•
Perencanaan dan pembuatan alat Merencanakan peralatan yang telah dirancang baik software maupun hardware.
•
Pengujian alat Peralatan yang telah dibuat kemudian diuji apakah telah sesuai yang telah direncanakan. 1.6.
Sistematika Penulisan Sistematika penulisan dalam tugas akhir ini terdiri dari 5 bab, yaitu:
BAB I : PENDAHULUAN Berisi latar belakang permasalahan, batasan masalah, tujuan pembahasan, metodologi pembahasan, sistematika penulisan dan relevansi dari penulisan tugas akhir ini. BAB II : LANDASAN TEORI Membahas tentang teori inframerah, metode pengiriman data remote kontrol, mikrokontroller, hardware dan teori dasar alat-alat pendukung lainnya. BAB III : PERANCANGAN SISTEM Membahas tentang perencanaan dan pembuatan sistem secara keseluruhan. BAB IV : PENGUJIAN RANGKAIAN Berisi tentang uji coba alat yang telah dibuat, pengoperasian dan spesifikasi alat. BAB V : PENUTUP Merupakan kesimpulan dari pembahasan pada bab-bab sebelumnya dan kemungkinan pengembangan alat. 1.7.
Relevansi
Diharap laporan tugas akhir ini dapat dihasilkan suatu metode perancangan dan prototype yang dapat digunakan sebagai acuan dan masukan dalam perancangan untuk dikembangkan lebih lanjut. BAB II
LANDASAN TEORI Landasan teori sangat membantu untuk dapat memahami suatu sistem. Selain dari pada itu dapat juga dijadikan sebagai bahan acuan didalam merencanakan suatu system. Dengan pertimbangan hal-hal tersebut, maka landasan teori merupakan bagian yang harus
dipahami untuk pembahasan selanjutnya. Pengetahuan yang mendukung perencanaan dan realisasi alat meliputi pemancar infra merah, detektor infra merah, driver relay, dan mikrokontroler. 2.1.
Sensor Inframerah Rangkaian sensor infra merah menggunakan foto transistor dan led infra merah.
Foto transistor akan aktif apabila terkena cahaya dari led infra merah. Antara Led dan foto transistor dipisahkan oleh jarak. Jauh dekatnya jarak mempengaruhi besar intensitas cahaya yang diterima oleh foto transistor. Apabila antara Led dan foto transistor tidak terhalang oleh benda, maka foto transistor akan aktif. Transistor BC 547 akan tidak aktif karena tidak ada arus yang mengalir ke basis transistor BC 547. Karena transistor tersebut tidak aktif, maka tidak ada arus yang mengalir dari kolektor ke emitor sehingga menyebabkan transistor BD 139 tidak aktif dan outputnya berlogik ‘1’ dan Led padam. Apabila antara Led dan foto transistor terhalang oleh benda, foto transistor akan tidak aktif, sehingga transistor BC 547 akan aktif karena ada arus mengalir ke basis transistor BC 547. Dengan transistor dalam keadaan on, maka arus mengalir dari kolektor ke emitor sehingga menyebabkan transistor BD 139 on dan outputnya berlogik ‘0’ serta Led menyala. Karakteristik Inframerah • Tidak dapat dilihat oleh manusia • Tidak dapat menembus materi yang tidak tembus pandang • Dapat ditimbulkan oleh komponen yang menghasilkan panas • Panjang gelombang pada inframerah memiliki hubungan yang berlawanan atau berbanding terbalik dengan suhu. Ketika suhu mengalami kenaikan, maka panjang gelombang mengalami penurunan. Kelebihan inframerah dalam pengiriman data • Pengiriman data dengan infra merah dapat dilakukan kapan saja, karena pengiriman dengan inframerah tidak membutuhkan sinyal. • Pengiriman data dengan infra merah dapat dikatakan mudah karena termasuk alat yang sederhana. • Pengiriman data dari ponsel tidak memakan biaya (gratis)
Kelemahan inframerah dalam pengiriman data • Pada pengiriman data dengan inframerah, kedua lubang infra merah harus berhadapan satu sama lain. Hal ini agak menyulitkan kita dalam mentransfer data karena caranya yang merepotkan. • Inframerah sangat berbahaya bagi mata, sehingga jangan sekalipun sorotan infra merah mengenai mata • Pengiriman data dengan inframerah dapat dikatakan lebih lambat dibandingkan dengan rekannya Bluetooth.
2.2.
Metode Pengiriman Data Remote Kontrol Remote kontrol inframerah menggunakan cahaya inframerah sebagai media dalam
mengirimkan data ke penerima. Data yang dikirimkan berupa pulsa-pulsa cahaya dengan modulasi frekuensi 40kHz. Sinyal yang dikirimkan merupakan data-data biner. Untuk membentuk data-data biner tersebut, ada tiga metode yang digunakan yaitu pengubahan lebar pulsa, lebar jeda (space), dan gabungan keduanya.
•
Pulse - Coded Signals Dalam mengirimkan kode, lebar jeda tetap yaitu t sedangkan lebar pulsa adalah 2t. Jika lebar pulsa dan lebar jeda adalah sama yaitu t, berarti yang dikirim adalah bit 0, jika lebar pulsa adalah 2t dan lebar jeda adalah t, berarti yang dikirim adalah 1.
Gambar 2.1 Pengiriman Kode Dengan Tioe Pulse-Coded Signal
•
Space - Coded Signal Dalam mengirimkan kode remote kontrol dilakukan dengan cara mengubah lebar jeda, sedangkan lebar pulsa tetap. Jika lebar jedadan lebar pulsa adalah sama yaitu t, berarti yang dikirim adalah 0 . Jika lebar jeda adalah 3t, berarti data yang dikirim adalah 1 .
Gambar 2.2 Pengiriman Kode dengan Tipe Space-Coded Signal
•
Shift - Coded Signal
Tipe ini merupakan gabungan dari tipe pulse dan space, yaitu dalam mengirimkan kode remore kontrol, dengan cara mengubah lebar pulsa dan lebar jeda. Jika lebar jeda adalah t dan lebar pulsa adalah 2t, maka ini diartikan sebagai data 1. Jika lebar jeda adalah 2t dan lebar pulsa adalah t, maka ini diartikan sebagai data 0 (low)
Gambar 2.3 Pengiriman Kode dengan Tipe Shift-Coded Signal Sebelum kode dikirim, terlebih dahulu mengirimkan sinyal awal yang disebut sebagai header. Header adalah sinyal yang dikirimkan sebelum kode sebenarnya, dan juga merupakan sinyal untuk mengaktifkan penerima. Header selalu dikirimkan dengan lebar pulsa yang jauh lebih panjang daripada kode. Setelah header dikirimkan, baru kemudian kode remote kontrol. Kode remote kontrol dibagi menjadi dua fungsi, yaitu fungsi pertama digunakan sebagai penunjuk alamat peralatan yang akan diaktifkan, fungsi kedua adalah sebagai command atau perintah untuk melaksanakan instruksi dari remote kontrol.
Gambar 2.4 Sinyal Header dan Kode remote kontrol
Antara jenis remote kontrol yang satu dengan lainnya memiliki panjang header berbeda, begitu pula lebar pulsa dan jeda (space). Berikut dijelaskan tentang jenis remote kontrol dari berbagai merk perusahaan. Tabel 2.1 Metode Pengiriman Kode Remote Kontrol dari Berbagai Merek Catatan: Semua angka dalam microsecond (µs)
Merek
Panjang
Remote
data
Tipe
Header
Header
Pulse
Space
1 Pulse
1 Space
0 Pulse
0 Space
Akai
32 bit
Space
8800
2200
550
1650
550
550
Canon
32 bit
Space
8800
4400
550
1650
550
550
Denon
15 bit
Space
0
0
275
1900
275
275
Finlux
10/16 bit
Shift
500
5200
500
530
500
530
Funai
24 bit
Space
3200
3200
800
2400
800
800
Goldstar
32 bit
Space
8800
2200
550
1650
550
550
Grundig
10 bit
Shift
500
2600
500
550
500
550
Hitachi
32 bit
Space
8800
2200
550
1650
550
550
JVC
16 bit
Space
2080
4160
520
1560
520
520
Kenwood
32 bit
Space
8800
2200
550
1650
550
550
Mitsubishi
16 bit
Space
---
---
300
1950
300
880
Nec
32 bit
Space
8800
2200
550
1650
550
550
Onkyo
32 bit
Space
8800
2200
550
1650
550
550
Orion
33 bit
Space
9000
4450
550
1650
550
550
Panasonic
48 bit
Space
4000
1600
400
1200
400
400
Philips
14 bit
Shift
---
---
889
889
889
889
Pioneer
32 bit
Space
8000
4000
500
1500
500
500
Salora
12 bit
Space
50
550
0
375
0
190
Sanyo
32 bit
Space
7850
4200
525
1575
525
525
Schneider
12 bit
Space
---
---
1250
450
450
1250
Sharp
17 bit
Space
---
---
275
1900
275
775
Sony
15 bit
Pulse
2200
550
1100
550
550
550
TEAC
32 bit
Space
8800
2200
550
1650
550
550
Technics
48 bit
Space
4000
1600
400
1200
400
400
Yamaha
32 bit
Space
8800
2200
550
1650
550
550
Dari tabel 2.1 di atas, tipe pengiriman data yang paling banyak digunakan adalah tipe space. Sedangkan panjang data yang sering dipakai sebesar 32 bit.
2.3.
Mikrokontroler ATMega 8535 Mikrokontroler, sesuai namanya adalah suatualat atau komponen pengontrol atau
pengendali yang berukuran mikro atau kecil. Sebelum ada mikrokontroler, telah ada terlebih dahulu muncul mikroprosesor. Bila dibandingkan dengan mikroprosesor, mikrokontroler jauh lebih unggul karena terdapat berbagai alasan, diantaranya : 1. Tersedianya I/O I/O dalam mikrokontroler sudah tersedia sementara pada mikroprosesor dibutuhkan IC tambahan untuk menangani I/O tersebut. IC I/O yang dimaksud adalah PPI 8255. 2. Memori Internal Memori merupakan media untuk menyimpan program dan data sehingga mutlak harus ada. Mikroprosesor belum memiliki memori internal sehingga memerlukan IC memori eksternal. Dengan kelebihan-kelebihan di atas, ditambah dengan harganya yang relatif murah sehingga banyak penggemar elektronika yang kemudian beralih kemikrokontroler.
Namun
demikian,
meski
memiliki
berbagai
kelemahan,
mikroprosesortetap digunakan sebagai dasar dalam mempelajari mikrokontroler. Inti kerja dari keduanya adalah sama, yakni sebagai pengendali suatu sistem. Mikrokontroler merupakan komputer di dalam chip yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya. Secara harfiahnya bisa disebut “pengendali kecil“ dimana sebuah sistem elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapat direduksi / diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini. Dengan menggunakan mikrokontroler ini maka : 1. Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas. 2. Rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar dari sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi. 3. Pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang kompak. Namun demikian tidak sepenuhnya mikrokontroler bisa mereduksi komponen IC TTL dan CMOS yang seringkali masih diperlukan untuk aplikasi kecepatan tinggi atau sekedar menambah jumlah saluran input dan output (I/O). dengan kata lain, mikrokontroler
adalah versi mini atau mikro dari sebuah komputer karena mikrokontroler sudah mengandung beberapa bagian yang langsung bisa dimanfaatkan, misalnya port paralel, port serial, komparator, konversi digital ke analog (DAC), konversi analog ke digital (ADC), dan sebagainya hanya menggunakan Minimum System yang tidak rumit atau kompleks. Mikrokontroler adalah otak dari suatu sistem elektronika seperti halnya mikroprosesor sebagai otak komputer. Namun mikrokontroler memiliki nilai tambah karena didalamnya sudah terdapat memori dan sistem input/output dalam suatu kemasan IC. Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s RISC processor) standar memiliki arsitektur 8-bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16- bit dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satusiklus clock. Berbeda dengan instruksi MCS-51 yang membutuhkan 12 siklus clock karena memiliki arsitektur CISC (seperti komputer). Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga ATTiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega dan AT89RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama. Oleh karena itu, dipergunakan salah satu AVR produk Atmel, yaitu ATMega 8535. Selain mudah didapatkan dan lebih murah ATMega 8535 juga memiliki fasilitas yang lengkap. Untuk tipe AVR ada 3 jenis yaitu ATTiny, AVR klasik, dan ATMega. Perbedaannya hanya pada fasilitas dan I/O yang tersedia serta fasilitas lain seperti ADC, EEPROM, dan lain sebagainya. Salah satu contohnya adalah ATMega 8535. Memiliki teknologi RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz membuat ATMega 8535 lebih cepat bila dibandingkan dengan varian MCS51. Dengan fasilitas yang lengkap tersebut menjadikan ATMega 8535 sebagai mikrokontroler yang powerfull. Adapun blok diagramnya sebagai berikut :
Gambar 2.5 Blok Diagram ATMega 8535
Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa ATMega 8535 memiliki bagian sebagai berikut : 1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, Port D. 2. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran. 3. /Counter dengan kemampuan pembandingan. Tiga buah Timer 4. CPU yang terdiri atas 32 buah register. 5. Watchdog Timer dengan osilator internal. 6. SRAM sebesar 512 byte. 7. Memori Flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write. 8. Unit interupsi internal dan eksternal. 9. Port antarmuka SPI. 10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi. 11. Antarmuka komparator analog.. 12. Port USART untuk komunikasi serial. Kapabiltas detail dari ATMega 8535 adalah sebagai berikut : 1. Sistem mikroprosesor 8 bit bebrbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz. 2. Kapabiltas memori flash 8 Kb, SRAM sebesar 512 byte, dan EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 512 byte.
3. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel. 4. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps. 5. Enam pilihan mode sleep menghemat penggunaan daya listrik.
2.4.
Konfigurasi PIN ATMega 8535 Mikrokontroler ATMega8535 mempunyai jumlah pin sebanyak 40 buah, dimana 32
pin digunakan untuk keperluan port I/O yang dapat menjadi pin input/output sesuai konfigurasi. Pada 32 pin tersebut terbagi atas 4 bagian (port), yang masing-masingnya terdiri atas 8 pin. Pin-pin lainnya digunakan untuk keperluan rangkaian osilator, supply tegangan, reset, serta tegangan referensi untuk ADC. Untuk lebih jelasnya, konfigurasi pin ATMega8535 dapat dilihat pada gambar 3.1.
Gambar 2.6 Konfigurasi Pin ATMega 8535
Berikut ini adalah susunan pin-pin dari ATMega8535; •
VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukkan catu daya
•
GND merupakan pin ground
•
Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC
•
Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu Timer/Counter, Komparator Analog, dan SPI
•
Port C (PC0..PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI, Komparator Analog, dan Timer Oscilator
•
Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu Komparator Analog, Interupsi Iksternal dan komunikasi serial USART
•
Reset merupakan pin yang digunakan untuk mereset mikrokontroler
•
XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukkan clock eksternal (osilator menggunakan kristal, biasanya dengan frekuensi 11,0592 MHz)
Peta Memori ATMega 8535
2.5.
ATMega8535 memiliki dua jenis memori yaitu Data Memory dan Program Memory ditambah satu fitur tambahan yaitu EEPROM Memory untuk penyimpan data.
2.5.1.
Program Memory
ATMEGA 8535 memiliki On-Chip In-System Reprogrammable Flash Memory untuk menyimpan program. Untuk alasan keamanan, program memory dibagi menjadi dua bagian, yaitu Boot Flash Section dan Application Flash Section. Boot Flash Section digunakan untuk menyimpan program Boot Loader, yaitu program yang harus dijalankan pada saat AVR reset atau pertama kali diaktifkan. Application Flash Section digunakan untuk menyimpan program aplikasi yang dibuat user. AVR tidak dapat menjalakan program aplikasi ini sebelum menjalankan program Boot Loader. Besarnya memori Boot Flash Section dapat deprogram dari 128 word sampai 1024 word tergantung setting pada konfigurasi bit di register BOOTSZ. Jika Boot Loader diproteksi, maka program pada Application Flash Section juga sudah aman.
Gambar 2.7 Peta Memori Program
2.5.2.
Data Memory
Gambar berikut menunjukkan peta memori SRAM pada ATMEGA 8535. Terdapat 608 lokasi address data memori. 96 lokasi address digunakan untuk Register File dan I/O Memory sementara 512 likasi address lainnya digunakan untuk internal data SRAM. Register file terdiri dari 32 general purpose working register, I/O register terdiri dari 64 register.
Gambar 2.8 Peta Memori Data
2.5.1.
EEPROM Data Memory
ATMEGA 8535 memiliki EEPROM 8 bit sebesar 512 byte untuk menyimpan data. Loaksinya terpisah dengan system address register, data register dan control register yang dibuat khusus untuk EEPROM. Alamat EEPROM dimulai dari $000 sampai $1FF.
Gambar 2.9 EEPROM Data Memory
2.5.2.
Status Register (SREG)
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 2.10 Status Register ATMega 8535 •
Bit 7 – I : Global Interrupt Enable Jika bit Global Interrupt Enable diset, maka fasilitas interupsi dapat dijalankan. Bit ini akan clear ketika ada interrupt yang dipicu dari hardware, setelah program interrupt dieksekusi, maka bit ini harus di set kembali dengan instruksi SEI.
•
Bit 6 – T : Bit Copy Storage Instruksi bit copy BLD dan BST menggunakan bit T sebagai sumber atau tujuan dalam operasi bit.
•
Bit 5 – H: Half Carry Flag
•
Bit 4 – S : Sign Bit Bit S merupakan hasil exlusive or dari Negative Flag N dan Two’s Complement Overflow Flag V.
•
Bit 3 – V : Two’s Complement Overflow Flag Digunakan dalam operasi aritmatika
•
Bit 2 – N : Negative Flag Jika operasi aritmatika menghasilkan bilangan negatif, maka bit ini akan set.
•
Bit 1 – Z : Zero Flag Jika operasi aritmatika menghaslkan bilangan nol, maka bit ini akan set.
•
Bit 0 – C : Carry Flag Jika suatu operasi menghasilkan Carry, maka bit ini akan set.
2.6.
Relay Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan
oleh arus listrik. Secara prinsip, relai 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 ke posisi semula dan kontak saklar kembali terbuka.Relay biasanya digunakan untuk menggerakkan. arus/tegangan yang besar (misalnya peralatan listrik 4 ampere AC 220 V) dengan memakai arus/tegangan yang kecil (misalnya 0.1 ampere 12 Volt DC). Dalam pemakaiannya biasanya relay yang digerakkan dengan arus DC dilengkapi dengan sebuah dioda yang di-paralel dengan lilitannya dan dipasang terbalik yaitu anoda pada tegangan (-) dan katoda pada tegangan (+). Ini bertujuan untuk mengantisipasi sentakan listrik yang terjadi pada saat relay berganti posisi dari on ke off agar tidak merusak komponen di sekitarnya.
Gambar 2.11 Relay Penggunaan relay perlu memperhatikan tegangan pengontrolnya 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 220 Volt. Sebaiknya relay difungsikan 80% saja dari kemampuan maksimalnya agar aman, lebih rendah lagi lebih aman.Relay jenis lain ada yang namanya reedswitch atau relay lidi. Relay jenis ini berupa batang kontak terbuat dari besi pada tabung kaca kecil yang dililitin kawat. Pada saat lilitan kawat dialiri arus, kontak besi tersebut akan menjadi magnet dan saling menempel sehingga menjadi saklar
yang on. Ketika arus pada lilitan dihentikan medan magnet hilang dan kontak kembali terbuka (off). Relay merupakan komponen yang menggunakan prinsip kerja medan magnet untuk menggerakan saklar. Saklar ini digerakkan oleh magnet yang dihasilkan oleh kumparan didalam relay yang dialiri arus listrik. Susunan relay sederhana adalah sebagai berikut.
Gambar 2.12 Susunan Relay Sederhana
Gerakan armatur ini menyebabkan kontak membuka/menutup dengan konfigurasi sebagai berikut: •
Normally Open (NO), apabila kontak-kontak tertutup saat 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 kontakkontak yang lain. Relay adalah suatu komponen elektronika yang akan bekerja bila ada arus yang
melalui kumparannya. Sebuah relay terdiri dari kumparan yang dililitkan pada inti besi dan kontak-kontak penghubung. Apabila kumparan yang melilit inti besi dilalui arus listrik maka akan menimbulkan induksi medan magnet, dan induksi ini akan menarik kontak-kontak penghubung relay. Kontak penghubung relay terdiri dari dua bagian, yaitu : •
Kontak NC (Normally Close), Kontak penghubung dalam kondisi menutup atau terhubung bila relay tidak mendapat masukan tegangan pada kumparannya. Tetapi bila diberi tegangan yang mencukupi pada kumparannya maka kontak penghubung menjadi terbuka.
•
Kontak NO (Normally Open).
Kontak penghubung dalam kondisi terbuka bila relay tidak mendapat tegangan pada kumparannya. Tetapi bila diberi tegangan yang mencukupi pada kumparannya maka kontak penghubung menjadi tertutup.
2.7.
Motor DC & Kipas DC Suatu mesin listrik berfungsi sebagai motor listrik apabila terjadi proses konversi
energi listrik menjadi energi mekanik di dalamnya. Motor DC adalah motor yang memerlukan suplai tegangan searah pada kumparan jangkar dan kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Berdasarkan karakteristiknya, motor arus searah ini mempunyai daerah pengaturan putaran yang luas dibandingkan dengan motor arus bolakbalik, sehingga sampai sekarang masih banyak digunakan pada pabrik-pabrik yang mesin produksinya memerlukan pengaturan putaran yang luas. Prinsip Kerja Motor DC Pada motor DC, kumparan medan yang dialiri arus listrik akan menghasilkan medan magnet yang melingkupi kumparan jangkar dengan arah tertentu. Konverter energi baik energi listrik menjadi energi mekanik (motor) maupun sebaliknya dari energi mekanik menjadi energi listrik (generator) berlangsung melalui medium medan magnet. Energi yang akan diubah dari suatu sistem ke sistem yang lain, sementara akan tersimpan pad medium medan magnet untuk kemudian dilepaskan menjadi energi system lainya. Dengan demikian, medan magnet disini selain berfungsi sebagi tempat penyimpanan energi juga sekaligus proses perubahan energi, dimana proses perubahan energi pada motor arus searah. 2.8.
Bahasa Pemograman Mikrokontroler
Pengembangan sebuah sistem menggunakan mikrokontroler AVR buatan ATMEL menggunakan software AVR STUDIO dan CodeVisionAVR. AVR STUDIO merupakan software yang digunakan untuk bahasa assembly yang mempunyai fungsi yang sangat lengkap, yaitu digunakan untuk menulis program, kompilasi, simulasi dan download program ke IC mikrokontroler AVR. Sedangkan CodeVisionAVR merupakan software C-cross Compiler, dimana program dapat ditulis dalam bahasa C, CodeVision memiliki IDE
(Integrated development Environment) yang lengkap, dimana penulisan program, compile, link, pembuatan kode mesin (assembler) dan download program ke chip AVR dapat dilakukan dengan CodeVision, selain itu ada fasilitas terminal, yaitu melakukan komunikasi serial dengan mikrokontroler yang sudah di program. Proses download program ke IC mikrokontroler AVR dapat menggunakan System programmable Flash on-Chip mengizinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial SPI. 2.9.
Komponen – Komponen Pendukung
2.9.1.
Resistor
Resistor komponen pasif elektronika yang berfungsi untuk membatasi arus listrik yang mengalir. Berdasarkan kelasnya resistor dibagi menjadi 2 yaitu: Fixed Resistor dan Variable Resistor, dan umumnya terbuat dari carbon film atau metal film, tetapi tidak menutup kemungkinan untuk dibuat dari material yang lain. Pada dasarnya semua bahan memiliki sifat resistif namun beberapa bahan tembaga perak emas dan bahan metal umumnya memiliki resistansi yang sangat kecil. Bahan bahan tersebut menghantar arus listrik dengan baik, sehingga dinamakan konduktor. Kebalikan dari bahan yang konduktif, bahan material seperti karet, gelas, karbon memiliki resistansi yang lebih besar menahan aliran elektron dan disebut sebagai insulator seperti ditunjukkan pada gambar berikut :
Gambar 2.13. Resistor
2.9.2.
Kapasitor
Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatanmuatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini "tersimpan" selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, phenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan.
Gambar 2.14 Ceramic Capasitor
2.9.2.1.
Kapasitansi
Kapasitansi didefenisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat menampung muatan elektron. Coulombs pada abad 18 menghitung bahwa 1 coulomb = 6.25 x 1018 elektron. Kemudian Michael Faraday membuat postulat bahwa sebuah kapasitor akan
memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan tegangan 1 volt dapat memuat muatan elektron sebanyak 1 coulombs. Dengan rumus dapat ditulis : Q = CV …………….(1) Q = muatan elektron dalam C (coulombs) C = nilai kapasitansi dalam F (farads) V = besar tegangan dalam V (volt) Dalam praktek pembuatan kapasitor, kapasitansi dihitung dengan mengetahui luas area plat metal (A), jarak (t) antara kedua plat metal (tebal dielektrik) dan konstanta (k) bahan dielektrik. Dengan rumusan dapat ditulis sebagai berikut : C = (8.85 x 10-12) (k A/t) ...(2) Untuk rangkain elektronik praktis, satuan farads adalah sangat besar sekali. Umumnya kapasitor yang ada di pasar memiliki satuan uF (10-6 F), nF (10-9 F) dan pF (10-12 F). Konversi satuan penting diketahui untuk memudahkan membaca besaran sebuah kapasitor. Misalnya 0.047uF dapat juga dibaca sebagai 47nF, atau contoh lain 0.1nF sama dengan 100pF.
Gambar.2.15 : Prinsip kapasitor Elco
2.9.2.1.
Membaca Kapasitansi
Pada kapasitor yang berukuran besar, nilai kapasitansi umumnya ditulis dengan angka yang jelas. Lengkap dengan nilai tegangan maksimum dan polaritasnya. Misalnya pada kapasitor elco dengan jelas tertulis kapasitansinya sebesar 22uF/25v. Kapasitor yang ukuran fisiknya mungil dan kecil biasanya hanya bertuliskan 2 (dua) atau 3 (tiga) angka saja. Jika hanya ada dua angka satuannya adalah pF (pico farads). Sebagai contoh, kapasitor yang bertuliskan dua angka 47, maka kapasitansi kapasitor tersebut adalah 47 pF. Jika ada 3 digit, angka pertama dan kedua menunjukkan nilai nominal, sedangkan angka ke-3 adalah faktor pengali. Faktor pengali sesuai dengan angka nominalnya, berturut-turut 1 = 10, 2 = 100, 3 = 1.000, 4 = 10.000 dan seterusnya. Misalnya pada kapasitor keramik tertulis 104, maka kapasitansinya adalah 10 x 10.000 = 100.000pF atau = 100nF. Contoh lain misalnya tertulis 222, artinya kapasitansi kapasitor tersebut adalah 22 x 100 = 2200 pF = 2.2 nF. Selain dari kapasitansi ada beberapa karakteristik penting lainnya yang perlu diperhatikan. Biasanya spesifikasi karakteristik ini disajikan oleh pabrik pembuat didalam datasheet. Berikut ini adalah beberapa spesifikasi penting tersebut. 2.9.2.2.
Dissipation Factor (DF) dan Impedansi (Z)
Dissipation Factor adalah besar persentasi rugi-rugi (losses) kapasitansi jika kapasitor bekerja pada aplikasi frekuensi. Besaran ini menjadi faktor yang diperhitungkan misalnya pada aplikasi motor phasa, rangkaian ballast, tuner dan lain-lain. Dari model rangkaian kapasitor digambarkan adanya resistansi seri (ESR) dan induktansi (L). Pabrik pembuat biasanya meyertakan data DF dalam persen. Rugi-rugi (losses) itu didefenisikan sebagai ESR yang
besarnya adalah persentasi dari impedansi kapasitor Xc. Secara matematis di tulis sebagai berikut :
Gambar 2.16 : Faktor dissipasi
Dari penjelasan di atas dapat dihitung besar total impedansi (Z total) kapasitor adalah :
Gambar 2.17 : Impendansi Z Karakteristik respons frekuensi sangat perlu diperhitungkan terutama jika kapasitor bekerja pada frekuensi tinggi. Untuk perhitungan respons frekuensi dikenal juga satuan faktor qualitas Q (quality factor) yang tak lain sama dengan 1/DF.
2.9.1.
ELCO O
Elco adalah kompponen berkaaki 2 yaitu (+ +) (-) adapun n fungsi elcoo adalah meenyimpan aruus listrik DC C, juga serin ng di pakai dalam d rangkaaian apapun,, seperti pow wer suply reggulator,poweer, dan lain n-lain. Elco juga bisa rusak kalauu tidak kellihatan meleetus bisa kita tes pakkai AVOME ETER, caran nya kita collokan kabell AVO ke kaki k elco, kalau k normaal jarum avvo menunjukkkan ke ataas lalu perlaahan2 turun sampai 0 kalau k rusak elco gak biisa turun ataau keatas lag gi.
o Gambaar 2.18 Elco
2.9.2. Dioda Dioda ad dalah kompoonen elektronnika yang haanya memperrbolehkan arrus listrik mengalir m dalam m satu arahh sehingga dioda d biasa disebut d jugaa sebagai “P Penyearah”. Dioda terbuuat dari bahaan semikond duktor jeniss silicon daan germaniuum. Simbol dioda dalam m rangkaiann elektronikka diperlihaatkan pada gaambar berikkut. Dioda terrbuat dari peenggabungann dua tipe seemikonduktoor yaitu tipee P (Positivee) dan tipe N (Negative), kaki dioda yang terhubbung pada seemikonduktoor tipe P diinamakan “A Anode” sedaangkan yangg terhubung pada semikkonduktor tiipe N disebuut ”Katode””.
Pada benntuk aslinya pada dioda terdapat t tandda cincin yaang melingkaar pada salah h satu sisinyya, ini digunnakan untuk menandakaan bahwa paada sisi yang g terdapat ciincin tersebuut merupakaan kaki Katoode.
Arus listtrik akan saangat mudah mengalir dari anodaa ke katoda hal ini dissebut sebagai “Forwardd-Bias” tetaapi jika seballiknya yakni dari katodaa ke anoda, arus listrik akan tertahaan atau tersuumbat hal inni dinamakaan sebagai ““Reverse-Bia as”. Untuk lebih jelasnyya perhatikaan contoh beerikut.
Catatan n : Tegangaan yang meleewati dioda dalam keaddaan forwardd-bias akan turun sebesaar 0,7V padda Silicon, 0,,3V pada Geermanium.
Pada con ntoh gambar sebelah kiri dioda dalam m keadaan foorward-bias sehingga meenyebabkan lampu menyala ini diikarenakan arus a listrik ddapat mengallir tanpa ham mbatan apa pun p pada g sebellah kanan suumber tegang gan dibalik ppolaritas-nyaa sehingga dioda. Paada contoh gambar arus listriik akan menngalir melalu ui katoda diooda, tetapi haal ini menyebbabkan diod da dalam keadaan reverse-biass sehingga arrus listrik tiddak dapat meengalir meleewati dioda dan d
menyebabkan lampu padam. Oleh karena itu dioda banyak digunakan sebagai pengaman pada rangkaian elektronika sebagai pencegah terbalik-nya pemasangan polaritas dari sumber tegangan. 2.9.4.1.
•
Jenis–Jenis Dioda
Diode Zener Ketika tegangan reserve-bias maksimum diberikan kepada dioda, maka arus listrik
akan mengalir seperti layaknya pada keadaan forward-bias. Arus listrik ini tidak akan merusak dioda jika tidak melebihi dari apa yang telah ditentukan. Ketika tegangan reservebias ini dapat dikendalikan pada level tertentu maka dioda ini disebut sebagai Dioda Zener. Dioda zener memiliki nilai tegangan yang telah ditentukan dalam pembuatan-nya, nilai tegangan ini mempunyai rentang dari beberapa volt hingga ratusan volt dan toleransi dioda zener berkisar antara 5% - 10%. Pada aplikasinya di dalam rangkaian elektronika, dioda zener berfungsi sebagai pengatur tegangan (regulator) dengan berperan sebagai beban. Dioda zener akan mengalirkan banyak arus listrik jika tegangan terlalu tinggi, dan mengurangi arus listrik jika tegangan terlalu rendah, sehingga menyebabkan tegangan stabil. Seperti pada contoh gambar diatas tegangan dari sumber tegangan adalah 12V tetapi tegangan yang terukur pada Rload adalah 9V sama dengan nilai tegangan dioda zener.
• LED (Light Emitting Diodes) LED merupakan jenis dioda yang jika diberikan tegangan forward-bias akan menimbulkan cahaya dengan warna-warna tertentu seperti merah, hijau, dan kuning.
Gambaar 2.19 LED Simbol LED L hampirr sama denggan simbol dioda d hanya saja pada ssimbol LED ditambahkaan dua gariss panah ke arah a luar sepperti ter-ilusstrasi pada gambar g diataas. LED dalam rangkaiaan elektronika biasa dig gunakan sebaagai lampu inndikator. 2.9.1.
LCD
L LCD liquid cell display merupakan m suuatu alat yanng dapat mennampilkan karakter k ASC CI sehinggaa kita bisa menampilka m an campurann huruf dan n angka sekaaligus. LCD D didalamnyya terdapat sebuah mikkroprosesor yang menggendalikan taampilan, kitta hanya peerlu membuat program untuk berkoomunikasi. ukuran lccd ada berbaagai macam seperti s lcd 16 x 2 ada 16 collom dan 2 baaris lcd 16 x 4 ada 16 collom dan 4 baaris perbedaaanya terletakk pada alamat menaruh kkarakter saja.. karakter yang y ditamp pilkan oleh LCD L beranekka ragam terrgangtung daari jenis lcd tersebut. t Commannd dan data Dalam anntarmuka lcdd dengan mccs maka kita harus menembakan com mmand yangg berisi perintah dan data yaiitu berupa text yang kita ingin tampiilkan. Supaya lcd dapat menampilkan m n
text maka yang perlu dilakukan adalah mengirimkan format hex data dalam bentuk asci. misal : 0 dengan mengirimkan 48 desimal A mengirimkan 65 desimal Untuk mengunakan lcd untuk yang pertama, harus mengkonfigurasi lcd itu seperti keinginan kita. Konfigurasi berarti kita harus menambahkan command.
Gambar 2.20 LCD
PIN PIN LCD 1. Ground 2. VCC 3. Contrast (buat konfigurasi pin 3 ->100ohm->pin b potensio 5K) 4. RS 5. RW 6. EN 7. D0 8. D1 9. D2
10. D3 11. D4 12. D5 13. D6 14. D7 15. Anoda (untuk backlight, lampu background) 16. Katoda - RS Pin ini memberi informasi apakah kirim data atau instruksi 0 = instruksi 1 = data R/!W 0 = Write (tulis ke lcd) 1 = Read (baca dari lcd) D0 -D7 = pin komunikasi Anoda = supply VCC untuk background, beri 4.3 (serikan dari VCC ke LED baru masuk ke anoda). katoda = berikan ground kombinasi dari pin RS dan RW RS R/!W
: Operation
0 0
IR
Write Command
0 1
IR
Read ………
1 0
DR
write data
1 1
DR
read ………
yang diperlukan untuk basic penulisan adalah write command dan write data. Dibuat dengan assembly, kita buat dalam bentuk prosedure karena akan sering digunakan, kita define port dulu .
2.9.3.
Transformator
Transformer atau trafo adalah komponen elektromagnet yang dapat mengubah taraf suatu tegangan AC ke taraf yang lain. Adaptor AC-DC merupakan piranti yang menggunakan transformator step-down Transformator step-down
Gambar. 2.21 Trafo Transformator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Tegangan masukan bolak-balik yang membentangi primer menimbulkan fluks magnet yang idealnya semua bersambung dengan lilitan sekunder. Fluks bolak-balik ini menginduksikan GGL dalam
lilitan sekkunder. Jikaa efisiensi sem mpurna, sem mua daya padda lilitan priimer akan diilimpahkan ke k lilitan sekkunder. Hubungan Primer-S Sekunder
Fluks padda transform mator Rumus untuk u fluks magnet m yangg ditimbulkann lilitan prim mer adalah untuk GG GL induksi yang y terjadi di d lilitan sekkunder adalaah
dan rumuus .
Karena kedua k kumpparan dihubuungkan denggan fluks yaang sama, m maka dimana dengan d mennyusun ulanng persamaaan akan diddapat
sedem mikian hinggga
. Deengan kata lain, hubunngan antara tegangan pprimer denggan tegangaan sekunderr ditentukan oleh perband dingan jumlah lilitan priimer dengann lilitan sekunnder.
transform mator step-upp
transformattor step-down
2.9.4.
TSOP 1738
Pada sensor ini, logika yang digunakan logika high, setela logika low sesaat dan itulah yang dijadikan sebagai data, sehingga dengan mengatur lebar pulsa high (1) tersebut dengan suatu nilai tertentu dan menjadikan nilai tersebut sebagai datanya, maka pengiriman data dapat dilakukan.
Gambar 2. 22 Sensor TSOP 1738
IC ini mempunyai karakteristrik yaitu akan mengeluarkan logika high (1) atau tegangan ± 4,5 volt pada outputnya jika IC ini mendapatkanpancaran sinar infra merah dengan frekuensi antara 38 – 40 Khz, dan IC ini akan mengeluarkan sinya Low (0) atau tegangan ± 0.109 volt jika pancaran sinar infra merah dengan frekuensi antara 38 – 40 KHz berhenti, namun logika low tersebut hanya sesaat yaitu sekitar 1200µs. Setelah itu, outputnya kan kembali menjadi high. Sifat inilah yang dimanfaatkan sebagai pengiriman data. Output dari IC ini dihubungkan ke P3.7 pada Mikrokontroler. Sehingga setiap kali IC ini mengeluarkan logika low atau high pada outputnya, maka mikrokontroler dapat langsung mendeteksinya. 2.9.5.
Relay Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh
arus listrik. Secara prinsip,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 ke posisi semula dan kontak saklar kembali terbuka. Relay biasanya digunakan untuk menggerakkan arus/tegangan yang besar (misalnya peralatan listrik 4 ampere AC 220 V) dengan memakai arus/tegangan yang kecil (misalnya 0,1 ampere 12 volt DC). Dalam pemakaian biasanya relay yang digerakkan dengan arus DC dilengkapi dengan dioda yang diparalel dengan lilitannya dan dipasang terbalik yaitu anoda pada tegangan (-) dan katoda pada tegangan (+). Ini bertujuan untuk mengantisipasi sentakan listrik yang terjadi pada saat relay berganti posisi dari on ke off agar tidak merusak komponen di sekitarnya.
Gambar 2.23 Jenis-jenis relay Relay adalah suatu komponen elektronika yang akan bekerja bila ada arus yang melalui kumparannya. Sebuah relay terdiri dari kumparan yang dililitkan pada inti besi dan kontakkontak penghubung. Apabila kumparan yang melilit inti besi dilalui arus listrik maka akan menimbulkan induksi medan magnet, dan induksi ini akan menarik kontak-kontak penghubung relay. Kontak penghubung relay terdiri dari dua bagian, yaitu : •
Kontak NC (Normally Close), Kontak penghubung dalam kondisi menutup atau terhubung bila relay tidak mendapat masukan tegangan pada kumparannya. Tetapi bila diberi tegangan yang mencukupi pada kumparannya maka kontak penghubung menjadi terbuka (kondisi awal sebelum diaktifkan close).
•
Kontak NO (Normally Open). Kontak penghubung dalam kondisi terbuka bila relay tidak mendapat tegangan pada kumparannya. Tetapi bila diberi tegangan yang mencukupi pada kumparannya maka kontak penghubung menjadi tertutup atau terhubung. (kondisi awal sebelum diaktifkan open)
