nilai IB yang maksimum. Hal ini berpengaruh terhadap harga VCE kecil sekali sehingga nilai VCE dapat dianggap nol. Untuk perhitungannya secara teori dapat digunakan rumus:
IC(sat) = VCC RC
+VCC
+VCC
RC RC +VBB
RB
Gambar 2.8 Transistor Dalam Keadaan Saturasi
16
2.4.2. Transistor Dalam Keadaan Cut Off Pada transistor jenis NPN, apabila basis lebih negatif dari emitor maka arus tidak akan mengalir dari kolektor menuju ke emitor. Pada keadaan ini transistor berada dalam daerah cut off dan dapat dianggap sebagai sakelar terbuka. Pada saat transistor cut off, tidak ada arus bocor yang mengalir melalui beban RC kecuali arus bocor yang sangat kecil (IC
0), sehingga besarnya IC
dapat diabaikan.Daerah ini ditandai dengan minimumnya nilai IB. Minimumnya nilai arus basis mengakibatkan nilai arus kolektor juga minimum. Sehingga apabila kita kalkulasikan terhadap rumus maka kita akan mendapatkan perhitungan tegangan cut off, yaitu: Vcutoff = VCC = VCE
+VCC
+VCC
RC RC +VBB
RB
Gambar 2.9 Transistor Dalam Keadaan Cutt Off
2.5 Mikrokontroler AVR ATMega 8535 Atmel
adalah
salah
satu
vendor
yang
bergerak
di
bidang
mikroelektronika,telah mengembangkan AVR(Alf and Vegard‟s Risc processor) sekitar tahun 1977. Berbeda dengan mikrokontroler MCS51, AVR menggunakan
17
arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang mempunyai lebar bus data 8 bit. Perbedaan ini bisa dilihat dari frekuensi kerjanya. MSC51 memiliki frekuensi kerja seperdua belas kali frekuensi osilator sedangkan frekuensi kerja AVR sama dengan frekuensi osilator. Jadi dengan frekuensi osilator yang sama, kecepatan AVR dua belas kali lebih cepat dibandingkan dengan kecepatan MCS51.
Secara
umum
AVR
dibagi
menjadi
4
kelas
yaitu:
ATtiny,AT90Sxx,ATMega,AT86RFxx. Perbedaan antara type AVR terletak pada fitur-fitur yang ditawarkan, sementara dari segi arsitektur dan set instruksi yang digunakan hampir sama.
2.5.1Arsitektur Mikrokontroler AVR ATMega 8535 AVR termasuk kedalam jenis mikrokontroler RISC (Reduced Instruction Set Computing) 8 bit. Berbeda dengan mikrokontroler keluarga MCS-51 yang berteknologi CISC (Complex Instruction Set Computing). Pada mikrokontroler dengan teknologi RISC semua instruksi dikemas dalam kode 16 bit (16 bits words) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1clock, sedangkan pada teknologi CISC seperti yang diterapkan pada mikrokontroler MCS-51, untuk menjalankan sebuah instruksi dibutuhkan sebanyak 12 siklus clock.
18
Gambar 2.10 Arsitektur ATMega 8535
Secara garis besar, arsitektur mikrokontroler ATMega 8535 terdiri dari : 1. 32 saluran I/O (Port A, Port B , Port C, Port D) 2. 10 bit 8 channel ADC (Analog to Digital Converter)
19
3. 4 channel PWM 4. 6 sleep Modes : Idle, ADC Noise Reduction, Power-Save, Power-Down, Standby and Extended Stanby 5. 3 buah timer/counter 6. Analog Comparator 7. Watchdog timer dengan osilator internal 8. 512 byte SRAM 9. 512 byte EEPROM 10. 8 kb flash memory dengan kemampuan Read While Write 11. Unit interupsi (internal dan external) 12. Port antarmuka SPI8535 „‟memory map‟‟ 13. Port USART untuk komunikasi serial dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps 14. 4,5 V sampai 5,5 V operation, 0 sampai 16 Mhz
2.5.2 Peta Memory ATMega 8535 ATMega 8535 memiliki ruang pengamatan memori data dan memori program yang terpisah. Memori data tebagi menjadi 3 bagian yaitu : 32 buah register umum, 64 buah register I/O dan 512 byte SRAM internal. Register untuk keperluan umum menempati space data pada alamat terbawah yaitu $00 sampai $1F. Sementara itu register khusus untuk menangani I/O dan kontrol terhadap mikrokontroler menempati 64 alamat berikutnya, yaitu mulai dari $20 sampai $5F. Register tersebut merupakan register yang khusus digunakan untuk mengatur fungsi terhadap berbagai peripheral mikrokontroler seperti pada kontrol register, timer/counter, fungsi-fungsi I/O, dan sebagainya. Register khusus alamat memori secara lengkap dapat dilihat pada tabel dibawah. Alamat memori berikutnya digunakan untuk SRAM 512 byte, yaitu pada lokasi $60 sampai dengan $25F. 20
Gambar 2.11 Memori AVR ATMega 8535
Selain itu AVR ATMega 8535 juga memiliki memori data berupa EEPROM 8-bit sebanyak 512 byte. Alamat EEPROM dimulai dari $000 sampai $1FF.
2.5.3 Status Register Status register adalah register berisi status yang dihasilkan pada setiap operasi yang dilakukan ketika suatu instruksi dieksekusi. SREG merupakan bagian dari inti CPU mikrokontroler.
Gambar 2.12 Status Register
21
Keterangan Status Register ATMega 8535
1. Bit7 – I (Global Interrupt Enable), bit harus diset untuk mengenable semua jenis interupsi. 2. Bit6 – T (Bit Copy Storage), instruksi BLD dan BST menggunakan bit T sebagai sumber atau tujuan dala operasi bit. Suatu bit dalam sebuah register GPR dapat disalin ke bit T menggunakan instruksi BST dan sebaliknya bit T dapat disalin kembali kesuatu bit dalam register GPR dengan menggunakan instruksi BLD. 3. Bit5 – H (Half Cary Flag) untuk menunjukan ada tidaknya setengah carry pada operasi aritmatika. 4. Bit4 – S (Sign Bit) merupakan hasil operasi EOR antara flag – N (negatif) dan flag V (komplemen dua overflow). 5. Bit3 – V (Two‟s Component Overflow Flag) bit ini berfungsi untuk mendukung operasi matematis. 6. Bit2 – N (Negative Flag) Flag N akan menjadi Set, jika suatu operasi matematis menghasilkan bilangan negatif. 7. Bit1 – Z (Zero Flag) bit ini akan menjadi Set, jika operasi matematis menghasilkan bilangan 0. 8. Bit0 – C ( Carry Flag) bit ini akan menjadi Set apabila suatu operasi menghasilkan carry.
22
2.5.4 Konfigurasi Pin Mikrokontroler AVR ATMega 8535 Mikrokontroler ATMega 8535 memiliki 40 pin untuk model PDIP, dan 44 pin untuk model TQFP dan PLCC. Nama-nama pin pada mikrokontroler ini adalah :
1. VCC : merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya. 2. GND : merupakan pin ground. 3. Port A (PA0...PA7) : merupakan pin I/O dan pin masukan ADC. 4. Port B (PB0...PB7) : merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus yaitu sebagai timer/counter, komperator analog SPI. 5. Port C (PC0...PC7) : merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus yaitu TWI, komperator analog, input ADC dan timer osilator. 6. Port D (PD0...PD7) : merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus yaitu komperator analog, interupsi eksternal dan komunikasi serial. 7. Reset : merupakan pin yang digunakan untuk mereset mikrokontroler. 8. XTAL1 dan XTAL2 : merupakan pin masukan clock eksternal. 9. XTAL1 dan XTAL2 : merupakan pin masukan clock eksternal. 10. AREF : merupakan pin tegangan referensi ADC.
23
Gambar 2.13 IC Mikrokontroler ATMega 8535
2.5.4.1 Deskripsi pin-pin pada mikrokontroler ATMega 8535 1. Port A Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port A dapat memberi arus 20mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register Port A (DDRA) harus di setting terlebih dahulu sebelum port A digunakan. Bit-bit DDRA diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port A yang bersesuaian sebagai input atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, kedelapan pin port A juga digunakan untuk masukan sinyal analog bagi A/D converter.
24
2. Port B Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port B dapat memberi arus 20mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port B (DDRB) harus disetting terlebih dahulu sebelum port B digunakan. Bit-bit DDRB diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port B yang bersesuaian sebagai input atau diisi 1 jika sebagai output. Pin-pin port B juga memiliki fungsi-fungsi alternatif khusus seperti yang dapat dilihat dalam tabel berikut.
Tabel 2.1 Fungsi Pin-pin Port B PORT PIN
FUNGSI KHUSUS
PB0
T0 = Timer/counter 0 external counter input
PB1
T1 = Timer/counter 0 external counter input
PB2
AIN0 = Analog comparator positive input
PB3
AIN1 = Analogcomparator negative input
PB4
SS = SPI slave select input
PB5
MOSI = SPI bus master output/slave input
PB6
MISO = SPI bus master input/slave input
PB7
SCK = SPI bus serial clock
3. Port C Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer port C dapat memberi arus 20mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port C (DDRC) harus disetting terlebih dahulu sebelum port C
25
digunakan. Bit-bit DDRC diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port C yang bersesuaian sebagai input atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu dua pin port C (PC6 dan PC7) juga memiliki fungsi alternatif sebagai oscillator timer/counter 2. 4. Port D Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer port D dapat memberi arus 20mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port C (DDRC) harus disetting terlebih dahulu sebelum port D digunakan. Bit-bit DDRD diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port D yang bersesuaian sebagai input atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, pin-pin port D juga memiliki fungsi alternatif khusus seperti yang dapat dilihat dalam tabel berikut.
Tabel 2.2 Fungsi Pin-pin Port D Port Pin
Fungsi Khusus
PD0
RDX (UART input line)
PD1
TDX (UART output line)
PD2
INT0 (external interrupt 0 input)
PD3
INT1 (external interrupt 1 input)
PD4
OC1B (Timer/Counter 1 output compare B match output)
PD5
OC1A (Timer/Counter 1 output compare A match output)
PD6
ICP (Timer/Counter 1 input capture pin)
PD7
OC2 (Timer/Counter 2 output compare match output)
26
5. Reset RST pada pin 9 merupakan reset dari AVR. Jika pada pin ini diberi masukan low selama minimal 2 machine cycle maka system akan di-reset.
6. XTAL1 XTAL1 adalah masukan ke inverting oscillator amplifier dan input ke internal clock operating circuit. 7. XTAL2 XTAL2 adalah output dari inverting oscillator amplifier. 8. Avcc Avcc adalah kaki masukan tegangan bagi A/D converter. Kaki ini harus secara eksternal terhubung ke Vcc melalui lowpass filter. 9. AREF AREF adalah kaki masukan referensi bagi A/D converter. 10. AGND AGND adalah kaki untuk analog ground. Hubungkan kaki ini ke GND, kecuali jika board memiliki analog ground yang terpisah.
2.6 Bascom-AVR BASCOM-AVR adalah suatu program basic compiler berbasis windows untuk mikrokontroler keluarga AVR merupakan pemograman dengan bahasa tingkat tinggi “BASIC” yang dikembangkan dan dikeluarkan oleh MSC elektronika sehingga dapat dengan mudah dimengerti atau diterjemahkan. Dalam program BASCOM-AVR terdapat beberapa kemudahan untuk membuat program software ATMEGA 8535 sehingga setelah membuat suatu program, dapat diperiksa terlebih dahulu apakah program yg dibuat sudah benar atau masih salah sebelum didownload ke mikrokontroler.
27
Dalam BASCOM ada beberapa aturan dalam penamaan sebuah variabel: 1. Nama variabel maksimum terdiri atas 32 karakter 2. Karakter bisa berupa angka atau huruf 3. Nama variabel harus dimulai dengan huruf 4. Variabel tidak boleh menggunakan kata-kata yang digunakan oleh BASCOM sebagai perintah, pernyataan, internal register dan nama operator (AND, OR, DIM, dan lainnya).
2.7 Relay Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh arus listrik. Relay merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi (solenoid) di dekatnya. Ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak saklar akan menutup. Pada saat arus dihentikan, gaya magnet akan hilang, tuas akan kembali pada posisi semula dan kontak saklar kembali terbuka. Relay yang paling sederhana adalah relay elektromekanis yang memberikan pergerakan mekanis saat mendapatkan energi listrik. Secara sederhana relay elektromekanis ini didefinisikan sebagai berikut : Alat yang menggunakan gaya elektromekanis untuk menutup (atau membuka) kontak saklar. Saklar yang digerakkan (secara mekanis) oleh daya/energi listrik. Dalam pemakaiannya biasanya relay yang digerakkan dengan arus DC dilengkapi dengan sebuah dioda yang di pararel dengan lilitannya yaitu anoda pada tegangan (-) dan katoda pada tegangan (+). Ini bertujuan untuk mengantisipasi sentakan listrik yang terjadi pada saat
28
relay berganti posisi dari on ke off agar tidak merusak komponen sekitarnya. Konfigurasi dari kontak-kontak relay ada tiga jenis, yaitu :
Normally open (NO), apabila kontak-kontak tertutup sat relay dicatu.
Normally closed (NC), apabila kontak-kontak terbuka saat relay dicatu.
Change over (CO),relay mempunyai kontak tengah yang normal tertutup, tetapi ketika relay dicatu kontak tengah tersebut akan membuat hubungan dengan kontak-kontak yang lain.
Penggunaan relay perlu memperhatikan pengontrolannya serta kekuatan relay men-switch arus/tegangan. Biasanya ukurannya tertera pada body relay. Misalnya relay 12VDC/4 A 220V,artinya tegangan yang diperlukan sebagai pengontrolnya adalah 12volt DC dan mampu men-switch arus listrik (maksimal) sebesar 4 ampere pada tegangan 12 volt. Sebaiknya relay difungsikan 80% saja dari kemampuan maksimalnya agar aman.
29
Gambar 2.14 Relay
2.8 LCD LCD ( Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampilan yang menggunakankristal cair sebagai penampil utama. LCD bisa memunculkan gambar atau tulisan dikeranakan terdapat banyak sekali titik cahaya yang terdiri dari satu buah kristal cair sebagai sebuah titik cahaya. Sumber cahaya di dala sebuah perangkat LCD adalah lampu neon berwarna putih di bagian belakang susunan kristal tadi. Dalam menampilkan karakter untuk membantu menginformasikan proses dan control yang terjadi dalam suatu program kita sering menggunakan LCD. Dalam perancangan alat humidifier ini menggunakan LCD dengan karakter 16×2. Maksudnya 16 menyatakan kolom dan 2 menyatakan baris.
30
Gambar 2.15 LCD
2.9 Catudaya Catudaya atau power supply merupakan suatu rangkaian elektronik yang mengubah arus bolak-balik menjadi arus listrik searah. Hampir semua peralatan elektronik membutuhkan catudaya agar dapat befungsi. Ada banyak jenis atau variasi rangkaian catudaya dengan segala kelebihan dan kekurangannya. Namun secara prinsip rangkaian catudaya terdiri dari transformator,dioda, dan condensator.
31
32
