Pengendalian Ban Berjalan Pada Aplikasi Pengisian Botol Berbasis Mikrokomputer

PENGENDALIAN BAN BERJALAN PADA APLIKASI

PENGISIAN BOTOL BERBASIS

MIKROKOMPUTER

Oleh :

Drs. Bisman Perangin-angin, M. Eng.Sc NIP : 19560918 198503 1 002

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

HALAMAN PENGESAHAN

Judul Penelitian :

PENGENDALIAN BAN BERJALAN PADA APLIKASI

PENGISIAN BOTOL BERBASIS MIKROKOMPUTER

Medan, Mei 2008

Dikatahui Oleh :

Dekan FMIPA- USU

( Prof. DR. Eddy Marlianto, M.Sc)

NIP : 1955 0317 1986 011001

KATA PENGANTAR

Dengan mengucapkan puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, kegiatan penulisan makalah ilmiah ini dapat diselesaikan dengan baik. Untuk itu saya juga mengucapkan banyak terimakasih kepada seluruh pendukung serta fasilitas yang diberikan baik laboratorium maupun referensi yang banyak mendukung dalam penulisan makalah ilmiah ini.

Ucapan terima kasih juga saya ucapkan kepada seluruh staf pengajar FMIPA-USU yang telah berkenan memberikan informasi pengetahuan untuk mendukung penulisan makalah ini.

Kami menyadari masih banyak kelemahan dan kekurangan dalam makalah ilmiah ini, untuk itu kami mengharapkan saran dari pembaca agar penulisan makalah ini dapat ditingkatkan pada hari yang akan dating.

Akhir kata dengan penulisan makalah ini diharapkan dapat menghasilkan suatu manfaat untuk meningkatkan ilmu pengetahuan dan teknologi di USU khususnya dan di Indonesia pada umumnya.

Medan, Mei 2008

Penulis

( Drs. Bisman P, M. Eng. Sc )

Daftar Isi

Pengesahan ... i

Kata Pengantar ... ii

Daftar Isi ...iii

Inti Sari...iv

I. PENDAHULUAN ... 1

II. DASAR TEORI ... 2

II.1. Pewaktu 555 sebagai multivibrator Astabil ... 2

II.2. Sensor Cahaya Phototransistor ... 4

II.3. Motor Stepper (Motor Langkah) ... 5

II.4. Pengendalian Putaran Motor Stepper ... 7

II.5. Pemicu Schmitt / Schmitt Trigger ... 8

II.6. Komporator 8-bit IC 74LS688 ... 9

II.7. Interface PPI 8255 ...11

II.7.1. Diagram Blok Internal PPI 8255 ...11

II.7.2. Mode Operasi dan Inisialisasi ...13

II.7.3. Kata Kendali (Control Word) 8255 ...15

II.7.4. Pengalamatan PPI ...16

II.8. Slot Ekspansi IBM PC ...18

III. METODE PENELITIAN ...20

III.1. Diagram Blok Penelitian ...20

III.1.1. Perangkat Lunak (Software) ...21

III.2. Metode Pengambilan Data ...25

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ...27

V. KESIMPULAN DAN SARAN ...29

Inti Sari

Telah dirancang dan direalisasikan suatu system peralatan Pengendalian ban berjalan yang diaplikasikan pada pengisian botol yang dikendalikan dengan sebuah Personal Komputer ( PC ). Untuk interface ke komputer dimanfaatkan IC PPI 8255 dan komponen-komponen pendukung yang mudah diperoleh di pasaran. Sistem peralatan ini telah diuji coba dan diperoleh hasil yang cukup memuaskan.

I. PENDAHULUAN

Komputer pribadi (personal computer) dewasa ini perkembangannya sudah cukup cepat dengan kemampuan yang semakin bertambah. Disamping itu harga di pasaran juga sudah semakin terjangkau sehingga dewasa ini komputer pribadi sudah bukan merupakan barang mewah lagi. Pemanfaatan komputer pribadi dalam bidang pengendalian perangkat keras masih sedikit digunakan, padahal komputer pribadi mempunyai kemampuan dalam bidang ini.

Teknik antar muka sebagai metode untuk menghubungkan perangkat luar dengan suatu sistem komputer juga sudah banyak dikenal. Dengan metode ini maka pengendalian sistem pengisian botol secara otomatis dengan menggunakan komputer pribadi (personal computer) juga dimungkinkan.

Dari lataR belakang pemikiran di atas, penulis mencoba merancang suatu sistem pengisian botol minuman secara otomatis berbasis komputer pribadi dan dengan memanfaatkan sensor-sensor yang sudah umum digunakan dan mudah didapatkan di pasaran. Dengan keakuratan yang masih memadai dan biaya yang relatif cukup rendah penulis mencoba merealisasikannya dalam bentuk simulasi.

II. DASAR TEORI

II.1. Pewaktu 555 sebagai multivibrator Astabil

Gambar 2.1 menunjukkan skema rangkaian dari IC NE555 sebagai multivibrator astabil.

Gambar 2.1 Rangkaian Multivibrator Astabil NE555

Prinsip kerja 555 sebagai astabil adalah berdasarkan pengisian dan pengosongan kapasitor. Pengisian kapoasitor terjadi melalui kedua resistor yaitu R1 dan R2. Batas terendah dari tegangan kapasitor yaitu 1/3 Vcc, sedangkan batas teratas dari tegangan kapasitor ini adalah 1/3 Vcc sampai Vcc dan pada T1 tegangannya sama dengan 2/3 Vcc, sehingga :

2/3 Vcc = (Vcc-1/3 Vcc)(1-e- 1(R1+R2)C1) + 1/3 Vcc ……… (2.1)

Dengan hilangnya Vcc maka diperoleh bahwa waktunya tergantung dari tegangan sumber yakni :

T1 = (R1+R2).C.ln 2……… (2.2) T1 = 0,693(R1+R2).C ……… (2.3)

Demikian pula ketika outputnya rendah kapasitor akan mengosongkan muatan mulai dari 2/3 Vcc pada saat T2 nantinya. Konstanta waktu sekarang adalah R2C atau dengan kata lain operasi kerjanya sama dengan pengisian. Waktu T2 adalah :

T2 = R2.C.ln2……… (2.4)

T2=0,693.R2.C……… (2.5)

Kemudian perioda dari gelombang ouput segi empat (square wave) merupakan penjumlahan T1 dan T2.

T1 = 0,693(R1+2R2).C ……… (2.6) Atau :

ƒ =

C R

R 2 ).

( 44 , 1 2 1 +

...……… (2.7)

Sedangkan Duty cycle-nya merupakan perbandingan antara waktu dalam keadaan tinggi dengan perioda dan dinyatakan dengan rumus :

Duty cycle =

2 1 1 T T T

+ ……… (2.8)

Sinyal yang dihasilkan oleh rangkaian diatas berupa sinyal pulsa yang memiliki duty cycle yaitu persentase lebar pulsa pada saat tinggi (berlogika “1”) terhadap satu periode sinyal. Besarnya duty cycle dari rangkaian diatas dapat dihitung dengan rumus :

D =

) 2 ( _{1 2}

2 1 R R R R

II. 2. Sensor Cahaya Phototransistor.

Ketika cahaya dengan frekuensi diatas frekuensi ambang suatu bahan semikonduktor transistor pada daerah basisnya, maka terbentuklah pasangan elektron dan hole (lubang) sehingga menyebabkan arus seolah-olah mengalir masuk kedalam basis.

Besarnya arus ini bergantung kepada besarnya intensitas cahaya yang diberikan kepadanya. Daerah utama dari terbentuknya arus ini adalah daerah persambungan kolektor dan basis.

IC = hFE.IB + (1+hFE)ICBO………

Umumnya sensitifitas suatu phototransistor tidak besar. Ini dikarenakan perbedaan intensitas cahaya, yang dalam hal ini berupa arus IP tidak menghasilkan pembesaran yang cukup pada keluarannya. Hal ini mengakibatkan banyak rangkaian menggunakan phototransistor digandeng dengan transistor penguat yang lain secara kaskade, sehingga penguatan yang dihasilkan menjadi lebih besar. Selain itu untuk menghasilkan penguatan arus yang lebih besar, phototransistor dapat digandengkan secara darlington yang disebut dengan photodarlington seperti ditunjukkan pada gambar 2.2 berikut ini :

VCC

Vo

(a) (b)

II.3. Motor Stepper (Motor Langkah)

Motor stepper banyak digunakan dalam berbagai aplikasi, dipergunakan apabila dikehendaki jumlah putaran yang tepat atau diperlukan sebagian dari putaran motor. Suatu contoh dapat dijumpai pada disk drive, untuk proses pembacaan atau penulisan data dari atau ke cakram (disk), head baca–tulis ditempatkan pada tempat yang tepat diatas jalur atau track pada cakram, untuk itu

head tersebut dihubungkan dengan sebuah motor stepper.

Aplikasi penggunaan motor stepper dapat dijumpai dalam bidang industri atau untuk jenis motor stepper kecil dapat dgunakan dalam perancangan suatu alatb mekatronik atau robot. Motor stepper berukuran besar digunakan misalnya dalam proses pengoboran logam yang mengkehendaki ketepatan posisi pengeboran, dalam hal ini dilakukan oleh sebuah robot yang memerlukan ketepatan posisi dalam gerakan lengannya dan lain-lain.

Motor stepper (motor langkah) merupakan salah satu jenis motor yang dirancang berputar sebesar berapa derajat untuk setiap pulsa listrik yang diterima oleh bagian pengaturnya. Motor stepper dipergunakan dalam sistem pengaturan digital, dimana motor menerima sebuah deretan pulsa untuk memutar bagian motor.

Motor stepper dirancang dengan suatu lilitan stator fasa banyak dan dengan jumlah kutub (pole) yang banyak pula. Jumlah kutub menentukan perubahan sudut yang digerakkan diatas pulsa masukan. Rotor dapat berupa jenis magnet permanen atau reluktansi variabel. Gambar berikut ini menunjukkan diagram motor stepper dengan 4 kutub.

Gambar 2.3 Diagram Motor Langkah

Jenis motor stepper yang sering digunakan adalah motor stepper magnet permanen. Motor stepper jenis ini menggunakan bahan rotor yang terbuat dari bahan magnet permanen. Bentuk dasar motor stepper ini cukup sederhana, yang terdiri dari rotor (magnet permanen) dan stator yang dililiti kumparan sehingga dapat membentuk magnet listrik.

Jika stator diberi arus listrik maka sisi-sisi stator akan membentuk kutub-kutub magnet. Jika kutub-kutub magnet stator yang terbentuk sama dengan kutub-kutub magnet rotor maka akan terjadi gaya tolak menolak sehingga mengakibatkan poros akan berputar, dimana arah putaran dapat terjadi pada dua arah. Symbol motor stepper ditunjukkan pada gambar 2.6 .

Gambar2.3 Simbol motor Stepper U

S A

D B

C D

A B

C

II. 4.. Pengendalian Putaran Motor Stepper.

Untuk menggerakkan motor stepper dibutuhkan empat buah sinyal masukan berbentuk pulsa yang urutannya mengikuti prosedur tertentu. Urutan pemberian sinyal masukan uintuk menggerakkan motor stepper ditunjukkan pada gambar 2.4 berikut ini.

A

B

C

D

Gambar 2.4 Urutan Pemberian Sinyal Masukan pada Motor Stepper

Pada gambar diatas terlihat bahwa paling awal mendapat logika 1 (tinggi) adalah masukan A. Dengan demikian kutub (pole) A pada stator akan rotor beberapa derajat. Selanjutnya pada urutan berikutnya masukan B mendapat logika 1 dan masukan A kembali rendah. Lilitan pada kutub B tereksitasi dan kutub (pole) B menjadi magnet dan menggerakkan rotor beberapa derajat pula. Selanjutnya masukan C mendapat logika 1, masukkan B kembali menjadi rendah. Demikian seterusnya hingga masukan D. Jika urutan sinyal pulsa tersebut diulang beberapa kali maka rotor stepper ini akan berputar dengan arah putaran tertentu.

Jika urutan pemberian pulsa masukan tersebut dibalik, sehingga masukan D yang pertama mendapat logika 1 disusul masukan C dan B. Masukan A mendapat logika 1 pada urutan terakhir maka arah putaran rotor akan berlawanan dengan arah putaran sebelumnya.

II.5. Pemicu Schmitt / Schmitt Trigger

Schmitt trigger (pemicu schmitt) merupakan suatu perangkat yang

digunakan untuk menghasilkan bentuk gelombang persegi (pulsa). Schmitt trigger

sering digunakan sebagai detektor puncak. Gambar berikut merupakan diagram yang mengilustrasikan operasi dasar dari schmitt trigger. Schmitt trigger menerima masukan gelombang sinus, maka bentuk keluarannya adalah pulsa segi empat. Lebar pulsa keluaran lebih kecil dari setengah panjang gelombang T terhadap masukan gelombang sinus.

Schmitt trigger dapat mengubah tegangan masukan dengan perubahan yang sangat lambat ke dalam keluaran yang berubah tajam bentuk gelombangnya (hampir tidak kontinu) dan timbul tepat pada harga tertentu dari tegangan masukan.

Sinyal masukan dapat diambil sembarangan selama bentuk gelombangnya periodik yang mempunyai amplitudo cukup besar untuk melawati titik perpindahan atau batas jangkauan histeris sehingga menghasilkan keluaran persegi.

< T/2 T/2 T

Schmitt

Trigger Output Input

Gambar 2.5 Diagram Operasi Dasar Schmitt Trigger

IC 7414 merupakan salah contoh IC gerbang NOT schmitt trigger. Dalam tiap kemasannya terdapat 6 buah gerbang NOT schmitt trigger. Gambar 2.6 menunjukkan diagram pin IC 7414.

Gambar 2.6 Diagram Pin IC7414

II.6. Komporator 8-bit IC 74LS688

IC komporator 8 bit 74LS688 membandingkan dua buah jalur data digital 8 bit pada masing-masing masukan P (P0-P7) dan masukan Q (Q0-Q7). Perbandingan ini menghasilkan keluaran rendah apabila P = Q. Keluaran ini

dikendalikan lagi oleh sebuah masukan G yang aktif rendah. Gambar 2.7 menunjukkan diagram pin dan skema masukan keluaran bagi IC 74LS688.

2 4 6 8 11 13 15 17 3 5 7 9 12 14 16 18 1 P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 G P=Q 19 U1 74LS688

Gambar 2.7 Diagram Pin IC 74LS688

Sedangkan tabel kebenaran IC 74LS688 ditunjukkan pada tabel 2.3. Tabel 2.3 Tabel Kebenaran IC 74LS688

INPUT OUPUT

P,Q G P = Q

P = Q L L

P > Q L H

P < Q L H

II.7. Interface PPI 8255

PPI 8255 merupakan antarmuka (interface) yang dikemas dalam bentuk chip yang dirancang untuk berbagai keperluan pada sistem mikrokomputer untuk dapat berkomunikasi dengan perangkat di luar komputer.

Ada tiga port 8-bit yang disediakan (A, B dan C) dan dapat diprogram untuk dioperasikan masing-masing ataupun gabungan. Ketiga port ini dibagi menjadi dua grup dan dapat digunakan dalam tiga jenis mode pengoperasian.

II.7.1. Diagram Blok Internal PPI 8255

Gambar 2.8. menunjukkan diagram blok internal dari PPI 8255. Pada sisi sebelah kanan terlihat ke – 24 jalur I/O 3-port seperti yang disebutkan di atas.

Port A dapat digunakan sebagai port masukan 8 bit atau sebagai port keluaran 8 bit. Seperti halnya dengan port A, port B juga dapat digunakan sebagai port masukan 8 bit atau port keluaran 8 bit, Port C dapat digunakan sebagai port masukan ataupun keluaran 8-bit, sebagai dua port 4 bit, atau menghasilkan sinyal handshaking bagi port A dan port B.

GROUP A CONTROL RESET A0 A1 WR RD CO BIDIRECTIONAL DATA BUS POWER SUPPLY + 9V GND DATA BUS BUFFER READ WRITE CONTROL LOGIC GROUP B CONTROL 8 BIT INTERNAL DATA BUS GROUP A PORT A (8) GROUP A PORT C UPPER (4) GROUP B PORT C LOWER (4) GROUP B PORT B (8) I/O PA...PA I/O PC...PC I/O PC...PC I/O PB...PB

Gambar 2.8. Diagram Blok Internal dan Konfigurasi Pin 8255.

Pada sisi sebelah kanan terlihat adanya jalur-jalur sinyal untuk dihubungkan ke perangkat dan bus system. Jalur data digunakan untuk menuliskan byte atau register kendali ke port yang dituju, membaca data byte atau register status dari port dibawah kendali jalur RD dan WR. Jalur masukan alamat A0 dan A1 digunakan untuk memilih akses ke salah satu port atau ke register kontrol.

Pengalamatan internal untuk 8255 adalah 00 untuk port A, 01 untuk port B, 10 untuk port C, dan 11 untuk kontrol. Masukan sinyal rendah pada CS akan menyebabkan 8255 dapat mengakses penulisan maupun membaca data. Masukan CS ini dihubungkan pada keluaran sebuah rangkaian decoder alamat untuk memilih perangkat melalui pengalamatan dari mikrokomputer.

Masukan riset dari 8255 dihubungkan ke-kaki riset pada system, sehingga setiap kali system di-riset, semua port dan jalur diinisialisasikan sebagai masukan. Hal ini dilakukan untk mencegah kerusakan rangkaian yang dihubungkan ke jalur port. U2 34 33 32 31 30 29 28 27 5 36 9 8 35 6 D0 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D1 RD WR A0 A1 RESET CS 4 3 2 1 40 39 38 37 18 19 20 21 22 23 24 25 14 15 16 17 13 12 11 10 PA0 PA1 PA2 PA3 PA4 PA5 PA6 PA7 PB0 PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7 PC0 PC1 PC2 PC3 PC4 PC5 PC6 PA7

II.7.2. Mode Operasi dan Inisialisasi

Gambar 2.9. memperlihatkan mode pengoperasian 8255 dan inisialisasi yang dapat dilakukan untuk masing-masing port.

8

8

8

8

8 4 4 8

ADDRES BUS

ADDRES BUS

ADDRES BUS

8255

RD,WR D0 - D7 A0,A1,CS

B _{I/O I/O}C _I/O A_I/O

PB0-PB7

PB0-PB7

PB0-PB7

PA0-PA7

PA0-PA7

PA0-PA7

PC0-PC3 PC4-PC7

CONTROL OR I/O

CONTROL OR I/O

I/O I/O

MODE 2 MODE 1 MODE 0

1. Mode 1

Bila ingin menggunakan port A dan port B untuk suatu operasi I/O yang membutuhkan handshaking atau strobed, 8255 dapat diinisialisasi pada mode 1. dalam operasi ini, sebagian kaki port C difungsikan sebagai jalur handshaking. Kaki PC0, PC1 dan PC2 difungsikan sebagai jalur handshaking bagi port B jika diinisialisasikan pada mode 1, kaki PC3, PC4, PC5 difungsikan sebagai sinyal handshaking. Sedangkan kaki PC6 dan PC7 disediakan untuj digunakan sebagai jalur masukan maupun keluaran. Jika port A diinisiallisasikan sebagai keluaran pada mode 1, maka port C kaki PC3, PC6 dan PC7 difungsikan sebagai sinyal handshaking. Port kaki PC4 dan PC5 disediakan untuk sebagai jalur masukan maupun keluaran.

2. Mode 2

Pada mode ini port A yang dapat dinisialisasikan pada mode 2. pada mode 2, port A dapat digunakan untuk transfer data bidirectional handshake. Hal ini berarti data dapat dikeluarkan untuk dimasukkan pada jalur data yang sama. 8255 dapat digunakan pada mode ini untuk mwnyambungkan bus sistem pada suatu mikrokumputer slave atau untuk mentransfer byte data ke dan dari floppy disk controller. Jika port A diinisialisasikan pada mode 2, maka PC3 sampai PC7 digunakan sebagai jalur handshaking bagi port A. Tiga kaki yang lain PC0 sampai PC2 dapat digunakan untuk I/O jika port B diinisialisasi pada mode 0 dan sebagai jalur handshaking untuk port B jika inisialisasi pada mode 1.

II.7.3 Kata Kendali (Control Word) 8255

Gambar 2.10 menujukkan format untuk dua kata kendali bagi 8255A.

GROUP B PORT C LOWER 1 = INPUT 0 = OUTPUT PORT B 1 = INPUT 0 = OUTPUT MODE SELECTION 0 = MODE 0 1 = MODE 1

GROUP A PORT C UPPER 1 = INPUT

0 = OUTPUT PORT A 1 = INPUT 0 = OUTPUT MODE SELECTION 0 = MODE 0 1 = MODE 1

MODE SET FLAG 1 = AKTIF 0 = SET RESET 1X = MODE 2 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

D7

CONTROL WORD

Untuk menginisialisasikan sebuah PPI 8255, cukup dengan mengirimkan kata kendali yang tepat sesuai dengan format yang diberikan diatas. Sebagai contoh, untuk menginisialisasi 8255 dengan kondisi sebagai berikut :

• Port A sebagai masukan • Port B sebagai masukan • Port C sebagai keluaran

• Mode operasi bagi port A dan port B adalah mode 0

Format kata kendali untuk keadaan ini adalah 10010010B dalam bilangan biner. Format biner tersebut diubah menjadi bilangan heksadesimal yakni 90H. Langkah selanjutnya adalah dengan mengirimkan kata 90H kealamat register kendali 8255.

II.7.4 Pengalamatan PPI

Pada sistem mikrokomputer IBM PC terdapat dua jenis alamat yaitu alamat memori dan alamat masukan-keluaran (I/O). Alamat I/O inilah yang dipergunakan bagi perangkat- perangkat eksternal untuk dapat diakses melalui komputer. IBM PC mengeluarkan suatu standar alamat yang berlaku bagi sebagiam besar sistem IBM PC baik XT maupun AT.

Tabel 2.4 menunjukkan alamat-alamat dari beberapa perangkat utama sebuah sistem mikrokomputer IBM PC dan kompatibelnya.

Tabel 2.4 Alamat I/O untuk Sistem Mikrokomputer IBM PC

No Port IBM PC XT IBM PC AT

000H-00FH DMA controller DMA controller 010H-01FH Undocumented Reserved

000H-02FH Interrupt controller Interrupt controller 1 000H-03FH Undocumented Interrupt controller 1

000H-05FH Timer Timer

000H-06FH Keyboard Keyboard

000H-07FH Undocumented RCT, NMI Mask 000H-09FH DMA page registers DMA Page Register 0A0H-0AFH NMI mask registers Interrupt controller 2 0B0H-0BFH Undocumented Interrupt controller 2 0C0H-0CFH Reversed DMA controller 2 0D0H-0DFH Undocumented DMA controller 2

0E0H-0EFH Reversed Reserved

100H-1EFH Undocumented Math coprocessor

0E0H-0EFH Undocumented Available for I/O channel 1F0H-1FFH Undocumented Fixed disk

200H-20FH Game I/O adapter Game I/O adapter 210H-21FH Expansion adapter Reserved

220H-24FH Reserved Available for I/O channel 250H-26FH Undocumented Available for I/O channel 270H-27FH Parallel printer 2 Parallel printer 2

280H-2AFH Undocumented Available for I/O channel 2B0H-2DFH Altarnate EGA Altarnate EGA

2E0H-2EFH Undocumented GPIB0, data acquisition 0 2F0H-2FFH Secondary adapter Serial port 2

300H-31FH Prototype card Prototype card

320H-32FH Fixed disk adapter Available for I/O channel 330H-35FH Undocumented Available for I/O channel 360H-36FH Undocumented PC network

370H-37FH Parallel printer Parallel printer 1 380H-38FH Second bisyn controller Second bisyn controller 390H-39FH Undocumented Cluster adapter

3A0H-3AFH First bisyn controller First bisyn controller 3B0H-3BFH Monochrome display Monochrome display 3C0H-3CFH EGA adapter EGA adapter

3D0H-3DFH CGA CGA

3E0H-3EFH Reserved Available for I/O channel 3F0H-3FFH Floppy disk controller Floppy disk controller

II.8. Slot Ekspansi IBM PC

Perangkat sistem minimum mikrokomputer IBM PC atau kompatibelnya seperti mikroprosesor, prosesor bantu (co-prosesor), ROM, RAM dan sebagainya dirakit pada sebuah papan rangkaian yang disebut motherboard. Untuk perangkat tambahan umumnya dipasang pada suatu slot yang dinamakan Expansion Slot atau slot ekspansi.

Beberapa contoh dari sistem yang menggunakan slot ekspansi ini adalah port printer, adapter grafik, perangkat multimedia, dan sebaginya, sehingga aplikasi sistem mikrokomputer IBM PC menjadi luas.

Slot ekspansi ISA pada IBM PC XT memiliki 62 pin yang berupa jalur data, jalur alamat, sinyal clock, sinyal kendali masukan-keluaran, interupsi, dan catu daya. Karena sistem IBM PC XT menggunakan mikroprosesor 8-bit, jalur yang diakses adalah 8-bit. Sedangkan untuk IBM PC AT selain slot ekspansi ISA juga terdapat slot tambahan yang terdiri dari 36 pin. Jalur data yang dapat diakses oleh sistem ini adalah 16 bit dimana jalur data 8-bit tambahan diambil dari slot tambahan diatas.

Gambar 2.11 berikut ini menunjukkan diagram pin dari slot ekspansi IBM PC beserta nama-nama sinyal yang terdapat pada slot tersebut.

GND RESET DRV + 5V IRQ 9

- 5 V IRQ 2 - 12 V CARD SELECT + 12 V GND MEMW(-) MEMR(-) I/0W(-) I/OR(-) DACK3(-) IRQ 3 DACK1(-) IRQ 1 DACK0(-) CLOCK IRQ 7 IRQ 6 IRQ 5 IRQ 4 IRQ 3 DACK2(-) I/O ALE + 5V OSC GND I/O CHK D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

I/O CH RDY AEN A 19 A 18 A 17 A 16 A 15 A 14 A 13 A 12 A 11 A 10 A 9 A 8 A 7 A 6 A 5 A 4 A 3 A 2 A 1 A 0

Gambar 2.11 Konfigurasi pin Slot Ekspansi ISA IBM PC

Diagram pin ini dikeluarkan oleh IBM Corp. Sebagai standar bagi sistem mikrokomputer IBM PC.

III. METODE PENELITIAN III.1. Diagram Blok Penelitian

Sebelum merealisaiskan sistem, perlu dibuat rancangan Diagram blok dari rangkaian simulasi otomatisasi pengisian botol berbasis komputer pribadi (Personal Computer) seperti ditunjukkan pada gambar 3.1.

MOTOR STEPPER 1 PEMANCAR INFRAMERAH SENSOR 1 MOTOR KOMPRESOR SENSOR 3 SENSOR 2 PENGUAT DAN FILTER SCHMITT TRIGGER MOTOR STEPPER 2 DRIVER DRIVER DRIVER INTERFACE 8255 PERSONAL COMPUTER (PC) PENGUAT DAN FILTER PENGUAT DAN FILTER SCHMITT TRIGGER SCHMITT TRIGGER clock clock

B₀-B₃ C₀ B₄-B₇

C₁ C₂

Port A

Port B

Port C

Gambar 3.1 Diagram Blok Penelitian

Sebagai sumber sinar inframerah digunakan rangkaian pemancar inframerah yang dibangkitkan oleh rangkaian multivibrator dan dioda inframerah (infrared diode). Sensor dalam hal ini berfungsi untuk menerima sinar inframerah dan merubahnya menjadi energi listrik. Sensor yang digunakan untuk

keperluan ini adalah transistor foto (phototransistor). Pada penelitian ini digunakan tiga buah sensor inframerah yaitu :

̇ Sensor 1 (sensor posisi awal), diletakkan diawal landasan ban berjalan, berfungsi untuk mendeteksi ada tidaknya botol yang akan diisi.

̇ Sensor 2 (sensor posisi tengah), terletak ditengah ban berjalan tepat di depan lengan pengisi, yang berfungsi untuk mendeteksi apakah botol telah tepat berada pada posisi pengisian.

̇ Sensor 3 (sensor posisi akhir), terletak diakhir landasan ban berjalan dan siap untuk diambil dari tempatnya.

Ketiga sensor ini membutuhkan rangkaian penguat dan filter serta pemicu schmitt (schmitt trigger). Seperti dinyatakan sebelumnya, penguat yang digunakan adalah Op-Amp yang sudah umum digunakan. Selanjutnya keluaran pemicu schmitt diumpankan ke port A dari IC 8255.

III.1.1. Perangkat Lunak (Software)

Bahasa pemograman yang digunakan pada penelitian ini menggunakan bahasa pemograman tingkat tinggi (high level language), karena lebih mudah untuk dipelajari dan digunakan. Dasar pemilihan bahasa pemograman tersebut adalah bahasa pemograman tingkat tinggi lebih mudah dipelajari dan harus dapat mengakses atau berinteraksi dengan perangkat keras (hardware). Pada bahasa Basic atau Quick Basic dikenal perintah IN atau OUT untuk akses ke alamat perangkat keras. Pada bahasa pemograman Turbo Pascal dikenal perintah

Untuk keperluan pada penelitian ini penulis merencanakan menggunakan bahasa pemograman Turbo Pascal.

Perangkat lunak (software) yang digunakan mencakup berbagai fungsi antara lain :Bagian program/prosedur yang mengatur kerja perangkat keras, meliputi pengiriman control word, pembacaan data dari pore masukan (port A) dan pengiriman logika pengendali pada keluaran (port B) dan port C.

̇ Prosedur pengolahan data, meliputi pembacaan data secara berulang-ulang (looping) sesuai kebutuhan, penyusunan logika kendali dan lain-lain.

̇ Bagian tambahan atau pelengkap, seperti pengaturan tampilan menu pilihan, penyusunan data yang telah dibaca pada tampilan (monitor) dan prosedur lainnya.

Untuk memudahkan dalam pembuatan program dengan perangkat lunak (software) terlebih dahulu disusun diagram alir (flow chart) program seperti gambar 3.2.

MULAI

Inisialisasi 8255

port A : IN; port B:OUT;port C:OUT

Tampilkan Menu

Periksa Logika Port A

Port A₀ =0?

Aktifkan Motor Stepper 1 berputar ke kiri Aktifkan Motor Stepper 2 berputar ke

kanan

Periksa Logika Port A

Port A₁ =0?

Non-aktifkan Motor Stepper 1 dan 2

Kirim 04H ke Port C untuk Mengaktifkan Motor Kompresor

Delay 5 detik (lama pengisian botol)

A

B

Tidak

Ya Ya

Tidak

SELESAI

Kirim 00_H ke port C untuk me-nonaktifkan Motor Kompresor

Aktifkan Motor stepper 2 berputar ke kanan hingga posisi awal

Aktifkan Motor Stepper 1 berputar ke kiri

Isi botol lagi ? Periksa Logika Port A

Port A₃ =0?

Non-aktifkan Motor Stepper 1

B

A

Tidak

Ya Ya

Tidak

III.2. Metode Pengambilan Data.

Pengujian Rangkaian Pemancar & Penerima

Rangkaian penerima diuji dengan mengukur keluaran dari rangkaian penerima dengan kondisi menghalangi phototransistor dari sinar infra merah agar rangkaian memberikan respon terhadap ada tidaknya cahaya infra merah yang dideteksi pada phototransistor.

Selanjutnya dilakukan pengamatan pada keluaran dari IC gerbang

NOT Schmitt trigger. Bila masukan mendekati atau sama dengan nol (0) maka

pada keluaran akan berlogika 1 (5 volt). Sedangkan bila tegangan masukan pada IC (sekitar 3,5 volt atau lebih), maka pada keluaran harus berlogika 0 (mendekati 0 volt).

Rangkaian Penerima

Rangkaian penerima menggunakan phototransistor untuk mendeteksi sinar infra merah yang dipancarkan rangkaian pemancar. Pada saat phototransistor tidak disinari sinar infra merah (dalam hal ini terhalang oleh botol) maka tidak ada arus basis pada phototransistor, sehingga pada saat tersebut phototransistor dalam keadaan off. Nilai tahanan antara kolektor dan emitor sangat besar.

Sedangkan pada saat ada sinar infra merah yang mengenai phototransistor

(saat tidak ada botol melintas pada sensor) maka akan timbul arus pada basis sehingga phototransistor akan on. Pada keadaan ini resistansi antara kolektor dan emitornya relatif kecil. Sinar infra merah tersebut merupakan sinyal dengan frekuensi tertentu. Maka dengan demikian resistansi antara kolektor dan emitor juga berubah-ubah dari tinggi ke rendah mengikuti frekuensi gelombang yang diterimanya.

Dengan harga penguatan sinyal sebesar 1000 kali tersebut diharapkan nantinya sinyal sudah cukup kuat amplitudanya untuk diumpankan ke rangkaian selanjutnya sehingga informasi pada sinyal tersebut tidak hilang.

Seperti disebutkan sebelumnya bahwa dengan adanya sinar infra merah yang diterima phototransistor maka resistansi antara kolektor dan emitor juga berubah-ubah sesuai dengan frekuensi infra merah yang diterimanya, sehingga tegangan yang dihasilkan juga berubah-ubah. Sinyal ini kemudian diperkuat oleh

Op-Amp dan selanjutnya disearahkan oleh dioda (D2) dan kapasitor (C3) untuk mendapatkan sinyal DC. Sinyal DC ini selanjutnya diumpankan ke basis transistor. Saat botol tidak menghalangi sinar infra merah maka transistor Q1 akan bekerja (saturasi). Pada saat ini masukan gerbang NOT menjadi rendah dan dengan demikian nilai logika keluaran gerbang NOT menjadi tinggi (1).

Sebaliknya pada saat tidak ada sinar infra merah yang diterima phototransistor (terhalang botol) maka resistansi antara kolektor dan emitor akan tetap tinggi dan tegangan pada kaki kolektor relatif tinggi. Tegangan yang amplitudonya tetap ini (DC) akan tertahan pada kapasitor C1. Demikian juga tegangan keluaran op-amp akan tertahan oleh kapasitor C2. Dengan demikian pada keadaan ini transistor 1 tidak bekerja, tegangan pada kaki kolektornya mendekati 5 volt. Tegangan pada kaki kolektor ini menjadi masukan bagi gerbang NOT, artinya gerbang NOT mendapat masukan tinggi (1). Maka keluaran NOT ini menjadi rendah (0).

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Dari harga-harga komponen – komponen pada rangkaian pemancar infra merah maka besarnya frekuensi (pulsa) keluaran dari rangkaian secara teori dihitung dengan persamaan:

f =

1 2 1

2

).

(

44

,

1

C

R

R

+

f = nF K

K 2.1,2 ).10

10 ( 44 , 1 Ω + Ω f = 8 3 4 10 )). 10 . 2 , 1 .( 2 10 ( 44 , 1 − +

f = 11612,9 hZ

dan harga duty cycle keluaran adalah :

Duty cycle =

2 1 2 1 . 2R R R R ++ = ) 10 . 2 , 1 * . 2 10 10 . 2 , 1 10 3 4 3 4 + + = 3 3 10 . 4 , 12 10 . 2 , 11

= 90 %.

Tabel berikut ini menunjukkan data hasil pengukuran pada rangkaian pemancar: Tabel 4.1. Tabel Pengukuran Pada Rangkaian Pemancar

Teoritis Hasil Pengukuran

Vcc (V)

Frekuensi (Hz) Duty Cycle (%) Frekuensi (Hz) Duty Cycle (%)

Resistor 10 KΩ pada masukan positip Op-Amp pada rangkaian penerima infra merah berfungsi untuk memberikan tegangan referensi pada Op-Amp yang besarnya adalah:

Vref = xVcc

R R R 4 3 3 +

Vref = x V

K K K 12 10 10 10 +

Vref = 6 volt

Sedangkan besarnya penguatan sinyal yang terjadi pada keluaran Op-Amp

dapat dihitung sebagai berikut:

Av = 2 5 R R R R in f − = − Av = ΩΩ K M 1 1

Av = 1000 kali

Dari data yang diperoleh pada label stepper motor diketahui bahwa besarnya perputaran motor tiap step adalah : 7,5 o/langkah.

Dengan demikian untuk mencapai satu putaran penuh maka dibutuhkan :

5 , 7 360

= 48 langkah atau step.

Perubahan nilai 0H ke 3H pada port 302H (port C) adalah untuk memberikan masukan clock bagi rangkaian driver motor stepper yang menggunakan IC 74175. Sedangkan nilai tunda atau delay (5) berarti dilakukan penundaan selama 5 milidetik pada setiap pemberian sinyal step.

V. KESIMPULAN DAN SARAN

V.1. Kesimpulan

Dari hasil pelaksanaan perancangan alat pada penelitian hingga pengujian dan analisa data maka penulis dapat menarik beberapa kesimpulan, antara lain:

1. Perancangan sistem pengisian botol dapat direalisasikan dengan memanfaatkan teknologi sinar infra merah dan komputer pribadi (Personal Computer, PC) sebagai pusat pemrosesan dan pengendalian.

2. Mikrokomputer dalam hal ini personal computer (PC) berinteraksi atau berkomunikasi dengan perangkat luar dengan menggunakan interface PPI 8255. IC ini sudah memadai untuk digunakan sebagai interfacing atau antar muka sistem komputer dengan unit lainnya dengan menggunakan sistem komunikasi data parelel.

V.2. Saran

Supaya dapat diaplikasikan pada keadaan yang sebenarnya perlu diperhatikan faktor-faktor yang bisa mempengaruhi kerja rangkaian, seperti jangkauan maksimal dari pemancar infra merah, kemungkinan gangguan frekuensi dari lingkungan sekitar (radio pemancar, remote control televisi, generator, telepon selular dan lain-lain).

DAFTAR PUSTAKA

Bernard Grob, Prinsip-Prinsip Elektronika, Terjemahan Pakpahan, Sahat, Penerbit Erlangga, 1991.

Coughlin D. Robert, Driscoll F. Frederick, 1991. Penguat Operasional dan Rangkaian Terpadu Linier, Edisi Kedua, Jakarta, Erlangga.

Eko Putra, Agfianto, 2002, Teknik Antarmuka Komputer : Konsep dan Aplikasi, Yogyakarta : Graha Ilmu.

Gottfried Biro S., Programming With Pascal, Schaum’s Outline Series.

Hall, Doughlas, V., Microprocessor and Interfacing, Programming and Hardware, Mc. Graw Hill Inc., New York. 1983.

Link, Wolfgang, Pengukuran, Pengendalian dan Pengaturan PC, PT. Elex Media Komputindo, Jakarta, 1993.

Wasito, Data Sheet Book 1, Elex Media Komputindo, Jakarta, 1994.

Zack, Rodnay, Wirawan, Kusuma, Pengantar Pascal: Termasuk Turbo Pascal,

III.2. Metode Pengambilan Data.

Pengujian Rangkaian Pemancar & Penerima

Rangkaian penerima diuji dengan mengukur keluaran dari rangkaian penerima dengan kondisi menghalangi phototransistor dari sinar infra merah agar rangkaian memberikan respon terhadap ada tidaknya cahaya infra merah yang dideteksi pada phototransistor.

Selanjutnya dilakukan pengamatan pada keluaran dari IC gerbang NOT Schmitt trigger. Bila masukan mendekati atau sama dengan nol (0) maka pada keluaran akan berlogika 1 (5 volt). Sedangkan bila tegangan masukan pada IC (sekitar 3,5 volt atau lebih), maka pada keluaran harus berlogika 0 (mendekati 0 volt).

Rangkaian Penerima

Rangkaian penerima menggunakan phototransistor untuk mendeteksi sinar infra merah yang dipancarkan rangkaian pemancar. Pada saat phototransistor tidak disinari sinar infra merah (dalam hal ini terhalang oleh botol) maka tidak ada arus basis pada phototransistor, sehingga pada saat tersebut phototransistor dalam keadaan off. Nilai tahanan antara kolektor dan emitor sangat besar.

Sedangkan pada saat ada sinar infra merah yang mengenai phototransistor

(saat tidak ada botol melintas pada sensor) maka akan timbul arus pada basis sehingga phototransistor akan on. Pada keadaan ini resistansi antara kolektor dan emitornya relatif kecil. Sinar infra merah tersebut merupakan sinyal dengan frekuensi tertentu. Maka dengan demikian resistansi antara kolektor dan emitor juga berubah-ubah dari tinggi ke rendah mengikuti frekuensi gelombang yang

Dengan harga penguatan sinyal sebesar 1000 kali tersebut diharapkan nantinya sinyal sudah cukup kuat amplitudanya untuk diumpankan ke rangkaian selanjutnya sehingga informasi pada sinyal tersebut tidak hilang.

Seperti disebutkan sebelumnya bahwa dengan adanya sinar infra merah yang diterima phototransistor maka resistansi antara kolektor dan emitor juga berubah-ubah sesuai dengan frekuensi infra merah yang diterimanya, sehingga tegangan yang dihasilkan juga berubah-ubah. Sinyal ini kemudian diperkuat oleh

Op-Amp dan selanjutnya disearahkan oleh dioda (D2) dan kapasitor (C3) untuk

mendapatkan sinyal DC. Sinyal DC ini selanjutnya diumpankan ke basis transistor. Saat botol tidak menghalangi sinar infra merah maka transistor Q1 akan

bekerja (saturasi). Pada saat ini masukan gerbang NOT menjadi rendah dan dengan demikian nilai logika keluaran gerbang NOT menjadi tinggi (1).

Sebaliknya pada saat tidak ada sinar infra merah yang diterima phototransistor (terhalang botol) maka resistansi antara kolektor dan emitor akan tetap tinggi dan tegangan pada kaki kolektor relatif tinggi. Tegangan yang amplitudonya tetap ini (DC) akan tertahan pada kapasitor C1. Demikian juga

tegangan keluaran op-amp akan tertahan oleh kapasitor C2. Dengan demikian pada

keadaan ini transistor 1 tidak bekerja, tegangan pada kaki kolektornya mendekati 5 volt. Tegangan pada kaki kolektor ini menjadi masukan bagi gerbang NOT, artinya gerbang NOT mendapat masukan tinggi (1). Maka keluaran NOT ini menjadi rendah (0).

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Dari harga-harga komponen – komponen pada rangkaian pemancar infra merah maka besarnya frekuensi (pulsa) keluaran dari rangkaian secara teori dihitung dengan persamaan:

f =

1 2 1

2

).

(

44

,

1

C

R

R

+

f = nF K

K 2.1,2 ).10 10 ( 44 , 1 Ω + Ω f = 8 3 4 10 )). 10 . 2 , 1 .( 2 10 ( 44 , 1 − +

f = 11612,9 hZ

dan harga duty cycle keluaran adalah :

Duty cycle = 2 1 2 1 . 2R R R R ++ = ) 10 . 2 , 1 * . 2 10 10 . 2 , 1 10 3 4 3 4 + + = 3 3 10 . 4 , 12 10 . 2 , 11

= 90 %.

Tabel berikut ini menunjukkan data hasil pengukuran pada rangkaian pemancar: Tabel 4.1. Tabel Pengukuran Pada Rangkaian Pemancar

Teoritis Hasil Pengukuran

Vcc (V)

Resistor 10 KΩ pada masukan positip Op-Amp pada rangkaian penerima infra merah berfungsi untuk memberikan tegangan referensi pada Op-Amp yang besarnya adalah:

Vref = xVcc R R

R

4 3

3

+

Vref = x V

K K

K

12 10 10

10 +

Vref = 6 volt

Sedangkan besarnya penguatan sinyal yang terjadi pada keluaran Op-Amp

dapat dihitung sebagai berikut:

Av =

2 5

R R R

R

in f

− = −

Av =

ΩΩ

K M

1 1

Av = 1000 kali

Dari data yang diperoleh pada label stepper motor diketahui bahwa besarnya perputaran motor tiap step adalah : 7,5 o/langkah.

Dengan demikian untuk mencapai satu putaran penuh maka dibutuhkan :

5 , 7 360

= 48 langkah atau step.

Perubahan nilai 0H ke 3H pada port 302H (port C) adalah untuk memberikan

masukan clock bagi rangkaian driver motor stepper yang menggunakan IC 74175. Sedangkan nilai tunda atau delay (5) berarti dilakukan penundaan selama 5 milidetik pada setiap pemberian sinyal step.

V. KESIMPULAN DAN SARAN

V.1. Kesimpulan

Dari hasil pelaksanaan perancangan alat pada penelitian hingga pengujian dan analisa data maka penulis dapat menarik beberapa kesimpulan, antara lain:

1. Perancangan sistem pengisian botol dapat direalisasikan dengan memanfaatkan teknologi sinar infra merah dan komputer pribadi (Personal Computer, PC) sebagai pusat pemrosesan dan pengendalian.

2. Mikrokomputer dalam hal ini personal computer (PC) berinteraksi atau berkomunikasi dengan perangkat luar dengan menggunakan interface PPI 8255. IC ini sudah memadai untuk digunakan sebagai interfacing atau antar muka sistem komputer dengan unit lainnya dengan menggunakan sistem komunikasi data parelel.

V.2. Saran

Supaya dapat diaplikasikan pada keadaan yang sebenarnya perlu diperhatikan faktor-faktor yang bisa mempengaruhi kerja rangkaian, seperti jangkauan maksimal dari pemancar infra merah, kemungkinan gangguan frekuensi dari lingkungan sekitar (radio pemancar, remote control televisi, generator, telepon selular dan lain-lain).

DAFTAR PUSTAKA

Bernard Grob, Prinsip-Prinsip Elektronika, Terjemahan Pakpahan, Sahat, Penerbit Erlangga, 1991.

Coughlin D. Robert, Driscoll F. Frederick, 1991. Penguat Operasional dan Rangkaian Terpadu Linier, Edisi Kedua, Jakarta, Erlangga.

Eko Putra, Agfianto, 2002, Teknik Antarmuka Komputer : Konsep dan

Aplikasi, Yogyakarta : Graha Ilmu.

Gottfried Biro S., Programming With Pascal, Schaum’s Outline Series.

Hall, Doughlas, V., Microprocessor and Interfacing, Programming and Hardware, Mc. Graw Hill Inc., New York. 1983.

Link, Wolfgang, Pengukuran, Pengendalian dan Pengaturan PC, PT. Elex Media Komputindo, Jakarta, 1993.

Wasito, Data Sheet Book 1, Elex Media Komputindo, Jakarta, 1994.

Zack, Rodnay, Wirawan, Kusuma, Pengantar Pascal: Termasuk Turbo Pascal,