Perancangan Teknik Transfer Data Dari Meteran Listrik (PLN) Dengan Menggunakan Transmitter Dan Receiver RF.

PERANCANGAN TEKNIK TRANSFER DATA DARI METERAN LISTRIK (PLN)

DENGAN MENGGUNAKAN TRANSMITTER DAN RECEIVER RF

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar sarjana sains

ANDY NOVRI KARO-KARO NIM.040801038

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN LIMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2009

PERSETUJUAN

Judul : PERANCANGAN TEKNIK TRANSFER DATA

DARI METERAN LISTRIK (PLN) DENGAN MENGGUNAKAN TRANSMITTER DAN RECEIVER RF

Kategori : SKRIPSI

Nama : ANDY NOVRI KARO-KARO NIM : 040801038

Progran Studi : SARJANA (S1) FISIKA

Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Dilaksanakan di

Medan, Agustus 2009

Diketahui/disetujui oleh

Ketua Departemen Fisika FMIPA USU Pembimbing,

Dr.Marhaposan Situmorang Drs.BISMAN P.M.Eng.Sc

PERNYATAAN

PERANCANGAN TEKNIK TRANSFER DATA DARI METERAN LISTRIK (PLN)

DENGAN MENGGUNAKAN TRANSMITTER DAN RECEIVER RF

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Agustus 2009

ANDY NOVRI KARO-KARO 040801038

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa,dengan cinta kasih dan limpah karuniaNya penyelesain tugas akhir ini dapat diselesaikan dalam waktu yang telah ditetapkan.

Dalam penyelesaian tugas akhir serta penulisan laporannya penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada Bapak Drs.Bisman P.M.Eng.Sc selaku dosen pembimbing pada penyelesaian tugas akhir ini. Ucapan terimakasih juga kepada Bapak Drs. Krista Sebayang, Ms, Bapak Drs. Tenang Ginting, MSc serta Bapak Drs. Herli Ginting, Msc yang memberi dukungan dan motivasi didalam menyelesaikan tugas akhir ini. Ucapan terimakasih juga diajukan kepada Bapak Dr.Eddy Marlianto, M.Sc, selaku dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengethuan Alam (FMIPA), Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika FMIPA USU dan seluruh pegawai di FMIPA USU serta rekan-rekan kuliah khususnya stambuk 2004 yang banyak membantu menyelesaikan skripsi ini.

Ucapan terimakasih saya yang sangat special buat Ayahanda tercinta dan Ibunda tersayang serta abang, kakak, dan adik saya Suhelman, Lilis Sri Vestina, dan Oriza Ferson yang selalu memberikan doa, bantuan dan dukungan materi serta dorongan.

Penulis sadari banyak terdapat kekurangan dalam penulisan dan penyusunan tugas akhir ini, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan keritik yang bersifat membangun untuk kesempurnaan tugas akhir ini.

ABSTRAK

Telah dirancang sebuah Teknik Transfer Data Dari Meteran Listrik (PLN) Dengan Menggunakan Transmitter Dan Receiver RF, dilengkapi mikroprosesor EPROM yang dapat mempertahankan data meskipun terjadi pemutusan catu daya, alat yang dirancang dilengkapi dengan rangkaian transmitter dan receiver RF sebagai pengirim dan penerima data, transmitter dan receiver yang digunakan untuk mengirimkan dan menerima data adalah modul RF dengan frekwensi 27 Mhz Alat mengambil data dari meteran analog dan mengubah data tersebut menjadi data digital untuk ditampilkan dalam bentuk tariff listrik. Kelemahan dari perancangan ini adalah alat hanya dapat mengirimkan data tersebut dalam radius ± 9 meter

DESIGN TECHNIQUE OF TRANSFER DATA FROM ELECTRICS GAUGE (PLN)

BY USING TRANSMITTER AND RECEIVER RF

ABSTRACT

Has been designed a Teknik Transfer Data from Meteran Listrik (PLN) By using Transmitter and Receiver RF, equiped EPROM microprocessor that can maintain data though happened disconnection rations power, tool that designed provided with network transmitter and receiver RF as the consignor and data receiver, transmitter and receiver that used by to deliver and accept data is module RF with frequency 27 Mhzes Tool takes data from analogue gauge and alter data is referred as become digital data for presented in the form of tariff electrics. Weakness from design this is the tool shall only deliver data is referred as in neighbourhood of ± 9 metres.

DAFTAR ISI

Halaman

Penghargaan i

Abstrak ii

Abstrack iii

Daftar Isi iv

Daftar Tabel vi

Daftar Gambar vii

Daftar Persamaan viii

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah 1

1.2 Batasan Masalah 2

1.3 Tujuan Penelitian 2.

1.4 Manfaat Penelitian 3

1.5 Sistematika Penulisan 4

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Alat-alat Ukur Yang Mengintegrasikan

Kebesaran-kebesaran Listrik 5 2.2 Alat Pengukur Energi Arus Bolak Balik 5 2.2.1 Prinsip-prinsip kerja 5

2.3 Fotodioda 7

2.4 Transistor 8

2.5 Rangkaian Penguat 11

2.5.1 Rangkaian Penguat-Pembalik (inverting) 11 2.5.2 Rangkaian Penguat-Bukan Pembalik (non inverting) 12

2.6 Perangkat Keras 14

2.6.1 Mikrokontroler AT89S51 14

2.6.2 Kontruksi AT89S51 15

2.6.3 SFR (Register Fungsi Khusus )

Pada Keluarga AT89S51 17

2.7 Perangkat Lunak 22

2.7.1 Instruksi – Instruksi At89S51 22

2.8 Seven Segmen 25

2.9 Syarat Dasar Sistem Telekomunikasi 27 2.9.1 Sinyal Analog Dan Sinyal Kode 29 2.9.2 Penggunaan Sinyal Arus Searah

Dalam Telekomunikasi 30 2.9.3 Lebar Band Dari Suatu Sinyal Informasi 32

2.10 Sistem Radio 33

2.10.1 Pesawat Pemancar FM 34 2.10.2 Pesawat Penerima Radio FM 35

BAB 3 RANCANGAN SISTEM

3.1 Diagram Blok Rangkaian 35

3.2 Rangkaian Mikrokontroler AT89S8253 37 3.3 Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 39 3.4 Rangkaian Display Seven Segmen 39 3.5 Perancangan Rangkaian Penghitung putaran lempengan 40 3.6 Rangkaian RF Transmitter dan Receiver 44

BAB 4 PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM

4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller 46 4.2 Pengujian Rangkaian Display Seven Segmen 48 4.3 Pengujian rangkaian counter 50 4.4 Pengujian Rangkaian Modul RF 51

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan 55

5.2 Saran 56

DAFTAR PUSTAKA

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Fungsi Pin pada Port 3 21 Tabel 4.1 Siklus dan waktu eksekusi mneumonic 47 Tabel 4.2 Angka serta data yang dikirim ke port serial 49 Tabel 4.3 Tegangan output yang dihasilkan permukaan

hitam dan putih pada pelat oleh sensor 51 Tabel 4.4 Pengujian tegangan modul RF Transmitter dan receifer 51 Tabel 4.5 Pengujian jarak efektif pengiriman data 52 Tabel 4.6 Pengujian alat selama 10 menit 54

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Prinsip suatu meter penunjuk energi listrik

arus B-B jenis induksi 6 Gambar 2.2 Arus arus Eddy suatu pirin 6 Gambar 2.3 Simbol dan Rangkaian Fotodioda 7 Gambar 2.4 Simbol Tipe Transistor 8 Gambar 2.5 Transistor Sebagai Saklar On 9 Gambar 2.6 Karakteristik Daerah Saturasi Pada Transistor 10 Gambar 2.7 Transistor Sebagai Saklar Off 10 Gambar 2.8 Rangkaian penguat pembalik 11 Gambar 2.9 Rangkaian Penguat Bukan Pembalik 13 Gambar 2.10 Rangkaian Penguat Tegangan 14 Gambar 2.11 IC Mikrokontroler AT89S51 20 Gambar 2.12 Susuna seven segmen 26 Gambar 2.13 Konfigurasi seven segmen tipe common anoda 26 Gambar 2.14 Konfigurasi seven segmen tipe common katoda 27 Gambar 2.15 Kebutuhan-kebutuhan dasar untuk hubungan saluran

Telekomunikasi satu arah 29 Gambar 2.16 Syarat-syarat dasar untuk saluran telekomunikasi

Radio satu arah 29 Gambar 2.17 Rangkaian kode morse sederhana dengan menggunakan

Sinyal lampu 31

Gambar 2.18 Rangkaian arus searah sebagai representasi huruf A

Dalam kode morse 31

Gambar 2.19 Amplitudo tambahan dari frekuensi dasar dan harmonik

Harmonik ke-3, serta ke-5 33 Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian 36 Gambar 3.2 Rangkaian mikrokontroller AT89S8253 38 Gambar 3.3 Rangkaian mikrokontroller AT89S51 39 Gambar 3.4 Rangkaian Display Seven Segmen 40 Gambar 3.5 Rangkaian Pemancar infra merah 41 Gambar 3.6 Rangkaian Penerima sinar infra merah 42 Gambar 3.7 Skematik posisi kaki-kaki RF Transmitter/Receiver 44

DAFTAR PERSAMAAN

Halaman

Persamaan 2.1 Besar arus basis agar transistor saturasi 9 Persamaan 2.2 Hubungan tegangan basis dengan arus basis 9 Persamaan 2.3 Penguat tegangan inverting 12 Persamaan 2.4 Penguat tegangan non inverting 13 Persamaan 3.1 Waktu IC aktif setelah power aktif 38 Persamaan 3.2 Besar arus yang mengalir ke led 41

ABSTRAK

Telah dirancang sebuah Teknik Transfer Data Dari Meteran Listrik (PLN) Dengan Menggunakan Transmitter Dan Receiver RF, dilengkapi mikroprosesor EPROM yang dapat mempertahankan data meskipun terjadi pemutusan catu daya, alat yang dirancang dilengkapi dengan rangkaian transmitter dan receiver RF sebagai pengirim dan penerima data, transmitter dan receiver yang digunakan untuk mengirimkan dan menerima data adalah modul RF dengan frekwensi 27 Mhz Alat mengambil data dari meteran analog dan mengubah data tersebut menjadi data digital untuk ditampilkan dalam bentuk tariff listrik. Kelemahan dari perancangan ini adalah alat hanya dapat mengirimkan data tersebut dalam radius ± 9 meter

DESIGN TECHNIQUE OF TRANSFER DATA FROM ELECTRICS GAUGE (PLN)

BY USING TRANSMITTER AND RECEIVER RF

ABSTRACT

Has been designed a Teknik Transfer Data from Meteran Listrik (PLN) By using Transmitter and Receiver RF, equiped EPROM microprocessor that can maintain data though happened disconnection rations power, tool that designed provided with network transmitter and receiver RF as the consignor and data receiver, transmitter and receiver that used by to deliver and accept data is module RF with frequency 27 Mhzes Tool takes data from analogue gauge and alter data is referred as become digital data for presented in the form of tariff electrics. Weakness from design this is the tool shall only deliver data is referred as in neighbourhood of ± 9 metres.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Teknolgi sebagai peradaban manusia yang semakin maju, dirasakan sangat membantu dan mempermudah manusia dalam memenuhi kebutuhan di zaman modern saat ini. Walau terkadang teknologi yang sangat cepat membawa dampak negatif bagi manusia dan menjadi masalah baru yang harus dihadapi. Berbagai macam penemuan merambah berbagai aspek kehidupan manusia mulai dari transportasi, telekomunikasi, dan informasi, komputer, kedokteran, pertanian, sampai dengan dunia industri. Kemajuan tersebut dapat dilihat dengan banyaknya piranti-piranti elektronik yang dapat membantu atau mempermudah suatu pekerjaan yang dilakukan oleh manusia menjadi lebih praktis, ekonomis dan efisien tanpa memandang jarak dan waktu.

Krisis energi yang dialami bangsa ini terlebih-lebih yang terjadi pada pihak PLN disebabkan oleh beberapa faktor salah satunnya adalah ketidak akuratan antara pencatatan pemakaian listrik dengan daya yang dihasilkan oleh perusahaan PLN sehingga memberi dampak yang merugikan Negara kita ini.

Setiap bulan petugas PLN datang menghampiri rumah-rumah guna melakukan pencatatan dari total pemakaian listrik setiap rumah. Karena beberapa hal pada waktu pencatatan reperti:

 Gerbang suatu rumah tertutup.

 Pemilik rumah curiga kepada petugas karena maraknya oknum maling yang mengaku petugas PLN.

 Kadang-kadang pencatatan yang dilakukan petugas PLN berbeda dengan pencatatan total pemakaian listrik setiap rumah.

 Kurang efisien dalam waktu karena memerlukan waktu untuk pencatatan secara manual.

Karena factor diatas maka pihak PLN mencatat data total pemakaian listrik yang baru berdasarkan data sebelumnya. Hal ini dapat menimbulkan kerugian bagi PLN jika pencatatan lebih sedikit dari pada pemakaian dan merugikan konsumen jika pencatatan lebih besar dari pemakaian yang sebenarnya.

Berdasarkan perkembangan dan beberapa masalah yang sering dialami oleh PLN dan konsumen tersebut maka penulis mencoba untuk membuat suatu alat dan penelitian Tugas Akhir dengan judul “ PERANCANGAN TEKNIK TRANSFER DATA DARI METERAN LISTRIK (PLN) DENGAN MENGGUNAKAN TRANSMITTER DAN RECEIFER RF”.

1.2 Batasan Masalah

Mengingat luasnya permasalahan yang ada serta keterbatasan waktu yang penulis miliki , maka penulis membatasi ruang lingkup masalah :

Alat yang dirancang untuk membaca data meter listrik analog yang beredar di masyarakat, menampilkan data dalam bentuk digital dan dilengkapi dengan bagian pengirim / penerima data berupa rangkaian RF transmitter dan receifer yang dapat mengirimkan data 9 meter.

1.3 Tujuan Penelitian

Adapun maksud dan tujuan penulis melakukan penulisan dan penelitian Tugas Akhir ini adalah:

1. Merancang sebuah alat yang dapat mengirimkan data kwh secara jarak jauh. 2. Merancang sebuah alat yang dapat menampilkan nilai Kwh dalam data digital. 3. Mengetahui jarak efektif pengiriman data.

1.4 Manfaat Penelitian

Mengurangi kerugian PLN atau konsumen atas terjadinya selisih pemakaian dengan pencatatan yang dilakukan petugas PLN. Mempermudah pihak PLN mencatat data total pemakaian listrik setiap rumah serta mengurangi anggaran PLN untuk tenaga kerja pencatat meter listrik.

1.5 Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari alat ini sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Dalam bab ini berisi mengenai latar belakang, batasan masalah, tujuan penulisan, manfaat penulisan, serta sistematika penulisan.

BAB II LANDASAN TEORI

Bab ini menjelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian.Teori pendukung ini antara lain tentang alat pengukur energi arus bolak-balik, mikrokontroler AT89S8253 serta AT89S51, seven segmen, syarat dasar sistem telekomunikasi, sistem radio, serta rangkaian penguat.

BAB III PERANCANGAN SISTEM

Berisi tentang tahapan-tahapan perancangan sistem, sampai diperoleh suatu diagram blok yang merupakan gambaran dari keseluruhan sistem sehingga dapat menjalankan fungsi yang kita inginkan.

BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM

Berisi tentang pengujian rangkaian pada penelitian ini.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan dari pembahasan yang dilakukan dari tugas akhir ini serta saran yang tujuannya untuk membuat rangkaian ini lebih efisien dan dikembangkan perakitannya pada suatu metode lain yang mempunyai sistem kerja yang sama

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 Cp adalah inti besi dari kumaparan-kumparan

tegangan, Wp adalah kumparan-kumparan tegangan, Cc adalah inti

kumparan-kumparan arus dan Wc adalah kumparan-kumparan arus. Arus beban I mengalir

melalui Wc dan menyebabkan terjadinya fluksi magnetic Φ1. Wp mempunyai

sejumlah lilitan yang besar dan cukup besar untuk dianggap sebagai reaktansi murni, sehingga arus Ip yang mengalir melalui Wb akan tertinggal dalam fasanya terhadap

tegangan beban dengan sudut sebesar 900, dan menyebabkan terjadinya fluksi magnetic sebesar Φ2. pesamaan ini diperlihatkan dalam gambar 2.2. dengan demikian

maka terhadap kepingan aluminium D, momen gerak TD 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 baris-garis 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 Gambar 2.2 Arus arus energi listrik arus B-B jenis 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.

Gambar 2.4. simbol tipe transistor

Keterangan : C = kolektor E = emiter B = basis

C

B

E

C

B

E

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 (VCE) = 0 Volt pada keadaan ideal, tetapi

pada kenyataannya VCE

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 :

bernilai 0 sampai 0,3 Volt. Dengan menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan on seperti pada gambar 2.5

Rc Vcc Imax=

Rc Vcc I

. hfe _B =

Rc . hfe

Vcc

I_B= ……….. (2-1) Hubungan antara tegangan basis (VB) dan arus basis (IB

B BE B B R V V I = −

) adalah :

VB = IB . RB + VBE

BE B B V Rc . hfe R . Vcc

V = + ……… (2-2)

Jika tegangan VB BE

B B V Rc . hfe R . Vcc

V = +

telah mencapai , maka transistor akan

saturasi, dengan Ic mencapai maksimum.

Saklar On Vcc

Vcc

IC R

RB

VB

IB VBE

Gambar 2.6 dibawah ini menunjukkan apa yang dimaksud dengan VCE (sat)

adalah harga VCE pada beberapa titik dibawah knee dengan posisi tepatnya ditentukan

pada lembar data. Biasanya 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

(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.

CB

Gambar 2.7.Transistor Sebagai Saklar OFF

Keadaan penyumbatan terjadi apabila besar tegangan habis (V

) 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.

B) sama dengan

tegangan kerja transistor (VBE) sehingga arus basis (IB) = 0 maka :

Titik Sumbat (Cut off)

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

IB

Penjenuhan (saturation)

IC

Rc Vcc

IB = 0

VCE

Saklar Off Vcc

Vcc

IC R

RB

VB

IB VBE

hfe I

I C

B =

IC = IB . hfe

IC = 0 . hfe

IC = 0

Hal ini menyebabkan VCE sama dengan Vcc dapat dibuktikan dengan rumus :

Vcc = Vc + VCE

VCE = Vcc – (Ic . Rc)

VCE

R2

R1 _A +

-Vi = o

V0 I

= 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 :

V1

V0 R1 R2

A

(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 R1 dan R2, seperti ditunjukkan dalam gambar 2.8 (a) .Disamping

itu juga dikatakan bahwa perolehan tegangan AV tak terhingga.

Tegangan keluaran V0 = -AVVi terhingga , (V0< tak terhingga), sehingga AV tak

terhingga berarti Vi = 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 :

AV = V0/V1 = -R2/R1 ... (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 (R2) dan tahanan seri (R1) dari penguat tersebut. Dari

persamaan tersebut juga terlihat bahwa tanda tegangan keluar V0 terbalik

dibandingkan dengan tanda tegangan masuk V1 . 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 V2, maka tegangan hasil penguatannya V0 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 (Vi = 0 ), maka

R2

R1 _A +

-Vi

I

V2

V1

V0

R1 R2

V1

A

(a) Rangkaian Penguat (b) Rangkaian Ganti

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

AV = V0/V2 = V0/VA = (R1+R2)/R1 = 1+ (R2/R1) ...

(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 (non-inverting). 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 (R2) dan tahanan seri (R1

Dari persamaan (2-4) tersebut juga dapat dilihat bahwa apabila R ) dari penguat tersebut.

2 disamakan

dengan nol, maka perolehan AV sama dengan satu. Hal ini dimanfaatkan sebagai

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

R1 A

+

-Vi

I

V2

V0

+

-Vi

V2 V0

(b) (a)

Gambar 2.10. Rangkaian penguat tegangan (Voltage Follower) (a). R2

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

= 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.

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

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

Gambar 2.11 IC Mikrokontroler AT89S51

Deskripsi pin-pin pada mikrokontroler AT89S51

VCC

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

(Pin 40) Suplai tegangan

GND (Pin 20) Ground

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.

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.

XTAL1 (pin 19)

Input untuk clock internal.

XTAL

1. Instruksi MOV 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:

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 R0,#80h Loop: ...

... 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:

...

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 ...

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.

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 gangguan-gangguan 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. Sinyal-sinyal demikian disebut Sinyal-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 (kode-kode) 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 berubah-ubah sesuai dengan perberubah-ubahan 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 harmonik-harmonik 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 III

RANCANGAN SISTEM

3.1. Diagram Blok Rangkaian

Adapun diagram blok dari sistem yang dirancang adalah seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.1. berikut ini:

Fotodioda IR

Gambar 3.1. Diagram Blok Rangkaian

Pada piringan Meteran diberi warna hitam. Dengan demikian saat sinar IR mengenani permukaann hitam, maka sinar tidak akan di pantulkan, namun saat sinar mengenai permukaan putih, maka sinar akan dipantulkan. Pantulan sinar dari LED infra merah (IR) yang dipantulkan akan mengenai fotodioda dan sinar tersebut akan dikuatkan kemudian dikirimkan ke mikrokontroller dalam bentuk sinyal digital dengan logika low (0). Namun saat mengenai permukaan hitam, maka sinar tidak akan dipantulkan, dan tidak pantulan sinar dari LED infra merah (IR) tidak akan mengenai

AT89S8253

Penguat _Display

Modul RF Transmiter Modul RF

Receiver AT89S51

Display

fotodioda dan tidak ada sinar yang dikuatkan oleh rangkaian penguat sehingga rangkaian penguat akan mengirimkan logika high (1) ke mikrokontroller.

Perubahan logika low (0) menjadi high (1) dikenali oleh mikro sebagai 1 putaran lempengan.

KWH yang kita gunakan memiliki spesifikasi 900/kwh yang sudah dikalibrasi, artinya bahwa untuk mengukur 1 KWH maka lempeng pelat yang berputar pada meteran tersebut berputar sebanyak 900 kali (1 kwh = 900 putaran lempeng).

Sebagai bahan simulasinya disini alat dioprasikan bahwa 1 putaran lempeng diartikan 1 kwh, sehingga dalam perakteknya dapat dengan jelas dilihat.

Perhitungan banyaknya putaran lempeng akan dikirim mikro ke display. Selanjutnya nilai tersebut dikalikan dengan nilai harga per KWH dan di tampilkan pada display.

Nilai banyaknya putaran akan dikirimkan melaui modul RF transmitter ke modul RF receiver.

Modul RF receiver akan mengambil data yang dikirimkan oleh modul RF transmitter, selanjutnya diolah oleh mikrokontroller dan ditampilkan ke display.

3.2. Rangkaian Mikrokontroler AT89S8253

Rangkaian ini berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada. Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC mikrokontroler AT89S8253. Pada IC ini memiliki memori, pada memori inilah semua program diisikan, sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki. Rangkaian mikrokontroler ditunjukkan pada gambar berikut ini:

Gambar 3.2 Rangkaian mikrokontroller AT89S8253

Mikrokontroler ini memiliki 4 port I/O, yaitu port 0, port 1, port 2 dan port 3. Pin 32 sampai 39 adalah Port 0 yang merupakan saluran/bus I/O 8 bit. Pin 1 sampai 8 adalah port 1. Pin 21 sampai 28 adalah port 2. Dan Pin 10 sampai 17 adalah port 3 Pin 40 dihubungkan ke sumber tegangan 5 volt. Dan pin 20 dihubungkan ke ground. Rangkaian mikrokontroler ini menggunakan komponen kristal 12 MHz sebagai sumber clocknya. Nilai kristal ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroler dalam mengeksekusi suatu perintah tertentu.

Pada pin 9 dihubungkan dengan sebuah kapasitor 10 uF yang dihubungkan ke positip dan sebuah resistor 10 Kohm yang dihubungkan ke ground. Kedua komponen ini berfungsi agar program pada mikrokontroler dijalankan beberapa saat setelah power aktif. Lamanya waktu antara aktifnya power pada IC mikrokontroler dan aktifnya program adalah sebesar perkalian antara kapasitor dan resistor tersebut. Jika dihitung maka lama waktunya adalah :

t = RxC ... (3-1)

Dengan :

t = Waktu aktif IC setelah power aktif (Sekon), artinya waktu jeda antara power dinyalakan dengan mikro mulai mem baca program.

C = Kapasitas kapasitor (F) Jadi;

t= =ΩR x C 10K =x10 µF 1 detm ik

Jadi 1 milidetik setelah power aktip pada IC kemudian program aktif.

3.3. Rangkaian Mikrokontroler AT89S51

Sama seperti rangkaian AT89S8253, pada mikrokontroller ini program juga dimasukan. Rangkaian mikrokontroler ditunjukkan pada gambar berikut ini:

Gambar 3.3 Rangkaian mikrokontroller AT89S51

Mikrokontroler ini memiliki arsitektur yang sama dengan AT89S8253, namun pada mikrokontroller ini tidak memiliki EEPROM.

3.4. Rangkaian Display Seven Segmen

Rangkaian display seven segmen ini berfungsi untuk menampilkan nilai dari hasil pengukuran putaran lempeng. Rangkaian display seven segmen ditunjukkan pada gambar 3.4 berikut ini :

Gambar 3.4 Rangkaian Display Seven Segmen

Display ini menggunakan 3 buah seven segmen common anoda yang dihubungkan ke IC 4094 yang merupakan IC serial to paralel. IC ini akan merubah 8 bit data serial yang masuk menjadi keluaran 8 bit data paralel. Rangkaian ini dihubungkan dengan P3.0 dan P3.1 AT89S52. P3.0 merupakan fasilitas khusus pengiriman data serial yang disediakan oleh mikrokontroler AT89S51. Sedangkan P3.1 merupakan sinyal clock untuk pengiriman data serial.

Dengan menghubungkan P3.0 dengan IC serial to paralel (IC 4094), maka data serial yang dikirim akan diubah menjadi data paralel. Kemudian IC 4094 ini dihubungkan dengan seven segmen agar data tersebut dapat ditampilkan dalam bentuk angka. Seven segmen yang digunakan adalah tipe common anoda (aktip low), ini berarti segmen akan menyala jika diberi data low (0) dan segmen akan mati jika diberi data high (1).

3.5. Perancangan Rangkaian Penghitung putaran lempengan

Rangkaian ini terdiri dari sebuah pemancar infra merah, dan sebuah rangkaian penerima infra merah. Pemancar infra merah dipasang bersebelahan dengan rangkaian penerima yang dilengkapi dengan fotodioda. Jika mengenai permukaan putih, maka

pantulan sinar infra merah akan diterima oleh rangkaian penerima sehingga menghasilkan sinyal low yang dikirimkan ke mikrokontroller.

Ketika sinar IR mengenai permukaan hitam, maka rangkaian penerima tidak menerima pantulan sinar infra merah. Keadaan ini akan diolah oleh rangkaian penerima sehingga menghasilkan sinyal high yang dikirimkan ke mikrokontroller dan komputer mengenali sinyal ini sebagai perintah untuk menambah nilai counter.

Pada alat ini pemancar yang digunakan adalah sebuah pemancar infra merah, sebuah rangkaian penerima sinyal infra merah. Rangkaian pemancar infra merah tampak seperti gambar di bawah ini,

Gambar 3.5. Rangkaian Pemancar infra merah

Pada rangkaian di atas digunakan sebuah LED infra merah yang diserikan dengan sebuah resistor 18 ohm. Resistor ini berfungsi untuk membatasi arus yang masuk ke LED infra merah agar LED infra merah tidak rusak. Resistor yang digunakan adalah 18 ohm sehingga arus yang mengalir pada LED infra merah adalah sebesar:

i = (V – VLed) / R ... (3-2)

Dengan :

i = Besar arus yang mengalir ke led (Ampere) V = Tegangan Vcc (Volt)

VLed

VCC

= Tegangan masuk led (Volt) R = Hambatan (ohm)

5V

Infra Merah

Jadi arus yang masuk ke led adalah; Ampere R V V i Led 183 , 0 18 3 , 3 18 7 , 1 5 = = − = − =

Dengan besarnya arus yang mengalir ke LED infra merah, maka intensitas pancaran infra merah akan semakin kuat, yang menyebabkan jarak pancarannya akan semakin jauh.

Pancaran dari sinar infra merah akan diterima oleh potodioda, kemudian akan diolah oleh rangkaian penerima agar menghasilkan data biner, dimana jika potodioda menerima pancaran sinar infra merah maka output dari rangkaian penerima ini akan mengeluarkan logika low (0), namun jika potodioda tidak menerima pantulan sinar infra merah, maka output dari rangkaian penerima akan mengeluarkan logika high (1). Rangkaian penerima infra merah seperti gambar di bawah ini:

Gambar 3.6 Rangkaian Penerima sinar infra merah

Potodioda memiliki hambatan sekitar 15 s/d 20 Mohm jika tidak terkena sinar infra merah, dan hambatannya akan berubah menjadi sekitar 80 s/d 300 Kohm jika

terkena sinar infra merah tergantung dari besarnya intensitas yang mengenainya. Semakin besar intensitasnya, maka hambatannya semakin kecil.

Dari gambar diatas tegangan yang masuk pada kaki kedua pada LM 358 dapat dihitung dengan menggunakan rumus pembagi tegangan yaitu;

fotodioda

VCC +

R Rf

vo

Vo = ( (R) / (R + Rf) ) x VCC

Tegangan yang masuk ke kaki kedua LM 358 adalah sebagai berikut:

Pada saat fotodioda tidak terkena sinar infra merah memiliki hambatan Rf 15 s/d 20 M ohm, jadi tegangan masuk ke LM 358 (Vi) adalah

Vi = ( (33K) / (33K + 20 Mohm) ) x 5 V = 0,008236 Volt.

Pada saat fotodioda terkena sinar infra merah memiliki hambatan Rf 80 s/d 300 K ohm, jadi tegangan masuk ke LM 358 (Vi) adalah

Vi = ( (33K) / (33K + 300 Kohm) ) x 5 V = 0,49 Volt.

Pada saat terkena cahaya infra merah maka dengan penguatan sedikit saja oleh LM358 sudah dapat mentriger VBE pada C945 melebihi 0.7 Volt, dan pada saat tidak terkena cahaya maka tidak dapat mrntriger VBE sebesar 0,7 Volt sehingga terjadi cutoff pada C945 yang menyebabkan tegangan vcc masuk ke mikro.

Pada rangkaian di atas, output dari potodioda diumpankan ke Op Amp 358 yang merupakan IC dual OP Amp untuk diperkuat. Dari Op Amp dihubungkan ke transistor C945 untuk menghasilkan data digital.

Pada alat ini menggunakan dua buah LM358 karena pada prakteknya di lapangan nanti, pantulan cahaya yang sampai di fotodioda berbeda-beda karena perbedaan keputihan pelat yang digunakan . Untuk mengantisipasi lemahnya tegangan yang masuk ke fotodioda dapat diatur dengan membuat dua buah LM358 yang dapat mentriger tegangan masukan ke C945 melebihi 0,7 Volt. Jika tegangan yang masuk pada C945 kurang dari 0.7 volt maka terjadi cutoff dan sebaliknya akan terjadi saturasi. Pada saat cutoff maka arus dari Vcc mengalir ke mikro, sedangkan pada saat saturasi maka arus mengalir dari Vcc ke ground, arus pada mikro terputus.

3.6 Rangkaian RF Transmitter dan Receiver

Rangkaian ini menggunakan modul radio frekwensi, yang memiliki frekuensi kerja 27 MHZ biasanya disebut tipe rf 27 Mhz..

Pada modul RF transmitter terdapat 3 input, dan pada modul RF receiver terdapat 3 output. Jika pada RF transmitter input 1 di beri logika low, maka pada RF receiver output 1 akan high. Jika pada RF transmitter input 2 di beri logika low, maka pada RF receiver output 2 akan high. Dan Jika pada RF transmitter input 3 di beri logika low, maka pada RF receiver output 3 akan high, hal ini terjadi karena pengaruh tiga buah transistor pada rangkaian transmitter yang mengubah keluaran kebalikan dari masukan. MODUL RF TRANSMITTER MODUL RF RECEIVER In 1 In 2 In 3 Out 1 Out 2 Out 3 1 2 3 1 2 3 Gambar 3.7 Skematik posisi kaki-kaki RF Transmitter/receiver.

Untuk pengiriman angka 002 pada display maka data yang dikirim adalah berupa data digital 0 dan 1 saja. Data 002 itu disimpan dalam memori acc (akumulator) pada AT 89S8253

0

0 0 0 0 0 1 0

Acc.0 Acc.1 Acc.2 Acc.3 Acc.4 Acc.7 Acc.6 Acc.5

Sementara RF transmitter memiliki 3 buah kaki seperti pada gambar diatas. Pada saat transmitter mengirim data high (1) maka RF receiver menterjemahkan data tersebut menjadi data low (0)

Sementara pada transmitter, untuk mengirimkan data high (1) maka kaki 1 dan 3 mengirimkan sinyal high (13 = high). Sementara untuk mengirimkan sinyal low (0) maka kaki 1 dan 2 yang mengirimkan sinyal high (12 = low).

Untuk data diatas maka transmitter mengirimkan data sebagai berikut

12 13 12 12 12 12 12 12 yang dimulai dari acc.0 sampai dengan acc.7. Untuk bagian RF receiver menerima data mulai dari acc .0 sampai acc.7 dengan data 1 dan 2 dianggap sebagai high (1) serta 1 dan 3 dianggap sebagai data low.sehingga data diatas diterima :

0 0

0 0 0 0

1

0

Acc.7 Acc.6 Acc.5 Acc.4 Acc.3 Acc.0 Acc.1 Acc.2

Selanjutnya data tersebut dikirim ke mikro untuk diolah dan ditampilkan ke display sehingga tampil angka 002 pada display penerima.

BAB IV

PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM

4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller

Untuk mengetahui apakah rangkaian mikrokontroller telah bekerja dengan baik, maka dilakukan pengujian.Pengujian bagian ini dilakukan dengan memberikan program sederhana pada mikrokontroller. Programnya adalah sebagai berikut:

Loop:

Setb P3.7 Acall tunda Clr P3.7 Acall tunda Sjmp Loop Tunda:

Mov r7,#255 Tnd: Mov r6,#255

Djnz r6,$ Djnz r7,tnd Ret

Program di atas bertujuan untuk menghidupkan LED yang terhubung ke P3.7 selama ± 0,13 detik kemudian mematikannya selama ± 0,13 detik secara terus menerus. Perintah Setb P3.7 akan menjadikan P3.7 berlogika high yang menyebabkan LED mati. Acall tunda akan menyebabkan LED ini mati selama beberapa saat. Perintah Clr P3.7 akan menjadikan P3.7 berlogika low yang menyebabkan LED akan nyala. Perintah Acall tunda akan menyebabkan LED ini nyala selama beberapa saat. Perintah Sjmp Loop akan menjadikan program tersebut berulang, sehingga akan tampak LED tersebut tampak berkedip.

Lamanya waktu tunda dapat dihitung dengan perhitungan sebagai berikut : Kristal yang digunakan adalah kristal 12 MHz, sehingga 1 siklus mesin membutuhkan waktu = (12 clock) / (12 Mhz) = 1 mikrodetik.

Mnemonic Siklus Waktu Eksekusi

MOV Rn,#data 2 2 x 1 μd = 2 μd

DJNZ 2 2 x 1 μd = 2 μd

RET 1 1 x 1 μd = 1 μd

Tabel 4.1 .Siklus dan waktu eksekusi mneumonic

Tunda:

mov r7,#255 :2 siklus Tnd: mov r6,#255 :2 siklus

djnz r6,$ :2 siklus

djnz r7,tnd :2 siklus ret :1 siklus

Printah mov r7,#255 dan mov r7,#255 masing-masing terdiri atas 2 siklus mesin. Printah djnz juga terdiri dari 2 siklus mesin. Sedangkan printah ret terdiri dari 1 siklus mesin.Printah Djnz r6,$ maksudnya adalah, mengurangi nilai pada r6 sampai bernilai 0 setelah nilai r6 bernilai 0 maka nilai pada r7 berkurang 1 nilai karena adanya printah djnz r7. Kemudian program akan kembali mengurangi nilai pada r6 sampai 0 (kembali

ke rountine tnd) berarti printah djnz r6,$ pada program diatas dilakukan sebanyak 2x255. Jadi (255x2 = 510 μd) dan printah djnz r7 dilakukan sebanyak 1x255 dengan demikian dapat diketahui hasilnya adalah (510x255=130050 μd) hasil dari perkalian tersebut kemudian ditambahkan dengan 9 siklus berikutnya (mov r6 = 2 siklus, mov r7 = 2 siklus, djnz masing-masing 2 siklus dan ret = 1 siklus) sehingga hasil akhir didapatkan (130050+9 = 130059 μd), jadi waktu pembacaan data adalah 130059 μd = 0.13 detik.

4.2 Pengujian Rangkaian Display Seven Segmen

Pengujian pada rangkaian ini dapat dilakukan dengan menghubungkan rangkaian ini dengan rangkaian mikrokontroler, kemudian memberikan data tertentu pada port serial dari mikrokontroler. Seven segmen yang digunakan adalah common anoda, dimana semen akan menyala jika diberi logika 0 dan sebaliknya segmen akan mati jika diberi logika 1.

Dari hasil pengujian diperoleh data yang harus dikirimkan ke port serial untuk menampilkan angka desimal adalah sebagai berikut:

Angka Data yang dikirim

1 0EDH

2 19H

4 0C5H

5 83H

6 03H

7 0E9H

8 01h

9 81H

0 21H

Tabel 4.2. Angka serta data yang dikirim ke port serial

Program yang diisikan pada mikrokontroler untuk menampilkan nilai-nilai tersebut adalah sebagai berikut:

bil0 equ 21h bil1 equ 0edh bil2 equ 19h bil3 equ 89h bil4 equ 0c5h bil5 equ 83h bil6 equ 03h bil7 equ 0e9h bil8 equ 01h bil9 equ 81h

Loop:

mov sbuf,#bil0 Jnb ti,$

Clr ti sjmp loop

Program di atas akan menampilkan angka 0 pada semua seven segmen. Sedangkan untuk menampilkan 3 digit angka yang berbeda pada seven segmen adalah

dengan mengirimkan ke 3 data angka yang akan ditampilkan pada seven segmen. Programnya adalah sebagai berikut :

Loop:

mov sbuf,#bil1 Jnb ti,$

Clr ti

mov sbuf,#bil2 Jnb ti,$

Clr ti

mov sbuf,#bil3 Jnb ti,$

Clr ti sjmp loop

Program di atas akan menampilkan angka 1 pada seven segmen ketiga, angka 2 pada seven segmen kedua dan angka 3 pada seven segmen pertama.

Pengujian pada rangkaian dapat dilakukan dengan mengukur tegangan pada output sensor. Dari hasil pengujian didapatkan tegangan sebagai berikut :

Kondisi Tegangan pada output sensor

Permukaan hitam 4,3 volt

Permukaan putih 0,2 volt

Tabel 4.3 Tegangan output yang dihasilkan permukaan hitam dan putih pada pelat oleh sensor

4.4 Pengujian Rangkaian Modul RF

MODUL RF TRANSMITTER

MODUL RF RECEIVER In 1

In 2 In 3

Out 1 Out 2

Out 3 1

2 3

1 2

3

Pengujian ini dilakukan dengan menghubungkan input pada RF transmitter dengan sinyal low atau high kemudian mengukur tegangan output dari RF receiver.

Dari hasil pengujian diperoleh data berikut:

Modul RF transmitter Modul RF receiver

Input 1 Input 2 Input 3 Output 1 Output 2 Output 3

5 V 5 V 5 V 0 V 0 V 0 V

0 V 5 V 5 V 3,6 V 0 V 0 V

5 V 0 V 5 V 0 V 3,6 V 0 V

4.4. Tabel pengujian tegangan modul RF Transmitter dan receifer

Telah dilakukan uji coba alat tersebut untuk menghitung jarak jangkauan maksimum pengiriman data oleh modul RF

Tinggi antena 58 cm

• Setiap posisi jarak dilakukan waktu pencatatan 20 detik Jarak pemancar dengan

penerima (CM)

Keterangan

100 Detect

150 Detect

200 Detect

250 Detect

300 Detect

350 Detect

400 Detect

450 Detect

500 Detect

550 Detect

600 Detect

650 Detect

700 Detect

750 Detect

800 Detect

850 Detect

900 Detect

950 No Detect

Dari data diatas pada jarak 100 cm sampai 900 cm, pengiriman data berjalan dengan baik.Tetapi pada jarak 950 pengiriman data tidak berjalan dengan baik.

Data berikut ini menunjukkan pengambilan pengukuran kwh selama 10 menit

• Tinggi antenna maksimum = 58 cm

• Jarak RF Transmitter dengan RF receiver pada posisi maksimum = 900 cm • Pengambilan data 10 menit dengan interval 20 detik

Detik ke- Data display pada penerima (kwh)

20 121

40 122

60 123

80 124

100 125

120 126

140 127

160 128

180 129

200 130

220 131

240 132

260 133

280 134

300 135

320 136

340 137

360 138

380 139

420 141

440 142

460 143

480 144

500 145

520 146

540 147

560 148

580 149

600 150

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari hasil pelaksanaan perancangan alat hingga pengujian dan pembahasan system maka penulis dapat menarik kesimpulan, antara lain:

1. Alat yang dirancang sudah mampu mengirimkan data secara wireless

2. Alat ini dapat menampilkan nilai kwh dan biaya pemakaian tariff listrik dalam bentuk digital

5.2. Saran

Setelah melakukan penelitian diperoleh beberapa hal yang dapat dijadikan saran untuk dapat dilakukan penelitian lebih lanjut,yaitu:

• Sebaiknya digunakan Radio Frekwensi (RF) jenis DX-24 Delta X-Ceiver 2.4 Ghz V2.1

• Untuk pengembangan lebih lanjut di lapangan maka cukup dengan mengubah program counter menjadi 900 putaran / Kwh..

agar jangkauan frekwensi dan jangkauan data menjadi lebih jauh dan lebih baik

DAFTAR PUSTAKA

Aksin, M. 2004. Desain Elektronika Seri Radio Frekwensi. Edisi Pertama. Semarang: DAHARA PRIZE.

Manolakis, D. G. 1995.Pemerisesan Sinyal Digital. Jilid I. Jakarta: PT Prenhallindo. Nawab, S. H. 1997. Sinyal dan Sistem. Jilid Kedua. Edisi Kedua. Jakarta: Erlangga. Nishino, Osamu. 1974. Pengukuran dan Alat-alat Ukur Listrik. Cetakan Pertama.

Jakarta: PT Pradnya Paramita.

Smale, P. H. 1984. Sistem Telekomunikasi I. Edisi Kedua. Jakarta: Erlangga. Sutanto. 1996. Rangkaian Elektronika Analog dan Terpadu. Cetakan Pertama.

Jakarta: UI-Press. http://www.atmel.com

Flowchart Bagian Pemancar

START

BACA SENSOR

Nilai Sensor = 1 ? Masukkan Nilai EEPROM

ke Counter Baca Nilai EEPROM pemancar

Counter + 1

Masukkan Nilai Counter Ke EEPROM

Biaya = Nilai Counter x 3

Pisahkan 3 digit nilai counter Pisahkan 3 digit nilai biaya

Konversikan 3 digit nilai counter dan 3 digit nilai biaya ke dalam

nilai tampilan

Kirim Nilai Tampilan Ke Display

Kirim Sinyal Startbit

Kirim Data Counter Melalui RF

END

TIDAK

Flowchart Bagian Penerima

START

Nilai RF = Nilai Startbit ? Baca Nilai RF

Receiver

Biaya = Nilai RF x 3

Pisahkan 3 Digit Data RF Pisahkan 3 Digit Data

biaya

Konversikan 3 digit Data RF dan 3 digit Data biaya ke dalam nilai

tampilan display

Kirim Nilai Tampilan Ke Display

END

TIDAK

YA

Baca Data Dari RF

(Program Pemancar) bil0 equ 21h bil1 equ 0edh bil2 equ 19h bil3 equ 89h bil4 equ 0c5h bil5 equ 83h bil6 equ 03h bil7 equ 0e9h bil8 equ 01h bil9 equ 81h

acall baca_iprom mov a,64h cjne a,#0ffh,main mov 7dh,#0 mov 64h,7dh acall tulis_iprom main: acall baca_iprom mov 7dh,64h mov p1,#0ffh mov 73h,#bil0 mov 74h,#bil0 mov 75h,#bil0 mov 79h,#bil0 mov 7ah,#bil0 mov 7bh,#bil0 acall kirim_disp utama: jnb p2.0,$ acall tunda jb p2.0,$ acall tunda inc 7dh mov 64h,7dh acall tulis_iprom mov a,7dh mov b,#100 div ab mov 72h,a mov a,b mov b,#10 div ab mov 71h,a mov 70h,b

mov a,7dh mov b,#3 mul ab mov b,#100 div ab mov 78h,a mov a,b mov b,#10 div ab mov 77h,a mov 76h,b mov r0,70h acall konversi

mov 73h,r1 ;73h nilai satuan des mov r0,71h

acall konversi

mov 74h,r1 ;74h nilai puluhan des mov r0,72h

acall konversi

mov 75h,r1 ;75h nilai ratusan des mov r0,76h

acall konversi

mov 79h,r1 ;73h nilai satuan des mov r0,77h

acall konversi

mov 7ah,r1 ;74h nilai puluhan des mov r0,78h

acall konversi

mov 7bh,r1 ;75h nilai ratusan des acall kirim_disp acall kirimdata sjmp utama konversi: cjne r0,#0,satu mov r1,#bil0 ret satu: cjne r0,#1,dua mov r1,#bil1 ret dua: cjne r0,#2,tiga mov r1,#bil2 ret

tiga: cjne r0,#3,empat mov r1,#bil3 ret empat: cjne r0,#4,lima mov r1,#bil4 ret lima: cjne r0,#5,enam mov r1,#bil5 ret enam: cjne r0,#6,tujuh mov r1,#bil6 ret tujuh: cjne r0,#7,delapan mov r1,#bil7 ret delapan: cjne r0,#8,sembilan mov r1,#bil8 ret sembilan: cjne r0,#9,konversi mov r1,#bil9 ret kirim_disp: mov sbuf,79h jnb ti,$ clr ti mov sbuf,7ah jnb ti,$ clr ti mov sbuf,7bh jnb ti,$ clr ti mov sbuf,73h jnb ti,$ clr ti mov sbuf,74h jnb ti,$ clr ti mov sbuf,75h jnb ti,$ clr ti ret

kirimdata: mov a,7dh mov p1,#0feh lcall delay mov p1,#0ffh lcall delay data0L: jb acc.0,data0H acall dataL sjmp data1L data0H: acall dataH data1L: jb acc.1,data1H acall dataL sjmp data2L data1H: acall dataH data2L: jb acc.2,data2H acall dataL sjmp data3L data2H: acall dataH data3L: jb acc.3,data3H acall dataL sjmp data4L data3H: acall dataH data4L: jb acc.4,data4H acall dataL sjmp data5L data4H: acall dataH data5L: jb acc.5,data5H acall dataL sjmp data6L data5H: acall dataH

data6L: jb acc.6,data6H acall dataL sjmp data7L data6H: acall dataH data7L: jb acc.7,data7H acall dataL sjmp finish data7H: acall dataH finish: ret dataL: mov p1,#0feh lcall delay mov p1,#0fdh lcall delay ret dataH: mov p1,#0feh lcall delay mov p1,#0fbh lcall delay ret delay: mov r7,#90 dly: mov r6,#255 djnz r6,$ djnz r7,dly ret tunda: mov r7,#255 tnd: mov r6,#255 djnz r6,$ djnz r7,tnd ret

tunda1:

mov r7,#3 tnd1:

mov r6,#255 td1:

mov r5,#255 djnz r5,$ djnz r6,td1 djnz r7,tnd1 ret

tulis_iprom:

mov dptr,#123h

mov a,64h ;data yang mau ditulis ke eeprom movx @dptr,a

acall tunda acall tunda ret

baca_iprom:

mov dptr,#123h

movx a,@dptr ;data dari iprom acall tunda

mov 64h,a ret

(program penerima)

bil0 equ 21h bil1 equ 0edh bil2 equ 19h bil3 equ 89h bil4 equ 0c5h bil5 equ 83h bil6 equ 03h bil7 equ 0e9h bil8 equ 01h bil9 equ 81h utama:

jnb p3.5,$ acall delay filter1:

jnb p3.6,filter2 sjmp utama

filter2:

jnb p3.7,filter3 sjmp utama

filter3:

jnb p3.5,filter1 data0L:

jnb p3.7,data0H setb acc.0

sjmp data1 data0H:

jnb p3.6,data0L clr acc.0

sjmp data1 data1:

jnb p3.5,$ data1L:

jnb p3.7,data1H setb acc.1

Data

Jarak pemancar dengan penerima (CM)

BERDASARKAN TINGGI ANTENA

Pengukuran Jarak efektif pengiriman data radio frekwensi 27 Mhz Berdasarkan tinggi antena pemancar

Tinggi antena = 58 cm

Beban = 300 watt (3 buah bola lampu pijar @ 100 watt) Setiap posisi jarak dilakukan waktu pencatatan 30 detik

Angka yang ditunjukkan Display pengirim (Kwh)

Angka yang ditunjukkan display penerima (Kwh)

100 002 002

150 006 006

200 008 008

250 011 011

300 013 013

350 016 016

400 019 019

450 022 022

500 024 024

550 028 028

600 030 030

650 033 033

700 035 035

750 038 038

800 041 041

850 044 044

900 046 046

950 049 ---

1000 052 ---

Tinggi antena = 50 cm

Beban = 300 watt (3 buah bola lampu pijar @ 100 watt) Setiap posisi jarak dilakukan waktu pencatatan 30 detik

Jarak pemancar dengan penerima (CM)

Angka yang ditunjukkan Display pengirim (Kwh)

Angka yang ditunjukkan display penerima (Kwh)

100 057 057

150 061 061

200 063 063

250 066 066

300 068 068

350 071 071

400 074 074

450 077 077

500 079 079

550 082 082

600 085 085

650 088 088

700 090 090

750 093 093

800 096 096

850 099 ---

900 102 ---

Tinggi antena = 40 cm

Beban = 300 watt (3 buah bola lampu pijar @ 100 watt) Setiap posisi jarak dilakukan waktu pencatatan 30 detik

Jarak pemancar dengan penerima (CM)

Angka yang ditunjukkan Display pengirim (Kwh)

Angka yang ditunjukkan display penerima (Kwh)

100 108 108

150 111 111

200 113 113

250 116 116

300 119 119

350 122 122

400 124 124

450 128 128

500 130 130

550 133 133

600 135 135

650 138 138

700 141 141

750 144 144

800 146 ---

850 149 ---

900 152 ---

950 155 ---

Tinggi antena = 30 cm

Beban = 300 watt (3 buah bola lampu pijar @ 100 watt) Setiap posisi jarak dilakukan waktu pencatatan 30 detik

Jarak pemancar dengan penerima (CM)

Angka yang ditunjukkan Display pengirim (Kwh)

Angka yang ditunjukkan display penerima (Kwh)

100 161 161

150 163 163

200 166 166

250 168 168

300 171 171

350 174 174

400 177 177

450 179 179

500 182 182

550 185 185

600 188 ---

650 190 ---

700 193 ---

750 196 ---

800 199 ---

850 203 ---

900 207 ---

Tinggi antena = 20 cm

Beban = 300 watt (3 buah bola lampu pijar @ 100 watt) Setiap posisi jarak dilakukan waktu pencatatan 30 detik

Jarak pemancar dengan penerima (CM)

Angka yang ditunjukkan Display pengirim (Kwh)

Angka yang ditunjukkan display penerima (Kwh)

100 217 217

150 220 220

200 223 223

250 225 225

300 227 227

350 230 230

400 233 233

450 235 ---

500 238 ---

550 240 ---

600 243 ---

650 245 ---