BAB II TINJAUAN PUSTAKA. 2.1 Alat-alat Ukur Yang Mengintegrasikan Kebesaran-kebesaran Listrik

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Alat-alat Ukur Yang Mengintegrasikan Kebesaran-kebesaran Listrik

Suatu alat ukur untuk mengintegrasika dan mengukur arus, daya reaktif atau sebangsanya, yang diberikan kepada suatu beban untuk suatu jangka waktu tertentu, sisebut alat ukur yang mengintegrsikan suatu kebesaran listrik. Untuk menyingkatnya maka akan dipakai istilah alat ukur integrasi. Diantara alat-alat ukur dalam kategori ini, maka alat ukur pengukur energi listrik adalah salah satu alat ukur yang terpenting dan mendapatkan pemakaiannya yang terluas, karena ia dipergunakan sebagai pengukur-pengukur energi dalam transaksi daya listrik.

2.2 Alat Pengukur Energi Arus Bolak Balik

2.2.1 Prinsip-prinsip kerja

Untuk penggunaan-penggunaan yang paling umum dari alat pengukur energi pada arus bolak balik, maka alat ukur dari type induksi mendapatkan pemakaian yang paling luas. Alat ukur dari type ini mempunyai peralatan gerak yang prinsip kerjanya adalah sama dengan alat ukur dari type induksi seperti diperlihatkan dalam gambar 2.1 jadi dalam gambar tersebut maka C p adalah inti besi dari kumaparan-kumparan tegangan, W p adalah kumparan-kumparan tegangan, C c adalah inti kumparankumparan arus dan W c adalah kumparan-kumparan arus. Arus beban I mengalir melalui Wc dan menyebabkan terjadinya fluksi magnetic Φ 1. Wp mempunyai sejumlah lilitan yang besar dan cukup besar untuk dianggap sebagai reaktansi murni, sehingga arus I p yang mengalir melalui W b akan tertinggal dalam fasanya terhadap

Universitas Sumatera Utara

tegangan beban dengan sudut sebesar 900, dan menyebabkan terjadinya fluksi magnetic sebesar Φ 2. pesamaan ini diperlihatkan dalam gambar 2.2. dengan demikian maka terhadap kepingan aluminium D, momen gerak T D yang berbanding lurus terhadap daya yang diperlihatkan dalam persamaan ωΦ1Φ2 sin α = cos φ akan diperkenakan.Misalnya bahwa oleh pengaruh momen gerak ini, kepingan aliminium ini akan berputar dengan kecepatan n. Sambil berputar ini, D akan memotong barisgaris fluksi mahnetis Φm dari mahnet yang permanen dan akan menyebabkan terjadinya arus-arus putar yang berbanding lurus terhadap n Φm didalam kepingan aluminium tersebut. Arus-arus putar ini akan pula memotong garis-garis fluksi Φm sehingga kepingan D akan mengalami suatu momen redaman Td yang berbanding lurus terhadap n (Φm)2 .

GAMBAR 2.1 Prinsip suatu meter penunjuk energi listrik arus B-B jenis

Gambar 2.2 Arus arus Eddy suatu piring

induksi


2.3 Fotodioda

Fotodioda adalah satu alat yang dibuat untuk berfungsi paling baik berdasarkan kepekaannya terhadap cahaya. Pada dioda ini, sebuah jendela memungkinkan cahaya untuk masuk melalui pembungkus dan mengenai persambungan. Cahaya yang dating menghasilkan electron bebas dan hole. Makin kuat cayahanya, makin banyak pula jumlah pasangan electron-hole ini dan makin besar pula arus baliknya.

Gambar 2.3 menunjukkan symbol dan rangkaian fotodioda. Panah yang ke dalam melambangkan cahaya yang dating. Sumber dan tahanan seri memberi prategangan balik pada fotodioda. Bila cahaya makin cerah, arus balik naik.

(a)

(b)

Gambar 2.3 Simbol dan Rangkaian Fotodioda

Fotodioda adalah salah satu contoh fotodetektor, yaitu sebuah alat optoelektronik yang dapat mengubah cahaya menjadi besaran listrik.


2.4 Transistor Transistor adalah komponen elektronika yang mempunyai tiga buah terminal. Terminal itu disebut emitor, basis, dan kolektor. Transistor seakan-akan dibentuk dari penggabungan dua buah dioda. Dioda satu dengan yang lain saling digabungkan dengan cara menyambungkan salah satu sisi dioda yang senama. Dengan cara penggabungan seperti dapat diperoleh dua buah dioda sehingga menghasilkan transistor NPN.

Bahan mentah yang digunakan untuk menghasilkan bahan N dan bahan P adalah silikon dan germanium. 1. Transistor germanium PNP 2. Transistor silikon NPN 3. Transistor silikon PNP 4. Transistor germanium NPN

Semua komponen di dalam rangkaian transistor dengan simbol. Anak panah yang terdapat di dalam simbol menunjukkan arah yang melalui transistor.

C

C B

B E NPN

E PNP

Gambar 2.4. simbol tipe transistor

Keterangan : C = kolektor E = emiter B = basis


Didalam

pemakaiannya

transistor

dipakai

sebagai

komponen

saklar

(switching) dengan memanfaatkan daerah penjenuhan (saturasi) dan daerah penyumbatan (cut off) yang ada pada karakteristik transistor.

Pada daerah penjenuhan nilai resistansi persambungan kolektor emiter secara ideal sama dengan nol atau kolektor dan emiter terhubung langsung (short). Keadaan ini menyebabkan tegangan kolektor emiter (V CE ) = 0 Volt pada keadaan ideal, tetapi pada kenyataannya V CE bernilai 0 sampai 0,3 Volt. Dengan menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan on seperti pada gambar 2.5 Vcc

Vcc IC

RB VB

R

Saklar On VCE

IB

VBE

Gambar 2.5. Transistor sebagai Saklar ON Saturasi pada transistor terjadi apabila arus pada kolektor menjadi maksimum dan untuk mencari besar arus basis agar transistor saturi adalah : I max =

Vcc Rc

hfe . I B =

IB =

Vcc Rc

Vcc ……………………………………………………………….. (2-1) hfe . Rc

Hubungan antara tegangan basis (V B ) dan arus basis (I B ) adalah :

IB =

VB − VBE RB

V B = I B . R B + V BE

VB =

Vcc . R B + VBE ……………………………………………………… (2-2) hfe . Rc

Jika tegangan V B telah mencapai VB =

Vcc . R B + VBE , maka transistor akan hfe . Rc

saturasi, dengan Ic mencapai maksimum.


Gambar 2.6 dibawah ini menunjukkan apa yang dimaksud dengan V CE (sat) adalah harga V CE pada beberapa titik dibawah knee dengan posisi tepatnya ditentukan pada lembar data. Biasanya V CE (sat) hanya beberapa perpuluhan volt, walaupun pada arus kolektor sangat besar bisa melebihi 1 volt. Bagian dibawah knee pada gambar 2.9 dikenal sebagai daerah saturasi.

IC Penjenuhan (saturation)

IB > IB (sat) IB = IB (sat)

Vcc Rc

IB Titik Sumbat (Cut off)

IB = 0 VCE

Gambar 2.6. Karakteristik daerah saturasi pada transistor Pada daerah penyumbatan,nilai resistansi persambungan kolektor emiter secara ideal sama dengan tak terhitung atau terminal kolektor dan emiter terbuka (open).

Keadaan ini menyebabkan tegangan (V CB ) sama dengan tegangan sumber (Vcc). Tetapi pada kenyataannya Vcc pada saat ini kurang dari Vcc karena terdapat arus bocor dari kolektor ke emiter. Dengan menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan off seperti gambar dibawah ini. Vcc

Vcc IC

RB VB

R Saklar Off

VCE IB

VBE

Gambar 2.7.Transistor Sebagai Saklar OFF

Keadaan penyumbatan terjadi apabila besar tegangan habis (V B ) sama dengan tegangan kerja transistor (V BE ) sehingga arus basis (I B ) = 0 maka :


IB =

IC hfe

I C = I B . hfe I C = 0 . hfe IC = 0 Hal ini menyebabkan V CE sama dengan Vcc dapat dibuktikan dengan rumus : Vcc = Vc + V CE V CE = Vcc – (Ic . Rc) V CE = Vcc

2.5 Rangkaian Penguat

2.5.1 Rangkaian Penguat-Pembalik (inverting)

Salah satu penggunaan OpAmp adalah sebagai penguat pembalik (inverting) , yaitu penguat yang keluarannya mempunyai tanda tegangan terbalik dibandingkan dengan tanda tegangan masukan. Hal ini diakibatkan oleh apa yang akan diuraikan berikut : R2

R1

I R1

A

A

R2 V0

+

Vi = o V0

V1

-

(a) Rangkaian Penguat

(b) Rangkaian Ganti

Gambar 2.8 Rangkaian Penguat Pembalik (inverting)

Salah satu sifat ideal OpAmp adalah bahwa resistansi masuk tak-terhingga besar. Akibatnya tidak ada arus masuk ke kedua terminal masuk. Dan semua arus


hanya akan melewati R 1 dan R 2 , seperti ditunjukkan dalam gambar 2.8 (a) .Disamping itu juga dikatakan bahwa perolehan tegangan A V tak terhingga. Tegangan keluaran V 0 = -A V V i terhingga , (V 0 < tak terhingga), sehingga A V tak terhingga berarti V i = 0. Sehingga tegangan dititik A dapat dikatakan nol (yang dinamakan bumi semu atau virtual ground). Gambar 2.8.(b) menunjukkan rangkaian ganti yang jelas menunjukkan bahwa : A V = V 0 /V 1 = -R 2 /R 1 ..................................................................................................................................

(2-3)

Dengan : Av

= Penguatan tegangan

Vo

= Tegangan output (Volt)

V1

= Tegangan masukan (Volt)

R2,R1 = Hambatan (ohm)

Persamaan di atas meninjukkan bahwa perolehan penguat tergantung pada perbandingan tahanan pararel (R 2 ) dan tahanan seri (R 1 ) dari penguat tersebut. Dari persamaan tersebut juga terlihat bahwa tanda tegangan keluar V 0 terbalik dibandingkan dengan tanda tegangan masuk V 1 . Karena itu penguat tersebut dinamakan penguat pembalik (inverting).

2.5.2 Rangkaian Penguat-Bukan Pembalik (non inverting)

Kalau tegangan masukan tidak dimasukkan lewat terminal pertama tetapi langsung keterminal kedua, yaitu sebesar V 2 , maka tegangan hasil penguatannya V 0 akan lain, tidak lagi terbalik tandanya (lihat Gambar 2.9 (a). Paga gambar 2.9.(b) ditunjukkan rangkaian gantinya dengan memahami bahwa karena virtual ground (V i = 0 ), maka tegangan dititik A dianggap sama dengan V 2 , yakni V A = V 2 .


R2

R1 I R1

A

A

R2 V0

+

Vi

V1

V1

-

V2

(a) Rangkaian Penguat

(b) Rangkaian Ganti

Gambnar 2.9 Rangkaian penguat-bukan pembalik (non-inverting) Dari rangkaian ganti Gambar 2.9 (b) jelas bahwa

A V = V 0 /V 2 = V 0 /V A = (R 1 +R 2 )/R 1 = 1+ (R 2 /R 1 ) ............................................

(2-

4)

Dengan : Av

= Penguatan tegangan

V0

= Tegamngan output (Volt)

V2

= Tegangan di terminal 2 (volt)

VA

= Tegangan dititik A (Volt)

R1,R2 = Hambatan (ohm)

Persamaan (2-4) menunjukkan bahwa perolehan dari penguatan ini selalu satu lebih besar dari pada penguat pembalik (inverting) dan tanda tegangan hasil penguatan tidak terbalik. Karena itu penguatan ini dinamakan penguat bukan pembalik (noninverting). Seperti halnya pada penguat pembalik diatas, dari persamaan (2-4) di atas menunjukkan bahwa perolehan penguat bukan pembalik juga hanya tergantung pada perbandingan tahanan pararel (R 2 ) dan tahanan seri (R 1 ) dari penguat tersebut. Dari persamaan (2-4) tersebut juga dapat dilihat bahwa apabila R 2 disamakan dengan nol, maka perolehan A V sama dengan satu. Hal ini dimanfaatkan sebagai penyangga (buffer), yang mempunyai resistansi masuk tak terhingga (tinggi).


Rangkaian ditunjukkan dalam gambar 2.10 yang sering disebut sebagai penguat tegangan (voltage follower).

I

+ R1

A

V0

+

V2

Vi

Vi

V0

-

-

V2

(b)

(a)

Gambar 2.10. Rangkaian penguat tegangan (Voltage Follower) (a). R 2 = 0 (b). Penggambaran yang lajim

2.6 Perangkat Keras

2.6.1 Mikrokontroler AT89S51

Mikrokontroler,

sebagai

suatu

terobosan

teknologi

mikrokontroler

dan

mikrokomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar (market need) dan teknologi baru. Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang kecil serta dapat diproduksi secara massal (dalam jumlah banyak) sehingga harga menjadi lebih murah (dibandingkan mikroprosesor). Sebagai kebetuhan pasar, mikrokontroler hadir untuk memenuhi selera industri dan para konsumen akan kebutuhan dan keinginan alat-alat bantu dan mainan yang lebih canggih.

Ilustrasi yang mungkin bisa memberikan gambaran yang jelas dalam penggunaan mikrokontroler adalah aplikasi mesin tiket dalam arena permainan yang saat ini terkenal di Indonesia. Jika kita sudah selesai bermain, maka akan diberikan suatu nilai, nilai inilah yang menentukan berapa jumlah tiket yang bisa diperoleh dan jika dikumpulkan dapat ditukar dengan berbagai macam hadiah. Sistem tiket ini ditangani dengan mikrokontroler, karena tidak mungkin menggunakan komputer PC


yang harus dipasang di samping (atau di belakang) mesin permainan yang bersangkutan.

Selain sistem tiket, kita juga dapat menjumpai aplikasi mikrokontroler dalam bidang pengukuran jarak jauh atau yang dikenal dengan sistem telemetri. Misalnya pengukuran disuatu tempat yang membahayakan manusia, maka akan lebih nyaman jika dipasang suatu sistem pengukuran yang bisa mengirimkan data lewat pemancar dan diterima oleh stasiun pengamatan dari jarak yang cukup aman dari sumbernya. Sistem pengukuran jarak jauh ini jelas membutuhkan suatu sistem akuisisi data sekaligus sistem pengiriman data secara serial (melalui pemancar), yang semuanya itu bisa diperoleh dari mikrokontroler yang digunakan.

Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menangani berbagai macam program aplikasi (misalnya pengolah kata, pengolah angka dan lain sebagainya), mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM-nya. Pada sistem komputer RAM dan ROM-nya besar. Sedangkan pada mikrokontroler ROM dan RAM-nya terbatas. Pada mikrokontroler AT89S51 ROM atau flash PEROM berukuran 2 kilo byte, sedangkan RAM-nya berukuran 128 byte.

2.6.2 Kontruksi AT89S51

Mikrokontrol AT89S51 hanya memerlukan tambahan 3 kapasitor, 1 resistor dan 1 kristal serta catu daya 5 Volt. Kapasitor 10 mikro-Farad dan resistor 10 Kilo Ohm dipakai untuk membentuk rangkaian reset. Dengan adanya rangkaian reset ini AT89S51 otomatis direset begitu rangkaian menerima catu daya. Kristal dengan frekuensi maksimum 24 MHz dan kapasitor 30 piko-Farad dipakai untuk melengkapi rangkaian

oscilator

pembentuk

clock

yang

menentukan

kecepatan

kerja

mikrokontroler.

Memori merupakan bagian yang sangat penting pada mikrokontroler. Mikrokontroler memiliki dua macam memori yang sifatnya berbeda.


Read Only Memory (ROM) yang isinya tidak berubah meskipun IC kehilangan catu daya. Sesuai dangan keperluannya, dalam susunan MCS-51 memori penyimpanan progam ini dinamakan sebagai memori progam.

Random Access Memori (RAM) isinya akan sirna begitu IC kehilangan catu daya, dipakai untuk menyimpan data pada saat progam bekerja. RAM yang dipakai untuk menyimpan data ini disebut sebagai memori data.

Ada berbagai jenis ROM. Untuk mikrokontroler dengan progam yang sudah baku dan diproduksi secara masal, progam diisikan ke dalam ROM pada saat IC mikrokontroler dicetak di pabrik IC.

Untuk keperluan tertentu mikrokontroler

mengunakan ROM yang dapat diisi ulang atau Programble-Eraseable ROM yang disingkat menjadi PEROM atau PROM. Dulu banyak dipakai UV-EPROM (Ultra Violet Eraseable Progamble ROM) yang kemudian dinilai mahal dan ditinggalkan setelah ada flash PEROM yang harganya jauh lebih murah.

Jenis memori yang dipakai untuk Memori Program AT89S51 adalah Flash PEROM, program untuk mengendalikan mikrokontroler diisikan ke memori itu lewat bantuan alat yang dinamakan sebagai AT89S51 Flash PEROM Programmer.

Memori Data yang disediakan dalam chip AT89S51 sebesar 128 byte, meskipun hanya kecil saja tapi untuk banyak keperluan memori kapasitas itu sudah cukup.

Sarana Input/Ouput yang disediakan cukup banyak dan bervariasi. AT89S51 mempunyai 32 jalur Input/Ouput. Jalur Input/Ouput paralel dikenal sebagai Port 1 (P1.0..P1.7) dan Port 3 (P3.0..P3.5 dan P3.7).

AT89S51 dilengkapi UART (Universal Asyncronous Receiver/Transmiter) yang biasa dipakai untuk komunikasi data secara seri. Jalur untuk komunikasi data seri (RXD dan TXD) diletakan berhimpitan dengan P3.0 dan P3.1 di kaki nomor 10 dan 11, sehingga kalau sarana input/ouput yang bekerja menurut fungsi waktu. Clock


penggerak untaian pencacah ini bisa berasal dari oscillator kristal atau clock yang diumpan dari luar lewat T0 dan T1. T0 dan T1 berhimpitan dengan P3.4 dan P3.5, sehingga P3.4 dan P3.5 tidak bisa dipakai untuk jalur input/ouput parelel kalau T0 dan T1 dipakai.

AT89S51 mempunyai enam sumber pembangkit interupsi, dua diantaranya adalah sinyal interupsi yang diumpankan ke kaki INT0 dan INT1. Kedua kaki ini berhimpitan dengan P3.2 dan P3.3 sehingga tidak bisa dipakai sebagai jalur input/output parelel kalau INT0 dan INT1 dipakai untuk menerima sinyal interupsi.

Port1 dan 2, UART, Timer 0,Timer 1 dan sarana lainnya merupakan register yang secara fisik merupakan RAM khusus, yang ditempatkan di Special Functoin Regeister (SFR).

2.6.3 SFR (Register Fungsi Khusus ) Pada Keluarga AT89S51

Sekumpulan SFR atau Special Function Register yang terdapat pada Mikrokontroler Atmel Keluarga 51 ditunjukan pada tabel 2.1, pada bagian sisi kiri dan kanan dituliskan alamat-alamatnya dalam format heksadesimal.

Tidak semua alamat pada SFR digunakan, alamat-alamat yang tidak digunakan diimplementasikan pada chip. Jika dilakukan usaha pembacaan pada alamat-alamat yang tidak terpakai tersebut akan menghasilkan data acak dan penulisannya tidak menimbulkan efek sama sekali. Pengguna perangkat lunak sebaiknya jangan menuliskan ‘1’ pada lokasi-lokasi ‘tak bertuan’ tersebut, karena dapat digunakan untuk mikrokontroler generasi selanjutnya. Dengan demikian, nilai-nilai reset atau non-aktif dari bit-bit baru ini akan selalu ‘0’ dan nilai aktifnya adalah ‘1’.

Akumulator ACC atau akumulator yang menempati lokasi E 0h digunakan sebagai register untuk penyimpanan data sementara, dalam program, instruksi mengacunya sebagai register A (bukan ACC).


Register B Register B (lokasi D 0h) digunakan selama operasi perkalian dan pembagian, untuk instruksi lain dapat diperlakukan sebagai register scratch pad (“papan coret-coret”) lainnya.

Program Status Word (PSW) Register PSW (lokasi D 0h) mengandung informasi status program.

Stack Pointer Register SP atau Stack Pointer (lokasi 8 1h) merupakan register dengan panjang 8-bit, digunakan dalam proses simpan menggunakan instruksi PUSH dan CALL. Walau Stack bisa menempati lokasi dimana saja dalam RAM, register SP akan selalu diinisialisasi ke 07h setelah adanya reset, hal ini menyebabkan stack berawal di lokasi 08h.

Data Pointer Register Data Pointer atau DPTR mengandung DPTR untuk byte tinggi (DPH) dan byte rendah (DPL) yang masing-masing berada dilokasi 83h dan 82h, bersama-sama membentuk register yang mampu menyimpan alamat 16-bit. Dapat dimanipulasi sebagai register 16-bit atau ditulis dari/ke port, untuk masing-masing Port 0,Port 1, Port2 dan Port 3.

Serial Data Buffer SBUF atau Serial Data Buffer (lokasi 99h) sebenarnya terdiri dari dua register yang terpisah, yaitu register penyangga pengirim (transmit buffer) dan penyangga penerima (receive buffer). Pada saat data disalin ke SBUF, maka data sesungguhnya dikirim ke penyangga pengirim dan sekaligus mengawali transmisi data serial. Sedangkan pada saat data disalin dari SBUF, maka sebenarnya data tersebut berasal dari penyangga penerima.


Time Register Pasangan register (TH0, TL0) dilokasi 8Ch dan 8Ah,(TH1, TL1) dilokasi 8Dh dan 8Bh serta (TH2, TL2) dilokasi CDh dan CCH merupakan register-register pencacah 16-bit untuk masing-masing Timer 0, Timer 1 dan Timer 2.

Capture Register Pasangan register (RCAP2H, RCAP21) yang menempati lokasi CBh dan CAh merupakan register capture untuk mode Timer 2 capture. Pada mode ini, sebagai tanggapan terjadinya suatu transisi sinyal di kaki (pin) T2EX (pada AT89C51/55), TH2 dan TL2 disalin masing-masing ke RCAP2H dan RCAP2L. Timer 2 juga memiliki mode isi-ulang-otomatis 16-bit dan RCAP2H serta RCAP2L digunakan untuk menyimpan nilai isi-ulang tersebut.

Kontrol Register Register-register IP, IE, TMOD, TCON, T2CON, T2MOD, SCON dan PCON berisi bit-bit kontrol dan status untuk sistem interupsi, pencacah/pewaktu dan port serial. Berikut ini merupakan spesifikasi dari IC AT89S51 : •

Kompatible dengan produk MCS-51

•

Delapan K byte In-Sistem Reprogammable Flash Memory

•

Daya tahan 1000 kali baca/tulis

•

Tegangan kerja 4,0 volt sampai 5,5 volt

•

Fully Static Operation : 0 Hz sampai 33 MHz

•

Tiga level kunci memori progam

•

128 x 8 – bit RAM internal

•

32 jalur input/output (I/O)

•

Dua 16 bit Timer/Counter

•

Enam sumber interupt

•

Jalur serial dengan UART

•

2 KByte EEPROM

(untuk AT89S8253)


Gambar IC mikrokontroler AT89S51 ditunjukkan pada gambar 2.11 di bawah ini:

Gambar 2.11 IC Mikrokontroler AT89S51

Deskripsi pin-pin pada mikrokontroler AT89S51

V CC (Pin 40) Suplai tegangan

GND (Pin 20) Ground

Port 0 (Pin 39 – pin 32) Port 0 dapat berfungsi sebagai I/O biasa, low order multiplex address/data ataupun penerima kode byte pada saat flash progamming Pada fungsi sebagai I/O biasa port ini dapat memberikan output sink ke delapan buah TTL input atau dapat diubah sebagai input dengan memberikan logika 1 pada port tersebut. Pada fungsi sebagai low order


multiplex address/data, port ini akan mempunyai internal pull up. Pada saat flash progamming diperlukan eksternal pull up, terutama pada saat verifikasi program. Port 2 (Pin 21 – pin 28) Port 2 berfungsi sebagai I/O biasa atau high order address, pada saat mengakse memori secara 16 bit. Pada saat mengakses memori 8 bit, port ini akan mengeluarkan isi dari P2 special function register. Port ini mempunyai internal pull up dan berfungsi sebagai input dengan memberikan logika 1. Sebagai output, port ini dapat memberikan output sink ke keempat buah input TTL.

Port 3 (Pin 10 – pin 17) Port 3 merupakan 8 bit port I/O dua arah dengan internal pull up. Port 3 juga mempunyai fungsi pin masing-masing, yaitu sebagai berikut :

Nama pin

Fungsi

P3.0 (pin 10)

RXD (Port input serial)

P3.1 (pin 11)

TXD (Port output serial)

P3.2 (pin 12)

INT0 (interrupt 0 eksternal)

P3.3 (pin 13)

INT1 (interrupt 1 eksternal)

P3.4 (pin 14)

T0 (input eksternal timer 0)

P3.5 (pin 15)

T1 (input eksternal timer 1)

P3.6 (pin 16)

WR (menulis untuk eksternal data memori)

P3.7 (pin 17)

RD (untuk membaca eksternal data memori)

Tabel 2.1 Fungsi Pin pada Port 3

RST (pin 9) Reset akan aktif dengan memberikan input high selama 2 cycle.

ALE/PROG (pin 30)


Address latch Enable adalah pulsa output untuk me-latch byte bawah dari alamat selama mengakses memori eksternal. Selain itu, sebagai pulsa input progam (PROG) selama memprogram Flash.

PSEN (pin 29) Program store enable digunakan untuk mengakses memori progam eksternal.

EA (pin 31) Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu mikrokontroler akan menjalankan progam yang ada pada memori eksternal setelah sistem direset. Jika kondisi high, pin ini akan berfungsi untuk menjalankan progam yang ada pada memori internal. Pada saat flash programming, pin ini akan mendapat tegangan 12 Volt.

X TAL 1 (pin 19) Input untuk clock internal.

X TAL 2 (pin 18) Output dari osilator.

2.7 Perangkat Lunak

2.7.1 Instruksi – Instruksi At89S51

Beberapa instruksi yang sering digunakan dalam pemrograman IC mikrokontroler AT89S51 antara lain adalah:

1. Instruksi MOV Perintah ini merupakan perintah untuk mengisikan nilai ke alamat atau register tertentu. Pengisian nilai dapat secara langsung atau tidak langsung. Contoh pengisian nilai secara langsung MOV

R0,#20h


Perintah di atas berarti : isikan nilai 20 Heksadesimal ke register 0 (R0). Tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah nilai. Contoh pengisian nilai secara tidak langsung MOV

20h,#80h

........... ............ MOV

R0,20h

Perintah di atas

berarti : isikan nilai yang terdapat pada alamat 20

Heksadesimal ke register 0 (R0). Tanpa tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah alamat.

2. Instruksi DJNZ Decreament Jump If Not Zero (DJNZ) ini merupakan perintah untuk mengurangi nilai register tertentu dengan 1 dan lompat jika hasil pengurangannya belum nol. Contoh , MOV Loop:

R0,#80h ...........

............ DJNZ R0,Loop ............

R0 -1, jika belum 0 lompat ke loop, jika R0 = 0 maka program akan meneruskan ke perintah pada baris berikutnya.

3. Instruksi ACALL Instruksi ini berfungsi untuk memanggil suatu rutin tertentu. Contoh :

............. ACALL

TUNDA


............. TUNDA: .................

4. Instruksi RET Instruksi RETURN (RET) ini merupakan perintah untuk kembali ke rutin pemanggil setelah instruksi ACALL dilaksanakan. Contoh, ACALL

TUNDA

............. TUNDA: ................. RET

5. Instruksi JMP

(Jump)

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu. Contoh, Loop: ................. .............. JMP Loop

6. Instruksi JB

(Jump if bit)

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang dimaksud berlogika high (1). Contoh, Loop: JB

P1.0,Loop

.................

7. Instruksi JNB

(Jump if Not bit)

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang dimaksud berlogika Low (0). Contoh, Loop: JNB

P1.0,Loop


.................

8. Instruksi CJNE

(Compare Jump If Not Equal)

Instruksi ini berfungsi untuk membandingkan nilai dalam suatu register dengan suatu nilai tertentu. Contoh, Loop: ................ CJNE R0,#20h,Loop ................

Jika nilai R0 tidak sama dengan 20h, maka program akan lompat ke rutin Loop. Jika nilai R0 sama dengan 20h,maka program akan melanjutkan instruksi selanjutnya..

9. Instruksi DEC (Decreament) Instruksi ini merupakan perintah untuk mengurangi nilai register yang dimaksud dengan 1. Contoh, MOV R0,#20h

R0 = 20h

................ DEC R0

R0 = R0 – 1

............. 10. Instruksi INC (Increament) Instruksi ini merupakan perintah untuk menambahkan nilai register yang dimaksud dengan 1. Contoh, MOV R0,#20h

R0 = 20h

................ INC R0

R0 = R0 + 1

.............

2.8 Seven Segmen


Seven segmen merupakan komponen elektronika yang banyak digunakan untuk menampilkan angka. Seven segmen ini sebenarnya merupakan LED yang disusun sedemikian rupa sehingga membentuk suatu pola tertentu, dimana jika LED –LED tersebut dinyalakan dengan kombinasi tertentu, maka akan terbentuk suatu angka tertentu.

seven segmen mempunyai 7 buah segmen ditambah 1 segmen yang berfungsi sebagai desimal point. Gambar susunan dari seven segmen ditunjukkan pada gambar berikut ini :

Gambar 2.12 Susuna seven segmen Segmen yang atas disebut segmen a, segmen sebelah kanan atas disebut segmen b, dan seterusnya sesuai gambar di atas. Dp merupakan singkatan dari desimal point.

Seven segmen ada 2 tipe, yaitu common anoda dan common katoda. Pada seven segmen tipe common anoda, anoda dari setiap LED dihubungkan menjadi satu kemudian dihubungkan ke sumber tegangan positip dan katoda dari masing-masing LED berfungsi sebagai input dari seven segmen, seperti ditunjukkan pada gambar berikut ini :


Gambar 2.13 Konfigurasi seven segmen tipe common anoda Sesuia dengan gambar di atas, maka untuk menyalakan salah satu segmen, maka katodanya harus diberi tegangan 0 volt atau logika low. Misalnya jika segmen a akan dinyalakan, maka katoda pada segmen a harus diberi tegangan 0 volt atau logika low, dengan demikian maka segmen a akan menyala. Demikian juga untuk segmen lainnya.

Pada seven segmen tipe common kaoda, kaoda dari setiap LED dihubungkan menjadi satu kemudian dihubungkan ke ground dan anoda dari masing-masing LED berfungsi sebagai input dari seven segmen, seperti ditunjukkan pada gambar berikut ini :

Gambar 2.14 Konfigurasi seven segmen tipe common katoda Sesuai dengan gambar di atas, maka untuk menyalakan salah satu segmen, maka anodanya harus diberi tegangan minimal 3 volt atau logika high. Misalnya jika segmen a akan dinyalakan, maka anoda pada segmen a harus diberi tegangan minimal 3 volt atau logika high, dengan demikian maka segmen a akan menyala. Demikian juga untuk segmen lainnya.

2.9 Syarat Dasar Sistem Telekomunikasi


Pertama-tama tama energi informasi tersebut harus dapat diubah menjadi suatu energi listrik untuk menghasilkan SINYAL informasi elektronis. Hal ini dapat diperoleh dengan menggunakan suatu alat yang dinamakan TRANSDUCER (alat pengubah) yang cocok. Transducer adalah alat pengubah energi dari suatu bentuk ke bentuk lain

Misalnya suatu sinyal elektronik disampaikan kesuatu tujuan melalui suatu kawat penghantar

dengan suatu kecepatan mendekati kecepatan cahaya, maka

ditempat tujuan dibutuhkan suatu transducer untuk mengubah sinyal elektronik tersebut kembali kebentuk aslinya seperti terlihat pada gambar 2.15. Dalam praktek untuk hubungan telekomunikasi ini, dibutuhkan alat-alat lain, misalnya amplifier (penguat sinyal). Amlifier dibutuhkan pada jarak-jarak tertentu dari sistem tersebut, yaitu untuk mrnambah kekuatan sinyal elektronik tersebut sampai pada kekuatan yang diinginkan.

Untuk suatu sistem radio, sebuah TRANSMITTER (pengirim) dibutuhkan pada pihak sumber untuk mengirimkan sinyal tersebut melalui hubungan radio tanpa kawat penghantar, dimana sinyal tersebut bergerak dengan kecepatan cahaya, dan pada pihak penerima dibutuhkan alat lain yang dinamakan RECEIVER untuk menerima sinyal tersebut sebelum melalui transducer lihat gambar 2.16

Dalam hal ini penting diketahui bahwa karena beberapa keterbatasan ada pada kedua sisi pengirim dan penerima darisistem tersebut, akan terjadi gangguangangguan seperti bising (noise) dan juga distorsi (kerusakan) yang ada pada bentuk sinyal elektronis tersebut. Hal ini merupakan akibat yang tidak diinginkan, oleh karena itu harus diminimasikan dalam merencanakan sistem.

Gambar 2.15, jelas bahwa sistem yang sederhana ini merupakan suatu sistem konmunikasi SATU ARAH (Unidirectional). Radio dan sistem pemancar televisi domestik mnerupakan contoh dari sistem komunikasi satu arah.


Gambar 2.15 Kebutuhan-kebutuhan dasar untuk hubungan saluran telekomunikasi satu arah

Gambar 2.16 Syarat-syarat dasar untuk saluran telekomuniksi radio satu arah

2.9.1 Sinyal Analog Dan Sinyal Kode

Pada beberapa transducer telekomunikasi dihasilkan sinyal-sinyal elektronis yang langsung mengikuti perubahan-prubahan sesaat dari energi informasi aslinya. Sinyalsinyal demikian disebut sinyal ANALOG.Sebagai contoh, mikrofon menghasilkan suatu sinyal elektronik yang langsung mengikuti perubahan-perubahan dari energi suara yang menggerakkan mikrofon tersebut. Loudspeaker kemudian akan menerima sinyal elektronis analog tersebut dan mengubahnya kembali menjadi energi suara yang sesuai aslinya.


Pada system yang lain, transducer menghasilkan sinyal elektronis dalam bentuk KODE-KODE (tanda-tanda) yang telah ditentukan terlebih dahulu, berupa pulsa-pulsa atau perubahan-perubahan dari sinyal elektronis tersebut yang dapat dimengerti oleh manusia dan mesin pada kedua sisi dari sistem tersebut. Sebagai contoh dari sistem ini, adalah suatu teleprinter yang menghasilkan sinyal-sinyal lode elektronik yang tergantung pada kunci tombol yang ditekan pada meja/ panel pengirim. Sinyal kode tersebut kemudian dikirimkan ketujuan, dimana ia akan diterima oleh teleprinter penerima dan huruf atau gambar-gambar yang sesuai akan dicetak kembali.

2.9.2 Penggunaan Sinyal Arus Searah Dalam Telekomunikasi

Arus searah yang konstan yang mengalir dalam rangkaian, tidak dapat membawa sendiri sinyal informasi, tetapi dengan memasang saklar on-off yang sederhana memungkinkan arus tersebut dapat diatur dalam bentuk pulsa-pulsa. Ketika saklar dibuka, arus tururn ke harga nol, dan ketika saklar ditutup arus naik ke suatu nilai yang tetap. Bila pulsa-pulsa arus tersebut dibuat sesuai dengan tanda-tanda (kodekode) yang telah ditentukan terlebih dahulu, dengan mana setiap huruf atau angka dinyatakan dengan kombinasi pulsa-pulsa tertentu, maka kerja dari saklar akan dapat mengirimkan setiap pesan yang diinginkan. Pulsa-pulsa arus ini harus dapat menggerakkan peralatan-peralatn yang memungkinkan sipenerima dapat meliha atau mendnganr pesah-pesan tersebut. Kode mors adalah suatu contoh terkenal dari bentuk sinyal arus searah ini, dan rangkaian yang sangat sederhana diperlihatkan pada gambar 2.17 setiap huruf mempunyai kode yang terdiri dari sejumlah pulsa-pulsa arus panjang dan pendek yang harganya tetap, yang disebut titik-titik dan garis-garis. Kode huruf abjad yang lengkap tidak akan diberikan disini, karena telah tersedia pada buku yang lain. Sebagai contoh, komunikasi pulsa –pulsa yang dinyatakan juruf A diperlihatkan pada gambar 2.18


Gambar 2.17 Rangkaian kode morse sederhana dengan menggunakan sinyal lampu

Gambar 2.18 Kode arus searah sebagai representasi huruf A dalam kode morse.

Bila pada gambar 2.17, hubungan-hubungan kesumber arus DC yang ada ditukar, maka arah arus juga akan terbalik. Karenanya arah arus dapat dianggap sebagai positif dan negatif sesuai dengan arah mengalirnya arus dalam rangkaian tersebut. Hal ini dikenal dengan polaritas arus.

Dengan menggunakan metode sinyal DC ini, sinyal informasi dibawa oleh perubahan dari ada atau tidaknya arus ini. Adalah juga mungkin untuk menyampaikan sinyal informasi ini dengan menggunakan saklar DC antara dua harga arus yang berbeda. Dalam kedua hal tersebut variasi arus amplitudo itulah yang penting. Penggunaan lain dari sinyal arus searah adalah: (1) Pengerjaan otomatis dari saklar-saklar pengubah hubungan dari deal telepon (2) Kontrol atau pengawasan dan pengukuran panggilan-panggilan telepon antara saklar-saklar penghubung. (3) Dalam pemakaian instrumen penunjuk arus sederhana, seperti alat Ukur bahan bakar mobil.


Perlu ditambahkan disini, bahwa sistem-sistem lain seperti pendata dan ceefax menggunakan sinyal-sinyal DC dalam bermacam-macam bentuk, apakah itu dalam bentuk on-off, atau menggunakan arus-arus yang berubah-ubah .

Keugian-kerugian utama dari sinyal arus searah adalah : (1) Kesulitan pengiriman pada rangkaian jarak jauh, karena adanya pengurangan kekuatan sinyal (attenuation) dan distorsi (kerusakan sinyal), walaupun pembentukan kembali sinyal (boosting) dan penguatan sinyal adalah mungkin. (2)

Kawat penghantar selalu dibutuhkan dalam keseluruhan sistem.

Walaupun demikian perlu disadari, bahwa sumber-sumber yang menyediakan arus serah mungkin digunakan dalam rangkaian elektronik. Sebenarnya perubahan-perubahan ataupun turunnya harga-harga sinyal arus searah akan menghasilkan suatu sinyal dengan karakteristik.

2.9.3 Lebar Band Dari Suatu Sinyal Informasi

Gelombang-gelombang suara yang dihasilkan oleh suara manusia adalah berubahubah sesuai dengan perubahan tekanan udara, dngan demikian gelombang suara ini dapat dianggap sebagai berubah secara alami dan bentuk gelombang yang dihasilkan adalah suatu bentuk gelombang kompleks yang berbeda-beda untuk masing-masing individu (manusia). Ini adalah suatu sifat yang unik dari gelombang suara yang berupa gelombang kompleks, yang memungkinkan kita mengenali suara masing-masing individu. Karena setiap suara memiliki gelombang kompleks yang berbeda-beda, maka ia harus memiliki frekuensi-frekuensi dasar dan harmonic yang berbea-beda juga. Secara umum, lebar daerah dari frekuensi-frekuensi dasar mempresentasikan informasi-informasi atau berita-berita, sementara harmonic-harmoniknya merupakan pengakuan terhadap adanya pribadi-pribadi. Karena itu gelombang-gelombang suara yang dihasilkan manusia harus terdiri dari suatu JARAK frekuensi-frekuensi, dan daerah ini dikenal sebagai BANDWIDTH (lebar band). Karena mikropon menghasilkan sinyal elektronik yang sesungguhnya merupakan duplikatlangsung dari gelombang suara, maka sinyal elektronik informasi suara harus juga mempunyai lebar


band frekuensi minimum, yang harus diatur atau disesuikan pada keseluruh system pembawa informasi.

Gambar 2.19 Amplitudo tambahan dari frekuensi dasar dan harmonikharmonik ke 3, serta ke 5.

Jenis-jenis lain dari sinyal informasi dalam system telekomunikasi (telegraf, televise, musik, data, dan sebagainya), mempunyai lebar band minimum yang berbeda juga, yang akan dijelaskan kemudian.

Harus disadari bahwa pengertian tentang lebar band dari sinyal informasi ini merupakan bagian penting dalam perencanaan system, yaitu dalam penentuan media transmisi dan system rangkaian.

2.10 Sistem Radio

Energi sebagai gelombang elektromahnetik dengan frekwensi diatas 10 khz bias dipancarkan tanpa menggunakan kawat-kawat penghantar. Ternyata pada frekwensi di bawah 30 khz adalah sangat mahal untuk menyalurkan gelombang-gelombang elektromahnetik (gelombang radio), karena dibutuhkan daya yang sangat besar untuk


memancarkannya, dan juga karena instalasi antena dari pemancar dari antenna tersebut juga sangat besar.

Dengan demikian sangat sukar untuk menyalurkan sinyal-sinyal musik dan suara pada frekwensi rendah sebagai suatu gelombang radio. Akan tetapi pada frekwensi-frekwensi yang lebih tinggi atau dengan panjang gelombang yang lebih pendek, lebih mudah dan lebih ekonomis untuk menyalurkan gelombang-gelombang radio. Karena itu pada system radio digunakan frekwensi-frekwensi tinggi untuk membawa sinyal-sinyal informasi dengan frekwensi rendah ke suatu tujuan.

Pada kedua system, sinyal-sinyal informasi dititipkan pada sinyal pembawa pada sisi akhir dari alat pengirim atau pemancar dengan suatu proses yang disebut MODULASI.Di tempat tujuan,sinyal informasi dikeluarkan lagi dari frekwensi pembawa dengan suatu proses yang berlawanan yang disebut DEMODULASI.

2.10.1 Pesawat Pemancar FM

Dalam pesawat ini terdapat rangkaian yang mempunyai daya kemampuan penghasil frekuensi yang sangat tinggi yang disebut dengan “Oscillator”.

Yang dimaksud dengan frekuensi tinggi di sini adalah bagian yang bekerja sebagai pembangkit atau penguat frekuensi tinggi. Transistor yang digunakan sebagai penguat biasanya terdiri atas sebuah transistor yang disebut dengan transistor konventer. Tugas konventer ini adalah memancarkan frekuensi tinggi dan mencampurkannya dengan frekuensi tinggi lainnya. Campuran dari berbagai frekuensi tinggi ini akan dapat menghasilkan frekuensi menengah atau IF.

Rangkaian oscillator mempunyai peranan penting dalam sebuah pesawat pemancar. Bahkan dapat dikatakan bahwa rangkaian oscillator inilah yang sebenarnya menjadi pesawat pemancar. Penguat-penguat lain hanyalah sebagai pendukung saja. Hal ini dapat dibuktikan bahwa bila pemancar tidak dapat bekerja, pasti ketidakberesan ada di bagian oscillator.


2.10.2 Pesawat Penerima Radio FM

Bagi penggemar elektronika, sekarang ini pesawat penerima radio FM banyak sekali dijual di pasaran, baik dalam bentuk kit atau PCB-nya saja. Namun, bagi pemula khususnya, tidak sedikit yang mengalami kesulitan bahkan kegagalan. Untuk itu, kami berusaha menyajikan bentuk serta daftar komponen yang tidak jauh berbeda dari yang terdapat di pasaran.

Pesawat

radio

yang

menggunakan penguat

RF mempunyai banyak

keuntungan. Keuntungan tersebut antaranya adalah mampu mencegah terjadinya oscillator liar yang dipancarkan dari rangkaian oscillatornya. Oscilstor liar dalam prakteknya banyak kita jumpai. Bila hal ini terjadi maka dalam rangkaian antenanya akan mempunyai frekuensi yang lebih tinggi. Jadi dalam rangkaian antena justru mempunyai frekuensi terbalik yang dengan sendirinya antena akan berubah fungsi menjadi rangkaian oscillator. Bila hal ini terjadi maka antena dapat berubah menjadi semacam pemancar kecil yang dapat mengganggu radio lainnya dalam jarak beberapa meter. Inilah yang dimaksud dengan oscillator liar.

2.11 Modul Radio Frekensi (RF)

Modul ini bekerja pada frekwensi 27 Mhz yang tidak dapat diubah-ubah (variabel), osilatornya yang konstan Cara kerja modul radio frekwensi ini adalah dengan menumpangkan data berupa sinyal digital pada ketiga kaki input transmitternya dan mengirimkan data tersebut dengan frekwensi 27 Mhz kesegala arah. Karena penerimanya juga hannya bekerja pada frekwensi 27 Mhz maka data yang dikirim berupa sinyal digital pada frekwensi tersebut dapat diterima.


BAB II TINJAUAN PUSTAKA. 2.1 Alat-alat Ukur Yang Mengintegrasikan Kebesaran-kebesaran Listrik

Recommend Documents