BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Water Flow Sen
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Water Flow Sensor G1/2
Water Flow sensor terdiri dari tubuh katup plastik, rotor air, dan sensor
hall efek. Ketika air mengalir melalui, gulungan rotor-rotor. Kecepatan perubahan
dengan tingkat yang berbeda aliran. Sesuai sensor hall efek output sinyal pulsa.
Kelebihan sensor ini adalah hanya membutuhkan 1 sinyal (SIG) selain jalur 5V dc
dan Ground. Perhatikan gambar di bawah ini.
Gambar 2.1 Water Flow Sensor G1/2
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2 Mechanic Dimensi Water Flow sensor G1/2
No.
Name
Quantity/
kuantitas
Material
1
Valve body
1
PA66+33%glass fiber
2
Stainless steel bead
1
Stainless steel SUS304
3
Axis
1
Stainless steel SUS304
4
Impeller
1
POM
5
Ring magnet
1
Ferrite
6
Middle ring
1
PA66+33%glass fiber
7
O-seal ring
1
Rubber
8
Electronic seal ring
1
Rubber
9
Cover
1
PA66+33%glass fiber
10
Screw
4
Stainless steel SUS304
Note/
catatan
3.0*11
Universitas Sumatera Utara
11
Cable
1
1007 24AWG
Tabel 2.1 Komponen Sensor
2.1.1 Spesifikasi Sensor Flow
a. Bekerja padategangan5V DC-24VDC
b. Arus Maksimum saat ini15 mA(DC5V)
c. Berat sensor43 g
d. Tingkat Aliranrentang 0,5~ 60L / menit
e. SuhuPengoperasian 0°C~ 80°
f. Operasikelembaban35%~ 90% RH
g. Operasitekanan bawah1.75Mpa
h. Store temperature -25°C~+80°
i. Store humidity 25%~90%RH
Water flow sensor ini terdiri atas katup plastik, rotor air, dan sebuah sensor
hall-effect. Prinsip kerja sensor ini adalah dengan memanfaatkan fenomena efek
Hall. Efek Hall ini didasarkan pada efek medan magnetik terhadap partikel
bermuatan yang bergerak. Ketika ada arus listrik yang mengalir pada divais efek
Hall yang ditempatkan dalam medan magnet yang arahnya tegak lurus arus listrik,
pergerakan pembawa muatan akan berbelok ke salah satu sisi dan menghasilkan
medan listrik. Medan listrik terus membesar hingga gaya Lorentz yang bekerja
pada partikel menjadi nol. Perbedaan potensial antara kedua sisi divais tersebut
Universitas Sumatera Utara
disebut potensial Hall. Potensial Hall ini sebanding dengan medan magnet dan
arus listrik yang melalui divais.
2.2 Mikrokontroler ATMega8535
Mikrokontroler, sebagai suatu terobosan teknologi mikrokontoler dan
mikrokomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar (market need) dan teknologi
baru. Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semikonduktor dengan kandungan
transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang kecil serta dapat
diproduksi secara massal (dalam jumlah banyak) sehingga harga menjadi lebih
murah (dibandingkan mikroprosesor). Sebagai kebetuhan pasar, mikrokontroler
hadir untuk memenuhi selera industri dan para konsumen akan kebutuhan dan
keinginan alat-alat bantu dan mainan yang lebih canggih.
Ilustrasi yang mungkin bisa memberikan gambaran yang jelas dalam
penggunaan mikrokontroler adalah aplikasi mesin tiket dalam arena permainan
yang saat ini terkenal di Indonesia. Jika kita sudah selesai bermain, maka akan
diberikan suatu nilai, nilai inilah yang menentukan berapa jumlah tiket yang bisa
diperoleh dan jika dikumpulkan dapat ditukar dengan berbagai macam hadiah.
Sistem
tiket ini ditangani dengan mikrokontroler, karena tidak mungkin
Universitas Sumatera Utara
menggunakan computer PC yang harus dipasang disamping (atau di belakang)
mesin permainan yang bersangkutan.
Selain system tiket, kita juga dapat menjumpai aplikasi mikrokontroler
dalam bidang pengukuran jarak jauh atau yang dikenal dengan system telemetri.
Misalnya pengukuran disuatu tempat yang membahayakan manusia, maka akan
lebih nyaman jika dipasang suatu system pengukuran yang bisa mengirimkan data
lewat pemancar dan diterima oleh stasiun pengamatan dari jarak yang cukup aman
dari sumbernya. Sistem pengukuran jarak jauh ini jelas membutuhkan suatu
system akusisi data sekaligus system pengiriman data secara serial (melalui
pemancar), yang semuanya itu bisa diperoleh dari mikrokontroler yang digunakan.
Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menangani berbagai macam
program aplikasi (misalnya pengolah kata, pengolah angka dan lain sebagainya),
mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan
lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM-nya. Pada system computer
perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program-program pengguna
disimpan dalam ruang RAM yang relative besar, sedangkan rutin-rutin antarmuka
perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada
mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar artinya program
control disimpan dalam ROM (bisa Masked ROM atau Flash PEROM) yang
ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat
penyimpanan sementara, termasuk register-register yang digunakan pada
mikrokontroler yang bersangkutan.
Universitas Sumatera Utara
Mikrokontroler ATMega8535 merupakan salah satu keluarga dari MCS51 keluaran Atmel. Jenis Mikrokontroler ini pada prinsipnya dapat digunakan
untuk mengolah data per bit ataupun 8 bit secara bersamaan. Pada prinsipnya
program pada Mikrokontroler dijalankan bertahap, jadi pada program itu sendiri
terdapat beberapa set instruksi dan tiap instriksi itu dijalankan secara bertahap
atau berurutan.
Beberapa fasilitas yang dimiliki oleh Mikrokontroler ATMega8535 adalah
sebagai berikut :
a. Sebuah Central Processing Unit 8 bit.
b. Osilatc : Internal dan rangkaian pewaktu.
c. RAM internal 128 byte.
d. Flash Memory 2 Kbyte.
e. Lima buah jalur interupsi (dua buah interupsi eksternal dan tiga buah
interupsi internal).
f. Empat buah programmable port I/O yang masing – masing terdiri dari
delapan buah jalur I/O.
g. Sebuah port serial dengan control serial full duplex UART.
h. Kemampuan untuk melaksanakan operasi aritmatika dan operasi
logika.
Kecepatan dalam melaksanakan instruksi per siklus 1 mikrodetik pada frekuensi
12 MHz.
2.2.1 Kontruksi ATMega8535
Universitas Sumatera Utara
Mikrokontrol ATMega8535 hanya memerlukan 3 tambahan kapasitor,1
resistor dan 1 kristal serta catu daya 5 Volt. Kapasitor 10 mikro-Farad dan resistor
10 KiloOhm dipakai untuk membentuk rangkaian reset. Dengan adanya rangkaian
reset ini ATMega8535 otomatis direset begitu rangkaian menerima catu daya.
Kristal dengan frekuensi maksimum 24 MHz dan kapasitor 30 piko-Farad dipakai
untuk melengkapi rangkaian oscilator pembentuk clock yang menentukan
kecepatan kerja mikrokontroler. Memori merupakan bagian yang sangat penting
pada mikrokontroler. Mikrokontroler memiliki dua macam memori yang sifatnya
berbeda.
Read Only Memory (ROM) yang isinya tidak berubah meskipun IC
kehilangan catu daya. Sesuai dangan keperluannya, dalam susunan MCS-51
memori penyimpanan progam ini dinamakan sebagai memori program.
Random Access Memori (RAM) isinya akan sirna begitu IC kehilangan
catu daya, dipakai untuk menyimpan data pada saat progam bekerja. RAM yang
dipakai untuk menyimpan data ini disebut sebagai memori data.
Ada berbagai jenis ROM. Untuk mikrokontroler dengan progam yang
sudah baku dan diproduksi secara massal, progam diisikan ke dalam ROM pada
saat IC mikrokontroler dicetak di pabrik IC. Untuk keperluan tertentu
mikrokontroler mengunakan ROM yang dapat diisi ulang atau ProgrambleEraseable ROM yang disingkat menjadi PEROM atau PROM. Dulu banyak
dipakai UV-EPROM (Ultra Violet Eraseable Progamble ROM) yang kemudian
dinilai mahal dan ditinggalkan setelah ada flash PEROM yang harganya jauh lebih
murah.
Universitas Sumatera Utara
Jenis memori yang dipakai untuk Memori Program ATMega8535 adalah
Flash PEROM, program untuk mengendalikan mikrokontroler diisikan ke memori
itu lewat bantuan alat yang dinamakan sebagai ATMega8535 Flash PEROM
Programmer.
Memori Data yang disediakan dalam chip ATMega8535 sebesar 128 byte,
meskipun hanya kecil saja tapi untuk banyak keperluan memori kapasitas itu
sudah cukup.
Sarana Input/Ouput yang disediakan cukup banyak dan bervariasa.
ATMega8535 mempunyai 32 jalur Input/Ouput. Jalur Input/Ouput paralel dikenal
sebagai Port 1 (P1.0..P1.7) dan Port 3 (P3.0..P3.5 dan P3.7).
ATMega8535 dilengkapi UART (Universal Asyncronous Receiver/
Transmiter) yang biasa dipakai untuk komunikasi data secara seri. Jalur untuk
komunikasi data seri (RXD dan TXD) diletakan berhimpitan dengan P1.0 dan
P1.1 di kaki nomor 2 dan 3, sehingga kalau sarana input/ouput yang bekerja
menurut fungsi waktu. Clock penggerak untaian pencacah ini bisa berasal dari
oscillator kristal atau clock yang diumpan dari luar lewat T0 dan T1. T0 dan T1
berhimpitan dengan P3.4 dan P3.5, sehingga P3.4 dan P3.5 tidak bisa dipakai
untuk jalur input/ouput parelel kalau T0 dan T1 dipakai.
ATMega8535 mempunyai enam sumber pembangkit interupsi, dua
diantaranya adalah sinyal interupsi yang diumpankan ke kaki INT0 dan INT1.
Kedua kaki ini berhimpitan dengan P3.2 dan P3.3 sehingga tidak bisa dipakai
sebagai jalur input/output parelel kalau INT0 dan INT1 dipakai untuk menerima
sinyal interupsi.
Universitas Sumatera Utara
ATmega8535 merupakan tipe AVR yang telah dilengkapi dengan 8
saluran ADC internal dengan fidelitas 10 bit. Dalam mode operasinya, ADC
ATmega8535 dapat dikonfigurasi, baik secara single ended input maupun
differential input. Selain itu, ADC ATmega8535 memiliki konfigurasi pewaktuan,
tegangan referensi, mode operasi, dan kemampuan filter derau yang amat
fleksibel, sehingga dengan mudah disesuaikan dengan kebutuhan ADC itu sendiri.
Port1 dan 2, UART, Timer 0,Timer 1 dan sarana lainnya merupakan
register yang secara fisik merupakan RAM khusus, yang ditempatkan di Special
Functoin Regeister (SFR).
2.2.2 Pin-Pin Pada Mikrokontroler ATMega8535
Deskripsi pin-pin oada Mikrokontroler ATMega8535 :
Gambar 2.3 Konfigurasi pin IC Mikrokontroller ATMega8535
Penjelasan Pin
Universitas Sumatera Utara
VCC
: Tegangan Supplay (5 volt)
GND
: Ground
RESET
: Input reset level rendah pada pin ini selama lebih dari panjang
pulsa
minimum
akan
menghasilkan
reset,walaupun
clock
sedangberjalan.
XTAL1
: Input penguat osilator inverting dan input pada rangkaian
operasi clock internal.
XTAL2
: Output dari penguat osilator inverting.
AVCC
: Pin tegangan suplay untuk port A dan ADC. Pin ini harus
dihubungkan ke VCC walaupun ADC tidak digunakan, maka pin
ini harus dihubungkan ke VCC melalui low pass filter.
AREF
: Pin referensi tegangan analaog untuk ADC.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4 Blok Diagram IC ATMega8535
a. Port A (PA0-PA7)
Port A berfungsi sebagai input analog ke ADC. Port A juga
dapatberfungsi sebagai port I/O 8 bit bidirectional, jika ADC
tidakdigunakan maka
port dapat menyediakan resistor pull-up
internal(dipilih untuk setiap bit).
b. Port B (PB0-PB7)
Port B merupakan I/O 8 bit biderectional dengan resistor pull-up
internal (dipilih untuk setiap bit)
c. Port C (PC0-PC7)
Universitas Sumatera Utara
Port C merupakan I/O 8 bit biderectional dengan resistor pull-up
internal (dipilih untuk setiap bit)
d. Port D (PD0-PD7)
Port D merupakan I/O 8 bit biderectional dengan resistor pull-up
internal (dipilih untuk setiap bit)
2.3 EEPROM ATMega8535
Mikrokontroler ATMega8535 memiliki EEPROM sebesar 2 Kbyte untuk
tempat penyimpanan data dan 256 byte memory Ram. 128 byte dari memory
tersebut menempati ruang sejajar dengan register fungsi khudud. Hal ini berarti
memory yang 128 byte tersebut memiliki alamat yang sama tetapi beda pada
ruang yang terpisah dengan SFR.
Bila suatu perintah diperlukan menuju alamat memory dengan alamat di
atas 7FH, maka diperlukan mode pengalamatan yang berbeda sehingga CPU dapat
menuju RAM atau menuju memory. Sebagai contoh, perintah pengalamatan
langsung berikut akan menuju SFR dengan alamat 0A0H, yaitu P2. Mov
0A0H,#data. Sementara perintah yang untuk menuju memory dengan alamat
0A0H dikerjakan dengan cara pengalamatan tidak langsung, memory akan dituju
buka alamat P2. Mov @R0.#data. Dalam hal ini, operasi stack adalah contoh
untuk pengalamatan tidak langsung, sehingga memory dengan alamat di atas 128
pada RAM tersedia untuk keperluan stack.
Universitas Sumatera Utara
Demikian juga dengan EEPROM yang ada pada ATMega8535, data pada
memori tersebut diset dengan memberikan nilai logika 1 pada bit EEMEM, yaitu
bit pada register WMCOM pada alamat SFR dengan nilai lokasi 96H. EEPROM
memiliki alamat mulai dari 000H sampai dengan 7FF. Untuk mencapai data
dengan alamat tersebut di atas digunakan MOVX, sementara untuk mencapai data
dengan alamat terdebut di atas digunakan perintah yang sama tetapi dengan
mengatur nilai EEMEN dengan logika LOW.
Selama penulisan ke EEPROM dapat juga dilakukan pembacaan tetapu
harus dimulai dari bit MSB, sekali penulisan telah selesai data yang benar telah
tersimpan dengan baik pada lokasi memori EEPROM tersebut.
2.4 Resistor
Resistor komponen pasif elektronika yang berfungsi untuk membatasi arus
listrik yang mengalir. Berdasarkan kelasnya resistor dibagi menjadi 2 yaitu : Fixed
Resistor dan Variable Resistor Dan umumnya terbuat dari carbon film atau metal
film, tetapi tidak menutup kemungkinan untuk dibuat dari material yang lain.
Pada dasarnya semua bahan memiliki sifat resistif namun beberapa bahan
tembaga perak emas dan bahan metal umumnya memiliki resistansi yang sangat
kecil. Bahan – bahan tersebut menghantar arus listrik dengan baik, sehingga
dinamakan konduktor. Kebalikan dari bahan yang konduktif, bahan material
Universitas Sumatera Utara
seperti karet, gelas, karbon memiliki resistansi yang lebih besar menahan aliran
elektron dan disebut sebagai insulator.
2.4.1 Fixed Resistor
Resistor
adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk
membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian. Sesuai dengan
namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Tipe
resistor yang umum berbentuk tabung porselen kecil dengan dua kaki tembaga
dikiri dan kanan. Pada badannya terdapat lingkaran membentuk gelang kode
warna untuk memudahkan pemakai mengenali besar resistansi tanpa mengukur
besarnya dengan ohm meter. Kode warna tersebut adalah standar menufaktur yang
dikeluarkan oleh EIA (Electronic Industries Association).
Gambar 2.5 Resistor Karbon
Resistansi dibaca dari warna gelang yang paling depan ke arah gelang
toleransi berwarna coklat, emas, atau perak. Biasanya warna gelang toleransi ini
berada pada bahan resistor yang paling pojok atau juga dengan lebar yang lebih
menonjol, sedangkan warna gelang yang keempat agak sedikit ke dalam. Dengan
demikian pemakai sudah langsung mengetahui berapa toleransi dari resitor
Universitas Sumatera Utara
tersebut. Kalau anda telah bisa menentukan mana gelang pertama selanjutnya
adalah membaca nilai resistansinya.
Biasanya resistor dengan toleransi 5%, 10% atau 20% memiliki gelang
(tidak termasuk gelang toleransi). Tetapi resistor dengan toleransi 1% atau 2%
(toleransi kecil) memiliki 4 gelang (tidak termasuk gelang toleransi). Gelang
pertama dan seterusnya berturut-turut menunjukkan besar nilai satuan, dan gelang
terakhir adalah faktor penggalinya.
2.4.2 Variable Resistor
Untuk kelas resistor yang kedua ini terdapat 2 tipe. Untuk tipe pertama
dinamakan variable resistor dan nilainya dapat diubah sesuai keinginan dengan
mudah dan sering digunakan untuk pengaturan volume, bass, balance, dll.
Sedangkan yang kedua adalah semi-fixed resistor. Nilai dari resistor ini biasanya
hanya diubah pada kondisi tertentu saja. Contoh penggunaan dari semi-fixed
resistor adalah tegangan referensi yang digunakan untuk ADC, fine tune circuit,
dll. Ada beberapa model pengaturan nilai Variable resistor, yang sering
digunakan adalah dengan cara nya terbatas sampai 300 derajat putaran. Ada
beberapa model variable resistor yang harus diputar berkali – kali untuk
mendapatkan semua nilai resistor. Model ini dinamakan “Potentiometers” atau
“Trimmer Potentiometers”.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4 Potensiometer
Pada gambar di atas untuk bentuk 3 biasanya digunakan untuk volume
kontrol. Bentuk yang ke 2 merupakan semi fixed resistor dan biasanya di pasang
pada PCB (Printed Circuit Board). Sedangkan bentuk 1 dpotentiometers. Ada 3
tipe didalam perubahan nilai dari resistor variabel, perubahan tersebut dapat
dilihat pada gambar :
Gambar 2.7 Grafik Perubahan Nilai pada Potensiometer
Pada saat tipe A diputar searah jarum jam, awalnya perubahan nilai
resistansi lambat tetapi ketika putarannya mencapai setengah atau lebih nilai
perubahannya menjadi sangat cepat. Tipe ini sangat cocok dengan karakteristik
telinga manusia. Karena telinga sangat peka ketika membedakan suara dengan
volume yang lemah, tetapi tidak terlalu sensitif untuk membedakan perubahan
suara yang keras. Biasanya tipe A ini juga disebut sebagai “Audio Taper”
potensiometer. Untuk tipe B perubahan resistansinya adalah linier dan cocok
digunakan untuk Aplikasi Balance Control, resistance value adjustment in circuit,
dll. Sedangkan untuk tipe C perubahan resistansinya kebalikan dati tipe A.
Universitas Sumatera Utara
2.5 Kapasitor
Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan
listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan
oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya
udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi
tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu
kaki elektroda metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif
terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir
menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke
ujung kutup positif karena terpisah oleh bahan elektrik yang non-konduktif.
Muatan elektrik ini “tersimpan” selama tidak ada konduktif pada ujung- ujung
kakinya. Di alam bebas phenomena kapasitor terjadi pada saat terkumpulnya
muatan-muatan positif dan negatif diawan. Kondensator diidentikkan mempunyai
dua kaki dan dua kutub yaitu positif dan negatif serta memiliki cairanelektrolit
dan biasanya berbentuk tabung.
Lambang kondensator (mempunyai kutub positif dan negatif) pada skema
elektronika.
Gambar 2.8 Lambang kondensator
Universitas Sumatera Utara
Sedangkan jenis yang satunya lagi kebanyakan nilai kapasitasnya lebih
rendah, tidak mempunyai kutub positif atau negatif pada kakinya, kebanyakan
berbentuk bulat pipih berwarna coklat, merah, hijau dan lainnya seperti tablet atau
kancing baju yang sering disebut kapasitor (capacitor).
Dielektrik
Elektroda
Elektroda
Gambar 2.9 Skema Kapasitor
Namun kebiasaan dan kondisi serta artikulasibahasa setiap negara
tergantung pada masyarakat yang lebih sering menyebutkannya. Kini kebiasaan
orang tersebut hanya menyebutkan salah satu nama yang paling dominan
digunakan atau lebih sering didengar. Pada masa kini, kondensator sering disebut
kapasitor (capacitor) ataupun sebaliknya yang pada ilmu elektronika disingkat
dengan huruf (C). Satuan dalam kondensator disebut Farad.
Adapun cara memperluas kapasitor atau kondensator dengan jalan:
1. Menyusunnya berlapis-lapis.
2. Memperluas permukaan variabel.
3. Memakai bahan dengan daya tembus besar
Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai
didalam merancang suatu sistem yang berfungsi untuk mengeblok arus DC, Filter,
dan penyimpan energi listrik. Didalamnya 2 buah pelat elektroda yang saling
Universitas Sumatera Utara
berhadapan dan dipisahkan oleh sebuah insulator. Sedangkan bahan yang
digunakan sebagai insulator dinamakan dielektrik. Ketika kapasitor diberikan
tegangan DC maka energi listrik disimpan pada tiap elektrodanya. Selama
kapasitor melakukan pengisian, arus mengalir. Aliran arus tersebut akan berhenti
bila kapasitor telah penuh. Yang membedakan tiap - tiap kapasitor adalah
dielektriknya. Berikut ini adalah jenis– jenis kapasitor yang dipergunakan dalam
perancangan ini.
2.5.1 Electrolytic Capacitor (ELCO)
Gambar 2.10 Electrolytic Capacitor (ELCO)
Universitas Sumatera Utara
Elektroda dari kapasitor ini terbuat dari alumunium yang menggunakan
membrane oksidasi yang tipis. Karakteristik utama dari Electrolytic Capacitor
adalah perbedaan polaritas pada kedua kakinya. Dari karakteristik tersebut kita
harus berhati – hati di dalam pemasangannya pada rangkaian, jangan sampai
terbalik. Bila polaritasnya terbalik maka akan menjadi rusak bahkan
“MELEDAK”. Biasanya jenis kapasitor ini digunakan pada rangkaian power
supply. Kapasitor ini tidak bisa digunakan pada rangkaian frekuensi tinggi.
Biasanya tegangan kerja dari kapasitor dihitung dengan cara mengalikan tegangan
catu daya dengan 2. Misalnya kapasitor akan diberikan catu daya dengan tegangan
5 Volt, berarti kapasitor yang dipilih harus memiliki tegangan kerja minimum
2 x 5 = 10 Volt.
2.5.2 Ceramic Capacitor
Kapasitor menggunakan bahan titanium acid barium untuk dielektriknya.
Karena tidak dikonstruksi seperti koil maka komponen ini dapat digunakan pada
rangkaian frekuensi tinggi. Biasanya digunakan untuk melewatkan sinyal
frekuensi tinggi menuju ke ground. Kapasitor ini tidak baik digunakan untuk
rangkaian analog, karena dapat mengubah bentuk sinyal. Jenis ini tidak
mempunyai polaritas dan hanya tersedia dengan nilai kapasitor yang sangat kecil
dibandingkan dengan kedua kapasitor diatas.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.11 Ceramic Capacitor
2.5.3 Nilai Kapasitor
Untuk mencari nilai dari kapasitor biasanya dilakukan dengan melihat
angka/kode yang tertera pada badan kapasitor tersebut. Untuk kapasitor jenis
elektrolit memang mudah, karena nilai kapasitansinya telah tertera dengan jelas
pada tubuhnya. Sedangkan untuk kapasitor keramik dan beberapa jenis yang lain
nilainya dikodekan. Biasanya kode tersebut terdiri dari 4 digit, dimana 3 digit
pertama merupakan angka dan digit terakhir berupa huruf yang menyatakan
toleransinya. Untuk 3 digit pertama angka yang terakhir berfungsi untuk
menentukan 10n, nilai n dapat dilihat pada tabel dibawah.
2.6 Transistor
Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat,
sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan,
modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam
kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya
(FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber
listriknya.
Universitas Sumatera Utara
Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal. Tegangan atau arus yang
dipasang di satu terminalnya mengatur arus yang lebih besar yang melalui 2
terminal lainnya. Transistor adalah komponen yang sangat penting dalam dunia
elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier
(penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil, dan
penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan
sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai
sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori, dan komponenkomponen lainnya.
Transistor adalah komponen elektronika yang mempunyai tiga buah
terminal. Terminal itu disebut emitor, basis, dan kolektor. Transistor seakan-akan
dibentuk dari penggabungan dua buah dioda. Dioda satu dengan yang lain saling
digabungkan dengan cara menyambungkan salah satu sisi dioda yang senama.
Dengan cara penggabungan seperti dapat diperoleh dua buah dioda sehingga
menghasilkan transistor NPN.
Bahan mentah yang digunakan untuk menghasilkan bahan N dan bahan P
adalah silikon dan germanium. Oleh karena itu, dikatakan :
1. Transistor germanium PNP
2. Transistor silikon NPN
3. Transistor silikon PNP
4. Transistor germanium NPN
Semua komponen di dalam rangkaian transistor dengan simbol. Anak
panah yang terdapat di dalam simbol menunjukkan arah yang melalui transistor.
Universitas Sumatera Utara
C
C
B
B
E
E
NPN
PNP
Gambar 2.12 Simbol Tipe Transistor
Keterangan :
C = kolektor
E = emiter
B = basis
Didalam pemakaiannya transistor dipakai sebagai komponen saklar
(switching) dengan memanfaatkan daerah penjenuhan (saturasi) dan daerah
penyumbatan (cut off) yang ada pada karakteristik transistor.
Dari banyak tipe-tipe transistor modern, pada awalnya ada dua tipe dasar
transistor bipolar junction transistor (BJT atau transistor bipolar) dan field-effect
transistor (FET), yang masing-masing bekerja secara berbeda. Transistor bipolar
dinamakan demikian karena kanal konduksi utamanya menggunakan dua polaritas
pembawa muatan: elektron dan lubang, untuk membawa arus listrik. Dalam BJT,
arus listrik utama harus melewati satu daerah/lapisan pembatas dinamakan
depletion zone, dan ketebalan lapisan ini dapat diatur dengan kecepatan tinggi
dengan tujuan untuk mengatur aliran arus utama tersebut. FET ( juga dinamakan
transistor unipolar ) hanya menggunakan satu jenis pembawa muatan (elektron
atau hole, tergantung dari tipe FET). Dalam FET, arus listrik utama mengalir
Universitas Sumatera Utara
dalam satu kanal konduksi sempit dengan depletion zone di kedua sisinya
(dibandingkan dengan transistor bipolar dimana daerah Basis memotong arah arus
listrik utama). Dan ketebalan dari daerah perbatasan ini dapat dirubah dengan
perubahan tegangan yang diberikan, untuk mengubah ketebalan kanal konduksi
tersebut.Secara umum, transistor dapat dibeda-bedakan berdasarkan banyak
kategori:Materi semikonduktor: Germanium, Silikon, Gallium Arsenide.
1. Kemasan fisik: Through Hole Metal, Through Hole Plastic, Surface
Mount, IC, dan lain-lain
2. Tipe: UJT, BJT, JFET, IGFET (MOSFET), IGBT, HBT, MISFET,
VMOSFET, MESFET, HEMT, SCR serta pengembangan dari transistor
yaitu IC (Integrated Circuit) dan lain-lain.
3. Polaritas: NPN atau N-channel, PNP atau P-channel
4. Maximum kapasitas daya: Low Power, Medium Power, High Power
5. Maximum frekwensi kerja: Low, Medium, atau High Frequency, RF
transistor, Microwave, dan lain-lain
6. Aplikasi: Amplifier, Saklar, General Purpose, Audio, Tegangan Tinggi,
dan lain-lain.
Pada daerah penjenuhan nilai resistansi persambungan kolektor emiter
secara ideal sama dengan nol atau kolektor dan emiter terhubung langsung (short).
Keadaan ini menyebabkan tegangan kolektor emiter (VCE) = 0 Volt pada keadaan
ideal, tetapi pada kenyataannya VCE bernilai 0 sampai 0,3 Volt. Dengan
menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan on
seperti pada gambar .
Universitas Sumatera Utara
Vcc
Vcc
IC
R
RB
Saklar On
VCE
VB
IB
VBE
Gambar 2.13 Transistor sebagai Saklar ON
Saturasi pada transistor terjadi apabila arus pada kolektor menjadi
maksimum.
IC
Penjenuhan
(saturation)
IB > IB
IB = IB
Vcc
Rc
(sat)
(sat)
Titik setimbang
IB
Q
Titik Sumbat (Cut
off)
IB = 0
VCE
Gambar 2.14 Karakteristik Daerah Saturasi Pada Transistor
Pada daerah penyumbatan,nilai resistansi persambungan kolektor emiter
secara ideal sama dengan tak terhitung atau terminal kolektor dan emiter terbuka
(open).
Keadaan ini menyebabkan tegangan (VCB) sama dengan tegangan sumber
(Vcc). Tetapi pada kenyataannya Vcc pada saat ini kurang dari Vcc karena
terdapat arus bocor dari kolektor ke emiter. Dengan menganalogikan transistor
sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan off seperti gambar dibawah ini.
Vcc
Vcc
IC
RB
VB
VCE
IB
R
Saklar Off
VBE
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.15 Transistor Sebagai Saklar OFF
Keadaan penyumbatan terjadi apabila besar tegangan habis (VB) sama
dengan tegangan kerja transistor (VBE) sehingga arus basis (IB)
2.7 Dioda
Dioda adalah suatu bahan yang dibuat dari bahan yang disebut PN Junction yaitu
suatu bahan campuran yang terdiri dari bahan positif (P type) dan bahan negatif
(N type). Apabila kedua bahan tersebut dipertemukan maka akan menjadi
komponen aktif yang disebut Dioda. P type akan membentuk kaki yang disebut
kaki Anoda dan N type akan membentuk Katoda. Pada dioda, arus listrik hanya
akan dapat mengalir dari anoda ke kutub katoda.
A
K
Gambar 2.16 Simbol Dioda
2.7.1 Karakteristik Dioda
Sifat umum dioda adalah hanya dapat menghantarkan arus listrik ke satu
arah saja. Oleh karena itu bila pemasangan dioda terbalik maka dioda tidak akan
dapat menghantarkan arus listrik. Prinsip ini biasanya digunakan sebagai
pengaman alat elektronika yaitu untuk menunjukkan benar atau salah
penyambungan catu daya.
Universitas Sumatera Utara
Dioda memiliki dua elektroda (kaki), yaitu anoda dan katoda. Kaki – kaki
ini tidak boleh terbalik dalam pemasangannya. Kaki katoda biasanya dekat dengan
tanda cincin sedangkan kaki yang jauh dari tanda cincin berarti kaki anoda. Jika P
(anoda) diberi tegangan positif dan N (katoda) diberi tegangan negatif maka
pemberian tegangan ini disebut bias maju (biased forward), seperti yang
diperlihatkan pada gambar 2.14.a. Sebaliknya, bila diberi tegangan yang terbalik
yaitu P (anoda) diberi tegangan negatif dan N (katoda) diberi tegangan positif
maka pemberian tegangan ini disebut bias mundur (biased reverse). Pada keadaan
ini, arus yang mengalir dalam dioda sangat kecil sehingga dapat diabaikan
(gambar 2.16.b).
P
A
P
N
K
I
A
N
K
I=0
a. Bias Maju ( Biased Forward )
b. Bias Mundur ( Biased Reverse )
Gambar 2.17 Sifat Dioda Bias Maju dan Bias Mundur
Pada saat diberi biased forward, dioda dapat dialiri arus dengan resistansi
yang cukup kecil, yang dikenal dengan nama resistansi maju (forward).
Universitas Sumatera Utara
Sebaliknya, jika dioda diberi biased reverse, maka arus listrik akan mengalami
resistansi yang amat besar dan disebut resistance reverse
Dioda dapat dianggap suatu Voltage Sensitive Electronic Switch, dimana
dioda akan menutup atau dalam kondisi ON jika anoda lebih positif dari katoda
dan dioda akan terbuka jika kondisi sebaliknya. Macam – macam dioda yang
harus diketahui adalah :
1.
Dioda Penyearah (Rectifier)
2.
Dioda Zener
3.
Dioda Cahaya (LED – Light Emiting Dioda)
2.7.2 Dioda Penyearah (Rectifier)
Dioda ini biasanya digunakan pada power supply, namun digunakan juga pada
rangkaian radio sebagai detektor, dan lain – lain. Prinsip kerja dari dioda
penyearah adalah sebagai berikut :
A
K
a. Simbol
Input
Output
b. Cara kerja dioda penyearah
Gambar 2.18 Dioda Penyearah Yang Diberi Arus Bolak Balik (AC)
Arus AC yang mendorong elektron keatas melalui resistor, saat melewati
dioda hanya ½ periode positif dari tegangan input yang akan memberikan biased
forward pada dioda, sehingga dioda akan menghantarkan selama ½ periode
Universitas Sumatera Utara
positif. Tetapi untuk ½ periode negatif, dioda dibias reverse dan terjadilah
penyumbatan karena kecil sekali arus yang dapat mengalir. Dengan demikian,
arus AC telah disearahkan oleh dioda ini menjadi arus yang searah (DC).
2.7.3 Dioda Cahaya (LED : Light Emitting Dioda)
LED merupakan salah satu jenis dioda yang mengubah energi perpindahan
electron – electron yang jatuh dari pita konduksi ke pita valensi menjadi cahaya.
Berwana – warninya cahaya yang dipancarkan ini, dikarenakan jenis bahan yang
digunakan berbeda – beda. Bahan – bahannya antara lain gallium, arsen dan
fosfor. Penggunaan LED biasanya berhubungan dengan segala hal yang dilihat
oleh manusia, seperti untuk mesin hitung, jam digital, dan lain – lain.
A
K
Gambar 2.19 Simbol Dioda Cahaya ( LED )
2.8 Relay
Relay adalah suatu rangkaian switch magnetik yang bekerja bila mendapat
catu dan suatu rangkaian trigger. Relay memiliki tegangan dan arus nominal yang
harus dipenuhi output rangkaian pendriver atau pengemudinya. Arus yang
digunakan pada rangkaian adalah arus DC.
Konstruksi dalam suatu relay terdiri dari lilitan kawat (coil) yang dililitkan
pada inti besi lunak. Jika lilitan kawat mendapatkan aliran arus, inti besi lunak
kontak menghasilkan medan magnet dan menarik switch kontak. Switch kontak
Universitas Sumatera Utara
mengalami gaya listrik magnet sehingga berpidah posisi ke kutub lain atau
terlepas dari kutub asalnya. Keadaan ini akan bertahan selama arus mengalir pada
kumparan relay. Dan relay akan kembali keposisi semula yaitu normaly ON atau
Normaly OFF, bila tidak ada lagi arus yang mengalir padanya, posisi normal relay
tergantung pada jenis relay yang digunakan. Dan pemakaian jenis relay tergantung
pada kadaan yang diinginkan dalam suatu rangkaian.
Menurut kerjanya relay dapat dibedakan menjadi :
a. Normaly Open (NO), saklar akan tertutup bila dialiri arus
b. Normaly Close (OFF), saklar akan terbuka bila dialiri arus
c. Change Over (CO), relay ini mempunyai saklar tunggal yang nomalnya
tertutup yang lama, bila kumparan 1 dialiri arus maka saklar akan
terhubung ke terminal A, sebaliknya bula kumparan 2 dialiri arus maka
saklar akan terhubung ke terminal B.
Analogi rangkaian relay yang digunakan pada tugas akhir ini adalah saat
basis transistor ini dialiri arus, maka transistor dalam keadaan tertutup yang dapat
menghubungkan arus dari kolektor ke emiter yang mengakibatkan relay
terhubung. Sedangkan fungsi dioda disini adalah untuk melindungi transistor dari
tegangan induksi berlebih, dimana tegangan ini dapat merusak transistor. Jika
transistor pada basis tidak ada arus maju, transistor terbuka sehingga arus tidak
mengalir dari kolektor ke emiter, relay tidak bekerja karena tidak ada arus yang
mengalir pada gulungan kawat.
Universitas Sumatera Utara
Bentuk relay yang digunakan da bentuk relay dengan rangkaian driver
dapat dilihat pada gambar 2.18.
a. Simbol
b. Relay dengan rangkaian driver
Gambar 2.20 Simbol Relay dan Rangkaian Driver
2.10Perancangan Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display)
Pada alat ini, display yang digunakan adalah LCD (Liquid Crystal
Display) 16 x 2. Untuk blok ini tidak ada komponen tambahan karena
mikrokontroler dapat memberi data langsung ke LCD, pada LCD Hitachi - M1632
sudah terdapat driver untuk mengubah data ASCII output mikrokontroler menjadi
tampilan karakter. Pemasangan potensio sebesar 5 KΩ untuk mengatur kontras
karakter yang tampil. Dan dapat kita lihat pada gambar di bawah:
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.21 Fisik LCD 16 x 2
Gambar 2.22 Rangkaian LCD
Rangkaian ini terhubung ke PB.0 .... PB.7, yang merupakan pin I/O dua
arah dan pin fungsi khusus, yaitu sebagai Timer/Counter, komperator analog dan
SPI mempunyai fungsi khusus sebagai pengiriman data secara serial. Sehingga
Universitas Sumatera Utara
nilai yang akan tampil pada LCD display akan dapat dikendalikan oleh
Mikrokontroller ATMega8535.
BAB III
PERANCANGAN DAN SISTEM KERJA RANGKAIAN
3.1 Diagram Blok
Universitas Sumatera Utara
LANDASAN TEORI
2.1 Water Flow Sensor G1/2
Water Flow sensor terdiri dari tubuh katup plastik, rotor air, dan sensor
hall efek. Ketika air mengalir melalui, gulungan rotor-rotor. Kecepatan perubahan
dengan tingkat yang berbeda aliran. Sesuai sensor hall efek output sinyal pulsa.
Kelebihan sensor ini adalah hanya membutuhkan 1 sinyal (SIG) selain jalur 5V dc
dan Ground. Perhatikan gambar di bawah ini.
Gambar 2.1 Water Flow Sensor G1/2
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2 Mechanic Dimensi Water Flow sensor G1/2
No.
Name
Quantity/
kuantitas
Material
1
Valve body
1
PA66+33%glass fiber
2
Stainless steel bead
1
Stainless steel SUS304
3
Axis
1
Stainless steel SUS304
4
Impeller
1
POM
5
Ring magnet
1
Ferrite
6
Middle ring
1
PA66+33%glass fiber
7
O-seal ring
1
Rubber
8
Electronic seal ring
1
Rubber
9
Cover
1
PA66+33%glass fiber
10
Screw
4
Stainless steel SUS304
Note/
catatan
3.0*11
Universitas Sumatera Utara
11
Cable
1
1007 24AWG
Tabel 2.1 Komponen Sensor
2.1.1 Spesifikasi Sensor Flow
a. Bekerja padategangan5V DC-24VDC
b. Arus Maksimum saat ini15 mA(DC5V)
c. Berat sensor43 g
d. Tingkat Aliranrentang 0,5~ 60L / menit
e. SuhuPengoperasian 0°C~ 80°
f. Operasikelembaban35%~ 90% RH
g. Operasitekanan bawah1.75Mpa
h. Store temperature -25°C~+80°
i. Store humidity 25%~90%RH
Water flow sensor ini terdiri atas katup plastik, rotor air, dan sebuah sensor
hall-effect. Prinsip kerja sensor ini adalah dengan memanfaatkan fenomena efek
Hall. Efek Hall ini didasarkan pada efek medan magnetik terhadap partikel
bermuatan yang bergerak. Ketika ada arus listrik yang mengalir pada divais efek
Hall yang ditempatkan dalam medan magnet yang arahnya tegak lurus arus listrik,
pergerakan pembawa muatan akan berbelok ke salah satu sisi dan menghasilkan
medan listrik. Medan listrik terus membesar hingga gaya Lorentz yang bekerja
pada partikel menjadi nol. Perbedaan potensial antara kedua sisi divais tersebut
Universitas Sumatera Utara
disebut potensial Hall. Potensial Hall ini sebanding dengan medan magnet dan
arus listrik yang melalui divais.
2.2 Mikrokontroler ATMega8535
Mikrokontroler, sebagai suatu terobosan teknologi mikrokontoler dan
mikrokomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar (market need) dan teknologi
baru. Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semikonduktor dengan kandungan
transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang kecil serta dapat
diproduksi secara massal (dalam jumlah banyak) sehingga harga menjadi lebih
murah (dibandingkan mikroprosesor). Sebagai kebetuhan pasar, mikrokontroler
hadir untuk memenuhi selera industri dan para konsumen akan kebutuhan dan
keinginan alat-alat bantu dan mainan yang lebih canggih.
Ilustrasi yang mungkin bisa memberikan gambaran yang jelas dalam
penggunaan mikrokontroler adalah aplikasi mesin tiket dalam arena permainan
yang saat ini terkenal di Indonesia. Jika kita sudah selesai bermain, maka akan
diberikan suatu nilai, nilai inilah yang menentukan berapa jumlah tiket yang bisa
diperoleh dan jika dikumpulkan dapat ditukar dengan berbagai macam hadiah.
Sistem
tiket ini ditangani dengan mikrokontroler, karena tidak mungkin
Universitas Sumatera Utara
menggunakan computer PC yang harus dipasang disamping (atau di belakang)
mesin permainan yang bersangkutan.
Selain system tiket, kita juga dapat menjumpai aplikasi mikrokontroler
dalam bidang pengukuran jarak jauh atau yang dikenal dengan system telemetri.
Misalnya pengukuran disuatu tempat yang membahayakan manusia, maka akan
lebih nyaman jika dipasang suatu system pengukuran yang bisa mengirimkan data
lewat pemancar dan diterima oleh stasiun pengamatan dari jarak yang cukup aman
dari sumbernya. Sistem pengukuran jarak jauh ini jelas membutuhkan suatu
system akusisi data sekaligus system pengiriman data secara serial (melalui
pemancar), yang semuanya itu bisa diperoleh dari mikrokontroler yang digunakan.
Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menangani berbagai macam
program aplikasi (misalnya pengolah kata, pengolah angka dan lain sebagainya),
mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan
lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM-nya. Pada system computer
perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program-program pengguna
disimpan dalam ruang RAM yang relative besar, sedangkan rutin-rutin antarmuka
perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada
mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar artinya program
control disimpan dalam ROM (bisa Masked ROM atau Flash PEROM) yang
ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat
penyimpanan sementara, termasuk register-register yang digunakan pada
mikrokontroler yang bersangkutan.
Universitas Sumatera Utara
Mikrokontroler ATMega8535 merupakan salah satu keluarga dari MCS51 keluaran Atmel. Jenis Mikrokontroler ini pada prinsipnya dapat digunakan
untuk mengolah data per bit ataupun 8 bit secara bersamaan. Pada prinsipnya
program pada Mikrokontroler dijalankan bertahap, jadi pada program itu sendiri
terdapat beberapa set instruksi dan tiap instriksi itu dijalankan secara bertahap
atau berurutan.
Beberapa fasilitas yang dimiliki oleh Mikrokontroler ATMega8535 adalah
sebagai berikut :
a. Sebuah Central Processing Unit 8 bit.
b. Osilatc : Internal dan rangkaian pewaktu.
c. RAM internal 128 byte.
d. Flash Memory 2 Kbyte.
e. Lima buah jalur interupsi (dua buah interupsi eksternal dan tiga buah
interupsi internal).
f. Empat buah programmable port I/O yang masing – masing terdiri dari
delapan buah jalur I/O.
g. Sebuah port serial dengan control serial full duplex UART.
h. Kemampuan untuk melaksanakan operasi aritmatika dan operasi
logika.
Kecepatan dalam melaksanakan instruksi per siklus 1 mikrodetik pada frekuensi
12 MHz.
2.2.1 Kontruksi ATMega8535
Universitas Sumatera Utara
Mikrokontrol ATMega8535 hanya memerlukan 3 tambahan kapasitor,1
resistor dan 1 kristal serta catu daya 5 Volt. Kapasitor 10 mikro-Farad dan resistor
10 KiloOhm dipakai untuk membentuk rangkaian reset. Dengan adanya rangkaian
reset ini ATMega8535 otomatis direset begitu rangkaian menerima catu daya.
Kristal dengan frekuensi maksimum 24 MHz dan kapasitor 30 piko-Farad dipakai
untuk melengkapi rangkaian oscilator pembentuk clock yang menentukan
kecepatan kerja mikrokontroler. Memori merupakan bagian yang sangat penting
pada mikrokontroler. Mikrokontroler memiliki dua macam memori yang sifatnya
berbeda.
Read Only Memory (ROM) yang isinya tidak berubah meskipun IC
kehilangan catu daya. Sesuai dangan keperluannya, dalam susunan MCS-51
memori penyimpanan progam ini dinamakan sebagai memori program.
Random Access Memori (RAM) isinya akan sirna begitu IC kehilangan
catu daya, dipakai untuk menyimpan data pada saat progam bekerja. RAM yang
dipakai untuk menyimpan data ini disebut sebagai memori data.
Ada berbagai jenis ROM. Untuk mikrokontroler dengan progam yang
sudah baku dan diproduksi secara massal, progam diisikan ke dalam ROM pada
saat IC mikrokontroler dicetak di pabrik IC. Untuk keperluan tertentu
mikrokontroler mengunakan ROM yang dapat diisi ulang atau ProgrambleEraseable ROM yang disingkat menjadi PEROM atau PROM. Dulu banyak
dipakai UV-EPROM (Ultra Violet Eraseable Progamble ROM) yang kemudian
dinilai mahal dan ditinggalkan setelah ada flash PEROM yang harganya jauh lebih
murah.
Universitas Sumatera Utara
Jenis memori yang dipakai untuk Memori Program ATMega8535 adalah
Flash PEROM, program untuk mengendalikan mikrokontroler diisikan ke memori
itu lewat bantuan alat yang dinamakan sebagai ATMega8535 Flash PEROM
Programmer.
Memori Data yang disediakan dalam chip ATMega8535 sebesar 128 byte,
meskipun hanya kecil saja tapi untuk banyak keperluan memori kapasitas itu
sudah cukup.
Sarana Input/Ouput yang disediakan cukup banyak dan bervariasa.
ATMega8535 mempunyai 32 jalur Input/Ouput. Jalur Input/Ouput paralel dikenal
sebagai Port 1 (P1.0..P1.7) dan Port 3 (P3.0..P3.5 dan P3.7).
ATMega8535 dilengkapi UART (Universal Asyncronous Receiver/
Transmiter) yang biasa dipakai untuk komunikasi data secara seri. Jalur untuk
komunikasi data seri (RXD dan TXD) diletakan berhimpitan dengan P1.0 dan
P1.1 di kaki nomor 2 dan 3, sehingga kalau sarana input/ouput yang bekerja
menurut fungsi waktu. Clock penggerak untaian pencacah ini bisa berasal dari
oscillator kristal atau clock yang diumpan dari luar lewat T0 dan T1. T0 dan T1
berhimpitan dengan P3.4 dan P3.5, sehingga P3.4 dan P3.5 tidak bisa dipakai
untuk jalur input/ouput parelel kalau T0 dan T1 dipakai.
ATMega8535 mempunyai enam sumber pembangkit interupsi, dua
diantaranya adalah sinyal interupsi yang diumpankan ke kaki INT0 dan INT1.
Kedua kaki ini berhimpitan dengan P3.2 dan P3.3 sehingga tidak bisa dipakai
sebagai jalur input/output parelel kalau INT0 dan INT1 dipakai untuk menerima
sinyal interupsi.
Universitas Sumatera Utara
ATmega8535 merupakan tipe AVR yang telah dilengkapi dengan 8
saluran ADC internal dengan fidelitas 10 bit. Dalam mode operasinya, ADC
ATmega8535 dapat dikonfigurasi, baik secara single ended input maupun
differential input. Selain itu, ADC ATmega8535 memiliki konfigurasi pewaktuan,
tegangan referensi, mode operasi, dan kemampuan filter derau yang amat
fleksibel, sehingga dengan mudah disesuaikan dengan kebutuhan ADC itu sendiri.
Port1 dan 2, UART, Timer 0,Timer 1 dan sarana lainnya merupakan
register yang secara fisik merupakan RAM khusus, yang ditempatkan di Special
Functoin Regeister (SFR).
2.2.2 Pin-Pin Pada Mikrokontroler ATMega8535
Deskripsi pin-pin oada Mikrokontroler ATMega8535 :
Gambar 2.3 Konfigurasi pin IC Mikrokontroller ATMega8535
Penjelasan Pin
Universitas Sumatera Utara
VCC
: Tegangan Supplay (5 volt)
GND
: Ground
RESET
: Input reset level rendah pada pin ini selama lebih dari panjang
pulsa
minimum
akan
menghasilkan
reset,walaupun
clock
sedangberjalan.
XTAL1
: Input penguat osilator inverting dan input pada rangkaian
operasi clock internal.
XTAL2
: Output dari penguat osilator inverting.
AVCC
: Pin tegangan suplay untuk port A dan ADC. Pin ini harus
dihubungkan ke VCC walaupun ADC tidak digunakan, maka pin
ini harus dihubungkan ke VCC melalui low pass filter.
AREF
: Pin referensi tegangan analaog untuk ADC.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4 Blok Diagram IC ATMega8535
a. Port A (PA0-PA7)
Port A berfungsi sebagai input analog ke ADC. Port A juga
dapatberfungsi sebagai port I/O 8 bit bidirectional, jika ADC
tidakdigunakan maka
port dapat menyediakan resistor pull-up
internal(dipilih untuk setiap bit).
b. Port B (PB0-PB7)
Port B merupakan I/O 8 bit biderectional dengan resistor pull-up
internal (dipilih untuk setiap bit)
c. Port C (PC0-PC7)
Universitas Sumatera Utara
Port C merupakan I/O 8 bit biderectional dengan resistor pull-up
internal (dipilih untuk setiap bit)
d. Port D (PD0-PD7)
Port D merupakan I/O 8 bit biderectional dengan resistor pull-up
internal (dipilih untuk setiap bit)
2.3 EEPROM ATMega8535
Mikrokontroler ATMega8535 memiliki EEPROM sebesar 2 Kbyte untuk
tempat penyimpanan data dan 256 byte memory Ram. 128 byte dari memory
tersebut menempati ruang sejajar dengan register fungsi khudud. Hal ini berarti
memory yang 128 byte tersebut memiliki alamat yang sama tetapi beda pada
ruang yang terpisah dengan SFR.
Bila suatu perintah diperlukan menuju alamat memory dengan alamat di
atas 7FH, maka diperlukan mode pengalamatan yang berbeda sehingga CPU dapat
menuju RAM atau menuju memory. Sebagai contoh, perintah pengalamatan
langsung berikut akan menuju SFR dengan alamat 0A0H, yaitu P2. Mov
0A0H,#data. Sementara perintah yang untuk menuju memory dengan alamat
0A0H dikerjakan dengan cara pengalamatan tidak langsung, memory akan dituju
buka alamat P2. Mov @R0.#data. Dalam hal ini, operasi stack adalah contoh
untuk pengalamatan tidak langsung, sehingga memory dengan alamat di atas 128
pada RAM tersedia untuk keperluan stack.
Universitas Sumatera Utara
Demikian juga dengan EEPROM yang ada pada ATMega8535, data pada
memori tersebut diset dengan memberikan nilai logika 1 pada bit EEMEM, yaitu
bit pada register WMCOM pada alamat SFR dengan nilai lokasi 96H. EEPROM
memiliki alamat mulai dari 000H sampai dengan 7FF. Untuk mencapai data
dengan alamat tersebut di atas digunakan MOVX, sementara untuk mencapai data
dengan alamat terdebut di atas digunakan perintah yang sama tetapi dengan
mengatur nilai EEMEN dengan logika LOW.
Selama penulisan ke EEPROM dapat juga dilakukan pembacaan tetapu
harus dimulai dari bit MSB, sekali penulisan telah selesai data yang benar telah
tersimpan dengan baik pada lokasi memori EEPROM tersebut.
2.4 Resistor
Resistor komponen pasif elektronika yang berfungsi untuk membatasi arus
listrik yang mengalir. Berdasarkan kelasnya resistor dibagi menjadi 2 yaitu : Fixed
Resistor dan Variable Resistor Dan umumnya terbuat dari carbon film atau metal
film, tetapi tidak menutup kemungkinan untuk dibuat dari material yang lain.
Pada dasarnya semua bahan memiliki sifat resistif namun beberapa bahan
tembaga perak emas dan bahan metal umumnya memiliki resistansi yang sangat
kecil. Bahan – bahan tersebut menghantar arus listrik dengan baik, sehingga
dinamakan konduktor. Kebalikan dari bahan yang konduktif, bahan material
Universitas Sumatera Utara
seperti karet, gelas, karbon memiliki resistansi yang lebih besar menahan aliran
elektron dan disebut sebagai insulator.
2.4.1 Fixed Resistor
Resistor
adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk
membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian. Sesuai dengan
namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Tipe
resistor yang umum berbentuk tabung porselen kecil dengan dua kaki tembaga
dikiri dan kanan. Pada badannya terdapat lingkaran membentuk gelang kode
warna untuk memudahkan pemakai mengenali besar resistansi tanpa mengukur
besarnya dengan ohm meter. Kode warna tersebut adalah standar menufaktur yang
dikeluarkan oleh EIA (Electronic Industries Association).
Gambar 2.5 Resistor Karbon
Resistansi dibaca dari warna gelang yang paling depan ke arah gelang
toleransi berwarna coklat, emas, atau perak. Biasanya warna gelang toleransi ini
berada pada bahan resistor yang paling pojok atau juga dengan lebar yang lebih
menonjol, sedangkan warna gelang yang keempat agak sedikit ke dalam. Dengan
demikian pemakai sudah langsung mengetahui berapa toleransi dari resitor
Universitas Sumatera Utara
tersebut. Kalau anda telah bisa menentukan mana gelang pertama selanjutnya
adalah membaca nilai resistansinya.
Biasanya resistor dengan toleransi 5%, 10% atau 20% memiliki gelang
(tidak termasuk gelang toleransi). Tetapi resistor dengan toleransi 1% atau 2%
(toleransi kecil) memiliki 4 gelang (tidak termasuk gelang toleransi). Gelang
pertama dan seterusnya berturut-turut menunjukkan besar nilai satuan, dan gelang
terakhir adalah faktor penggalinya.
2.4.2 Variable Resistor
Untuk kelas resistor yang kedua ini terdapat 2 tipe. Untuk tipe pertama
dinamakan variable resistor dan nilainya dapat diubah sesuai keinginan dengan
mudah dan sering digunakan untuk pengaturan volume, bass, balance, dll.
Sedangkan yang kedua adalah semi-fixed resistor. Nilai dari resistor ini biasanya
hanya diubah pada kondisi tertentu saja. Contoh penggunaan dari semi-fixed
resistor adalah tegangan referensi yang digunakan untuk ADC, fine tune circuit,
dll. Ada beberapa model pengaturan nilai Variable resistor, yang sering
digunakan adalah dengan cara nya terbatas sampai 300 derajat putaran. Ada
beberapa model variable resistor yang harus diputar berkali – kali untuk
mendapatkan semua nilai resistor. Model ini dinamakan “Potentiometers” atau
“Trimmer Potentiometers”.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4 Potensiometer
Pada gambar di atas untuk bentuk 3 biasanya digunakan untuk volume
kontrol. Bentuk yang ke 2 merupakan semi fixed resistor dan biasanya di pasang
pada PCB (Printed Circuit Board). Sedangkan bentuk 1 dpotentiometers. Ada 3
tipe didalam perubahan nilai dari resistor variabel, perubahan tersebut dapat
dilihat pada gambar :
Gambar 2.7 Grafik Perubahan Nilai pada Potensiometer
Pada saat tipe A diputar searah jarum jam, awalnya perubahan nilai
resistansi lambat tetapi ketika putarannya mencapai setengah atau lebih nilai
perubahannya menjadi sangat cepat. Tipe ini sangat cocok dengan karakteristik
telinga manusia. Karena telinga sangat peka ketika membedakan suara dengan
volume yang lemah, tetapi tidak terlalu sensitif untuk membedakan perubahan
suara yang keras. Biasanya tipe A ini juga disebut sebagai “Audio Taper”
potensiometer. Untuk tipe B perubahan resistansinya adalah linier dan cocok
digunakan untuk Aplikasi Balance Control, resistance value adjustment in circuit,
dll. Sedangkan untuk tipe C perubahan resistansinya kebalikan dati tipe A.
Universitas Sumatera Utara
2.5 Kapasitor
Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan
listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan
oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya
udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi
tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu
kaki elektroda metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif
terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir
menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke
ujung kutup positif karena terpisah oleh bahan elektrik yang non-konduktif.
Muatan elektrik ini “tersimpan” selama tidak ada konduktif pada ujung- ujung
kakinya. Di alam bebas phenomena kapasitor terjadi pada saat terkumpulnya
muatan-muatan positif dan negatif diawan. Kondensator diidentikkan mempunyai
dua kaki dan dua kutub yaitu positif dan negatif serta memiliki cairanelektrolit
dan biasanya berbentuk tabung.
Lambang kondensator (mempunyai kutub positif dan negatif) pada skema
elektronika.
Gambar 2.8 Lambang kondensator
Universitas Sumatera Utara
Sedangkan jenis yang satunya lagi kebanyakan nilai kapasitasnya lebih
rendah, tidak mempunyai kutub positif atau negatif pada kakinya, kebanyakan
berbentuk bulat pipih berwarna coklat, merah, hijau dan lainnya seperti tablet atau
kancing baju yang sering disebut kapasitor (capacitor).
Dielektrik
Elektroda
Elektroda
Gambar 2.9 Skema Kapasitor
Namun kebiasaan dan kondisi serta artikulasibahasa setiap negara
tergantung pada masyarakat yang lebih sering menyebutkannya. Kini kebiasaan
orang tersebut hanya menyebutkan salah satu nama yang paling dominan
digunakan atau lebih sering didengar. Pada masa kini, kondensator sering disebut
kapasitor (capacitor) ataupun sebaliknya yang pada ilmu elektronika disingkat
dengan huruf (C). Satuan dalam kondensator disebut Farad.
Adapun cara memperluas kapasitor atau kondensator dengan jalan:
1. Menyusunnya berlapis-lapis.
2. Memperluas permukaan variabel.
3. Memakai bahan dengan daya tembus besar
Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai
didalam merancang suatu sistem yang berfungsi untuk mengeblok arus DC, Filter,
dan penyimpan energi listrik. Didalamnya 2 buah pelat elektroda yang saling
Universitas Sumatera Utara
berhadapan dan dipisahkan oleh sebuah insulator. Sedangkan bahan yang
digunakan sebagai insulator dinamakan dielektrik. Ketika kapasitor diberikan
tegangan DC maka energi listrik disimpan pada tiap elektrodanya. Selama
kapasitor melakukan pengisian, arus mengalir. Aliran arus tersebut akan berhenti
bila kapasitor telah penuh. Yang membedakan tiap - tiap kapasitor adalah
dielektriknya. Berikut ini adalah jenis– jenis kapasitor yang dipergunakan dalam
perancangan ini.
2.5.1 Electrolytic Capacitor (ELCO)
Gambar 2.10 Electrolytic Capacitor (ELCO)
Universitas Sumatera Utara
Elektroda dari kapasitor ini terbuat dari alumunium yang menggunakan
membrane oksidasi yang tipis. Karakteristik utama dari Electrolytic Capacitor
adalah perbedaan polaritas pada kedua kakinya. Dari karakteristik tersebut kita
harus berhati – hati di dalam pemasangannya pada rangkaian, jangan sampai
terbalik. Bila polaritasnya terbalik maka akan menjadi rusak bahkan
“MELEDAK”. Biasanya jenis kapasitor ini digunakan pada rangkaian power
supply. Kapasitor ini tidak bisa digunakan pada rangkaian frekuensi tinggi.
Biasanya tegangan kerja dari kapasitor dihitung dengan cara mengalikan tegangan
catu daya dengan 2. Misalnya kapasitor akan diberikan catu daya dengan tegangan
5 Volt, berarti kapasitor yang dipilih harus memiliki tegangan kerja minimum
2 x 5 = 10 Volt.
2.5.2 Ceramic Capacitor
Kapasitor menggunakan bahan titanium acid barium untuk dielektriknya.
Karena tidak dikonstruksi seperti koil maka komponen ini dapat digunakan pada
rangkaian frekuensi tinggi. Biasanya digunakan untuk melewatkan sinyal
frekuensi tinggi menuju ke ground. Kapasitor ini tidak baik digunakan untuk
rangkaian analog, karena dapat mengubah bentuk sinyal. Jenis ini tidak
mempunyai polaritas dan hanya tersedia dengan nilai kapasitor yang sangat kecil
dibandingkan dengan kedua kapasitor diatas.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.11 Ceramic Capacitor
2.5.3 Nilai Kapasitor
Untuk mencari nilai dari kapasitor biasanya dilakukan dengan melihat
angka/kode yang tertera pada badan kapasitor tersebut. Untuk kapasitor jenis
elektrolit memang mudah, karena nilai kapasitansinya telah tertera dengan jelas
pada tubuhnya. Sedangkan untuk kapasitor keramik dan beberapa jenis yang lain
nilainya dikodekan. Biasanya kode tersebut terdiri dari 4 digit, dimana 3 digit
pertama merupakan angka dan digit terakhir berupa huruf yang menyatakan
toleransinya. Untuk 3 digit pertama angka yang terakhir berfungsi untuk
menentukan 10n, nilai n dapat dilihat pada tabel dibawah.
2.6 Transistor
Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat,
sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan,
modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam
kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya
(FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber
listriknya.
Universitas Sumatera Utara
Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal. Tegangan atau arus yang
dipasang di satu terminalnya mengatur arus yang lebih besar yang melalui 2
terminal lainnya. Transistor adalah komponen yang sangat penting dalam dunia
elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier
(penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil, dan
penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan
sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai
sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori, dan komponenkomponen lainnya.
Transistor adalah komponen elektronika yang mempunyai tiga buah
terminal. Terminal itu disebut emitor, basis, dan kolektor. Transistor seakan-akan
dibentuk dari penggabungan dua buah dioda. Dioda satu dengan yang lain saling
digabungkan dengan cara menyambungkan salah satu sisi dioda yang senama.
Dengan cara penggabungan seperti dapat diperoleh dua buah dioda sehingga
menghasilkan transistor NPN.
Bahan mentah yang digunakan untuk menghasilkan bahan N dan bahan P
adalah silikon dan germanium. Oleh karena itu, dikatakan :
1. Transistor germanium PNP
2. Transistor silikon NPN
3. Transistor silikon PNP
4. Transistor germanium NPN
Semua komponen di dalam rangkaian transistor dengan simbol. Anak
panah yang terdapat di dalam simbol menunjukkan arah yang melalui transistor.
Universitas Sumatera Utara
C
C
B
B
E
E
NPN
PNP
Gambar 2.12 Simbol Tipe Transistor
Keterangan :
C = kolektor
E = emiter
B = basis
Didalam pemakaiannya transistor dipakai sebagai komponen saklar
(switching) dengan memanfaatkan daerah penjenuhan (saturasi) dan daerah
penyumbatan (cut off) yang ada pada karakteristik transistor.
Dari banyak tipe-tipe transistor modern, pada awalnya ada dua tipe dasar
transistor bipolar junction transistor (BJT atau transistor bipolar) dan field-effect
transistor (FET), yang masing-masing bekerja secara berbeda. Transistor bipolar
dinamakan demikian karena kanal konduksi utamanya menggunakan dua polaritas
pembawa muatan: elektron dan lubang, untuk membawa arus listrik. Dalam BJT,
arus listrik utama harus melewati satu daerah/lapisan pembatas dinamakan
depletion zone, dan ketebalan lapisan ini dapat diatur dengan kecepatan tinggi
dengan tujuan untuk mengatur aliran arus utama tersebut. FET ( juga dinamakan
transistor unipolar ) hanya menggunakan satu jenis pembawa muatan (elektron
atau hole, tergantung dari tipe FET). Dalam FET, arus listrik utama mengalir
Universitas Sumatera Utara
dalam satu kanal konduksi sempit dengan depletion zone di kedua sisinya
(dibandingkan dengan transistor bipolar dimana daerah Basis memotong arah arus
listrik utama). Dan ketebalan dari daerah perbatasan ini dapat dirubah dengan
perubahan tegangan yang diberikan, untuk mengubah ketebalan kanal konduksi
tersebut.Secara umum, transistor dapat dibeda-bedakan berdasarkan banyak
kategori:Materi semikonduktor: Germanium, Silikon, Gallium Arsenide.
1. Kemasan fisik: Through Hole Metal, Through Hole Plastic, Surface
Mount, IC, dan lain-lain
2. Tipe: UJT, BJT, JFET, IGFET (MOSFET), IGBT, HBT, MISFET,
VMOSFET, MESFET, HEMT, SCR serta pengembangan dari transistor
yaitu IC (Integrated Circuit) dan lain-lain.
3. Polaritas: NPN atau N-channel, PNP atau P-channel
4. Maximum kapasitas daya: Low Power, Medium Power, High Power
5. Maximum frekwensi kerja: Low, Medium, atau High Frequency, RF
transistor, Microwave, dan lain-lain
6. Aplikasi: Amplifier, Saklar, General Purpose, Audio, Tegangan Tinggi,
dan lain-lain.
Pada daerah penjenuhan nilai resistansi persambungan kolektor emiter
secara ideal sama dengan nol atau kolektor dan emiter terhubung langsung (short).
Keadaan ini menyebabkan tegangan kolektor emiter (VCE) = 0 Volt pada keadaan
ideal, tetapi pada kenyataannya VCE bernilai 0 sampai 0,3 Volt. Dengan
menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan on
seperti pada gambar .
Universitas Sumatera Utara
Vcc
Vcc
IC
R
RB
Saklar On
VCE
VB
IB
VBE
Gambar 2.13 Transistor sebagai Saklar ON
Saturasi pada transistor terjadi apabila arus pada kolektor menjadi
maksimum.
IC
Penjenuhan
(saturation)
IB > IB
IB = IB
Vcc
Rc
(sat)
(sat)
Titik setimbang
IB
Q
Titik Sumbat (Cut
off)
IB = 0
VCE
Gambar 2.14 Karakteristik Daerah Saturasi Pada Transistor
Pada daerah penyumbatan,nilai resistansi persambungan kolektor emiter
secara ideal sama dengan tak terhitung atau terminal kolektor dan emiter terbuka
(open).
Keadaan ini menyebabkan tegangan (VCB) sama dengan tegangan sumber
(Vcc). Tetapi pada kenyataannya Vcc pada saat ini kurang dari Vcc karena
terdapat arus bocor dari kolektor ke emiter. Dengan menganalogikan transistor
sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan off seperti gambar dibawah ini.
Vcc
Vcc
IC
RB
VB
VCE
IB
R
Saklar Off
VBE
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.15 Transistor Sebagai Saklar OFF
Keadaan penyumbatan terjadi apabila besar tegangan habis (VB) sama
dengan tegangan kerja transistor (VBE) sehingga arus basis (IB)
2.7 Dioda
Dioda adalah suatu bahan yang dibuat dari bahan yang disebut PN Junction yaitu
suatu bahan campuran yang terdiri dari bahan positif (P type) dan bahan negatif
(N type). Apabila kedua bahan tersebut dipertemukan maka akan menjadi
komponen aktif yang disebut Dioda. P type akan membentuk kaki yang disebut
kaki Anoda dan N type akan membentuk Katoda. Pada dioda, arus listrik hanya
akan dapat mengalir dari anoda ke kutub katoda.
A
K
Gambar 2.16 Simbol Dioda
2.7.1 Karakteristik Dioda
Sifat umum dioda adalah hanya dapat menghantarkan arus listrik ke satu
arah saja. Oleh karena itu bila pemasangan dioda terbalik maka dioda tidak akan
dapat menghantarkan arus listrik. Prinsip ini biasanya digunakan sebagai
pengaman alat elektronika yaitu untuk menunjukkan benar atau salah
penyambungan catu daya.
Universitas Sumatera Utara
Dioda memiliki dua elektroda (kaki), yaitu anoda dan katoda. Kaki – kaki
ini tidak boleh terbalik dalam pemasangannya. Kaki katoda biasanya dekat dengan
tanda cincin sedangkan kaki yang jauh dari tanda cincin berarti kaki anoda. Jika P
(anoda) diberi tegangan positif dan N (katoda) diberi tegangan negatif maka
pemberian tegangan ini disebut bias maju (biased forward), seperti yang
diperlihatkan pada gambar 2.14.a. Sebaliknya, bila diberi tegangan yang terbalik
yaitu P (anoda) diberi tegangan negatif dan N (katoda) diberi tegangan positif
maka pemberian tegangan ini disebut bias mundur (biased reverse). Pada keadaan
ini, arus yang mengalir dalam dioda sangat kecil sehingga dapat diabaikan
(gambar 2.16.b).
P
A
P
N
K
I
A
N
K
I=0
a. Bias Maju ( Biased Forward )
b. Bias Mundur ( Biased Reverse )
Gambar 2.17 Sifat Dioda Bias Maju dan Bias Mundur
Pada saat diberi biased forward, dioda dapat dialiri arus dengan resistansi
yang cukup kecil, yang dikenal dengan nama resistansi maju (forward).
Universitas Sumatera Utara
Sebaliknya, jika dioda diberi biased reverse, maka arus listrik akan mengalami
resistansi yang amat besar dan disebut resistance reverse
Dioda dapat dianggap suatu Voltage Sensitive Electronic Switch, dimana
dioda akan menutup atau dalam kondisi ON jika anoda lebih positif dari katoda
dan dioda akan terbuka jika kondisi sebaliknya. Macam – macam dioda yang
harus diketahui adalah :
1.
Dioda Penyearah (Rectifier)
2.
Dioda Zener
3.
Dioda Cahaya (LED – Light Emiting Dioda)
2.7.2 Dioda Penyearah (Rectifier)
Dioda ini biasanya digunakan pada power supply, namun digunakan juga pada
rangkaian radio sebagai detektor, dan lain – lain. Prinsip kerja dari dioda
penyearah adalah sebagai berikut :
A
K
a. Simbol
Input
Output
b. Cara kerja dioda penyearah
Gambar 2.18 Dioda Penyearah Yang Diberi Arus Bolak Balik (AC)
Arus AC yang mendorong elektron keatas melalui resistor, saat melewati
dioda hanya ½ periode positif dari tegangan input yang akan memberikan biased
forward pada dioda, sehingga dioda akan menghantarkan selama ½ periode
Universitas Sumatera Utara
positif. Tetapi untuk ½ periode negatif, dioda dibias reverse dan terjadilah
penyumbatan karena kecil sekali arus yang dapat mengalir. Dengan demikian,
arus AC telah disearahkan oleh dioda ini menjadi arus yang searah (DC).
2.7.3 Dioda Cahaya (LED : Light Emitting Dioda)
LED merupakan salah satu jenis dioda yang mengubah energi perpindahan
electron – electron yang jatuh dari pita konduksi ke pita valensi menjadi cahaya.
Berwana – warninya cahaya yang dipancarkan ini, dikarenakan jenis bahan yang
digunakan berbeda – beda. Bahan – bahannya antara lain gallium, arsen dan
fosfor. Penggunaan LED biasanya berhubungan dengan segala hal yang dilihat
oleh manusia, seperti untuk mesin hitung, jam digital, dan lain – lain.
A
K
Gambar 2.19 Simbol Dioda Cahaya ( LED )
2.8 Relay
Relay adalah suatu rangkaian switch magnetik yang bekerja bila mendapat
catu dan suatu rangkaian trigger. Relay memiliki tegangan dan arus nominal yang
harus dipenuhi output rangkaian pendriver atau pengemudinya. Arus yang
digunakan pada rangkaian adalah arus DC.
Konstruksi dalam suatu relay terdiri dari lilitan kawat (coil) yang dililitkan
pada inti besi lunak. Jika lilitan kawat mendapatkan aliran arus, inti besi lunak
kontak menghasilkan medan magnet dan menarik switch kontak. Switch kontak
Universitas Sumatera Utara
mengalami gaya listrik magnet sehingga berpidah posisi ke kutub lain atau
terlepas dari kutub asalnya. Keadaan ini akan bertahan selama arus mengalir pada
kumparan relay. Dan relay akan kembali keposisi semula yaitu normaly ON atau
Normaly OFF, bila tidak ada lagi arus yang mengalir padanya, posisi normal relay
tergantung pada jenis relay yang digunakan. Dan pemakaian jenis relay tergantung
pada kadaan yang diinginkan dalam suatu rangkaian.
Menurut kerjanya relay dapat dibedakan menjadi :
a. Normaly Open (NO), saklar akan tertutup bila dialiri arus
b. Normaly Close (OFF), saklar akan terbuka bila dialiri arus
c. Change Over (CO), relay ini mempunyai saklar tunggal yang nomalnya
tertutup yang lama, bila kumparan 1 dialiri arus maka saklar akan
terhubung ke terminal A, sebaliknya bula kumparan 2 dialiri arus maka
saklar akan terhubung ke terminal B.
Analogi rangkaian relay yang digunakan pada tugas akhir ini adalah saat
basis transistor ini dialiri arus, maka transistor dalam keadaan tertutup yang dapat
menghubungkan arus dari kolektor ke emiter yang mengakibatkan relay
terhubung. Sedangkan fungsi dioda disini adalah untuk melindungi transistor dari
tegangan induksi berlebih, dimana tegangan ini dapat merusak transistor. Jika
transistor pada basis tidak ada arus maju, transistor terbuka sehingga arus tidak
mengalir dari kolektor ke emiter, relay tidak bekerja karena tidak ada arus yang
mengalir pada gulungan kawat.
Universitas Sumatera Utara
Bentuk relay yang digunakan da bentuk relay dengan rangkaian driver
dapat dilihat pada gambar 2.18.
a. Simbol
b. Relay dengan rangkaian driver
Gambar 2.20 Simbol Relay dan Rangkaian Driver
2.10Perancangan Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display)
Pada alat ini, display yang digunakan adalah LCD (Liquid Crystal
Display) 16 x 2. Untuk blok ini tidak ada komponen tambahan karena
mikrokontroler dapat memberi data langsung ke LCD, pada LCD Hitachi - M1632
sudah terdapat driver untuk mengubah data ASCII output mikrokontroler menjadi
tampilan karakter. Pemasangan potensio sebesar 5 KΩ untuk mengatur kontras
karakter yang tampil. Dan dapat kita lihat pada gambar di bawah:
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.21 Fisik LCD 16 x 2
Gambar 2.22 Rangkaian LCD
Rangkaian ini terhubung ke PB.0 .... PB.7, yang merupakan pin I/O dua
arah dan pin fungsi khusus, yaitu sebagai Timer/Counter, komperator analog dan
SPI mempunyai fungsi khusus sebagai pengiriman data secara serial. Sehingga
Universitas Sumatera Utara
nilai yang akan tampil pada LCD display akan dapat dikendalikan oleh
Mikrokontroller ATMega8535.
BAB III
PERANCANGAN DAN SISTEM KERJA RANGKAIAN
3.1 Diagram Blok
Universitas Sumatera Utara