Perancangan Sistemremote Dalam Mengontrol Beban Dengan Media Komunikasi RF Berbasis Mikrokontroleratmega 328P
BAB II
DASAR TEORI
2.1
Wireless
Wireless yaitu koneksi antar suatu perangkat dengan perangkat lainnya
tanpa menggunakan kabel dalam mengirimkan sinyal. Gelombang radio dan sinar
infra merah biasa digunakan untuk komunikasi wireless. Dalam sistem
komunikasi wireless terdapat perangkat atau bagian umum gelombang yang
berperan yang menjadi bagian utuh dari sistem komunikasi ini, yaitu :[1]
1. gelombang elektromagnetik.
2. gelombang mikro.
3. gelombang radio.
4. infra merah.
5. satelit.
Komunikasi wireless memiliki beberapa karekteristik, diantaranya adalah :
1. Menggunakan sebuah media antena dalam mengirim dan menerima sinyal
elektromagnetik.
2. Rentan intereferensi.
3. Umumnya menggunakan 2 GHz – 40 Ghz.
4. Point to point, point to multi point, access point.
5. Semakin tinggi frekuensi yang digunakan maka semakin besar potensial
bandwidth dan rate datanya, namun semakin pendek jaraknya.
Ada 3 range frekuensi umum yang dalam tranmisi wireless yaitu :[1]
1. Frekuensi microwave dengan range 2–40 GHz, cocok untuk tranmisi
point- to point.
Universitas Sumatera Utara
2. Frekuensi dalam range 30 MHz – 1 GHz, cocok untuk aplikasi
omnidirectional. Range ini ditujuan untuk range broadcast radio.
3. Range frekuensi lain yaitu antara 300 – 200000 GHz untuk aplikasi lokal,
untuk spectrum infra merah. Infra merah sangat berguna untuk aplikasi
point-topoint dan multipoint dalam area terbatas, seperti dalam sebuah
sistem komunikasi wireless biasanya terdiri dari perangkat – perangkat
seperti berikut, yaitu:[1]
a. Data (input)
Data dalam komunkasi wireless ini bisa berupa video, audio, dan datadata yang lain. data yang masuk sebagai input analog akan diubah
menjadi data digital lalu ditransmisikan dan diterima receiver
berikutnya akan diubah dari data digital menjadi data analog.
b. Modem
Modulasi adalah proses perubahan (varying) suatu gelombang periodik
sehingga menjadikan suatu sinyal mampu membawa suatu informasi.
Dengan proses modulasi, suatu informasi (frekuensi rendah) bisa
dimasukkan ke dalam suatu gelombang pembawa, biasanya berupa
gelombang sinus berfrekuensi tinggi. Terdapat tiga parameter kunci
pada suatu gelombang sinusiuodal yaitu: amplitudo, fase dan
frekuensi. Ketiga parameter tersebut dapat dimodifikasi sesuai dengan
sinyal informasi (frekuensi rendah) untuk membentuk sinyal yang
termodulasi. Peralatan untuk melaksanakan proses modulasi disebut
modulator,
sedangkan
peralatan
untuk
memperoleh
informasi
informasi awal (kebalikan dari dari proses modulasi) disebut
demodulator dan peralatan yang melaksanakan kedua proses tersebut
Universitas Sumatera Utara
disebut
modem.
Modem
berasal
dari
singkatan
Modulator
Demodulator. Perangkat keras ini digunakan untuk mengubah sinyal
digital menjadi sinyal analog sehingga data dari komputer bisa
dikirimkan melalui saluran telepon atau saluran lainnya. Data dari
komputer yang berbentuk sinyal digital diberikan kepada modem
untuk diubah menjadi sinyal analog. Sinyal analog tersebut dapat
dikirimkan melalui beberapa media telekomunikasi seperti telepon dan
radio. Setibanya di modem tujuan, sinyal analog tersebut diubah
menjadi sinyal digital kembali dan dikirimkan kepada komputer.
Terdapat dua jenis modem secara fisiknya, yaitu modem eksternal dan
modem internal. Informasi yang dikirim bisa berupa data analog
maupun digital.
c. Transmitter
Transmitter adalah bagian dari sistem komunikasi wireless yang
berfungi untuk mengirimkan data ke tempat lain berupa gelombang
radio. Prinsip kerja dari transmitter ini adalah adanya induksi medan
magnetik dari sumber potensial yang menyebabkan arus dan
menginduksi rangkaian lainnya.
d. Receiver
Receiver merupakan bagian yang berfungsi untuk menerima sinyal
atau data yang dikirimkan oleh transmitter.
2.2
Radio Frequency (RF)
Radio adalah transmisi dan penerimaan sinyal dengan gelombang
elektromagnetik tanpa kabel. Gelombang elektromagnetik merepresentasikan
Universitas Sumatera Utara
semua frekuensi. Spektrum Radio Frequency (RF) menempati range 9 KHz- 300
GHz. Sebuah sebuah sinyal radio dikirimkan ke suatu titik lain, sinyal tersebut
harus dimodulasi ke dalam suatu frekuensi sinyal pembawa (carrier), yang
merupakan frekuensi konstan dan lebih tinggi dari frekuensi sinyal input. Alasan
mengapa sinyal tersebut harus dimodulasikan adalah :[2]
a) Untuk transmisi yang lebih baik, karena sinyal radio yang kita kirim
sebagian besar menggunakanm frekuensi rendah.
b) Untuk memungkinkan beberapa sinyal dikirimkan secara bersamaan tanpa
saling mengganggu (interference).
Modulasi terdiri dari dua jenis yaitu:[4]
1. Modulasi analog
Dalam modulasi analog, proses modulasi merupakan respon atas informasi
sinyal analog.
Teknik umum yang dipakai dalam modulasi analog :
a) Modulasi berdasarkan sudut;
1. Modulasi Fase (Phase Modulation - PM)
2. Modulasi Frekuensi (Frequency Modulation - FM).
b) Modulasi Amplitudo (Amplitudo Modulation - AM)
1. Double-sideband modulation with unsuppressed carrier (used on the
radio AM band).
2. Double-sideband suppressed-carrier transmission (DSB-SC).
3. Double-sideband reduced carrier transmission (DSB-RC).
4. Single-sideband modulation (SSB, or SSBAM), very similar to singlesideband suppressed carrier modulation (SSB-SC).
5. Vestigial-sideband modulation (VSB, or VSB-AM).
Universitas Sumatera Utara
6. Quadrature amplitude modulation (QAM)
2. Modulasi digital
Dalam modulasi digital, suatu sinyal analog yang telah di-modulasi
berdasarkan aliran data digital. Perubahan sinyal pembawa dipilih dari jumlah
terbatas simbol alternatif. Teknik yang umum dipakai adalah :
a. Phase Shift Keying (PSK), digunakan suatu jumlah terbatas berdasarkan
fase.
b. Frequencyi Shift Keying (FSK), digunakan suatu jumlah terbatas
berdasarkan frekuensi.
c. Amplitudo Shift Keying (ASK), digunakan suatu jumlah terbatas
amplitudo.
2.2.1 Modul RF 433 Mhz WLS107B4B
Modul RF 433Mhz link kit terdiri dari pemancar (TX) dan penerima (RX),
yang secara umum digunakan untuk remote kontrol. Jenis atau model pada
gambar 2.1 adalah WLS107B4B, dengan frekuensi sebesar 433Mhz, modulasi
ASK, keluaran data penerima tinggi sebesar 1/2Vcc, keluaran data penerima
rendah sebesar 0.7V, tegangan masukkan modul transmiteri: 3 - 12V (semakin
tegangan masukannya tinggi maka kekuatan transmisi juga lebih baik, tegangan
masukkan modul receiver: 3.3V - 6V (semakin tegangan masukannya tinggi maka
kekuatan penerimaan juga semakin baik).
Modul RF ini digunakan untuk mengirimkan sinyal berupa data melalui
udara. Modul RF 433Mhz link kit terdiri dari pemancar (TX) dan penerima (RX)
yang dapat dilihat pada gambar 2.1:
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.1 Modul RF 433 Mhz WLS107B4B.
2.2.2 Prinsip Kerja Sistem RF dengan mikrokontroler ATMega 328P
Berikut adalah prinsip kerja Sistem RF dengan ATMega 328P dan
Driver:[3]
1. Prinsip kerja modulasi ASK dan demodulasi ASK RF 433 Mhz. Modulasi
adalah proses perubahan suatu gelombang periodik sehingga menjadikan
suatu sinyal yang mampu membawa suatu informasi. Dengan proses
modulasi, suatu informasi (biasanya berfrekeunsi rendah) bisa dimasukkan
ke dalam suatu gelombang pembawa, biasanya berupa gelombang sinus
berfrekuensi tinggi. Terdapat tiga parameter kunci pada suatu gelombang
sinus yaitu : amplitudo, fase dan frekuensi. Ketiga parameter tersebut
dapat dimodifikasi sesuai dengan sinyal informasi (berfrekuensi rendah)
untuk membentuk sinyal yang termodulasi.
Peralatan untuk melaksanakan proses modulasi disebut modulator,
sedangkan peralatan untuk memperoleh informasi informasi awal
(kebalikan dari dari proses modulasi) disebut demodulator dan peralatan
yang melaksanakan kedua proses tersebut disebut modem.
Modulasi Amplitude Shift Keying (ASK)
modulasi
yang
mempresentasikan
data
merupakan suatu bentuk
digital
sebagai
suatu
variasi/perubahan dalam amplitudo sebuah sinyal carrier/pembawa. Pada
Universitas Sumatera Utara
modulasi ASK, amplitudo sinyal pembawa berubah sesuai dengan
informasinya, sedangkan fasa dan frekuensinya tetap. Level amplitudo
yang berubah direpresentasikan sebagai logika 0 dan 1. Bentuk sinyal
ASK dapat dilihat pada gambar 2.2:
Gambar 2.2 Bentuk sinyal ASK.
2. Prinsip kerja modul pemancar RF 433 Mhz (WLS107B4B) dan penerima
433 Mhz (WLS107B4B) adalah sebagai berikut:[5]
a. Modul Pemancar RF 433 Mhz
Modul ini menggunakan modulasi ASK (Amplitudor Shift keying),
dimana frekuensi kerja dari modul ini adalah 433 MHz. Modul ini
berfungsi untuk mengirimkan data secara serial ke modul penerima.
Data yang diterima dari mikrokontroler ke modul RF Transmiter
berupa sinyal digital kemudian di modulasi sehingga menjadi sinyal
sinusoidal dan ditumpangkan pada gelombang radio pembawa data,
kemudian
dipancarkan
oleh
antena
dengan
gelombang
elektromagnetik.
b. Modul Penerima RF 433 Mhz
Modul ini sama halnya dengan modul pemancar yang menggunakan
modulasi Amplifier Shift Keying (ASK) dengan frekuensi kerja dari
modul ini adalah 433 MHz. Modul ini berfungsi untuk menerima data
Universitas Sumatera Utara
yang dikirim secara serial dari modul pemancar. Data yang diterima
dari antena berupa adalah gelombang elektromagnetik dengan begitu
banyak frekuensi yang diterima. Pada modul receiver, frekuensi yang
dipilih hanya lah pada pada frekuensi 433Mhz. Sinyal data yang
ditumpangkan pada gelombang radio pembawa data kemudian di
demodulasi menjadi sinyal digital dan akan diterjemahkan oleh
mikrokontroler berupa data digital.
3. Prinsip kerja antena pada modul RF 433Mhz adalah untuk menerima
gelombang elektromagnetik yang ada di udara dan memancarkan
gelombang elektromagnetik ke udara.
4. Prinsip kerja pentransferan data mikrokontroler ATMega 328P ke modul
RF TX adalah pentransferan data dilakukan secara komunikasi serial yang
dimana data ditranafer secara satu persatu menggunakan kode ASCII.
Komunikasi
yang
digunakan
adalah
Universal
Asynchronous
Receiver/Transmitter (UART) merupakan protokol bus komunikasi yang
dilakukan secara serial. TX, digunakan untuk mengirim data jika alat atau
mikrokontroller yang berkomunikasi hanya bertindak sebagai pengirim.
Pentransferan data mikrokontroler ATMega 328P ke modul RF TX dapat
dilihat pada lembar berikutnya, gambar 2.3:
Mikrokontroler
ATMega 328P
Transmiter
RF
433 Mhz
Gambar 2.3 Pentransferan data mikrokontroler ATMega 328P ke modul
RF TX.
Universitas Sumatera Utara
5. Prinsip kerja pemancaran data dari antenna pada sistem pengirim adalah
data yang tadinya sudah dimodulasi menjadi sinyal sinusoidal kemudian
ditumpangkan pada gelombang radio pembawa data dan kemudian
dipancarkan oleh antena berupa gelombang elektromagnetik pada
frekuensi 433 Mhz.[6]
6. Prinsip kerja penerimaan data dari Modul RF RX ke mikrokontroler
ATMega 328P adalah penerimaan data dilakukan secara komunikasi serial
yang dimana data diterima secara satu persatu menggunakan kode ASCII.
Komunikasi
yang
digunakan
adalah
Universal
Asynchronous
Receiver/Transmitter (UART) merupakan protokol bus komunikasi yang
dilakukan secara serial. RX, digunakan untuk menerima data jika alat atau
mikrokontroller yang berkomunikasi hanya bertindak sebagai penerima.
Penerimaan data dari modul RF RX ke mikrokontroler ATMega 328P
dapat dilihat pada gambar 2.4:
Receiver
RF
433 Mhz
Mikrokontroler
ATMega 328P
Gambar 2.4 Penerimaan data dari Modul RF RX ke mikrokontroler
ATMega 328P.
7. Prinsip kerja penerimaan data dari antena pada sistem penerima adalah
pada modul receiver, frekuensi yang dipilih hanya lah pada frekuensi
433Mhz. Sinyal data yang ditumpangkan pada gelombang radio pembawa
data kemudian di demodulasi menjadi sinyal digital dan akan
diterjemahkan oleh mikrokontroler berupa data digital.
Universitas Sumatera Utara
2.3
Komunikasi Serial
Komunikasi serial adalah komunikasi data dengan mengirimkan data
secara satu per satu pada waktu tertentu, sehingga komunikasi data serial dapat
berfungsi dengan hanya menggunakan 2 kabel data untuk pengiriman. 2 kabel
data tersebut adalah Transmiter (Tx) sebagai pemancar dan Receiver (Rx) sebagai
penerima. Komunikasi serial ini dapat menguntungkan dibandingkan komunikasi
parallel, karena dalam komunikasi serial jaraknya antar pengiriman dan
penerimaan dapat dilakukan dengan jarak yang cukup jauh dibandingkan
komunikasi parallel, namun kecepatan yang didapatkan masih lebih lambat
dibandingkan komunikasi parallel.
Komunikasi data serial secara sinkron merupakan bentuk komunikasi data
serial yang memerlukan sinyal clock untuk sinkronisasi, sinyal clock tersebut
akan tersulut pada setiap bit pengiriman bit yang pertama dengan perubahan bit
data yang dapat diketahui oleh penerima dengan singkronisasi melalui sinyal
clock.
Sedang komunikasi asinkron adalah suatu komunikasi data serial yang
tidak memerlukan sinyal clock sebagai sinkronisasi. Namun pengiriman data ini
harus diawali dengan start bit dan diakhiri dengan stop bit. Sinyal clock
merupakan baud rate dari komunikasi data yang dibangkitkan oleh masing-masing
baik penerima maupun pengirim data dengan frekwensi yang sama, jika nilai baud
rate berbeda maka tidak akan pernah terjadi komunikasi.
Prinsipnya yaitu bahwa penerima hanya perlu mendeteksi start bit sebagai
awal pengiriman data, selanjutnya komunikasi data terjadi antar dua buah shift
register yang ada pada pengirim maupun penerima. Setelah 8 bit data diterima,
Universitas Sumatera Utara
penerima akan menunggu adanya stop bit sebagai tanda bahwa 1 byte data telah
dikirim dan penerima dapat siap untuk menunggu pengiriman data berikutnya.
Pada aplikasi proses komunikasi asinkron ini selalu digunakan untuk
mengakses
komponen-komponen
yang
mempunyai
fasilitas
Universal
Asynchonous Receiver/Transmiter (UART) atau port serial mikrokontroler.
Mode Asinkron adalah mode komunikasi serial yang tidak menggunakan
clock, tetapi memiliki baudrate yang telah disepakati oleh masing-masing sistem
yang sedang berkomunikasi. Cara kerja dari komunikasi ini adalah sinyal start
akan dikirimkan pada saat sebelum data dikirimkan dan sinyal stop akan
dikirimkan pada saat setiap data selesai dikirimkan. Sinyal start akan digunakan
untuk mempersiapkan mekanisme penerimaan untuk menerima dan memproses
data yang akan dikirimkan dan sinyal stop berguna untuk mempersiapkan
mekanisme penerimaan data berikutnya [7].
Protokol pengiriman data secara serial asinkron :
1. Start bit selalu memiliki logic LOW
2. Pengiriman data bit dari 0 sampai 8
3. Parity bit
4. Stop bit selalu berlogic HIGH
5. IDLE jika tidak ada pengiriman data selanjutnya.
Protokol UART dapat dilihat pada gambar 2.4:
Gambar 2.5 Protokol UART
Universitas Sumatera Utara
2.4
Power Supply
Power supply merupakan rangkaian catu daya yang digunakan untuk
menyupplai tegangan pada rangkaian lain yang membutuhkannya dan disesuaikan
dengan besar tegangan yang diperlukan. Untuk menyesuaikan dengan besar
tegangan yang diperlukan rangkaian regulator tegangan, supaya tegangan yang
keluar tetap stabil [8].
Gambar 2.6 menunjukkan rangkaian dasar power supply dengan regulator
sebagai penstabil keluaran tegangan.
Gambar 2.6 Rangkaian power supply menggunakan regulator.
Power supply diharapkan dapat melakukan fungsi sebagai berikut ini :
a. Rectification : konversi input listrik AC menjadi DC.
b. Voltage Transformation : memberikan keluaran tegangan / voltage DC
yang sesuai dengan yang dibutuhkan.
c. Filtering : menghasilkan arus listrik DC yang lebih "bersih", bebas dari
ripple ataupun noise listrik yang lain.
d. Regulation : mengendalikan tegangan keluaran agar tetap terjaga,
tergantung pada tingkatan yang diinginkan, beban daya, dan perubahan
kenaikan temperatur kerja juga toleransi perubahan tegangan daya input.
e. Protection : mencegah jika terjadi lonjakan tegangan listrik, sehingga tidak
terjadi pada output, biasanya dengan tersedianya sekering untuk auto
shutdown jika hal terjadi.
Universitas Sumatera Utara
Berikut adalah bagian dari power supply :
a. Penurun tegangan
Komponen utama yang bisa digunakan untuk menurunkan tegangan
adalah transformator. Transformator terdiri dari dua buah lilitan yaitu
lilitan primer dan lilitan sekunder yang dilitkan pada suatu inti yang saling
terisolasi atau terpisah dari antara dengan yang lain. Besar tegangan pada
lilitan primer dan lilitan sekunder ditentukan oleh jumlah lilitan yang
terdapat pada jumlah liltan primer dan sekundernya. Transformator dapat
dilihat pada gambar 2.7:
Gambar 2.7 Transformator.
b. Penyearah
Penyearah digunakan untuk menyearahkan gelombang bolak balik AC
yang berasal dari jarring jala-jala listrik. Pada modul ini digunakan
penyearah gelombang penuh yang menggunakan 4 buah dioda. Penyearah
gelombang penuh dapat dilihat pada lembar berikutnya, gambar 2.8:
Gambar 2.8.Penyearah gelombang penuh.
Universitas Sumatera Utara
Pada penyearah gelombang penuh, sinyal bolak-balik yang disearahkan
adalah setengah periode positif dan setengah periode negatif dari sinyal
masukan. Bentuk gelombang penyearah penuh dapat dilihat pada gambar
2.9:
Gambar 2.9 Bentuk gelombang keluaran penyearah gelombang penuh.
c. Filter Tegangan
Penggunaan komponen kapasitor untuk menyaring/memfilter riak-riak
gelombang hasil penyearahan agar didapat gelombang yang halus dan rata.
Rangkaian penyearah dengan menggunakan penyaring kapasitor dapat
dilihat pada gambar 2.10:
Gambar 2.10 Rangkaian penyearah dengan menggunakan penyaring
kapasitor.
Dari gambar diatas, saat dioda menghantarkan arus, maka kapasitor akan
sesuai terisi dengan bentuk gelombang masukannya. Setelah tegangan
mencapai nilai maksimumnya, tegangan akan tetap dipertahankan jika
Universitas Sumatera Utara
tidak mendapatkan beban. Dan jika ada beban tegangan pada kapasitor
akan menurun sesuai dengan besarnya beban. Kapasitor akan terisi pada
periode sinyal berikutnya. Keluaran penyearah gelombang penuh dengan
penyaring kapasitor dapat dilihat pada gambar 2.11:
Gambar 2.11 Keluaran penyearah gelombang penuh dengan penyaring
kapasitor.
d. Regulator adalah penyetabil tegangan yang menjaga tegangan output dari
power supply tetap stabil. Jenis regulator sangat beragam, regulator
tegangan 78xx dengan tiga terminal, yang dapat menghasilkan berbagai
tegangan tetap. Pada pembuatan tugas akhir ini, digunakan regulator
LM7805 yang menyediakan tegangan +5volt dan LM7812 sebagai
penyedia tegangan +12 volt.
LM7805 adalah regulator tegangan DC positif yang hanya memiliki 3
terminal, yaitu tegangan input, ground, tegangan output. Meskipun
LM7805 diutamakan dirancang untuk keluaran tegangan tetap (5V), akan
tetapi ada kemungkinan jika menggunakan komponen eksternal untuk
mendapatkan tegangan output DC: 5V, 6V, 8V, 9V, 10V, 12V, 15V, 18V,
20V , 24V.
Fitur Umum:
a. Arus output 1A.
b. Output Tegangan dari 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18, hingga 24V.
Universitas Sumatera Utara
c. Melindungi dari suhu yang berlebih
d. Melindungi dari short circuit
e. Output Transistor melindungi operasi pada daerah yang dilindungi.
7805 regulator berasal dari keluarga 78xx, terdapat rangkaian regulator
tegangan linier yang tetap terintegrasi.Keluarga 78xx adalah pilihan yang
sangat populer untuk banyak sirkuit elektronik yang membutuhkan catu
daya yang diatur, karena relatif mudah penggunaan dan murah. Ketika
menentukan individu IC dalam keluarga 78xx ini, xx diganti dengan angka
dua digit, yang menunjukkan tegangan output perangkat tertentu dirancang
untuk memberikan (misalnya, regulator 7805 menghasilkan tegangan
output 5 volt, sedangkan 7812 menghasilkan tegangan output 12 volt).
Jenis 78xx adalah regulator tegangan positif, yang berarti bahwa mereka
dirancang untuk menghasilkan tegangan yang relatif positif dan jenis 79xx
yang melengkapi regulator tegangan negatif. 79xx 78xx dan IC dapat
digunakan dalam kombinasi untuk menyediakan pasokan tegangan positif
dan negatif dalam sirkuit yang sama, jika perlu. Seri 7805 memiliki
beberapa kelebihan dibandingkan regulator tegangan lain:
1. IC seri 7805 tidak memerlukan komponen tambahan untuk
menyediakan sumber pengaturan konstan, mudah untuk digunakan,
serta ekonomis, dan juga menggunakan sirkuit board yang efisien dan
nyata. Sebaliknya, kebanyakan regulator tegangan lain memerlukan
beberapa komponen tambahan untuk mengatur level tegangan keluaran
dan untuk membantu dalam proses regulasi. Beberapa desain lain
(seperti switching power supply) tidak hanya memerlukan sejumlah
Universitas Sumatera Utara
komponen besar, tetapi juga teknik keahlian yang besar untuk
menerapkannya dengan benar.
2. IC seri 7805 memiliki perlindungan body pada circuit yang memiliki
banyak power. IC seri 7805 juga memiliki perlindungan terhadap
panas dan sirkuit pendek, membuat IC ini cukup kuat dalam sebagian
besar aplikasi. Dalam beberapa kasus, pada pembatas arus fitur dari
perangkat 7805 dapat memberikan perlindungan tidak hanya untuk
7805 sendiri, tetapi juga untuk bagian lain dari dalam sirkuit yang
digunakan, juga mampu mencegah komponen lain dari kerusakan.
Bentuk fisik dan simbol regulator 78xx dapat dilihat pada lembar
berikutnya, gambar 2.12:
Gambar 2.12 Bentuk fisik dan simbol regulator 78xx.
Pada gambar di atas terdapat tiga terminal masukan yaitu Vin, Vout,
dan Ground. Untuk menghasilkan tegangan yang di inginkan, maka
tegangan Vin haruslah lebih besar dari tegangan yang diinginkan. Blok
diagram power supply dapat dilihat pada gambar 2.13:
Tegangan
AC 220 V
Tegangan
Penurunan
Tegangan
Penyearah
Penyaring
Regulasi
Tegangan
Tegangan
DC
Gambar 2.13 Blok diagram power supply.
Universitas Sumatera Utara
2.5
Mikrokontroler ATMega 328P
ATMega328 adalah mikrokontroller keluaran dari atmel yang mempunyai
arsitektur Reduce Instruction Set Computer (RISC) yang dimana setiap proses
eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur (Completed Instruction Set
Computer CISC)[10].
Mikrokontroller ini memiliki beberapa fitur antara lain:[8]
•
130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus
clock.
•
32 x 8-bit register serba guna.
•
Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz.
•
32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang
menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.
•
Memiliki Electrically Erasable Programmable Read Only Memory
(EEPROM) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi
permanent karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu
daya dimatikan.
•
Memiliki Static Random Access Memory (SRAM) sebesar 2KB.
•
Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya (Pulse Width
Modulation) PWM output.
•
Master / Slave SPI Serial interface.
Mikrokontroller ATMega 328P memiliki arsitektur Harvard, yaitu
memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat
memaksimalkan kerja dan parallelism. Instruksi – instruksi dalam memori
program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi
dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program.Konsep inilah
Universitas Sumatera Utara
yang memungkinkan instruksi – instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu
siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi
pada (Arithmatic Logic unit) ALU yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari
register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada
mode pengalamatan tidak langsung untuk mengambil data pada ruang memori
data.
Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X ( gabungan
R26 dan R27 ), register Y ( gabungan R28 dan R29 ), dan register Z ( gabungan
R30 dan R31 ). Hampir semua instruksi AVR memiliki format 16-bit.Setiap
alamat memori program terdiri dari instruksi 16-bit atau 32-bit. Selain register
serba guna di atas, terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik memory
mapped I/O selebar 64 byte. Beberapa register ini digunakan untuk fungsi khusus
antara lain sebagai register control Timer/ Counter, Interupsi, ADC, USART, SPI,
EEPROM, dan fungsi I/O lainnya. Register – register ini menempati memori pada
alamat 0x20h – 0x5Fh. Architecture dan Konfigurasi Pin ATMega328 dapat
dilihat pada lembar berikutnya, gambar 2.14.a dan 2.14.b:
Gambar 2.14.a Arsitektur Mikrokontroler ATMega 328P.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.14.b Konfigurasi Pin ATMega 328P.
2.6
Software IDE 1.0.5 Arduino
IDE Arduino adalah software yang sangat canggih ditulis dengan
menggunakan Java. IDE Arduino terdiri dari [9]:
1. Editor program, sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis
dan mengedit program dalam bahasa Processing.
2. Compiler, sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa
Processing) menjadi kode biner. Bagaimanapun sebuah mikrokontroller
tidak akan bisa memahami bahasa Processing, yang bisa dipahami oleh
mikrokontroller adalah kode biner. Itulah sebabnya compiler diperlukan
dalam hal ini.
3. Uploader, sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam
memory mikrokontroler.
Tamplian software IDE 1.0.5 Arduino dapat dilihat pada gambar 2.15:
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.15 Tamplian software IDE 1.0.5 Arduino.
2.7
LCD
LCD yang digunakan adalah jenis LCD M1632, yang merupakan modul
LCD dengan tampilan 16 x 2 baris dengan konsumsi daya rendah. Modul tersebut
dilengkapi dengan
desain
mikrokontroler yang
didesain
khusus
untuk
mengendalikan LCD. Mikrokontroler HD44780 buatan Hitachi yang berfungsi
sebagai pengendali LCD memiliki CGROM, CGRAM, dan DDRAM. Berikut
bagian-bagian dari LCD M1632 [11].
Universitas Sumatera Utara
1. Display data Random Accsee Memory (DDRAM) merupakan memori
tempat karakter yang ditampilkan berada. Contoh untuk karakter ‘L’ atau
4CH yang ditulis pada alamat 00, karakter tersebut akan tampil pada baris
pertama dan kolom pertama dari LCD. Apabila karakter tersebut ditulis
pada alamat 40, maka karakter tersebut akan tampil pada baris kedua
kolom pertama dari LCD.
2. Character Generator Random Acces Memory (CDRAM) merupakan
memori untuk mengga,barkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari
karakter dapat diubah-ubah sesuai keinginan. Namun, memori akan hilang
saat power supply tidak aktif sehingga pola karakter akan hilang.
3. Character Generator Read Only Memory (CGROM) merupakan memori
untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut sudah
ditentukan secara permanent dari HD44780 sehingga pengguna tidak dapat
mengubahnya lagi. Namun, oleh karena ROM bersifat permanent, pola
karakter tersebut tidak akan hilang walaupun power supply tidak aktif.
2.7.1 Konfigurasi Pin LCD
Untuk
keperluan
antarmuka
suatu
komponen
elektronik
dengan
mikrokontroler, perlu diketahui fungsi dari setiap kaki pada LCD. LCD karakter
2x16 dapat dilihat pada gambar 2.16:
Gambar 2.16 LCD karakter 2x16.
Universitas Sumatera Utara
Dari gambar 2.16 dapat dijelasakan fungsi dari setiap kaki pada LCD,
sebagai berikut:
1. Kaki 1 (GND)
Kaki ini dihubungkan dengan tegangan +5 Volt yang merupakan tegangan
untuk sumber daya dari HD44780 (khusus untuk modul M1632 keluaran
hitachi, kaki ini adalah VCC)
2. Kaki 2 (VCC)
Kaki ini dihubungkan dengan tegangan 0 volt (ground) dan modul LCD
(khusus untuk modul M1632 keluaran hitachi, kaki ini adalah GND)
3. Kaki 3 (VEE/VLCD)
Tegangan pengatur kontras LCD, kaki ini terhubung pada V5.Kontras
mencapai nilai maksimum pada saat kondisi kaki ini pada tegangan 0 volt.
4. Kaki 4 (RS)
Register Select, kaki pemilih register yang akan diakses. Untuk akses ke
register data, logika dari kaki ini adalah 1 dan untuk akses ke register
perintah, logika dari kaki ini adalah 0.
5. Kaki 5 (R/W)
Logika 1 pada kaki ini menunjukkan bahwa modul LCD sedang pada
mode pembacaan dan logika 0 menunjukkan bahwa modul LCD sedang
pada mode penulisan.Untuk aplikasi yang tidak memerlukan pembacaan
data pada modul LCD, kaki ini dapat dihubungkan langsung ke ground.
6. Kaki 6 (E)
Enable Clock LCD, kaki ini mengaktifkan clock LCD. Logika 1 pada kaki
ini diberikan pada saat penulisan atau pembacaan data.
7. Kaki 7-14 (D0-D7)
Universitas Sumatera Utara
Data bus, kedelapan kaki modul LCD ini adalah bagian dimana aliran data
sebanyak 4 bit atau 8 bit mengalir saat proses penulisan maupun
pembacaan data.
8. Kaki 15 (Anoda)
Berfungsi untuk tegangan positif dari backlight modul LCD sekitar 4,5
volt (hanya terdapat untuk M1632 yang memiliki backlight).
9. Kaki 16 (Katoda)
Tegangan negatif backlight modul LCD sebesar 0 volt (hanya untuk
M1632 yang memiliki backlight). Display karakter pada LCD diatur oleh
pin EN, RS dan R/W, dimana: Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini
digunakan untuk memberitahu LCD bahwa data sedang dikirimkan. Untuk
mengirimkan data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat logika
low “0” dan set pada dua jalur kontrol yang lain RS dan RW. Ketika dua
jalur yang lain telah siap, set EN dengan logika “1” dan tunggu untuk
sejumlah waktu tertentu (sesuai dengan datasheet dari LCD tersebut) dan
berikutnya set EN ke logika low “0” lagi.
Jalur RS adalah jalur Register Select. Ketika RS berlogika low “0”, data
akan dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti clear
screen, posisikursor, dll). Ketika RS berlogika high “1”, data yang dikirim
adalah data text yang akan ditampilkan pada display LCD. Sebagai contoh,
untuk menampilkan huruf “1” pada layar LCD maka RS harus diset logika
high “1”, jalur R/W adalah jalur control Read/Write. Ketika RW berlogika
low (0), maka informasi pada bus data akan dituliskan pada layar LCD.
Ketika RW berlogika high ”1”, maka program akan melakukan pembacaan
memori dari LCD. Sedangkan pada aplikasi umum pin R/W selalu diberi
Universitas Sumatera Utara
(bergantung pada mode operasi yang dipilih oleh user). Pada kasus bus
data 8 bit, jalur diacukan sebagai DB0 s/d DB7.
2.8
Transistor Sebagai Driver
Transistor terdiri dari dua junction dengan susunan NPN atau PNP. Urutan
junction ini digunakan sebagai identifikasi tipe, yaitu tipe NPN atau tipe PNP,
selain itu P atau N adalah menunjukkan material yang digunakan. Masing-masing
junction diberi nama, seperti ditunjukkan pada gambar 2.18:
Gambar 2.17 Junction pada transistor.
Transistor merupakan perangkat terkontrol arus, artinya, jika pada terminal B
(basis) diberi arus kecil akan merangsang pada kaki emitor-kolektor atau kolektor
emitor untuk mengalirkan arus yang lebih besar puluhan sampai ratusan kali lipat.
Sekian kali lipat ini berbeda untuk setiap transistor dan dapat dilihat pada
datasheet dengan notasi hfe (atau beta).
Perhatikan pada gambar , jika Vs diatur sedemikian rupa mengakibatkan
arus mengalir menuju B sebesar 1 mA, dan jika hfe(dc) dari transistor sama
dengan 100, maka arus yang mengalir menuju kaki C (kolektor) adalah 100 mA,
dan yang mengalir melalui kaki E (emitor) adalah 101 mA. Dengan adanya
resistor yang dipasang pada kaki kolektor menyebabkan tegangan jatuh padanya
Universitas Sumatera Utara
menjadi lebih besar ketika arus yang melaluinya lebih besar. Dengan demikian
tegangan pada kolektor-emitor jatuh bahkan bisa mendekati 0,1 volt.
Kesimpulannya, transistor tersebut dapat digunakan sebagai saklar. Dalam
aplikasi sebenarnya, penggunaan transistor sebagai saklar ini dipekerjakan pada
frekuensi ON-OFF yang tinggi, sebagai gambaran bisa sampai di atas 80 kHz
yang diterapkan pada rangkaian switching regulator. Tidak semua transistor dapat
digunakan untuk saklar berkecepatan tinggi, jadi harus dipilih transisor yang telah
dirancang sesuai kegunaannya. Rangkaian pembiasan pada transistor dapat dilihat
pada gambar 2.18:
Gambar 2.18 Rangkaian pembiasan pada transistor.
Pada gambar 2.19, transistor digunakan sebagai driver. Fungsi transistor ini
adalah untuk menguatkan arus dari perangkat kontrol yang terlalu lemah jika
digunakan secara langsung untuk mengaktifkan sebuah relay. Transistor sebagai
driver dapat dilihat pada gambar 2.19 [12]:
Gambar 2.19 Transistor sebagai driver.
Universitas Sumatera Utara
2.9
Relay
Relay adalah suatu peralatan elektronik yang berfungsi untuk memutuskan
atau untuk menghubungkan suatu rangkaian elektronik yang satu dengan
rangkaian elektronik yang lainnya. Pada dasarnya relay adalah saklar elektro
magnetic yang akan bekerja apabila arus mengalir melalui kumparan, inti besi
akan menjadi magnet dan akan menarik kontak-kontak relay. Kontak-kontak
dapat di tarik apabila garis magnet dapat mengalahkan gaya pegas yang
melawannya. Besarnya gaya magnet yang di tetapkan oleh medan yang ada pada
celah udara pada jangkar dan inti magnet, dan banyaknya lilitan kumparan, kuat
arus yang mengalir atau yang disebut dengan imperal lilitan dan pelawan magnet
yang berada pada sirkuit pemagnetan. Untuk memperkuat medan magnet di
bentuk suatu sirkuit.
Kontak-kontak atau kutub kutub dari relay umumnya memiliki tiga dasar
pemakaian yaitu [13]:
1. Bila kumparan di aliri arus listrik maka kontaknya akan menutup dan
disebut sebagai kontak Normally Open (NO).
2. Bila kumparan dialiri listrik maka kontaknya akan membuka dan
disebut sebagai Normally Close (NC)
3. Tukar sambung (Change Over / NO), relay jenis ini mempunya kontak
tengah yang normalnya tertutup tetapi melepaskan diri dari posisi dan
membuat kontak dengan yang lain bila relay di aliri listik. Relay dapat
dilihat pada gambar 2.20:
Gambar 2.20 Relay.
Universitas Sumatera Utara
Sifat-sifat relay [13]:
1. Impedensi kumparan, biasanya ditentukan oleh tebal kawat yang di
gunakan serta banyaknya lilitan.
2. Kuat arus yang di gunakan untuk menggerakkan relay, biasanya arus ini di
berikan oleh pabrik. Relay dengan perlawanan kecil memerlukan arus
besar, sedangkan relay dengan perlawanan besar memerlukan arus yang
kecil.
3. Tegangan yang di perlukan untuk menggerakkan relay.
4. Daya yang diperlukan untuk mengoperasikan relay besarnya sama dengan
nilai tegangan di kalikan arus.
5. Banyaknya kontak-kontak jangkar dapat membuka dan menutup lebih dari
satu kontak sekaligus, tergantung dari pada kontak dan jenis ralaynya.
Jarak antara kontak-kontak menentukan besarnya tegangan maksimum
yang di izinkan antara kontak tersebut.
2.10 Push Button Switch
Sakelar tombol tekan adalah suatu jenis peralatan kontrol yang digunakan
untuk menghubungkan atau memutuskan rangkaian listrik. Saklar tombol tekan
dioperasikan secara manual dengan cara menekan tombolnya. Menurut
kedudukan kontak-kontaknya tombol tekan dapat dibagi menjadi dua yaitu:
Normally Open (NO) dan Normally Close (NC). Kontak NO kedudukan
kontaknya dalam keadaan terbuka sebelum tombol dioperasikan/ditekan. Apabila
kontak NO tersebut dioperasikan/ditekan maka kedudukan kontaknya akan
berubah menjadi NC (tertutup), begitu juga sebaliknya untuk kontak NC dan
ketika tombol dilepas maka kedudukan kontaknya akan kembali ke posisi semula.
Universitas Sumatera Utara
Ada dua macam versi yang berbeda dari sakelar tombol.Yang pertama
yaitu sakelar tombol yang tidak mengunci dan sakelar tombol yang mengunci.
Penggunaan atau pengoprasian sakelar tombol tidak mengunci adalah, apabila
tombol tersebut ditekan maka ia akan kemabali keposisisemula. Artinya dalam
posisi normal sakelar tersebut NO bila ditekan menjadi NC dan bila tidak ditekan
menjadi NO lagi. Berbeda dengan sakelar tombol mengunci yang apabila tombol
tersebut telah ditekan maka akan selalu mengontak dan belum akan lepas apabila
sakelar OFFnya belum ditekan, artinya, dalam keadaan normal NO ditekan
menjadi NC dan dilepas akan tetap NC (mengunci) [14]. Push button switch dapat
dilihat pada gambar 2.21:
Gambar 2.21 Push button switch.
Universitas Sumatera Utara
DASAR TEORI
2.1
Wireless
Wireless yaitu koneksi antar suatu perangkat dengan perangkat lainnya
tanpa menggunakan kabel dalam mengirimkan sinyal. Gelombang radio dan sinar
infra merah biasa digunakan untuk komunikasi wireless. Dalam sistem
komunikasi wireless terdapat perangkat atau bagian umum gelombang yang
berperan yang menjadi bagian utuh dari sistem komunikasi ini, yaitu :[1]
1. gelombang elektromagnetik.
2. gelombang mikro.
3. gelombang radio.
4. infra merah.
5. satelit.
Komunikasi wireless memiliki beberapa karekteristik, diantaranya adalah :
1. Menggunakan sebuah media antena dalam mengirim dan menerima sinyal
elektromagnetik.
2. Rentan intereferensi.
3. Umumnya menggunakan 2 GHz – 40 Ghz.
4. Point to point, point to multi point, access point.
5. Semakin tinggi frekuensi yang digunakan maka semakin besar potensial
bandwidth dan rate datanya, namun semakin pendek jaraknya.
Ada 3 range frekuensi umum yang dalam tranmisi wireless yaitu :[1]
1. Frekuensi microwave dengan range 2–40 GHz, cocok untuk tranmisi
point- to point.
Universitas Sumatera Utara
2. Frekuensi dalam range 30 MHz – 1 GHz, cocok untuk aplikasi
omnidirectional. Range ini ditujuan untuk range broadcast radio.
3. Range frekuensi lain yaitu antara 300 – 200000 GHz untuk aplikasi lokal,
untuk spectrum infra merah. Infra merah sangat berguna untuk aplikasi
point-topoint dan multipoint dalam area terbatas, seperti dalam sebuah
sistem komunikasi wireless biasanya terdiri dari perangkat – perangkat
seperti berikut, yaitu:[1]
a. Data (input)
Data dalam komunkasi wireless ini bisa berupa video, audio, dan datadata yang lain. data yang masuk sebagai input analog akan diubah
menjadi data digital lalu ditransmisikan dan diterima receiver
berikutnya akan diubah dari data digital menjadi data analog.
b. Modem
Modulasi adalah proses perubahan (varying) suatu gelombang periodik
sehingga menjadikan suatu sinyal mampu membawa suatu informasi.
Dengan proses modulasi, suatu informasi (frekuensi rendah) bisa
dimasukkan ke dalam suatu gelombang pembawa, biasanya berupa
gelombang sinus berfrekuensi tinggi. Terdapat tiga parameter kunci
pada suatu gelombang sinusiuodal yaitu: amplitudo, fase dan
frekuensi. Ketiga parameter tersebut dapat dimodifikasi sesuai dengan
sinyal informasi (frekuensi rendah) untuk membentuk sinyal yang
termodulasi. Peralatan untuk melaksanakan proses modulasi disebut
modulator,
sedangkan
peralatan
untuk
memperoleh
informasi
informasi awal (kebalikan dari dari proses modulasi) disebut
demodulator dan peralatan yang melaksanakan kedua proses tersebut
Universitas Sumatera Utara
disebut
modem.
Modem
berasal
dari
singkatan
Modulator
Demodulator. Perangkat keras ini digunakan untuk mengubah sinyal
digital menjadi sinyal analog sehingga data dari komputer bisa
dikirimkan melalui saluran telepon atau saluran lainnya. Data dari
komputer yang berbentuk sinyal digital diberikan kepada modem
untuk diubah menjadi sinyal analog. Sinyal analog tersebut dapat
dikirimkan melalui beberapa media telekomunikasi seperti telepon dan
radio. Setibanya di modem tujuan, sinyal analog tersebut diubah
menjadi sinyal digital kembali dan dikirimkan kepada komputer.
Terdapat dua jenis modem secara fisiknya, yaitu modem eksternal dan
modem internal. Informasi yang dikirim bisa berupa data analog
maupun digital.
c. Transmitter
Transmitter adalah bagian dari sistem komunikasi wireless yang
berfungi untuk mengirimkan data ke tempat lain berupa gelombang
radio. Prinsip kerja dari transmitter ini adalah adanya induksi medan
magnetik dari sumber potensial yang menyebabkan arus dan
menginduksi rangkaian lainnya.
d. Receiver
Receiver merupakan bagian yang berfungsi untuk menerima sinyal
atau data yang dikirimkan oleh transmitter.
2.2
Radio Frequency (RF)
Radio adalah transmisi dan penerimaan sinyal dengan gelombang
elektromagnetik tanpa kabel. Gelombang elektromagnetik merepresentasikan
Universitas Sumatera Utara
semua frekuensi. Spektrum Radio Frequency (RF) menempati range 9 KHz- 300
GHz. Sebuah sebuah sinyal radio dikirimkan ke suatu titik lain, sinyal tersebut
harus dimodulasi ke dalam suatu frekuensi sinyal pembawa (carrier), yang
merupakan frekuensi konstan dan lebih tinggi dari frekuensi sinyal input. Alasan
mengapa sinyal tersebut harus dimodulasikan adalah :[2]
a) Untuk transmisi yang lebih baik, karena sinyal radio yang kita kirim
sebagian besar menggunakanm frekuensi rendah.
b) Untuk memungkinkan beberapa sinyal dikirimkan secara bersamaan tanpa
saling mengganggu (interference).
Modulasi terdiri dari dua jenis yaitu:[4]
1. Modulasi analog
Dalam modulasi analog, proses modulasi merupakan respon atas informasi
sinyal analog.
Teknik umum yang dipakai dalam modulasi analog :
a) Modulasi berdasarkan sudut;
1. Modulasi Fase (Phase Modulation - PM)
2. Modulasi Frekuensi (Frequency Modulation - FM).
b) Modulasi Amplitudo (Amplitudo Modulation - AM)
1. Double-sideband modulation with unsuppressed carrier (used on the
radio AM band).
2. Double-sideband suppressed-carrier transmission (DSB-SC).
3. Double-sideband reduced carrier transmission (DSB-RC).
4. Single-sideband modulation (SSB, or SSBAM), very similar to singlesideband suppressed carrier modulation (SSB-SC).
5. Vestigial-sideband modulation (VSB, or VSB-AM).
Universitas Sumatera Utara
6. Quadrature amplitude modulation (QAM)
2. Modulasi digital
Dalam modulasi digital, suatu sinyal analog yang telah di-modulasi
berdasarkan aliran data digital. Perubahan sinyal pembawa dipilih dari jumlah
terbatas simbol alternatif. Teknik yang umum dipakai adalah :
a. Phase Shift Keying (PSK), digunakan suatu jumlah terbatas berdasarkan
fase.
b. Frequencyi Shift Keying (FSK), digunakan suatu jumlah terbatas
berdasarkan frekuensi.
c. Amplitudo Shift Keying (ASK), digunakan suatu jumlah terbatas
amplitudo.
2.2.1 Modul RF 433 Mhz WLS107B4B
Modul RF 433Mhz link kit terdiri dari pemancar (TX) dan penerima (RX),
yang secara umum digunakan untuk remote kontrol. Jenis atau model pada
gambar 2.1 adalah WLS107B4B, dengan frekuensi sebesar 433Mhz, modulasi
ASK, keluaran data penerima tinggi sebesar 1/2Vcc, keluaran data penerima
rendah sebesar 0.7V, tegangan masukkan modul transmiteri: 3 - 12V (semakin
tegangan masukannya tinggi maka kekuatan transmisi juga lebih baik, tegangan
masukkan modul receiver: 3.3V - 6V (semakin tegangan masukannya tinggi maka
kekuatan penerimaan juga semakin baik).
Modul RF ini digunakan untuk mengirimkan sinyal berupa data melalui
udara. Modul RF 433Mhz link kit terdiri dari pemancar (TX) dan penerima (RX)
yang dapat dilihat pada gambar 2.1:
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.1 Modul RF 433 Mhz WLS107B4B.
2.2.2 Prinsip Kerja Sistem RF dengan mikrokontroler ATMega 328P
Berikut adalah prinsip kerja Sistem RF dengan ATMega 328P dan
Driver:[3]
1. Prinsip kerja modulasi ASK dan demodulasi ASK RF 433 Mhz. Modulasi
adalah proses perubahan suatu gelombang periodik sehingga menjadikan
suatu sinyal yang mampu membawa suatu informasi. Dengan proses
modulasi, suatu informasi (biasanya berfrekeunsi rendah) bisa dimasukkan
ke dalam suatu gelombang pembawa, biasanya berupa gelombang sinus
berfrekuensi tinggi. Terdapat tiga parameter kunci pada suatu gelombang
sinus yaitu : amplitudo, fase dan frekuensi. Ketiga parameter tersebut
dapat dimodifikasi sesuai dengan sinyal informasi (berfrekuensi rendah)
untuk membentuk sinyal yang termodulasi.
Peralatan untuk melaksanakan proses modulasi disebut modulator,
sedangkan peralatan untuk memperoleh informasi informasi awal
(kebalikan dari dari proses modulasi) disebut demodulator dan peralatan
yang melaksanakan kedua proses tersebut disebut modem.
Modulasi Amplitude Shift Keying (ASK)
modulasi
yang
mempresentasikan
data
merupakan suatu bentuk
digital
sebagai
suatu
variasi/perubahan dalam amplitudo sebuah sinyal carrier/pembawa. Pada
Universitas Sumatera Utara
modulasi ASK, amplitudo sinyal pembawa berubah sesuai dengan
informasinya, sedangkan fasa dan frekuensinya tetap. Level amplitudo
yang berubah direpresentasikan sebagai logika 0 dan 1. Bentuk sinyal
ASK dapat dilihat pada gambar 2.2:
Gambar 2.2 Bentuk sinyal ASK.
2. Prinsip kerja modul pemancar RF 433 Mhz (WLS107B4B) dan penerima
433 Mhz (WLS107B4B) adalah sebagai berikut:[5]
a. Modul Pemancar RF 433 Mhz
Modul ini menggunakan modulasi ASK (Amplitudor Shift keying),
dimana frekuensi kerja dari modul ini adalah 433 MHz. Modul ini
berfungsi untuk mengirimkan data secara serial ke modul penerima.
Data yang diterima dari mikrokontroler ke modul RF Transmiter
berupa sinyal digital kemudian di modulasi sehingga menjadi sinyal
sinusoidal dan ditumpangkan pada gelombang radio pembawa data,
kemudian
dipancarkan
oleh
antena
dengan
gelombang
elektromagnetik.
b. Modul Penerima RF 433 Mhz
Modul ini sama halnya dengan modul pemancar yang menggunakan
modulasi Amplifier Shift Keying (ASK) dengan frekuensi kerja dari
modul ini adalah 433 MHz. Modul ini berfungsi untuk menerima data
Universitas Sumatera Utara
yang dikirim secara serial dari modul pemancar. Data yang diterima
dari antena berupa adalah gelombang elektromagnetik dengan begitu
banyak frekuensi yang diterima. Pada modul receiver, frekuensi yang
dipilih hanya lah pada pada frekuensi 433Mhz. Sinyal data yang
ditumpangkan pada gelombang radio pembawa data kemudian di
demodulasi menjadi sinyal digital dan akan diterjemahkan oleh
mikrokontroler berupa data digital.
3. Prinsip kerja antena pada modul RF 433Mhz adalah untuk menerima
gelombang elektromagnetik yang ada di udara dan memancarkan
gelombang elektromagnetik ke udara.
4. Prinsip kerja pentransferan data mikrokontroler ATMega 328P ke modul
RF TX adalah pentransferan data dilakukan secara komunikasi serial yang
dimana data ditranafer secara satu persatu menggunakan kode ASCII.
Komunikasi
yang
digunakan
adalah
Universal
Asynchronous
Receiver/Transmitter (UART) merupakan protokol bus komunikasi yang
dilakukan secara serial. TX, digunakan untuk mengirim data jika alat atau
mikrokontroller yang berkomunikasi hanya bertindak sebagai pengirim.
Pentransferan data mikrokontroler ATMega 328P ke modul RF TX dapat
dilihat pada lembar berikutnya, gambar 2.3:
Mikrokontroler
ATMega 328P
Transmiter
RF
433 Mhz
Gambar 2.3 Pentransferan data mikrokontroler ATMega 328P ke modul
RF TX.
Universitas Sumatera Utara
5. Prinsip kerja pemancaran data dari antenna pada sistem pengirim adalah
data yang tadinya sudah dimodulasi menjadi sinyal sinusoidal kemudian
ditumpangkan pada gelombang radio pembawa data dan kemudian
dipancarkan oleh antena berupa gelombang elektromagnetik pada
frekuensi 433 Mhz.[6]
6. Prinsip kerja penerimaan data dari Modul RF RX ke mikrokontroler
ATMega 328P adalah penerimaan data dilakukan secara komunikasi serial
yang dimana data diterima secara satu persatu menggunakan kode ASCII.
Komunikasi
yang
digunakan
adalah
Universal
Asynchronous
Receiver/Transmitter (UART) merupakan protokol bus komunikasi yang
dilakukan secara serial. RX, digunakan untuk menerima data jika alat atau
mikrokontroller yang berkomunikasi hanya bertindak sebagai penerima.
Penerimaan data dari modul RF RX ke mikrokontroler ATMega 328P
dapat dilihat pada gambar 2.4:
Receiver
RF
433 Mhz
Mikrokontroler
ATMega 328P
Gambar 2.4 Penerimaan data dari Modul RF RX ke mikrokontroler
ATMega 328P.
7. Prinsip kerja penerimaan data dari antena pada sistem penerima adalah
pada modul receiver, frekuensi yang dipilih hanya lah pada frekuensi
433Mhz. Sinyal data yang ditumpangkan pada gelombang radio pembawa
data kemudian di demodulasi menjadi sinyal digital dan akan
diterjemahkan oleh mikrokontroler berupa data digital.
Universitas Sumatera Utara
2.3
Komunikasi Serial
Komunikasi serial adalah komunikasi data dengan mengirimkan data
secara satu per satu pada waktu tertentu, sehingga komunikasi data serial dapat
berfungsi dengan hanya menggunakan 2 kabel data untuk pengiriman. 2 kabel
data tersebut adalah Transmiter (Tx) sebagai pemancar dan Receiver (Rx) sebagai
penerima. Komunikasi serial ini dapat menguntungkan dibandingkan komunikasi
parallel, karena dalam komunikasi serial jaraknya antar pengiriman dan
penerimaan dapat dilakukan dengan jarak yang cukup jauh dibandingkan
komunikasi parallel, namun kecepatan yang didapatkan masih lebih lambat
dibandingkan komunikasi parallel.
Komunikasi data serial secara sinkron merupakan bentuk komunikasi data
serial yang memerlukan sinyal clock untuk sinkronisasi, sinyal clock tersebut
akan tersulut pada setiap bit pengiriman bit yang pertama dengan perubahan bit
data yang dapat diketahui oleh penerima dengan singkronisasi melalui sinyal
clock.
Sedang komunikasi asinkron adalah suatu komunikasi data serial yang
tidak memerlukan sinyal clock sebagai sinkronisasi. Namun pengiriman data ini
harus diawali dengan start bit dan diakhiri dengan stop bit. Sinyal clock
merupakan baud rate dari komunikasi data yang dibangkitkan oleh masing-masing
baik penerima maupun pengirim data dengan frekwensi yang sama, jika nilai baud
rate berbeda maka tidak akan pernah terjadi komunikasi.
Prinsipnya yaitu bahwa penerima hanya perlu mendeteksi start bit sebagai
awal pengiriman data, selanjutnya komunikasi data terjadi antar dua buah shift
register yang ada pada pengirim maupun penerima. Setelah 8 bit data diterima,
Universitas Sumatera Utara
penerima akan menunggu adanya stop bit sebagai tanda bahwa 1 byte data telah
dikirim dan penerima dapat siap untuk menunggu pengiriman data berikutnya.
Pada aplikasi proses komunikasi asinkron ini selalu digunakan untuk
mengakses
komponen-komponen
yang
mempunyai
fasilitas
Universal
Asynchonous Receiver/Transmiter (UART) atau port serial mikrokontroler.
Mode Asinkron adalah mode komunikasi serial yang tidak menggunakan
clock, tetapi memiliki baudrate yang telah disepakati oleh masing-masing sistem
yang sedang berkomunikasi. Cara kerja dari komunikasi ini adalah sinyal start
akan dikirimkan pada saat sebelum data dikirimkan dan sinyal stop akan
dikirimkan pada saat setiap data selesai dikirimkan. Sinyal start akan digunakan
untuk mempersiapkan mekanisme penerimaan untuk menerima dan memproses
data yang akan dikirimkan dan sinyal stop berguna untuk mempersiapkan
mekanisme penerimaan data berikutnya [7].
Protokol pengiriman data secara serial asinkron :
1. Start bit selalu memiliki logic LOW
2. Pengiriman data bit dari 0 sampai 8
3. Parity bit
4. Stop bit selalu berlogic HIGH
5. IDLE jika tidak ada pengiriman data selanjutnya.
Protokol UART dapat dilihat pada gambar 2.4:
Gambar 2.5 Protokol UART
Universitas Sumatera Utara
2.4
Power Supply
Power supply merupakan rangkaian catu daya yang digunakan untuk
menyupplai tegangan pada rangkaian lain yang membutuhkannya dan disesuaikan
dengan besar tegangan yang diperlukan. Untuk menyesuaikan dengan besar
tegangan yang diperlukan rangkaian regulator tegangan, supaya tegangan yang
keluar tetap stabil [8].
Gambar 2.6 menunjukkan rangkaian dasar power supply dengan regulator
sebagai penstabil keluaran tegangan.
Gambar 2.6 Rangkaian power supply menggunakan regulator.
Power supply diharapkan dapat melakukan fungsi sebagai berikut ini :
a. Rectification : konversi input listrik AC menjadi DC.
b. Voltage Transformation : memberikan keluaran tegangan / voltage DC
yang sesuai dengan yang dibutuhkan.
c. Filtering : menghasilkan arus listrik DC yang lebih "bersih", bebas dari
ripple ataupun noise listrik yang lain.
d. Regulation : mengendalikan tegangan keluaran agar tetap terjaga,
tergantung pada tingkatan yang diinginkan, beban daya, dan perubahan
kenaikan temperatur kerja juga toleransi perubahan tegangan daya input.
e. Protection : mencegah jika terjadi lonjakan tegangan listrik, sehingga tidak
terjadi pada output, biasanya dengan tersedianya sekering untuk auto
shutdown jika hal terjadi.
Universitas Sumatera Utara
Berikut adalah bagian dari power supply :
a. Penurun tegangan
Komponen utama yang bisa digunakan untuk menurunkan tegangan
adalah transformator. Transformator terdiri dari dua buah lilitan yaitu
lilitan primer dan lilitan sekunder yang dilitkan pada suatu inti yang saling
terisolasi atau terpisah dari antara dengan yang lain. Besar tegangan pada
lilitan primer dan lilitan sekunder ditentukan oleh jumlah lilitan yang
terdapat pada jumlah liltan primer dan sekundernya. Transformator dapat
dilihat pada gambar 2.7:
Gambar 2.7 Transformator.
b. Penyearah
Penyearah digunakan untuk menyearahkan gelombang bolak balik AC
yang berasal dari jarring jala-jala listrik. Pada modul ini digunakan
penyearah gelombang penuh yang menggunakan 4 buah dioda. Penyearah
gelombang penuh dapat dilihat pada lembar berikutnya, gambar 2.8:
Gambar 2.8.Penyearah gelombang penuh.
Universitas Sumatera Utara
Pada penyearah gelombang penuh, sinyal bolak-balik yang disearahkan
adalah setengah periode positif dan setengah periode negatif dari sinyal
masukan. Bentuk gelombang penyearah penuh dapat dilihat pada gambar
2.9:
Gambar 2.9 Bentuk gelombang keluaran penyearah gelombang penuh.
c. Filter Tegangan
Penggunaan komponen kapasitor untuk menyaring/memfilter riak-riak
gelombang hasil penyearahan agar didapat gelombang yang halus dan rata.
Rangkaian penyearah dengan menggunakan penyaring kapasitor dapat
dilihat pada gambar 2.10:
Gambar 2.10 Rangkaian penyearah dengan menggunakan penyaring
kapasitor.
Dari gambar diatas, saat dioda menghantarkan arus, maka kapasitor akan
sesuai terisi dengan bentuk gelombang masukannya. Setelah tegangan
mencapai nilai maksimumnya, tegangan akan tetap dipertahankan jika
Universitas Sumatera Utara
tidak mendapatkan beban. Dan jika ada beban tegangan pada kapasitor
akan menurun sesuai dengan besarnya beban. Kapasitor akan terisi pada
periode sinyal berikutnya. Keluaran penyearah gelombang penuh dengan
penyaring kapasitor dapat dilihat pada gambar 2.11:
Gambar 2.11 Keluaran penyearah gelombang penuh dengan penyaring
kapasitor.
d. Regulator adalah penyetabil tegangan yang menjaga tegangan output dari
power supply tetap stabil. Jenis regulator sangat beragam, regulator
tegangan 78xx dengan tiga terminal, yang dapat menghasilkan berbagai
tegangan tetap. Pada pembuatan tugas akhir ini, digunakan regulator
LM7805 yang menyediakan tegangan +5volt dan LM7812 sebagai
penyedia tegangan +12 volt.
LM7805 adalah regulator tegangan DC positif yang hanya memiliki 3
terminal, yaitu tegangan input, ground, tegangan output. Meskipun
LM7805 diutamakan dirancang untuk keluaran tegangan tetap (5V), akan
tetapi ada kemungkinan jika menggunakan komponen eksternal untuk
mendapatkan tegangan output DC: 5V, 6V, 8V, 9V, 10V, 12V, 15V, 18V,
20V , 24V.
Fitur Umum:
a. Arus output 1A.
b. Output Tegangan dari 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18, hingga 24V.
Universitas Sumatera Utara
c. Melindungi dari suhu yang berlebih
d. Melindungi dari short circuit
e. Output Transistor melindungi operasi pada daerah yang dilindungi.
7805 regulator berasal dari keluarga 78xx, terdapat rangkaian regulator
tegangan linier yang tetap terintegrasi.Keluarga 78xx adalah pilihan yang
sangat populer untuk banyak sirkuit elektronik yang membutuhkan catu
daya yang diatur, karena relatif mudah penggunaan dan murah. Ketika
menentukan individu IC dalam keluarga 78xx ini, xx diganti dengan angka
dua digit, yang menunjukkan tegangan output perangkat tertentu dirancang
untuk memberikan (misalnya, regulator 7805 menghasilkan tegangan
output 5 volt, sedangkan 7812 menghasilkan tegangan output 12 volt).
Jenis 78xx adalah regulator tegangan positif, yang berarti bahwa mereka
dirancang untuk menghasilkan tegangan yang relatif positif dan jenis 79xx
yang melengkapi regulator tegangan negatif. 79xx 78xx dan IC dapat
digunakan dalam kombinasi untuk menyediakan pasokan tegangan positif
dan negatif dalam sirkuit yang sama, jika perlu. Seri 7805 memiliki
beberapa kelebihan dibandingkan regulator tegangan lain:
1. IC seri 7805 tidak memerlukan komponen tambahan untuk
menyediakan sumber pengaturan konstan, mudah untuk digunakan,
serta ekonomis, dan juga menggunakan sirkuit board yang efisien dan
nyata. Sebaliknya, kebanyakan regulator tegangan lain memerlukan
beberapa komponen tambahan untuk mengatur level tegangan keluaran
dan untuk membantu dalam proses regulasi. Beberapa desain lain
(seperti switching power supply) tidak hanya memerlukan sejumlah
Universitas Sumatera Utara
komponen besar, tetapi juga teknik keahlian yang besar untuk
menerapkannya dengan benar.
2. IC seri 7805 memiliki perlindungan body pada circuit yang memiliki
banyak power. IC seri 7805 juga memiliki perlindungan terhadap
panas dan sirkuit pendek, membuat IC ini cukup kuat dalam sebagian
besar aplikasi. Dalam beberapa kasus, pada pembatas arus fitur dari
perangkat 7805 dapat memberikan perlindungan tidak hanya untuk
7805 sendiri, tetapi juga untuk bagian lain dari dalam sirkuit yang
digunakan, juga mampu mencegah komponen lain dari kerusakan.
Bentuk fisik dan simbol regulator 78xx dapat dilihat pada lembar
berikutnya, gambar 2.12:
Gambar 2.12 Bentuk fisik dan simbol regulator 78xx.
Pada gambar di atas terdapat tiga terminal masukan yaitu Vin, Vout,
dan Ground. Untuk menghasilkan tegangan yang di inginkan, maka
tegangan Vin haruslah lebih besar dari tegangan yang diinginkan. Blok
diagram power supply dapat dilihat pada gambar 2.13:
Tegangan
AC 220 V
Tegangan
Penurunan
Tegangan
Penyearah
Penyaring
Regulasi
Tegangan
Tegangan
DC
Gambar 2.13 Blok diagram power supply.
Universitas Sumatera Utara
2.5
Mikrokontroler ATMega 328P
ATMega328 adalah mikrokontroller keluaran dari atmel yang mempunyai
arsitektur Reduce Instruction Set Computer (RISC) yang dimana setiap proses
eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur (Completed Instruction Set
Computer CISC)[10].
Mikrokontroller ini memiliki beberapa fitur antara lain:[8]
•
130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus
clock.
•
32 x 8-bit register serba guna.
•
Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz.
•
32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang
menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.
•
Memiliki Electrically Erasable Programmable Read Only Memory
(EEPROM) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi
permanent karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu
daya dimatikan.
•
Memiliki Static Random Access Memory (SRAM) sebesar 2KB.
•
Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya (Pulse Width
Modulation) PWM output.
•
Master / Slave SPI Serial interface.
Mikrokontroller ATMega 328P memiliki arsitektur Harvard, yaitu
memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat
memaksimalkan kerja dan parallelism. Instruksi – instruksi dalam memori
program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi
dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program.Konsep inilah
Universitas Sumatera Utara
yang memungkinkan instruksi – instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu
siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi
pada (Arithmatic Logic unit) ALU yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari
register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada
mode pengalamatan tidak langsung untuk mengambil data pada ruang memori
data.
Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X ( gabungan
R26 dan R27 ), register Y ( gabungan R28 dan R29 ), dan register Z ( gabungan
R30 dan R31 ). Hampir semua instruksi AVR memiliki format 16-bit.Setiap
alamat memori program terdiri dari instruksi 16-bit atau 32-bit. Selain register
serba guna di atas, terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik memory
mapped I/O selebar 64 byte. Beberapa register ini digunakan untuk fungsi khusus
antara lain sebagai register control Timer/ Counter, Interupsi, ADC, USART, SPI,
EEPROM, dan fungsi I/O lainnya. Register – register ini menempati memori pada
alamat 0x20h – 0x5Fh. Architecture dan Konfigurasi Pin ATMega328 dapat
dilihat pada lembar berikutnya, gambar 2.14.a dan 2.14.b:
Gambar 2.14.a Arsitektur Mikrokontroler ATMega 328P.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.14.b Konfigurasi Pin ATMega 328P.
2.6
Software IDE 1.0.5 Arduino
IDE Arduino adalah software yang sangat canggih ditulis dengan
menggunakan Java. IDE Arduino terdiri dari [9]:
1. Editor program, sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis
dan mengedit program dalam bahasa Processing.
2. Compiler, sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa
Processing) menjadi kode biner. Bagaimanapun sebuah mikrokontroller
tidak akan bisa memahami bahasa Processing, yang bisa dipahami oleh
mikrokontroller adalah kode biner. Itulah sebabnya compiler diperlukan
dalam hal ini.
3. Uploader, sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam
memory mikrokontroler.
Tamplian software IDE 1.0.5 Arduino dapat dilihat pada gambar 2.15:
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.15 Tamplian software IDE 1.0.5 Arduino.
2.7
LCD
LCD yang digunakan adalah jenis LCD M1632, yang merupakan modul
LCD dengan tampilan 16 x 2 baris dengan konsumsi daya rendah. Modul tersebut
dilengkapi dengan
desain
mikrokontroler yang
didesain
khusus
untuk
mengendalikan LCD. Mikrokontroler HD44780 buatan Hitachi yang berfungsi
sebagai pengendali LCD memiliki CGROM, CGRAM, dan DDRAM. Berikut
bagian-bagian dari LCD M1632 [11].
Universitas Sumatera Utara
1. Display data Random Accsee Memory (DDRAM) merupakan memori
tempat karakter yang ditampilkan berada. Contoh untuk karakter ‘L’ atau
4CH yang ditulis pada alamat 00, karakter tersebut akan tampil pada baris
pertama dan kolom pertama dari LCD. Apabila karakter tersebut ditulis
pada alamat 40, maka karakter tersebut akan tampil pada baris kedua
kolom pertama dari LCD.
2. Character Generator Random Acces Memory (CDRAM) merupakan
memori untuk mengga,barkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari
karakter dapat diubah-ubah sesuai keinginan. Namun, memori akan hilang
saat power supply tidak aktif sehingga pola karakter akan hilang.
3. Character Generator Read Only Memory (CGROM) merupakan memori
untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut sudah
ditentukan secara permanent dari HD44780 sehingga pengguna tidak dapat
mengubahnya lagi. Namun, oleh karena ROM bersifat permanent, pola
karakter tersebut tidak akan hilang walaupun power supply tidak aktif.
2.7.1 Konfigurasi Pin LCD
Untuk
keperluan
antarmuka
suatu
komponen
elektronik
dengan
mikrokontroler, perlu diketahui fungsi dari setiap kaki pada LCD. LCD karakter
2x16 dapat dilihat pada gambar 2.16:
Gambar 2.16 LCD karakter 2x16.
Universitas Sumatera Utara
Dari gambar 2.16 dapat dijelasakan fungsi dari setiap kaki pada LCD,
sebagai berikut:
1. Kaki 1 (GND)
Kaki ini dihubungkan dengan tegangan +5 Volt yang merupakan tegangan
untuk sumber daya dari HD44780 (khusus untuk modul M1632 keluaran
hitachi, kaki ini adalah VCC)
2. Kaki 2 (VCC)
Kaki ini dihubungkan dengan tegangan 0 volt (ground) dan modul LCD
(khusus untuk modul M1632 keluaran hitachi, kaki ini adalah GND)
3. Kaki 3 (VEE/VLCD)
Tegangan pengatur kontras LCD, kaki ini terhubung pada V5.Kontras
mencapai nilai maksimum pada saat kondisi kaki ini pada tegangan 0 volt.
4. Kaki 4 (RS)
Register Select, kaki pemilih register yang akan diakses. Untuk akses ke
register data, logika dari kaki ini adalah 1 dan untuk akses ke register
perintah, logika dari kaki ini adalah 0.
5. Kaki 5 (R/W)
Logika 1 pada kaki ini menunjukkan bahwa modul LCD sedang pada
mode pembacaan dan logika 0 menunjukkan bahwa modul LCD sedang
pada mode penulisan.Untuk aplikasi yang tidak memerlukan pembacaan
data pada modul LCD, kaki ini dapat dihubungkan langsung ke ground.
6. Kaki 6 (E)
Enable Clock LCD, kaki ini mengaktifkan clock LCD. Logika 1 pada kaki
ini diberikan pada saat penulisan atau pembacaan data.
7. Kaki 7-14 (D0-D7)
Universitas Sumatera Utara
Data bus, kedelapan kaki modul LCD ini adalah bagian dimana aliran data
sebanyak 4 bit atau 8 bit mengalir saat proses penulisan maupun
pembacaan data.
8. Kaki 15 (Anoda)
Berfungsi untuk tegangan positif dari backlight modul LCD sekitar 4,5
volt (hanya terdapat untuk M1632 yang memiliki backlight).
9. Kaki 16 (Katoda)
Tegangan negatif backlight modul LCD sebesar 0 volt (hanya untuk
M1632 yang memiliki backlight). Display karakter pada LCD diatur oleh
pin EN, RS dan R/W, dimana: Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini
digunakan untuk memberitahu LCD bahwa data sedang dikirimkan. Untuk
mengirimkan data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat logika
low “0” dan set pada dua jalur kontrol yang lain RS dan RW. Ketika dua
jalur yang lain telah siap, set EN dengan logika “1” dan tunggu untuk
sejumlah waktu tertentu (sesuai dengan datasheet dari LCD tersebut) dan
berikutnya set EN ke logika low “0” lagi.
Jalur RS adalah jalur Register Select. Ketika RS berlogika low “0”, data
akan dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti clear
screen, posisikursor, dll). Ketika RS berlogika high “1”, data yang dikirim
adalah data text yang akan ditampilkan pada display LCD. Sebagai contoh,
untuk menampilkan huruf “1” pada layar LCD maka RS harus diset logika
high “1”, jalur R/W adalah jalur control Read/Write. Ketika RW berlogika
low (0), maka informasi pada bus data akan dituliskan pada layar LCD.
Ketika RW berlogika high ”1”, maka program akan melakukan pembacaan
memori dari LCD. Sedangkan pada aplikasi umum pin R/W selalu diberi
Universitas Sumatera Utara
(bergantung pada mode operasi yang dipilih oleh user). Pada kasus bus
data 8 bit, jalur diacukan sebagai DB0 s/d DB7.
2.8
Transistor Sebagai Driver
Transistor terdiri dari dua junction dengan susunan NPN atau PNP. Urutan
junction ini digunakan sebagai identifikasi tipe, yaitu tipe NPN atau tipe PNP,
selain itu P atau N adalah menunjukkan material yang digunakan. Masing-masing
junction diberi nama, seperti ditunjukkan pada gambar 2.18:
Gambar 2.17 Junction pada transistor.
Transistor merupakan perangkat terkontrol arus, artinya, jika pada terminal B
(basis) diberi arus kecil akan merangsang pada kaki emitor-kolektor atau kolektor
emitor untuk mengalirkan arus yang lebih besar puluhan sampai ratusan kali lipat.
Sekian kali lipat ini berbeda untuk setiap transistor dan dapat dilihat pada
datasheet dengan notasi hfe (atau beta).
Perhatikan pada gambar , jika Vs diatur sedemikian rupa mengakibatkan
arus mengalir menuju B sebesar 1 mA, dan jika hfe(dc) dari transistor sama
dengan 100, maka arus yang mengalir menuju kaki C (kolektor) adalah 100 mA,
dan yang mengalir melalui kaki E (emitor) adalah 101 mA. Dengan adanya
resistor yang dipasang pada kaki kolektor menyebabkan tegangan jatuh padanya
Universitas Sumatera Utara
menjadi lebih besar ketika arus yang melaluinya lebih besar. Dengan demikian
tegangan pada kolektor-emitor jatuh bahkan bisa mendekati 0,1 volt.
Kesimpulannya, transistor tersebut dapat digunakan sebagai saklar. Dalam
aplikasi sebenarnya, penggunaan transistor sebagai saklar ini dipekerjakan pada
frekuensi ON-OFF yang tinggi, sebagai gambaran bisa sampai di atas 80 kHz
yang diterapkan pada rangkaian switching regulator. Tidak semua transistor dapat
digunakan untuk saklar berkecepatan tinggi, jadi harus dipilih transisor yang telah
dirancang sesuai kegunaannya. Rangkaian pembiasan pada transistor dapat dilihat
pada gambar 2.18:
Gambar 2.18 Rangkaian pembiasan pada transistor.
Pada gambar 2.19, transistor digunakan sebagai driver. Fungsi transistor ini
adalah untuk menguatkan arus dari perangkat kontrol yang terlalu lemah jika
digunakan secara langsung untuk mengaktifkan sebuah relay. Transistor sebagai
driver dapat dilihat pada gambar 2.19 [12]:
Gambar 2.19 Transistor sebagai driver.
Universitas Sumatera Utara
2.9
Relay
Relay adalah suatu peralatan elektronik yang berfungsi untuk memutuskan
atau untuk menghubungkan suatu rangkaian elektronik yang satu dengan
rangkaian elektronik yang lainnya. Pada dasarnya relay adalah saklar elektro
magnetic yang akan bekerja apabila arus mengalir melalui kumparan, inti besi
akan menjadi magnet dan akan menarik kontak-kontak relay. Kontak-kontak
dapat di tarik apabila garis magnet dapat mengalahkan gaya pegas yang
melawannya. Besarnya gaya magnet yang di tetapkan oleh medan yang ada pada
celah udara pada jangkar dan inti magnet, dan banyaknya lilitan kumparan, kuat
arus yang mengalir atau yang disebut dengan imperal lilitan dan pelawan magnet
yang berada pada sirkuit pemagnetan. Untuk memperkuat medan magnet di
bentuk suatu sirkuit.
Kontak-kontak atau kutub kutub dari relay umumnya memiliki tiga dasar
pemakaian yaitu [13]:
1. Bila kumparan di aliri arus listrik maka kontaknya akan menutup dan
disebut sebagai kontak Normally Open (NO).
2. Bila kumparan dialiri listrik maka kontaknya akan membuka dan
disebut sebagai Normally Close (NC)
3. Tukar sambung (Change Over / NO), relay jenis ini mempunya kontak
tengah yang normalnya tertutup tetapi melepaskan diri dari posisi dan
membuat kontak dengan yang lain bila relay di aliri listik. Relay dapat
dilihat pada gambar 2.20:
Gambar 2.20 Relay.
Universitas Sumatera Utara
Sifat-sifat relay [13]:
1. Impedensi kumparan, biasanya ditentukan oleh tebal kawat yang di
gunakan serta banyaknya lilitan.
2. Kuat arus yang di gunakan untuk menggerakkan relay, biasanya arus ini di
berikan oleh pabrik. Relay dengan perlawanan kecil memerlukan arus
besar, sedangkan relay dengan perlawanan besar memerlukan arus yang
kecil.
3. Tegangan yang di perlukan untuk menggerakkan relay.
4. Daya yang diperlukan untuk mengoperasikan relay besarnya sama dengan
nilai tegangan di kalikan arus.
5. Banyaknya kontak-kontak jangkar dapat membuka dan menutup lebih dari
satu kontak sekaligus, tergantung dari pada kontak dan jenis ralaynya.
Jarak antara kontak-kontak menentukan besarnya tegangan maksimum
yang di izinkan antara kontak tersebut.
2.10 Push Button Switch
Sakelar tombol tekan adalah suatu jenis peralatan kontrol yang digunakan
untuk menghubungkan atau memutuskan rangkaian listrik. Saklar tombol tekan
dioperasikan secara manual dengan cara menekan tombolnya. Menurut
kedudukan kontak-kontaknya tombol tekan dapat dibagi menjadi dua yaitu:
Normally Open (NO) dan Normally Close (NC). Kontak NO kedudukan
kontaknya dalam keadaan terbuka sebelum tombol dioperasikan/ditekan. Apabila
kontak NO tersebut dioperasikan/ditekan maka kedudukan kontaknya akan
berubah menjadi NC (tertutup), begitu juga sebaliknya untuk kontak NC dan
ketika tombol dilepas maka kedudukan kontaknya akan kembali ke posisi semula.
Universitas Sumatera Utara
Ada dua macam versi yang berbeda dari sakelar tombol.Yang pertama
yaitu sakelar tombol yang tidak mengunci dan sakelar tombol yang mengunci.
Penggunaan atau pengoprasian sakelar tombol tidak mengunci adalah, apabila
tombol tersebut ditekan maka ia akan kemabali keposisisemula. Artinya dalam
posisi normal sakelar tersebut NO bila ditekan menjadi NC dan bila tidak ditekan
menjadi NO lagi. Berbeda dengan sakelar tombol mengunci yang apabila tombol
tersebut telah ditekan maka akan selalu mengontak dan belum akan lepas apabila
sakelar OFFnya belum ditekan, artinya, dalam keadaan normal NO ditekan
menjadi NC dan dilepas akan tetap NC (mengunci) [14]. Push button switch dapat
dilihat pada gambar 2.21:
Gambar 2.21 Push button switch.
Universitas Sumatera Utara