BAB II LANDASAN TEORI

BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Umum Didalam perancangan sensor Intensitas Cahaya, sensor yang digunakan berupa LDR (Light Dependent Resistor) yang langsung dihubungkan ke rangkaian ADC.

Di dalam rangkaian skematik ADC selain IC ADC 0804 (Integrated

Circuit) 8- bit juga terdapat beberapa komponen seperti : Resistor, Dioda zener, Trimpot, IC Regulator (LM 7809 dan LM 7805), dan LED (Light Emitting Diode).

2.2. Resistor Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi menghambat arus dalam suatu rangkaian listrik. Resistor yang digunakan dalam elektronika dibagi dalam dua kategori utama, yaitu : 1.

Resistor linear adalah Resistor yang tidak tergantung kepada keadaan disekitarnya (nilainya tetap).

2.

Resistor nonlinear terdiri dari tiga jenis, yaitu : a. Fotoresistor : Peka terhadap sinar. b. Thermistor : Peka terhadap panas. c. Resistor yang tergantung pada tegangan listrik.

Sifat-sifat resistor adalah : -

Jika pada ujung-ujungnya dipasang tegangan akan mengalir arus : I = V / R .............................................................. (2.1.)

Universitas Sumatera Utara

-

Dapat mengalirkan arus searah maupun bolak-balik.

-

Dapat mengalirkan arus bolak-balik berfrekuensi tinggi.

Pada perancangan ini resistor yang digunakan hanya resistor linear saja jadi resistor nonlinear tidak dibahas dalam Bab II ini. 2.2.1. Resistor Linear Simbol untuk resistor linear diperlihatkan pada gambar 2.1. dan unit satuannya adalah ohm (simbol : huruf besar Yunani omega, Ω). Satuan lain yang umum dipangkatkan tiga : kiloohm (kΩ)

1.000 ohm

megaohm (MΩ) 1.000.000 ohm R

Gambar 2.1. Simbol untuk resistor linear. Dalam banyak diagram sirkuit dan literatur pabrik, ”koma” desimal ditunjukkan oleh posisi huruf multiplier, contoh : 1.

4700 Ω = 4,7 kΩ = 4K7

2. 3 300 000 Ω = 3,3 MΩ = 3M3 3.

6,8 Ω =

6R8

Selain itu, suatu sistem huruf digunakan untuk menunjukkan persentase toleransi : F = ± 1% ;

G = ± 2% ;

K = ± 10% ;

M = ± 20%

J = ± 5%

Contoh : resistor 1K8J = resistor mempunyai tahanan 1,8 kΩ dengan persentase toleransi ± 5%.


Hal lain yang paling penting setelah besar tahanan adalah besar daya atau watt resistor. Untuk suatu tahanan yang diperlukan, besar daya dapat dihitung dengan rumus : W = V x I = I2 x R = V2 / R ........................................ (2.2.) Jenis resistor yang digunakan dalam elektronika bervariasi dari 1/8 W ke atas, yaitu : 1/8 W, ¼ W, ½ W, 1W, 2W, 5W, 10W, dan seterusnya. Selain itu resistor kecil mempunyai ukuran yang ditunjukkan dengan sistem kode pita warna seperti pada gambar 2.2. sedangkan nilai kode warna ditunjukkan pada tabel 2.1.

Angka pertama Angka kedua Angka ketiga Toleransi

. Gambar 2.2. Sistem pemberian kode pita warna.

Tabel 2.1. Kode Warna resistor Warna Ukuran Hitam 0 Coklat 1 Merah 2 Jingga 3 Kuning 4 Hijau 5 Biru 6 Ungu 7 Abu-abu 8 Putih 9 Emas Perak Polos -

Pengali 1 10 100 1.000 10.000 1.00.000 1.000.000 0,1 0,01 -

Toleransi ±1 ±2

±5 ± 10 ± 20


Contoh : carilah besar ukuran resistor dan toleransinya pada gambar 2.3. dibawah ini.

Coklat Abu-abu Merah Emas

Gambar 2.3. Contoh kode warna resistor

Pada Tabel 2.1 didapat : Coklat

=1

Abu-abu = 8 Merah

= 100

Emas

=±5

Jadi nilai resistor adalah 18 x 100 = 1800 Ω dengan toleransi ± 5 atau 1K8J = 1,8 kΩ ± 5. 2.2.2 Resistor Seri Pada gambar 2.4. dibawah ini merupakan gambar dari tiga buah resistor yang dihubungkan secara seri dengan rumus sebagai berikut : R T = R 1 + R 2 +R 3 ............................................... (2.3.) dimana : R T = Besar tahanan sirkuit dari resistor R 1 = Tahanan resistor 1 R 2 = Tahanan resistor 2 R 3 = Tahanan resistor 3


Sedangkan arus yang didapat pada resistor seri adalah : I T = V S / R T .......................................................... (2.4.) dimana : I T = Besar arus total sirkuit dari resistor Vs = Tegangan sirkuit R T = Tahanan total dari resistor seri Dengan :

IT = I1 = I2 = I3

Ini berarti semua bagian dari rangkaian seri arusnya adalah sama.

R1

R2

R3

VT

Gambar 2.4. Resistor hubungan seri. 2.2.3 Resistor Paralel Pada gambar 2.5. dibawah ini merupakan gambar dari tiga buah resistor yang dihubungkan secara paralel dengan rumus sebagai berikut : 1/R T = 1/R 1 + 1/R 2 + 1/R 3 ................................... (2.5.) dimana : 1/R T = Besar tahanan sirkuit dari resistor 1/R 1 = Tahanan resistor 1 1/R 2 = Tahanan resistor 2 1/R 3 = Tahanan resistor 3 Sedangkan arus total pada resistor paralel adalah : I T = I 1 + I 2 + I 3 ................................................... (2.6.)


dimana : I T = Besar arus total sirkuit I1 = Arus tahanan 1 I2 = Arus tahanan 2 I3 = Arus tahanan 3 Sedangkan tegangan yang didapat pada resistor paralel adalah : V T = I T x R T ......................................................... (2.7.) dimana : I T = Besar arus total sirkuit dari resistor. V T = Tegangan total sirkuit. R T = Tahanan total dari sirkuit. Dengan

VT = V1 = V2 = V3

:

VT

R1

R2

R3

Gambar 2.5. Resistor hubungan paralel.

2.3. Kapasitor Kapasitor banyak digunakan dalam peralatan elektronika. Pada dasarnya kapasitor merupakan alat penyimpan muatan listrik yang dibentuk dari dua permukaan (piringan) yang berhubungan, tetapi dipisahkan oleh suatu penyekat. Bila elektron berpisah dari suatu plat ke plat yang lain, akan terdapat muatan diantara mereka pada medium penyekat tadi. Muatan ini disebabkan oleh muatan positif pada plat yang kehilangan elektron dan muatan negatif pada plat yang


memperoleh elektron. Kemampuan kapasitor dalam menyimpan muatan disebut kapasitansi (simbol C). Rumus kapasitansi adalah : C = Q / V .............................................................. (2.8.) dimana : C = kapasitansi (Farad) Q = Muatan (Coulomb) V = Tegangan (Volt) Energi yang tersimpan dalam kapasitor dapat dihitung dengan rumus : Energi = ½ CV2 joule ........................................ (2.9.) Energi ini mampu berada dalam kapasitor selama beberapa waktu, bahkan setelah suplai ke sirkuit dimatikan. Kapasitor yang digunakan terdapat beberapa macam, tetapi semuanya terbagi dalam dua kelompok yaitu : nonelektrolitis, yang tidak mempunyai kutub dan elektrolitis, yang mempunyai terminal positif dan negatif. Kapasitor nonelektrolitis seperti terlihat pada gambar 2.6. untuk memperoleh kapasitor yang mempunyai kapasitansi terbesar dengan volume dan berat terkecil, plat-plat kapasitor dibuat dari foil alumunium atau perak yang tipis. Biasanya foil ini digulung dan dipisahkan oleh kertas lilin, polythene, film polikarbonat atau polyster. Kapasitor jenis ini mempunyai kapasitansi maksimum sebesar ratusan pikofarad. Contohnya : kapasitor mika, kertas, keramik, polyster (plastik). C

Gambar 2.6. Simbol kapasitor nonelektrolitis.


Kapasitor elektrolitis seperti terlihat pada gambar 2.7. adalah mula-mula dibentuk dengan mengoksidasi salah satu plat alumunium dan menggantikan medium dielektrisnya dengan elektrolit basah. Di sini kapasitansi dibentuk pada lapisan oksida. Elektrolit pasta menjadikan kapasitor yang terbuat dari foil dapat mempunyai kapasitansi yang amat besar dan berukuran kecil. Kekurangan utama kapasitor ini adalah bahwa kapasitansinya hanya diperoleh dalam satu arah karena adanya kutub positif dan kutub negatif, maka sangatlah penting untuk menghubungkan terminal kapasitor ke kutub suplai yang benar. Kesalahan dalam menghubungkan akan menyebabkan hubungan singkat dan kapasitor itu tentusaja akan rusak, contoh kapasitornya : ELCO dan tantalum C +Ve

-Ve

Gambar 2.7. Simbol kapasitor elektrolitis. Ada berbagai cara untuk mengenali terminal kapasitor elektrolitis : 1. Tanda positif lebih dekat ke ujung positif. 2. Penghenti berwarna merah pada ujung positif, ataupun penghenti berwarna biru atau hitam pada ujung negatif. 3. Alur pada ujung positif. 4. Kedua terminal ditandai. Kapasitansi total dapat diubah dengan cara menghubungkan beberapa kapasitor secara seri atau paralel. Apabila kapasitor dihubungkan secara seri maka kapasitansi total akan berkurang, dan apabila kapasitor dihubungkan paralel maka kapasitansi total akan bertambah.


seri

paralel

Gambar 2.8. Kapasitor hubungan seri dan paralel. Cara membaca nilai kapasitansi ada dua : 1. Nilai kapasitor tertera langsung pada kasitor seperti pada gambar 2.9. di bawah ini.

Gambar 2.9. Nilai Kapasitansi tertera langsung. 2. Nilai kapasitansi dengan kode angka (kapasitor mika) seperti gambar 2.10. jadi nilai kapasitansi kapasitornya dengan kode angka 104 adalah : C = 10 x 104 pF = 100.000 pF = 100 nF = 0.1µF


Gambar 2.10. Nilai kapasitansi dengan kode angka.

2.4. Filter RC Gambar 2.11. menunjukkan filter RC antara kapasitor input dan resistor beban.

Dalam perencanaan sengaja R dibuat jauh lebih besar dari pada Xc .

Karena R jauh lebih besar dari Xc, ripple out jauh lebih kecil dari ripple input. Biasanya, R paling sedikit 10 kali Xc, ini berartiripple output diperlemah atau dikurangi paling sedikit dengan faktor 10.

kerugian utama filter RC adalah

kehilangan tegangan dc pada resistensi R, karena R seri dengan R L, kita dapatkan aksi pembagi tegangan. penyaringannya baik.

Di satu pihak kita memerlukan R yang besar agar Di pihak lain, kita memerlukan R yang kecil untuk

mencegah kehilangan tegangan dc yang berlebihan.

Kebutuhan yang

bertentangan ini berarti bahwa filter RC hanya praktis untuk arus beban kecil (R L – R besar). Vdc

Xc

Vdc’

Gambar 2.11. Filter RC.


2.5. Diode Zener Diode zener merupakan tipe khusus dari diode sambungan silikon yang kerapkali digunakan sebagai pengatur tegangan atau penstabil tegangan. Seperti halnya dengan diode penyearah silikon, maka diode zener pun mempunyai tahanan yang sangat rendah terhadap aliran arus jika ia dibias maju. Jika ia dibilas balik pada tegangan rendah, ia hanya mengizinkan aliran arus yang sangat kecil. Tetapi jika tegangan bias terbalik yang dikenakan dinaikkan secara perlahanlahan, maka akan tercapai suatu titik dimana diode zener akan dadal (Breakdown) dan tiba-tiba mulai melakukan konduksi.

Perubahan yang tajam dari tidak

melakukan konduksi menjadi konduksi disebut efek zener. Tingkat tegangan yang mana terjadi pendadalan pada diode zener dapat dikendalikan sampai batas tertentu yang diinginkan selama dalam proses pembuatannya. Oleh sebab itu alat ini dapat dirancang agar mempunyai daerah tegangan dadal yang luas dengan nilai serendah kira-kira 2V dan sampai setinggi beberapa ratus volt.

Bila dikenai tegangan yang lebih besar dari tegangan

dadalnya, maka penurunan tegangan pada diode zener yang melakukan konduksi pada hakikatnya adalah konstan walaupun arus yang melalui diode bertambah dengan bertambahnya tegangan yang dikenakan.

Hal ini menyebabkan alat

tersebut sesuai untuk digunakan sebagai elemen acuan tegangan konstan atau elemen kendali. Besarnya arus zener maksimum adalah : I zmax = P z x V z .................................................... (2.10.) dimana : I z max = Arus zener maksimum Pz

= Daya diode zener

Vz

= Tegangan zener


2.6. LED (Light Emitting Diode) LED (Light Emitting Diode) atau diode pemancar cahaya adalah diode semikonduktor yang memancarkan cahaya jika dibias maju. Berbagai bahan telah digunakan dalam pembentukan bahan tipe-P dan tipe-N untuk sambungan diode. Salah satu pembuat alat ini menggunakan gallium arsenida dan gallium alumunium arsenida untuk bahan sambungannya. Sambungan yang dibuat dari bahan ini memancarkan cahaya infra merah. Bahan lain yang berbeda digunakan untuk memancarkan cahaya warna lain seperti hijau atau kuning. Jika LED dibias maju maka arus bias akan menyebabkan diinjeksikannya elektron ke dalam bahan tipe-P dan lubang diinjeksikan ke dalam bahan tipe-N. Dinyatakan dalam tingkat energi, elektron bebas berada pada tingkat yang lebih tinggi dari pada lubang.

Jika elektron bebas bergerak melalui daerah dekat

sambungan, mereka bergabung kembali dengan lubang.

Dalam proses

penggabungan kembali ini, energi dilepas, sebagian dalam bentuk cahaya sangat rendah, yakni kurang dari satu persen. Diode pemancar cahaya mempunyai beberapa keuntungan dibandingkan dengan sumber cahaya lain. LED bekerja pada tegangan rendah, sehingga sesuai dengan alat semikonduktor lainnya.

Mereka mempunyai waktu respon yang

sangat cepat, ukurannya kecil dan umurnya panjang.

Keuntungan ini

menyebabkan LED sesuai sekali khususnya untuk memperagakan informasi yang diperoleh dari peralatan elektronik.

Gambar 2.12. Simbol LED.


2.7. Trimpot (Trimmer Potensio) Trimmer potensio atau potensiometer kecil seperti pada gambar 2.13. adalah jenis resistor variabel yang tahanannya dapat diubah-ubah. Potensiometer bergungsi untuk membagi tegangan. Ujung-ujungnya dipasang paralel dengan sumber tegangan. Nilai resistansi variabel diperoleh diantara kaki tengah dengan salah satu kaki pada ujung kiri atau kanan, sedangkan diantara ujung-ujung kaki kiri atau kanan nilai resistansinya konstan.

Gambar 2.13. Trimmer potensio.

2.8. LDR (Light Dependent Resistor) LDR (Light Dependent Resistor) merupakan suatu resistor yang nilai hambatannya tergantung pada intensitas cahaya. Tampilan fisik dan simbol LDR dapat dilihat pada gambar 2.14. dibawah ini :

Gambar 2.14. LDR (Light Dependent Resistor). Biasanya LDR (atau lebih dikenal dengan fotoresistor) dibuat berdasarkan kenyataan bahwa film kadmium sulfida mempunyai tahanan yang besar kalau


tidak terkena cahaya dan tahanannya akan menurun kalau permukaan film itu terkena sinar.

Resistor peka cahaya atau fotoresistor adalah komponen elektronik yang resistansinya akan menurun jika ada penambahan intensitas cahaya yang mengenainya.

Fotoresistor dapat merujuk pula pada light dependent resistor

(LDR), atau fotokonduktor.

Fotoresistor dibuat dari semikonduktor beresistansi tinggi. Jika cahaya yang mengenainya memiliki frekuensi yang cukup tinggi, foton yang diserap oleh semikonduktor akan menyebabkan elektron memiliki energi yang cukup untuk meloncat ke pita konduksi.

Elektron bebas yang dihasilkan (dan pasangan

lubangnya) akan mengalirkan listrik, sehingga menurunkan resistansinya.

Besarnya tahanan LDR / fotoresistor dalam kegelapan mencapai jutaan ohm dan turun sampai beberapa ratus ohm dalam keadaan terang. LDR dapat digunakan dalam suatu jaringan kerja (network) pembagi potensial yang menyebabkan terjadinya perubahan tegangan kalau sinar yang datang berubah.

LDR digunakan untuk mendeteksi intensitas cahaya, yang mana intensitas cahaya sendiri dinyatakan dalam dua satuan fisika, yaitu lumens per meter persegi dan Watt per meter persegi.

Kedua satuan itu agak berbeda. yang satu

berdasarkan pada kepekaan mata manusia, yang satu lagi berdasarkan energi listrik yang dialirkan ke sumber cahaya.


2.9. IC Regulator (Lm 7809 dan LM 7805) IC Regulator fungsinya adalah untuk penstabil tegangan.

Pada

perancangan ini tegangan 12 V yang masuk dari power suplai masuk ke LM 7809 untuk tegangannya diturunkan menjadi 9 V, kemudian tegangan 9 V tersebut dimasukkan kembali ke LM 7805 untuk diturunkan menjadi 5 V stabil. Tegangan 5 V inilah yang menjadi sumber tegangan ke ADC 0804, seperti pada gambar 2.15.

Gambar 2.15. Bentuk fisik LM 7809 dan 7805.

2.10. Komparator (pembanding) Komparator adalah pembanding yang membandingkan dua tegangan dan menyatakan mana yang lebih besar dari tegangan tersebut. Gambar 2.16. memuta diagram blok dasar suatu pembanding. Bila tegangan masukan A lebih besar dari tegangan masukan B, maka pembanding memberikan keluaran logis 1.

Bila

tegangan pada masukan B lebih besar dari masukan A, maka keluarannya adalah logis 0. Ini dituliskan A > B = 1 dan A < B = 0 .


A Vout

Komparator

B

Gambar 2.16. Blok diagram suatu pembanding tegangan. Komponen terpenting dari pembanding adalah op amp. Gambar 2.17. meringkaskan gerakan tersebut. Tegangan kesalahan positif mendorong output ke +Vsat, harga positif maksimum dari tegangan output. Tegangan kesalahan negatif menimbulkan tegangan output –Vsat. Vout +Vsat Verror -Vsat

Gambar 2.17. Tegangan kesalahan (V error) dari pembanding.

2.11. ADC (Analog to Digital Converter) ADC (Analog to Digital Conveter) 0804 merupakan suatu alat yang dapat mengubah besaran analog menjadi besaran digital.

Dalam fungsinya ada

beberapa jenis ADC yang masing-masing mempunyai kelebihan, berdasarkan pada metode pengubahan isyarat analog kedigital ADC dibedakan menjadi : 1. Metode Pencacah (Counting) 2. Metode Pengubahan jenis Simultan 3. Metode Pengubahan jenis Kontinu 4. Metode Pendekatan Berturutan (Successive Aproximation / SAR)


Untuk menentukan jenis ADC yang digunakan dalam sistem akuisisi data ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu : 1. Kecepatan konversi 2. Resolusi 3. Rentang masukan analog maksimum 4. Jumlah kanal masukan Pemilihan ADC umumnya ditentukan oleh metode yang digunakan untuk konversi data, sedangkan Rentang tegangan masukan analog maksimum adalah watak untai ADC ang digunakan sehingga masukan analog yang akan dimasukkan ke ADC tersebut terlebih dahulu harus disesuaikan dengan tegangan analog maksmal yang diizinkan. Resolusi ADC berkaitan dengan cacah bit dan rentang tegangan pada masukan analog.

Dengan pertimbangan diatas penulis sengaja

memilih ADC 0804 sebagai Konverter A/D . ADC 0804 adalah suatu IC CMOS pengubah analog ke digital 8-bit dengan satu kanal masukan seperti pada gambar 2.16. dibawah ini.

Gambar 2.18. IC ADC 0804.


Deskripsi Fungsi Pin ADC 0804 1. Pin WR (Write), pulsa high pada input write maka ADC akan melakukan konversi data, tegangan analog menjadi data digital. Pin WR dihubungkan dengan pin INTR. Setelah selesai konversi pin INTR akan memberi pulsa low pada pin WR 2. Pin INTR (Interrupt), bila konversi data analog menjadi digital telah selesai maka pin INTR akan mengeluarkan pulsa low ke pin WR. Perangkat ADC dapat diopersikan dalam mode free running dengan menghubungkan pin INT ke input WR. 3. Pin CS (Chip select), agar ADC dapat aktif , melakukan konversi data maka input chip select harus diberi logika low. Data output akan berada pada kondisi three state apabila CS mendapat logika high. 4. Pin RD (Read), agar data ADC data dapat dibaca oleh sistem mikroprosessor maka pin RD harus diberi logika low. 5. Pin Vin (+) dan Vin (-) merupakan input tegangan deferensial yang akan mengambil nilai selisih dari kedua input. Dengan memanfaatkaninput Vin maka dapat dilakukan offset tegangan nol pada ADC. 6. Pin Vref, tegangan referensi dapat diatur sesuai dengan input tegangn pada Vin (+) dan Vin (-), Vref = Vin / 2. Vresolusi = Vin max / 255.


7. Pin CLOCK, clock untuk ADC dapat diturunkan pada clock CPU atau RC eksternal dapat ditambahkan untuk memberikan generator clock dari dalam CLK In menggunakan schmitt triger. ADC jenis pendekatan berturut-turut membandingkan masukan analog terhadap sebuah tegangan referensi DAC yang berulang-ulang menjadi dua bagian. Proses ini dijelaskan pada gambar 2.19. dimana sebuah bilangan biner tiga angka (100) yang menyatakan tegangan penuh sumber referensi, dibagi menjadi dua bagian (bilangan biner 100) menyatakan ½ V. Perbandingan antara tegangan referensi ini (½ V) terhadap masukan analog dilakukan. Jika hasil perbandingan menunjukkan bahwa pendekatan pertama ini terlalu kecil (½ V adalah terlalu kecil dari pada masukan analog), maka perbandingan berikutnya akan dilakukan terhadap ¾ V (bilangan biner 110).

Jika perbandingan

menunjukkan bahwa perkiraan pertama terlalu besar (½ V lebih besar dari pada masukan analog), maka pembanding berikutnya dilakukan terhadap ¼ V (bilangan biner 010). Setelah tiga pendekatan berturut-turut, bilangan digital dipisahkan. 7/8 V 111 7/8 V 111 ¾ V 110 ¾ V 110 5/8 V 101 5/8 V 101 ½ V 100 ½V

100 3/8 V 011 3/8 V 011 ¼ V 010 ¼ V 010 1/8 V 011 1/8 V 001 0 V 000

Gambar 2.19. Operasi pengubah A/D jenis pendekatan berturut-turut.


Metoda pendekatan berturut-turut sedikit lebih rumit dari pada metoda yang lain, karena dia memerlukan sebuah register pengontrol khusus untuk membuka pulsa-pulsa ke bit pertama, kemudian ke bit kedua dan seterusnya. Akan tetapi biaya tambahan untuk register pengontrol ini adalah kecil, sehingga pengubah dapat menengani sinyal-sinyal kontinu dan tidak kontinu dengan resolusi yang besar dan kecil pada kecepatan dan biaya yang sedang. Diagram balok yang dasar diperlihatkan pada gambar 2.20. Pengubah ini menggunakan sebuah register pengontrol digital yang mampu membuka masukan 1 dan masukan 0 ; sebuah pengubah digital ke analog beserta sumber daya referensi; sebuah rangkaian pembanding, sebuah loop pengontrol waktu, dan register distribusi. Register distribusi menyerupai sebuah pencacah melingkar (ring counter) dengan sebuah angka 1 yang bersirkulasi didalamnya menentukan langkah mana yang berlangsung. Pada permulaan siklus pengubahan, SAR dibuat ”set” dengan angka 1 didalam bit yang paling berarti (MSB-most significant bit) dan 0 didalam semua bit yang kurang berarti. Dengan demikian register distribusi mencatat bahwa siklus telah dimulai dan bahwa proses adalah dalam fasa membaca 100..., menyebabkan suatu tegangan keluaran pada bagian pengubah digital ke analog sebesar setengah dari tegangan referensi. Pada saat yang sama, sebuah pulsa memasuki susunan pengatur waktu keterlambatan. Sementara pengubah D/A dan pembanding telah diam, pulsa yang terlambat ini dimasukkan ke gerbang bersama keluaran pembanding.

Bila bit paling berarti dibuat ”set” di dalam register

pengontrol melalui tindakan pengatur waktu, bit paling berarti bisa tetap dalam


keadaan 1 ataupun kembali ke keadaan 0, bergantung pada keluaran pembanding. Angka tunggal 1 di dalam register distribusi digeser keposisi berikutnya dan mengawasi jumlah perbandingan yang dilakukan. Masukan analog Pengubah digital ke analog

Sumber referensi

C Keluaran digital

Keterlambatan waktu SAR

Set MSB Flip-flop pemulai dan menghentikan Mulai Akhir pengubahan

Gambar 2.20.Diagram balok sederhana untuk A/D jenis pendekatan berturut-turut. Prosedur ini berulang mengikuti diagram gambar 2.17. sampai pendekatan akhir telah dikoreksi dan register distribusi menunjukkan akhir pengubahan.

Di dalam sistem ini sinkronisasi tidak dibutuhkan karena

pembanding hanya mengontrol satu flip-flop pada satu waktu. Pada pengubah jenis pendekatan berturut-turut, keluaran digital berhubungan dengan suatu nilai yang telah dimiliki oleh masukan analog selama pengubahan. Jadi waktu celah sama dengan waktu pengubahan total.

Waktu celah pengubahan ini dapat

dikurangi dengan menggunakan teknik redundansi atau sebuah rangkaian cuplik dan tahan (sample and hold circuit). 2.12. Intensitas Cahaya Intensitas cahaya dan flux: Satuan intensitas cahaya I adalah candela (cd) juga dikenal dengan international candle. Satu lumen setara dengan flux cahaya, yang jatuh pada setiap meter persegi (m2) pada lingkaran radius satu meter (1m)


jika sumber cahayanya isotropik 1-candela (yang bersinar sama keseluruh arah) merupakan pusat isotropik lingkaran. Dikarenakan luas lingkaran dengan jari-jari 1m memiliki luas 4πm2, dan oleh karena itu flux cahaya total yang dipancarkan oleh sumber cahaya isotropik dengan intensitas I adalah : Flux cahaya (lm) = 4π x intensitas cahaya (cd) ...................... (2.11.) Perbedaan antara lux dan lumen adalah bahwa lux berkenaan dengan luas areal pada mana flux menyebar 1000 lumens, terpusat pada satu areal dengan luas satu meter persegi, menerangi meter persegi tersebut dengan cahaya 1000 lux. Hal yang sama untuk 1000 lumens, yang menyebar ke sepuluh meter persegi, hanya menghasilkan cahaya suram 100 lux. Hukum Kuadrat Terbalik : Mendefenisikan hubungan antara pencahaya dari sumber titik dan jarak. Rumus ini menyatakan bahwa intensitas cahaya per satuan luas berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari sumbernya (pada dasarnya jari-jari). E = I / d2 ...................................................................... (2.12.) Dimana :

E = Emisi cahaya I = Intensitas cahaya d = Jarak

Bentuk lain dari persamaan ini yang lebih mudah adalah : E1 d12 = E2 d22 ........................................................... (2.13.) Jarak diukur dari titik uji kepermukaan yang pertama-tama kena cahaya kawat lampu pijar yang jernih, atau pembungkus dari lampu pijar yang permukaannya seperti es. Dapat dicontohkan jika seseorang mengukur 10 lm/m2


dari sebuah cahaya bola lampu pada jarak satu meter, berapakah kerapatan flux pada jarak setengahnya. Dari rumus dapat diselesaikan : E1m

= (d2/d1)2 x E2 = (1,0 / 0,5)2 x 10 = 40 lm/m2.

2.13. Mikrokontroller AT89S51 AT89S51 adalah mikrokontroller keluaran Atmel dengan 4K byte Flash PEROM (Programmable and Erasable Read Only Memory), AT89S51 merupakan memori dengan teknologi nonvolatile memory, isi memori tersebut dapat diisi ulang ataupun dihapus berkali-kali. Memori ini biasa digunakan untuk menyimpan

instruksi

(perintah)

berstandar

MCS-51

code

sehingga

memungkinkan mikrokontroller ini untuk bekerja dalam mode single chip operation (mode operasi keping tunggal) yang tidak memerlukan external memory (memori luar) unruk menyimpan source code tersebut.

Gambar 2.21 Konfigurasi pin mikrokontroller AT89S5.


Deskripsi Mikrokontroller AT89S51 

VCC (power supply)



GND (ground)



Port 0, yaitu pin p0.7..p0.0 Port 0 dapat berfungsi sebagai I/O biasa, low order multiplex addres/data ataupun menerima kode bye pada saat Flash Programming. Pada saat sebagai I/O biasa port ini dapat memberikan output sink ke delapan buah Transistor Transistor Logic (TTL) input atau dapat diubah sebagai input dengan memberikan logika 1 pada port tersebut.



Port 1, yaitu pin p1.0...p1.7 Port 1 berfungsi sebagai I/O biasa atau menerima low order address bytes selama pada saat Flash Programming. Port ini mempunyai internal pull updan berfungsi sebagai input dengan memberikan logika 1. Sebagai output port ini dapat memberikan output sink keempat buah input TTL. Fasilitas khusus dari port 1 ini adalah adanya In-System Programming, yaitu port 1.5 sebagai MOSI, port 1.6 sebagai MISO, port 1.7 sebagai SCK.



Port 2, yaitu mulai pin p2.0...p2.7 Port 2 berfungsi sebagai I\O biasa atau high order address, pada saat mengakses memori secara 16 bit (Movx @DPTR). Pada saat mengakses memori secara 8 bit (Mov @Rn), port ini akan mengeluarkan sisi dari Special Function Register. Port ini mempunyai pull up dan berfungsi sebagai input dengan memberikan logika 1. Sebagai output, port ini dapat memberikan output sink keempat buah input TTL.




Pin 3.0, sebagai RXD (Port Serial Input).



Pin 3.1, sebagai TXD (Port Seial Output).



Pin 3.2, sebagai INT0 (Port External Interupt 0).



Pin 3.3, sebagai INT1 (Port External Interupt 1).



Pin 3.4, sebagai T0 (Port External Timer 0).



Pin 3.5, sebagai T1 (Port External Timer 1).



Pin 3.6, sebagai WR (External Data Memory Write Strobe).



Pin 3.7, sebagai RD (External Data Memory Read Strobe).



Pin 9, sebagai RST Reset akan aktif dengan memberikan input high selama 2 cycle.



Pin 30, sebagai ALE/PROG



Pin ini dapat berfungsi sebagai Address Latch Enable (ALE) yang melatch low byte address pada saat mengakses memori external. Sedangkan pada saat Flash Programming (PROG) berfungsi sebagai pulse input. Pada operasi normal ALE akan mengeluarkan sinyal clock sebesar 1/16 frekwensi oscillator, kecuali pada saat mengakses memori external. Sinyal clock pada saat ini dapat pula di disable dengan men-set bit 0 Special Function Register.



Pin 29, sebagai PSEN



Pin ini berfungsi pada saat mengeksekusi program yang terletak pada memori eksteranal. PSEN akan aktif dua kali setiap cycle.



Pin 31, Sebagai EA/VPP



Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu mikrokontroller akan menjalankan program yang ada pada memori eksternal setelah sistem


di reset. Jika berkondisi high, pin ini akan berfungsi untuk menjalankan program yang ada pada memori internal. Pada saat Flash Programming pin ini akan mendapat tegangan 12 Volt (VPP). 

Pin 19, sebagai XTALL1 (Input Oscillator).



Pin 18, sebagai XTALL2 (Output Oscillator).

2.13.1 Struktur Memori AT89S51 mempunyai stuktur memori yang terdiri atas : 

RAM Internal, memori sebesar 128 byte yang biasanya digunakan untuk menyimpan variabel atau data yang bersifat sementara.



Special Function Register (Register Fungsi Khusus), memori yang berisi register-register yang mempunyai fungsi-fungsi khusus yang disediakan oleh mikrokontroller tersebut, seperti timer, serial dan lain-lain.



Flash PEROM, memori yang digunakan untuk menyimpan instruksiinstruksi MCS51.

Gambar 2.22. Struktur memori AT89S51. AT89S51 mempunyai struktur memori yang terpisah antara RAM internal dan Flash PEROMnya.

RAM internal dialamati oleh RAM Address

Register (Register alamat RAM), sedangkan Flash PEROM yang menyimpan


perintah-perintah bahasa Assembler dialamati oleh program Address Register (Register alamat program).

Dengan adanya struktur memori yang terpisah

tersebut, RAM internal dan Flash PERROM mempunyai alamat yang sama, yaitu alamat 00, namun secara fisiknya kedua memori tidak saling berhubungan.

2.14. GERBANG OR Gerbang OR seperti terlihat pada gambar 2.23. dua input ungkapan booleannya dapat disimbolkan dengan A + B = Y. Dimana A dan B adalah input , sedangkan Y adalah output. Output Y akan bernilai 1 (high) apabila salah satu dari input A atau B bernilai 1, dan akan bernilai 0 (Low) apabila A dan B bernilai 0. Perhitungan gerbang OR dapat dilihat pada tabel kebenaran 2.2. dibawah ini.

Gambar 2.23. Gerbang OR Tabel 2.2. Tabel kebenaran gerbang OR A

B

Y

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

1

Jadi perhitungan gerbang OR adalah : A+B=Y 0 +0=0 0 +1=1 1 +0=1 1 +1=1


2.15. GERBANG NOR (Not OR) Gerbang NOR (kependekan dari Not-OR) seperti terlihat pada gambar 2.24. merupakan ingkaran atau kebalikan dari gerbang OR. Gerbang NOR dua input dapat disimbolkan dengan A + B = Y. Dimana A dan B adalah input , sedangkan Y adalah output. Output Y akan bernilai 1 (high) apabila kedua input A atau B bernilai 0, dan akan bernilai 0 (Low) apabila salah satu input A atau B bernilai 1. Perhitungan gerbang NOR dapat dilihat pada tabel kebenaran 2.3. dibawah ini. A Y B

Gambar 2.24. Gerbang NOR Tabel 2.3. Tabel kebenaran gerbang NOR A

B

Y

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

0

Jadi perhitungan gerbang NOR adalah : A+B=Y 0 +0=1 0 +1=0 1 +0=0 1 +1=0


BAB II LANDASAN TEORI

Recommend Documents