4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1PHOTODIODA Dioda foto adalah jenis dioda yang berfungsi mendeteksi cahaya. Berbeda dengan dioda biasa, komponen elektronika ini akan mengubah cahaya menjadi arus listrik. Cahaya yang dapat dideteksi oleh dioda foto ini mulai dari cahaya infra merah, cahaya tampak, ultra ungu sampai dengan sinar-X. Aplikasi dioda foto mulai dari penghitung kendaraan di jalan umum secara otomatis, pengukur cahaya pada kamera serta beberapa peralatan di bidang medis.
Gambar 2.1 Photodioda Alat
yang
mirip
dengan
Dioda
foto
adalah
Transistor
foto
(Phototransistor). Transistor foto ini pada dasarnya adalah jenis transistor bipolar yang menggunakan kontak (junction) Base-Collector untuk menerima cahaya. Komponen ini mempunyai sensitivitas yang lebih baik jika dibandingkan dengan Dioda
Foto.
Hal
ini
disebabkan
karena elektron yang
ditimbulkan
oleh foton cahaya pada junction ini diinjeksikan di bagian Base dan diperkuat
Universitas Sumatera Utara
5
dibagian
Collectornya.
Namun
demikian, waktu
respons dari Transistor-foto
secara umum akan lebih lambat dari pada Dioda-Foto.
Prinsip kerja dari fotodioda jika sebuah sambungan-pn dibias maju dan diberikan cahaya padanya maka pertambahan arus sangat kecil sedangkan jika sambungan pn dibias mundur arus akan bertambah cukup besar. Cahaya yang dikenakan pada fotodioda akan mengakibatkan terjadinya pergeseran foton yang akan menghasilkan pasangan electron-hole dikedua sisi dari sambungan. Ketika elektron-elektron yang dihasilkan itu masuk ke pita konduksi maka elektronelektron itu akan mengalir ke arah positif sumber tegangan sedangkan hole yang dihasilkan mengalir ke arah negatif sumber tegangan sehingga arus akan mengalir di dalam rangkaian. Besarnya pasangan elektron ataupun hole yang dihasilkan tergantung dari besarnya intensitas cahaya yang dikenakan pada fotodioda.
Photodiode akan mengalirkan arus yang membentuk fungsi linear terhadap intensitas cahaya yang diterima. Arus ini umumnya teratur terhadap power density (Dp). Perbandingan antara arus keluaran dengan power density disebut sebagai current responsitivity. Arus yang dimaksud adalah arus bocor ketika photodioda tersebut disinari dan dalam keadaan dipanjar mundur.
Sebagai contoh aplikasi photo diode dapat digunakan sebagai sensor api. Penggunaan sensor photo diode sebagai pendeteksi keberadaan api didasarkan pada fakta bahwa pada nyala api juga terpancar cahaya infra merah. Hal ini tidak dapat dibuktikan dengan mata telanjang karena cahaya infra merah merupakan cahaya tidak tampak, namun keberadaan cahaya infra merah dapat dirasakan yaitu ketika ada rasa hangat atau panas dari nyala api yang sampai ke tubuh kita.
Universitas Sumatera Utara
6
2.2 RPM ( RADIAN PER MENIT) Ukuran Derajat Besar sudut satu putaran dalam derajat adalah 360°. Jadi, ini berati 1° = 1/360 putaran. Selain derajat ada ukuran sudut yang lebih kecil dari derajat yaitu menit („) dan detik (“). Hubungan dari ukuran-ukuran sudut tersebut adalah sebagai berikut. 1 derajat = 60 menit atau 1° = 60‟ 1 menit = 60 detik atau 1‟ = 60” Ukuran Radian Selain ukuran derjat kita juga mengenal istilah ukuran sudut yang lain yaitu ukuran radian (rad). Ukuran sudut radian banyak digunakan dalam matematika terapan. Satu radian didefinisikan sebagai besar sudut pusat busur lingkaran yang panjangnya sama dengan jari-jari.
Sekarang perhatikan sudut AOB pada gambar di atas!
Secara umum, apabila panjang busur AB = s, maka sudut pusat lingkaran yang menghadap busur AB adalah: θ = s/r
Universitas Sumatera Utara
7
Jika panjang busur AB sama dengan panjang jari-jari lingkaran maka sudut AOB sama dengan satu radian. 1 putaran = 2π radian, maka: 1 putaran = 360° 1° = 1° x 2π/360° 1° = 1° x 2π/360° 1° = 0,0055π radian 1° = 0,0174 radian
2π radian = 1 putaran, maka: 1 radian = 1 putaran/2π radian 1 radian = 1 radian x 360°/2π radian 1 radian = 180°/π 1 radian = 180°/3,14 1 radian = 57,32° Jadi 1° sama dengan 0,0174 radian dan 1 radian sama dengan 57,32°
2.3 Arduino Nano Arduino Nano adalah salah satu varian dari produk board mikrokontroller keluaran Arduino. Arduino Nano adalah board Arduino terkecil, menggunakan mikrokontroller Atmega 328 untuk Arduino Nano 3.x dan Atmega168 untuk Arduino Nano 2.x. Varian ini mempunyai rangkaian yang sama dengan jenis Arduino Duemilanove, tetapi dengan ukuran dan desain PCB yang berbeda. Arduino Nano tidak dilengkapi dengan soket catudaya, tetapi terdapat pin untuk
Universitas Sumatera Utara
8
catu daya luar atau dapat menggunakan catu daya dari mini USB port. Arduino Nano didesain dan diproduksi oleh Gravitech.Arduino Nano memiliki spesifikasi sebagai berikut :
Mikrokontroller
: Atmel ATmega168
Tegangan kerja
: 5 Volt
Tegangan input
: Optimal : 7 – 12 Volt
Minimum
: 6 Volt
Maksimum
: 20 Volt
Digital pin I/O
: 14 pin yaitu pin D0 sampai pin D13
Analog pin
: 8 pin yaitu pin A0 sampai pin A7
Arus listrik maksimum
: 40 mA
Flash memori
: 32 Mbyte untuk Arduino Nano 3.x
SRAM
: 1 KB
EEPROM
: 512 B
Kecepatan clock
: 16 MHz
Ukuran board
: 4,5 mm x 18 mm
Berat
: 5 gram
Gambar 2.2 Arduino Nano
Universitas Sumatera Utara
9
2.4 SUMBER DAYA Setiap papan arduino membutuhkan jalur untuk terhubung ke sumber listrik. Arduino Nano dapat diaktifkan menggunakan kabel FTDI atau papan breakout menggunakan catudaya langsung dari mini-USB port atau menggunakan catudaya luar yang dapat diberikan pada pin30 (+) dan pin29 (-) untuk tegangan kerja 7 – 12 V atau pin 28(+) dan pin 29(-) untuk tegangan 5V.
2.5 Masukan dan Keluaran Arduino Nano mempunyai 14 pin digital yang dapat digunakan sebagai pin input atau output. Pin ini akan mengeluarkan tegangan 5V untuk mode HIGH (logika 1) dan 0V untuk mode LOW (logika 0) jika dikonfigurasikan sebagai pin output. Jika di konfigurasikan sebagai pin input, maka ke 14 pin ini dapat menerima tegangan 5V untuk mode HIGH (logika1) dan 0V untuk mode LOW (logika 0). Besar arus listrik yang diijinkan untuk melewati pin digital I/O adalah 40 mA. Pin digital I/O ini juga sudah dilengkapi dengan resistor pull-up sebesar 20-50 kΩ. Ke 14 pin digital I/O ini selain berfungsi sebagai pin I/O juga mempunyai fungsi khusus yaitu :
Pin D0 dan pin D1 juga berfungsi sebagai pin TX dan RX untuk komunikasi data serial. Kedua pin ini terhubung langsung ke pin IC FTDI USB-TTL. Pin D2 dan pin D3 juga berfungsi sebagai pin untuk interupsi eksternal. Kedua pin ini dapat dikonfigurasikan untuk pemicu interupsi dari sumber eksternal. Interupsi dapat terjadi ketika timbul kenaikan atau penurunan tegangan pada pin D2 atau pin D3 . Pin D4 , pin D5 , pin D6 , pin D9 , pin D10 dan pin D11 dapat digunakan sebagai pin PWM (pulse width modulator). Pin D10 , pin D11 , pin D12 dan pin D13 , ke
Universitas Sumatera Utara
10
empat pin ini dapat digunakan untuk komunikasi mode SPI. Pin D13 terhubung ke sebuah LED.
Arduino Nano juga dilengkapi dengan 8 buah pin analog, yaitu pin A0 , A1 , A2 , A3 , A4 , A5 , A6 dan A7 . Pin analog ini terhubung ke ADC (analog to digital converter) internal yang terdapat di dalam mikrokontroller. Pada kondisi awal, pin analog ini dapat mengukur variasi tegangan dari 0V sampai 5 V pada arus searah dengan besar arus maksimum 40 mA. Lebar range ini dapat diubah dengan memberikan sebuah tegangan referensi dari luar melalui pin Vref. Pin analog selain dapat digunakan untuk input data analog, juga dapat digunakan sebagai pin digital I/O, kecuali pin A6 dan A7 yang hanya dpat digunakan untuk input data analog saja. Fungsi khusus untuk pin analog antara lain : Pin A4 untuk pin SDA, pin A5 untuk pin SCL, pin ini dapat digunakan untuk komunikasi I2C. Pin Aref digunakan sebagai pin tegangan referensi dari luar untuk mengubah range ADC. Pin reset, pin
ini
digunakan
untuk
mereset
board
Arduino
Nano,
yaitu
dengan
menghubungkan pin ini ke ground selama beberapa milidetik. Board Arduino Nano
selain dapat direset melalui pin reset, juga dapat direset dengan
menggunakan tombol reset yang terpasang pada board Arduino Nano.
2.6 Bahasa Pemrograman Arduino Arduino Nano dapat dengan mudah diprogram dengan menggunakan software Arduino (sketch). Pada menu program, pilih tool – board kemudian pilih jenis board yang akan diprogram. Untuk memprogram board Arduino dapat memilih tipe board Arduino diecimila atau duemilanove atau langsung memilih Nano W/atmega168 atau Nano W/atmega328.
Universitas Sumatera Utara
11
Arduino Nano sudah dilengkapi dengan program boatloader, sehingga programmer dapat langsung meng-up-load kode program langsung ke board Arduino Nano tanpa melalui board perantara atau hardware lain. Komunikasi ini menggunakan protokol STK500 keluaran ATMEL. 2.7 LCD LCD (Liquid
Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang
menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. Pada postingan aplikasi LCD yang digunakan ialah LCD dot matrik dengan jumlah karakter 2 x 16. LCD sangat berfungsi sebagai penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat. Adapun fitur yang disajikan dalam LCD ini adalah :
Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris.
Mempunyai 192 karakter tersimpan.
Terdapat karakter generator terprogram.
Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit.
Gambar 2.3Tampilan fisik LCD 2X16
Universitas Sumatera Utara
