Pembuatan Alat Bantu Stress Detector Menggunakan Sensor Hir333, GSR, dan DS18B20 Berbasis Mikrokontroler ATMega 8

BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA

3.6

Stress

3.6.1 Pengertian Stress
Stress didefenisikan dengan banyak cara yang berbeda selama lebih dari 100
tahun. Konsep modern stress menganggap bahwa manusia hidup di dunia yang
memiliki banyak ancaman dan tantangan dan bahwa kebutuhan hidup sehari-hari
yang selalu berubah memerlukan penyesuaian psikologis, perilaku, dan fisiologis
yang konstan. Oleh karena itu, stress didefenisikan sebagai proses ketika stressor
mengancam keselamatan dan kesejahteraan organisme.
Stress diawali dengan reaksi waspada (alarm reaction) terhadap adanya
ancaman yang ditandai oleh proses tubuh secara otomatis, seperti meningkatnya
denyut jantung yang kemudian diikuti dengan reaksi penolakan terhadap stressor
(hal-hal yang memicu stress) dan akan mencapai tahap exhaution jika individu
tidak mampu untuk terus bertahan.
Ketika menghadapi stressor, maka tubuh akan membentuk reaksi secara
terpadu untuk menghadapi stressor. Hormon kortisol akan mengkoordinasi

seluruh sistem dalam tubuh (jantung, paru-paru, peredaran darah, metabolisme
tubuh, sistem kekebalan tubuh) untuk bereaksi terhadap stressor.
Oleh sebab itu ketika stress, maka denyut jantung naik secara mendadak,
pernapasan semakin cepat, dan paru-paru mengambil oksigen lebih banyak. Jadi,
saat stress jantung akan berdebar-debar dan tubuh akan mengaktifkan sistem
kekebalan tubuh di kulit, sumsum tulang dan kelenjar limfe untuk lebih siaga.
Aliran darah di kulit juga akan dikurangi dan dialihkan ke organ lain yang lebih
penting, sehingga kulit akan mengeluarkan keringat dingin dan temperature di
tangan akan turun.

3.6.2 Jenis Stresor
Stresor meliputi cakupan cukup luas beberapa faktor yang berkisar dari stressor
psikologis, kekhawatiran, dan stressor lingkungan sampai stressor fisik, dan

Universitas Sumatera Utara

stressor imunologis. Stresor dapat menyenangkan (eustress), seperti pada kasus
pernikahan atau kelulusan, atau tidak menyenangkan (distres), seperti kehilangan
pekerjaan. Walaupun pajanan stress yang kadang-kadang terjadi dapat
memberikan stimulasi dan tantangan intelektual, stress yang berkepanjangan

menantang kemampuan tubuh untuk mempertahankan homeostatis fisik dan
emosional dan dikaitkan dengan respon tubuh negatif. Homeostatis didefenisikan
oleh Walter B. Cannon sebagai pemeliharaan lingkungan internal fisiologis.
Stresor mengancam kemampuan tubuh untuk mempertahankan homeostatis
fisiologis. Tubuh berespons terhadap setiap perubahan kondisi internal dengan
berbagai reflex yang dirancang untuk mengembalikannya ke keadaan sebelumnya.

3.6.3 Penyakit Terkait Stres
Stres dapat memengaruhi fungsi beberapa sistem dan proses dalam tubuh,
termasuk sistem imun, kardiovaskular, reproduksi serta penceranaan dan
metabolisme. Kulit juga dapat memperihatkan tanda stress dan sistem saraf pusat
adalah penghubung integral dalam mengenal dan berspons terhadap semua
stressor.
Gangguan terkait stress meliputi:
1.

Penyakit Jantung/Penyakit Arteri Koroner
-

Frekuensi jantung tidak teratur

-

Angina Pektoris

-

Infark miokardium

-

Peningkatan blood marker penyakit arteri coroner

2. Gangguan Vaskular Perifer atau Sentral
-

Hipertensi

-

Stroke

3. Gangguan Pernapasan
-

Asma

-

Hiperventilasi

4. Gangguan Gastrointestinal
-

Anoreksia atau Obesitas

-

Konstipasi atau Diare

Universitas Sumatera Utara

-

Penyakit inflamasi usus

5. Gangguan Muskuloskletal
-

Sakit Kepala

-

Nyeri Punggung

-

Penurunan Pertumbuhan

6. Gangguan Kulit

-

Psoriasis

-

Jerawat

7. Gangguan Sistem Imun
-

Infeksi yang sering

-

Disfungsi Tiroid

-

Kanker

8. Gangguan Reproduksi
-

Amenore

-

Impotensi

-

Strilitas

-

Keguguran

9. Gangguan Perilaku
-

Makan tidak teratur

-

Penggunaan obat ( merokok, alcohol)

-

Tidak dapat tidur

10. Gangguan Psikologis
-

Keletihan

-

Depresi

-

Kesulitan berkonsentrasi/masalah memori

3.7 Sensor Heart Rate
Sensor heart rate adalah ukuran untuk menyatakan kecepatan denyut jantung,
yang dinyatakan dalam jumlah beat per minute (bpm). Detak jantung dikenal juga
sebagai denyut jantug. Jumlah detak jantung normal permenit akan bervariasi
setiap individu karena akan tergantung pada usia, ukuran tubuh, kondisi jantung,

Universitas Sumatera Utara

apakah sedang duduk atau bergerak, penggunaan obat dan bahkan suhu udara.
Bahkan emosi dapat mempengaruhi denyut jantung.
Denyut nadi adalah berapa kali arteri berdenyut permenit yang sebagai
dampak dari berdenyutnya jantung. Frekuensi denyut nadi akan sama persis
dengan detak jantung, tekanannya juga akan menggambarkan tingkat kontraksi
jantung, karena kontraksi jantung ini menyebabkan peningkatan tekanan darah
dan denyut nadi di arteri. Berikut daftar detak jantung normal permenit saat
istirahat:

Usia 1 – 11 bulan: 80-160 detak jantung per menit.
Usia 1 – 2 tahun: 80-130 detak jantung per menit.
Usia 3 – 4 tahun: 80-120 detak jantung per menit.
Usia 5 – 6 tahun: 75-115 detak jantung per menit.
Usia 7 – 9 tahun: 70-110 detak jantung per menit.
Dewasa (di atas 10 tahun): 60 – 100 detak jantung per menit.
Bagi atlet yang telah melakukan banyak olah raga mungkin detak jantung saat
istirahat bisa lebih sedikit dari 60 kali per menit, mungkin bisa hanya 40 denyut
per menit. Denyut jantung normal juga akan bervariasi, yakni akan meningkat
pada saat olahraga, suhu tubuh naik, posisi tubuh (seperti untuk sementara waktu
setelah berdiri dengan cepat), dan emosi (seperti kecemasan dan bergairah). Detak
Jantung Tidak Normal Sejumlah kondisi dapat mempengaruhi detak jantung
menjadi tidak normal. Gangguan pada detak jantung tidak normal disebut aritmia
yang menyebabkan jantung berdetak terlalu cepat, terlalu lambat atau dengan
irama yang tidak teratur, sebagai berikut: Takikardia berarti jantung berdetak
terlalu cepat pada saat istirahat (biasanya lebih dari 100 kali per menit). Jika
denyut jantung mendekati 150 permenit atau lebih tinggi, maka disebut sebagai
takikardia supraventricular (SVT).
Pada sensor untuk mendeteksi detak jantung ini digunakan infra red tipe
HIR 333 sebagai transmitternya dan photodiode sebagai receivernya.

Universitas Sumatera Utara

Light emitting diodes

Photodiode

Gambar 2.1 Pemasangan LED infrared sebagai transmitter dan photodiode
sebagai receiver
Cahaya Infra merah merupakan cahaya yang tidak tampak. Jika dilihat dengan
dengan spektroskop cahaya maka radiasi cahaya infra merahakan nampak pada
spektrum elektromagnet dengan panjang gelombang di atas panjang gelombang
cahaya merah. Dengan panjang gelombang ini maka cahaya infra merah ini akan
tidak tampak oleh mata namun radiasi panas yang ditimbulkannya masih
terasa/dideteksi.

Gambar 2.2 LED Infrared
Cahaya infra merah, walaupun mempunyai panjang gelombang yang
sangat panjang tetap tidak dapat menembus bahan-bahan yang tidak dapat
melewatkan cahaya yang nampak sehingga cahaya infra merah tetap mempunyai
karakteristik seperti halnya cahaya yang nampak oleh mata.

Gambar 2.3 Panjang Gelombang Infra Merah

Universitas Sumatera Utara

Dari grafik di atas dapat diketahui bahwa infra merah

memiliki panjang

gelombang sekitar 830nm.
Photodioda adalah suatu dioda yang arus reverse-nya berubah bila
mendapat penyinaran. Prinsip kerja dari dioda foto adalah apabila sebuah dioda
diberi reverse bias, maka akan mengalir arus yang kecil sekali yang disebut arus
reverse melalui dioda tersebut, besarnya arus reverse ini tergantung suhu dan
intensitas cahaya yang jatuh pada deplection layer-nya. Oleh karena itu, dioda ini
harus bisa tembus cahaya agar cahaya dapat mencapai deplection layer-nya
sehingga terjadi arus reverse yang besarnya tergantung intensitas cahaya yang
menyinarinya.

Gambar 2.4 Photodioda
Perbedaan pokok pada photodioda ini adalah di pasangnya sebuah lensa
pemfokus sinar.Lensa ini berfungsi untuk memfokuskan sinar jatuh.Konduktivitas
dioda ditentukan langsung oleh cahaya yang jatuh padanya yang dikirim oleh infra
red. Nilai resistansi photodioda akan naik bila cahaya tidak mengenai
permukaannya dan akan turun apabila dikenai cahaya. Photodioda berfungsi
sebagai pen trigger pada jalan masuk inverting dan juga dihubungkan seri dengan
resistor, di mana kedua komponen ini saling bekerja sama. Rangkaian tersebut
menentukan besarnya arus dan tegangan pada jalur input inverting IC.

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.5 Grafik respon photodiode terhadap berbagai panjang gelombang
Dari grafik diatas dapat diketahui bahwa respon terbaik dari photodiode
adalah bila menerima cahaya dengan panjang gelombang 800-1000nm dan IR
LED memiliki panjang gelombang sekitar 830nm.

3.8 Sensor GSR (Galvanic Skin Response)
GSR adalah sensor yang bisa mengindera dan mengukur tingkat konduktivitas
dari kulit yang mana berbeda-beda tergantung tingkat kelembapan kulit (moisture)
maupun kadar garam yang terdapat di keringat pada permukaan kulit. Hal menarik
yang jadi pusat perhatian adalah bahwa pada dasarnya kelenjar keringat di
pegaruhi oleh saraf simpatik dengan demikian berubahnya tingkat emosional
seseorang akan mempengaruhi kelenjar keringat pada permukaan kulit dalam
mensekresi keringat sehingga berdampak akhir pada peningkatan tingkat
konduktifitas kulit. Dengan cara kerja demikian, sensor ini dapat dipergunakan
dalam menentukan tingkat psikologis dan fisiologis manusia.
Menurut penelitian di Science Centre Singapore (2009), “Berjalannya arus
listrik melalui tubuh manusia biasanya ditentukan oleh resistensi kulit, yang
berkisar dari sekitar 1000 Ω untuk kulit basah untuk sekitar 500.000 Ω untuk kulit
kering. Hambatan internal dari tubuh kecil, yaitu antara 100-500 Ω.”
Resistansi
ubah

sesuai

tubuh
dengan

manusia
kondisinya.

terhadap

aliran

listrik

Resistansi tubuh

manusia

berubahterdapat

Universitas Sumatera Utara

hampir

pada

semua

kulit

tubuh. Kulit

tubuh terdiri atas 2 (dua)

lapisan, lapisan luar dan lapisan dalam. Lapisan luar tersusun dari sel-sel sisik
(scally cell) yang mempunyai resistansi yang tinggi pada keadaan kering, bersih
dan tidak sobek. Untuk kulit lapisan dalam, karena adanya cairan tubuh,
memiliki resistansi relatif lebih rendah, yakni sekitar 300 Ω.
Jadi

jika

kulit

sedang

kering,

resistansi menjadi tinggi dan cukup untuk melindungi dari bahaya sengatan
listrik.

Tetapi

untuk

mendapatkan

kondisi

kulit

yang

benar-benar

kering adalah hal yang jarang dijumpai. Kecenderungannya setiap orang akan
mengeluarkan keringat walaupun hanya sedikit. Oleh karena itu dianggap bahwa
tubuh selalu basah, resistansi listrik menjadi rendah.
Selain itu, resistansi tubuh juga dipengaruhi oleh jenis kelamin. Wanita
dewasa
laki

memiliki

dewasa.

resistansi

resistansi

Resistansi

tubuh

tubuh

tubuh

laki-laki

yang

berbeda

dengan

laki-

wanita dewasa lebih rendah dibanding

dewasa.

Oleh

karena

itu

arus

listrik

yang mengalir ke tubuh wanita dewasa cenderung lebih besar.
Dari besarnya nilai resistansi tubuh dapat diketahui nilai konduktansinya.
Konduktansi merupakan kebalikan dari resistansi sehingga dapat digunakan
rumus:
G=
Dimana

(2.1)

G = Konduktansi (Siemens)
R = Resistansi (Ω)

Gambar 2.6 Galvanic Skin Respon

Universitas Sumatera Utara

Pada sensor ini digunakan lempeng elektroda, karena lempengan elektroda
merupakan konduktor sehingga mampu mengalirkan sinyal-sinyal listrik dan
tahanan tubuh. Spesifikasi :
1. Tegangan masukan: 5V / 3.3V.
2. Sensitivitas disesuaikan melalui potensiometer.
3. Pengukuran eksternal dengan jari (Wiki Grove-GSR Sensor).

3.9 Sensor Suhu DS18B20
Suhu tubuh adalah ukuran yang digunakan untuk menyatakan kemampuan tubuh
dalam melakukan pengaturan terhadap hawa panas tubuh. Rata – rata ukuran suhu
tubuh normal berdasarkan kelompok usia :
Suhu normal anak : 36,3 – 37,7 oC
Suhu normal bayi : 36,1 – 37,7 oC
Suhu normal dewasa : 36,5 – 37,5 oC
Suhu tubuh normal dapat berubah – ubah sepanjang hari. Suhu tubuh terendah
terutama terjadi pada pagi hari, suhu tubuh dapat meningkat hingga 0,6 oC pada
sore hari. Suhu tubuh juga dapat dipengaruhi oleh aktivitas harian, misalnya pada
saat berolahraga di cuaca yang panas, suhu tubuh dapat meningkat 0,6 hingga 1
o

C. Pada wanita yang sedang mengalami ovulasi suhu tubuh juga dapat megalami

peningkatan di atas nilai normal.
Sensor suhu DS18B20 ini telah memiliki keluaran digital meskipun bentuknya
kecil, cara untuk mengaksesnya adalah dengan metode serial 1 wire. Sensor ini
sangat menghemat pin port mikrokontroler, karena 1 pin port mikrokontroler
dapat digunakan untuk berkomunikasi dengan beberapa divais lainnya. Sensor ini
juga memiliki tingkat akurasi cukup tinggi, yaitu 0,5oC pada rentang suhu -10oC
hingga +850C.

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.7 Bentuk Fisik DS18B20
Spesifikasi lain dari DS18B20 adalah sebagai berikut:
a. Memiliki kode serial 64-bit yang unik
b. Dapat beroperasi tanpa power supply dari luar
c. Power supply 3-5,5 V. Dapat diperoleh dari aliran data.
d. Pengukuraan temperatur dari -55oC - +125oC
e. Resolusi ADC 9 bit
f. Waktu konversi maks 750 ms
Tabel 2.1 Deskripsi Pin DS18B20
Pin

Name

Fungsi

1

GND

Ground

2

DQ

Data input/output

3

Vdd

Vdd (cadangan). Saat menggunakan mode parasit
power Vdd harus dihubungkan terhadap Ground.

Kelebihan dari sensor ini selain memiliki akurasi yang lebih tinggi dibanding
LM35, sensor ini memberikan nilai ukur yang lebih stabil. Dengan demikian
penggunaan sensor DS18B20 diharapkan mampu memberikan pembacaan suhu
yang lebih baik saat membaca suhu tubuh manusia.

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.8 Perbandingan pembacaan suhu oleh sensor LM35 dengan sensor
DS18B20 pada suhu kamar

3.10 Penguat Operasional
Penguat operasional (Op Amp) adalah suatu rangkaian terintegrasi yang berisi
beberapa tingkat dan konfigurasi penguat diferensial yang telah dijelaskan di
atas.Penguat operasional memilki dua masukan dan satu keluaran serta memiliki
penguatan DC yang tinggi. Untuk dapat bekerja dengan baik, penguat operasional
memerlukan tegangan catu yang simetris yaitu tegangan yang berharga positif
(+V) dan tegangan yang berharga negatif (-V) terhadap tanah (ground). Berikut
ini adalah simbol dari penguat operasional:

Gambar 2.9 Simbol Penguat operasional

Universitas Sumatera Utara

2.5.1 Karakteristik Ideal Penguat Operasional
Penguat operasional banyak digunakan dalam berbagai aplikasi karena beberapa
keunggulan yang dimilikinya, seperti penguatan yang tinggi, impedansi masukan
yang tinggi, impedansi keluaran yang rendah dan lain sebagainya. Berikut ini
adalah karakteristik dari Op Amp ideal:
1. Penguatan tegangan lingkar terbuka (open-loop voltage gain) AVOL = 
2. Tegangan ofset keluaran (output offset voltage) VOO = 0
3. Hambatan masukan (input resistance) RI = 
4. Hambatan keluaran (output resistance) RO = 0
5. Lebar pita (band width) BW = 
6. Waktu tanggapan (respon time) = 0 detik
7. Karakteristik tidak berubah dengan suhu
Kondisi ideal tersebut hanya merupakan kondisi teoritis tidak mungkun
dapat dicapai dalam kondisi praktis. Tetapi para pembuat Op Amp berusaha untuk
membuat Op Amp yang memiliki karakteristik mendekati kondisi-kondisi di atas.
Karena itu sebuah Op Amp yang baik harus memiliki karakteristik yang
mendekati kondisi ideal. Berikut ini akan dijelaskan satu persatu tentang kondisikondisi ideal dari Op Amp.

2.5.1.1 Penguatan Tegangan Lingkar Terbuka
Penguatan tegangan lingkar terbuka (open loop voltage gain) adalah penguatan
diferensial Op Amp pada kondisi dimana tidak terdapat umpan balik (feedback)
yang diterapkan padanya.Secara ideal, penguatan tegangan lingkar terbuka adalah:
AVOL =
AVOL =

= 
= 

(2.2)
(2.3)

Tanda negatif menandakan bahwa tegangan keluaran VO berbeda fasa dengan
tegangan masukan Vid. Konsep tentang penguatan tegangan tak berhingga tersebut
sukar untuk divisualisasikan dan tidak mungkin untuk diwujudkan. Suatu hal yang
perlu untuk dimengerti adalah bahwa tegangan keluaran VO jauh lebih besar
daripada tegangan masukan Vid. Dalam kondisi praktis, harga AVOL adalah antara
5000 (sekitar 74 dB) hingga 100000 (sekitar 100 dB).

Universitas Sumatera Utara

Tetapi dalam penerapannya tegangan keluaran VO tidak lebih dari tegangan catu
yang diberikan pada Op Amp.Karena itu Op Amp baik digunakan untuk
menguatkan sinyal yang amplitudonya sangat kecil.

2.5.1.2 Tegangan Ofset Keluaran
Tegangan ofset keluaran (output offset voltage) VOO adalah harga tegangan
keluaran dari Op Amp terhadap tanah (ground) pada kondisi tegangan masukan
Vid = 0. Secara ideal, harga VOO = 0 V. Op Amp yang dapat memenuhi harga
tersebut disebut sebagai Op Amp dengan CMR (common mode rejection) ideal.
Tetapi

dalam

kondisi

praktis,

akibat

adanya

ketidakseimbangan

dan

ketidakidentikan dalam penguat diferensial dalam Op Amp tersebut, maka
tegangan ofset VOO biasanya berharga sedikit di atas 0 V. Apalagi apabila tidak
digunakan umpan balik maka harga VOO akan menjadi cukup besar untuk
menimbulkan saturasi pada keluaran. Untuk mengatasi hal ini, maka perlu
diterapakan tegangan koreksi pada Op Amp. Hal ini dilakukan agar pada saat
tegangan masukan Vid = 0, tegangan keluaran VO juga = 0.

2.5.1.3 Hambatan Masukan
Hambatan masukan (input resistance) Ri dari Op Amp adalah besar hambatan di
antara kedua masukan Op Amp. Secara ideal hambatan masukan Op Amp adalah
tak berhingga. Tetapi dalam kondisi praktis, harga hambatan masukan Op Amp
adalah antara 5 k hingga 20 M, tergantung pada tipe Op Amp. Harga ini
biasanya diukur pada kondisi Op Amp tanpa umpan balik. Apabila suatu umpan
balik negatif (negative feedback) diterapkan pada Op Amp, maka hambatan
masukan Op Amp akan meningkat.
Dalam suatu penguat, hambatan masukan yang besar adalah suatu hal yang
diharapkan. Semakin besar hambatan masukan suatu penguat, semakin baik
penguat tersebut dalam menguatkan sinyal yang amplitudonya sangat kecil.
Dengan hambatan masukan yang besar, maka sumber sinyal masukan tidak
terbebani terlalu besar.

Universitas Sumatera Utara

2.5.1.4 Hambatan Keluaran
Hambatan Keluaran (output resistance) RO dari Op Amp adalah besarnya
hambatan dalam yang timbul pada saat Op Amp bekerja sebagai pembangkit
sinyal. Secara ideal harga hambatan keluaran RO Op Amp adalah = 0. Apabula hal
ini tercapai, maka seluruh tegangan keluaran Op Amp akan timbul pada beban
keluaran (RL), sehingga dalam suatu penguat, hambatan keluaran yang kecil
sangat diharapkan.
Dalam kondisi praktis harga hambatan keluaran Op Amp adalah antara
beberapa ohm hingga ratusan ohm pada kondisi tanpa umpan balik. Dengan
diterapkannya umpan balik, maka harga hambatan keluaran akan menurun hingga
mendekati kondisi ideal.

2.5.1.5 Lebar Pita
Lebar pita (band width) BW dari Op Amp adalah lebar frekuensi tertentu dimana
tegangan keluaran tidak jatuh lebih dari 0,707 dari harga tegangan maksimum
pada saat amplitudo tegangan masukan konstan.Secara ideal, Op Amp memiliki
lebar pita yang tak terhingga.Tetapi dalam penerapannya, hal ini jauh dari
kenyataan.
Sebagian besar Op Amp serba guan memiliki lebar pita hingga 1 MHz dan
biasanya diterapkan pada sinyal dengan frekuensi beberapa kiloHertz.Tetapi ada
juga Op Amp yang khusus dirancang untuk bekerja pada frekuensi beberapa
MegaHertz.Op Amp jenis ini juga harus didukung komponen eksternal yang dapat
mengkompensasi frekuensi tinggi agar dapat bekerja dengan baik.

2.5.1.6 Waktu Tanggapan
Waktu tanggapan (respon time) dari Op Amp adalah waktu yang diperlukan oleh
keluaran untuk berubah setelah masukan berubah. Secara ideal harga waktu
respon Op Amp adalah = 0 detik, yaitu keluaran harus berubah langsung pada saat
masukan berubah.
Tetapi dalam prakteknya, waktu tanggapan dari Op Amp memang cepat
tetapi tidak langsung berubah sesuai masukan. Waktu tanggapan Op Amp
umumnya adalah beberapa mikro detik hal ini disebut juga slew rate. Perubahan

Universitas Sumatera Utara

keluaran yang hanya beberapa mikrodetik setelah perubahan masukan tersebut
umumnya disertai dengan oveshoot yaitu lonjakan yang melebihi kondisi steady
state.Tetapi pada penerapan biasa, hal ini dapat diabaikan.

2.5.1.7 Karakteristik Terhadap Suhu
Sebagai mana diketahui, suatu bahan semikonduktor yang akan berubah
karakteristiknya apabila terjadi perubahan suhu yang cukup besar. Pada Op Amp
yang ideal, karakteristiknya tidak berubah terhadap perubahan suhu.Tetapi dalam
prakteknya, karakteristik sebuah Op Amp pada umumnya sedikit berubah,
walaupun pada penerapan biasa, perubahan tersebut dapat diabaikan.

2.5.2 Implementasi Penguat Operasional
Rangkaian yang akan dijelaskan dan dianalisa dalam tulisan ini akan
menggunakan penguat operasional yang bekerja sebagai komparator dan sekaligus
bekerja sebagai penguat. Berikut ini adalah konfigurasi Op Amp yang bekerja
sebagai penguat:

Gambar 2.10 Penguaat non inverting
Gambar di atas adalah gambar sebuah penguat non inverting. Penguat tersebut
dinamakan penguat noninverting karena masukan dari penguat tersebut adalah
masukan noninverting dari Op Amp.Sinyal keluaran penguat jenis ini sefasa
dengan sinyal keluarannya. Adapun besar penguatan dari penguat ini dapat
dihitung dengan rumus:
AV =

(2.4)

AV = 1 +

(2.5)

Universitas Sumatera Utara

Sehingga :
VO =1+( ) Vid

(2.6)

Selain penguat noninverting, terdapat pula konfigurasi penguat inverting. Dari
penamaannya, maka dapat diketahui bahwa sinyal masukan dari penguat jenis ini
diterapkan pada masukan inverting dari Op Amp, yaitu masukan dengan tanda “
“.Sinyal masukan dari pengaut inverting berbeda fasa sebesar 1800 dengan sinyal
keluarannya.Jadi jika ada masukan positif, maka keluarannya adalah negatif.
Berikut ini adalah skema dari penguat inverting:

Gambar 2.11 Penguat inverting
Penguatan dari penguat di atas dapat dihitung dengan rumus:
AV = 

(2.7)

Sehingga:
VO = 

Vid

(2.8)

Membuat op-amp bisa menggunakan gabungan transistor dan juga IC opamp. IC op-amp dasar adalah LM741, namun yang biasa digunakan adalah IC
LM324 yang merupakan gabungan dari 4 buah op-amp.

Gambar 2.12 IC LM324

Universitas Sumatera Utara

IC LM324 merupakan IC Operational Amplifier. IC ini mempunyai tegangan
kerja antara +5 V sampai +15V untuk +Vcc dan -5V sampai -15V untuk -Vcc.
Adapun definisi dari masing-masing pin IC LM324 adalah sebagai berikut :
a. Pin 1,7,8,14 (Output) merupakan sinyal output.
b. Pin 2,6,9,13 (Inverting Input). Semua sinyal input yang berada di pin ini
akan mempunyai output yang berkebalikan dari input.
c. Pin 3,5,10,12 (Non-inverting input). Semua sinyal input yang berada di pin
ini akan mempunyai output yang sama dengan input (tidak berkebalikan).
d. Pin 4 (+Vcc). Pin ini dapat beroperasi pada tegangan antara +5 Volt
sampai +15 Volt.
e. Pin 11 (-Vcc). Pin ini dapat beroperasi pada tegangan antara -5 Volt
sampai -15 Volt.

3.11 Mikrokontroler ATMega 8
Mikrokontroler sesuai namanya adalah suatu alat atau komponen pengontrol atau
pengendali yang berukuran mikro atau kecil.Sebelum ada mikrokontroler, telah
ada terlebih dahulu muncul mikroprosesor. Bila dibandingkan dengan
mikroprosesor, mikrokontroler jauh lebih unggul karena terdapat berbagai alasan,
diantaranya :
a.

Tersedianya I/O

I/O dalam mikrokontroler sudah tersedia sementara pada mikroprosesor
dibutuhkan IC tambahan untuk menangani I/O tersebut.IC I/O yang dimaksud
adalah PPI 8255.
b.

Memori Internal

Memori merupakan media untuk menyimpan program dan data sehingga mutlak
harus ada.Mikroprosesor belum memiliki memori internal sehingga memerlukan
IC memori eksternal.Dengan kelebihan-kelebihan di atas, ditambah dengan
harganya yang relatif murah sehingga banyak penggemar elektronika yang
kemudian beralih ke mikrokontroler.Namun demikian, meski memiliki berbagai
kelemahan, mikroprosesor tetap digunakan sebagai dasar dalam mempelajari
mikrokontroler. Inti kerja dari keduanya adalah sama, yakni sebagai pengendali
suatu sistem.

Universitas Sumatera Utara

Mikrokontroler adalah otak dari suatu sistem elektronika seperti halnya
mikroprosesor sebagai otak komputer. Namun mikrokontroler memiliki nilai
tambah karena didalamnya sudah terdapat memori dan sistem input/output dalam
suatu kemasan IC. Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s RISC processor)
standar memiliki arsitektur 8-bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16bit dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. Berbeda
dengan instruksi MCS-51 yang membutuhkan 12 siklus clock karena memiliki
arsitektur CISC (seperti komputer).

2.6.1 Konfigurasi Pin AVR ATMega 8
Untuk penjelasan pindari AVR ATMega 8 ditunjukkan dalam Gambar di bawah
ini:

Gambar 2.13 Konfigurasi Pin ATMega 8
Konfigurasi pin ATMega 8 dengan kemasan 28 pin, dapat dijelaskan fungsi dan
masing-masing pin ATMega 8 sebagai berikut :
1. VCC
Suplai tegangan digital. Besarnya tegangan berkisar antara 4,5 – 5,5V
untuk ATmega8 dan 2,7 – 5,5V untuk ATmega8L.
2. GND
Referensi nol suplai tegangan digital.

Universitas Sumatera Utara

3. PORT B
PORT B merupakan jalur data 8bit yang dapat difungsikan sebagai
input/output. Selain itu PORT B juga dapat memiliki fungsi alternatif
seperti yang tertera pada gambar di bawah ini.
Tabel 2.2 Fungsi Port B

4. PORT C
PORT C merupakan jalur data 7bit yang dapat difungsikan sebagai
input/output digital. Fungsi alternatif PORT C antara lain sebagai berikut.
Tabel 2.3 Fungsi Port C

5. PORT D
PORT D merupakan jalur data 8bit yang masing-masing pin-nya juga
dapat difungsikan sebagai input/output. Sama seperti PORT B dan PORT

Universitas Sumatera Utara

C, PORT D juga memiliki fungsi alternatif seperti terlihat pada gambar
dibawah ini
Tabel 2.4 Fungsi Port D

6. RESET
Pin masukan Reset. Sinyal LOW pada pin ini dengan lebar minimum 1,5
mikrodetik akan membawa mikrokontroler ke kondisi Reset, meskipun
clock tidak running. Sinyal dengan lebar kurang dari 1,5 mikrodetik tidak
menjamin terjadinya kondisi Reset.
7. AVCC
Pin suplai tegangan untuk ADC, PC3..PC0, dan ADC7..ADC6. Pin ini
harus dihubungkan dengan VCC, meskipun ADC tidak digunakan. Jika
ADC digunakan, VCC harus dihubungkan ke AVCC melalui low-pass
filter untuk mengurangi noise.
8. AREF
Pin Analog Reference untuk ADC.
9. ADC7-ADC6
Analog input ADC. Hanya ada pada ATmega8 dengan package TQFP dan
QFP/MLF.

3.12

LCD (Liquid Crystal Display) M1632 16x2 Char.

LCD adalah sebuah peraga kristal cair. Prinsip kerja LCD adalah

mengatur

cahaya yang ada, atau nyala LED. LCD yang digunakan adalah LCD M1632
buatan Seiko Instrument Inc. Berikut ini diperlihatkan konfigurasi penyemat LCD.

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.14 LCD

2.7.1 Konfigurasi penyemat LCD
Pada gambar 2.6 diperlihatkan konfigurasi penyemat LCD yang terdiri dari 16
penyemat yang masing-masing penyemat mempunyai fungsi yang berbeda-beda.

Tabel 2.5 Fungsi penyemat LCD M1632
Penyemat

Simbol

Logika

Keterangan

1

Vss

-

Catu Daya 0 Volt (Ground)

2

Vcc

-

Catu Daya 5 Volt

3

Vee

-

Catu daya untuk LCD

4

RS

H/L

H: Masukan Data, L: Masukan Instruksi

5

R/W

H/L

H: Baca (Read), L: Tulis (Write)

6

E

H/L (L)

Enable Signal

7

DB0

H/L

Data Bit 0

8

DB1

H/L

Data Bit 1

9

DB2

H/L

Data Bit 2

10

DB3

H/L

Data Bit 3

11

DB4

H/L

Data Bit 4

12

DB5

H/L

Data Bit 5

13

DB6

H/L

Data Bit 6

14

DB7

H/L

Data Bit 7

15

V+ BL

-

Backlight 4-4,2 Volt ; 50-200 mA

16

V- BL

-

Backlight 0 Volt (ground)

Universitas Sumatera Utara

LCD M1632 mempunyai karakteristik sebagai berikut :
1. 16 karakter, dua baris tampilan kristal cair (LCD) dari matriks titik.
2. Duty Ratio : 1/16.
3. ROM pembangkit karakter untuk 192 tipe karakter
4. Mempunyai dua jenis RAM yaitu, RAM pembangkit karakter dan RAM
data tampilan.
5. RAM pembangkit karakter untuk 8 tipe karakter program tulis dengan
bentuk 5 x 7 matrik titik.
6. RAM data tampilan dengan bentuk 80 x 8 matrik titik (maksimum 80
karakter).
7. Mempunyai pembangkit clock internal.
8. Sumber tegangan tunggal +5 Volt.
9. Rangkaian otomatis reset saat daya dinyalakan.
10. Jangkauan suhu pengoperasian 0 sampai 50 derajat.
LCD M1632 terdiri dari dua bagian utama.Bagian pertama merupakan panel
LCD sebagai media penampil informasi dalam bentuk huruf / angka dua baris,
masing-masing baris bisa menampung 16 huruf/angka. Bagian kedua merupakan
sebuah sistem yang dibentuk dengan mikrokontroler yang ditempelkan dibalik
panel LCD, yang berfungsi mengatur tampilan informasi serta mengatur
komunikasi LCD M1632 dengan mikrokontroler.

Universitas Sumatera Utara