BAB II LANDASAN TEORI - Rancang Bangun Alat Pengukur Panjang Jalan Menggunakan Sensor Optocoupler Berbasis Mikrokontroler Atmega8

BAB II LANDASAN TEORI

2.1. Sensor Optocoupler

  Optocoupler adalah suatu piranti yang terdiri dari 2 bagian yaitu transmitter dan receiver, yaitu antara bagian cahaya dengan bagian deteksi sumber cahaya terpisah. Biasanya optocoupler digunakan sebagai saklar elektrik, yang bekerja secara otomatis. Optocoupler adalah suatu komponen penghubung (coupling) yang bekerja berdasarkan picu cahaya optic. Optocoupler terdiri dari dua bagian yaitu :

• Pada transmitter dibangun dari sebuah LED infra merah. Jika dibandingkan dengan menggunakan LED biasa, LED inframerah memiliki ketahanan yang lebih baik terhadap sinyal tampak. Cahaya yang dipancarkan oleh LED inframerah tidak terlihat oleh mata telanjang.
• Pada bagian receiver dibangun dengan dasar komponen phototransistor.

  Phototransistor merupakan suatu transistor yang peka terhadap tenaga cahaya. Suatu sumber cahaya menghasilkan energi panas, begitu pula dengan spektrum infra merah. Karena spekrum infra mempunyai efek panas yang lebih besar dari cahaya tampak, maka photodioda lebih peka untuk menangkap radiasi dari sinar infra merah.

2.2.1 Karakteristik Sensor Optocoupler

  Optocoupler merupakan salah satu jenis komponen yang memanfaatkan sinar sebagai pemicu on / off-nya. Opto berarti optic dan coupler berarti pemicu. Sehingga bisa diartikan bahwa optocoupler merupakan suatu komponen yang bekerja berdasarkan picu cahaya optic opto-coupler termasuk dalam sensor, dimana terdiri dari dua bagian yaitu transmitter dan receiver. Dasar rangkaian dapat ditunjukkan seperti pada gambar dibawah ini :

Gambar 1.1 Rangkaian Dasar Optocoupler

  LED infra merah ini merupakan komponen elektronika yang memancarkan cahaya infra merah dengan konsumsi daya sangat kecil. Jika diberi prasikap maju, LED infra merah yang terdapat pada optocoupler akan mengeluarkan panjang gelombang sekitar 0,9 mikrometer. Photodioda memiliki sambungan kolektor– basis yang besar dengan cahaya infra merah, karena cahaya ini dapat membangkitkan pasangan lubang elektron. Dengan diberi prasikap maju, cahaya yang masuk akan menimbulkan arus pada kolektor. Photodioda memiliki bahan utama yaitu germanium atau silikon yang sama dengan bahan pembuat transistor.

  Tipe Photodioda juga sama dengan transistor pada umumnya yaitu PNP dan NPN. Perbedaan transistor dengan Photodioda hanya terletak pada rumahnya yang memungkinkan cahaya infra merah mengaktifkan daerah basis, sedangkan transistor biasa ditempatkan pada rumah logam yang tertutup.

2.2.2 Prinsip Kerja Sensor Optocoupler

  Jika antara photodioda dan LED terhalang maka photodioda tersebut akan off sehingga output dari kolektor akan berlogika high.

  Sebaliknya jika antara phototransistor dan LED tidak terhalang maka phototransistor dan LED tidak terhalang maka phototransistor tersebut akan on sehingga output-nya akan berlogika low. Ditinjau dari penggunaanya, fisik optocoupler dapat berbentuk bermacam-macam. Bila hanya digunakan untuk mengisolasi level tegangan atau data pada sisi transmitter dan sisi receiver, maka optocoupler ini biasanya dibuat dalam bentuk solid ( tidak ada ruang antara LED dan phototransistor ). Sehingga sinyal listrik yang ada pada input dan otput akan terisolasi. Dengan kata lain optocoupler ini digunakan sebagai optoisolator jenis

  IC.

2.2. Mikrokontroler AVR Atmega8

  Atmel AVR adalah jenisMikrokontroler AVR ini memiliki arsitektur (Reduce Instruction Set Computing) delapan bit, di mana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16 bits word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 (satu ) siklus clock.

  Nama AVR sendiri berasal dari "Alf (Egil Bogen) and Vegard (Wollan) 's Risc processor" dimanayang menemukan mikrokontroller AVR yang kemudian diproduksi oleh perusahaan yang bernama Atmel. Perbedaannya pada mikro yang pada umumnya digunakan seperti MCS51 adalah pada AVR tidak perlu menggunakan oscillator eksternal karena di dalamnya sudah terdapat internal

  

oscillator . Selain itu kelebihan dari AVR adalah memiliki Power-On Reset, yaitu

  tidak perlu ada tombol reset dari luar karena cukup hanya dengan mematikan

  

supply , maka secara otomatis AVR akan melakukan reset. Untuk beberapa jenis

  AVR terdapat beberapa fungsi khusus seperti ADC, EEPROM sekitar 128 byte sampai dengan 512 byte.

Gambar 2.2. Atmega8

  AVR ATmega8 adalah mikrokontroler 8-bit berarsitektur AVR RISC yang memiliki 8K byte in-System Programmable Flash. Mikrokontroler dengan konsumsi daya rendah ini mampu mengeksekusi instruksi dengan kecepatan maksimum 16MIPS (million of instuctions per second) pada frekuensi 16MHz.

  ATmega8 hanya dapat bekerja pada tegangan antara 4,5 – 5,5 V.

2.2.1. Konfigurasi Pin Atmega8 Yang Digunakan

  Pada ATmega8 memiliki 28 Pin, yang masing-masing pin nya memiliki fungsi yang berbeda-beda baik sebagai port maupun fungsi yang lainnya. Berikut akan dijelaskan fungsi dari masing-masing kaki : a. AVCC Merupakan supply tegangan digital.

  b.

  GND

  Merupakan ground untuk semua komponen yang membutuhkan grounding.

  c.

  Port B (PB7...PB0)

Gambar 2.3. Konfigurasi Pin Atmega8

  Didalam Port B terdapat XTAL1, XTAL2, TOSC1, TOSC2. Jumlah Port B adalah 8 buah pin, mulai dari pin B.0 sampai dengan B.7. Tiap pin dapat digunakan sebagai input maupun output. Port B merupakan sebuah 8-bit bi-directional I/O dengan internal pull-up resistor. Sebagai input, pin-pin yang terdapat pada port B yang secara eksternal diturunkan, maka akan mengeluarkan arus jika pull-up resistor diaktifkan. Khusus PB6 dapat digunakan sebagai input crystal (inverting

  

oscillator amplifier ) dan input ke rangkaian clock internal, bergantung pada

  pengaturan Fuse bit yang digunakan untuk memilih sumber clock. Sedangkan untuk PB7 dapat digunakan sebagai output Kristal (output oscillator amplifier) bergantung pada pengaturan Fuse bit yang digunakan untuk memilih sumber clock. Jika sumber clock yang dipilih dari oscillator internal, PB7 dan PB6 dapat digunakan sebagai I/O atau jika menggunakan maka PB6 dan PB7 (TOSC2 dan TOSC1) digunakan untuk saluran input timer.

Tabel 2.1. Fungsi Alternatif Port B

  d. Port C (PC5…PC0) Port C merupakan sebuah 7-bit bi-directional I/O port yang di dalam masing-masing pin terdapat pull-up resistor. Jumlah pin nya hanya 7 buah mulai dari pin C.0 sampai dengan pin C.6. Sebagai keluaran/output port C memiliki karakteristik yang sama dalam hal menyerap arus (sink) ataupun mengeluarkan arus (source). ADC 6 channel (PC0,PC1,PC2,PC3,PC4,PC5) dengan resolusi sebesar 10bit. ADC dapat kita gunakan untuk mengubah input yang berupa tegangan analog menjadi data digital. I2C (SDA dan SDL) merupakan salah satu fitur yang terdapat pada PORTC. I2C digunakan untuk komunikasi dengan sensor atau device lain yang memiliki komunikasi data tipe I2C seperti sensor kompas, accelerometer nunchuck , dll.

  e. RESET/PC6 Jika RSTDISBL Fuse diprogram, maka PC6 akan berfungsi sebagai pin I/O.

  Pin ini memiliki karakteristik yang berbeda dengan pin-pin yang terdapat pada port C lainnya. Namun jika RSTDISBL Fuse tidak diprogram, maka pin ini akan berfungsi sebagai input reset. Dan jika level tegangan yang masuk ke pin ini rendah dan pulsa yang ada lebih pendek dari pulsa minimum, maka akan menghasilkan suatu kondisi reset meskipun clock-nya tidak bekerja. RESET merupakan salah satu pin penting di mikrokontroler, RESET dapat digunakan untuk merestart program. Pada ATMega8 pin RESET digabungkan dengan salah satu pin IO (PC6). Secara default PC6 ini di disable dan diganti menjadi pin RESET. Kita dapat melakukan konfigurasi di fusebit untuk melakukan pengaturannya.

Tabel 2.2. Fungsi Alternatif Port C f.

  Port D (PD7…PD0) Port D merupakan 8-bit bi-directional I/O dengan internal pull-up resistor.

  Fungsi dari port ini sama dengan port-port yang lain. Hanya saja pada port ini tidak terdapat kegunaan-kegunaan yang lain. Pada port ini hanya berfungsi sebagai masukan dan keluaran saja atau biasa disebut dengan I/O.

Tabel 2.3. Fungsi Alternatif Port D

  g. USART (TXD dan RXD) merupakan jalur data komunikasi serial dengan level sinyal TTL. Pin TXD berfungsi untuk mengirimkan data serial, sedangkan RXD kebalikannya yaitu sebagai pin yang berfungsi untuk menerima data serial. Interrupt (INT0 dan INT1) merupakan pin dengan fungsi khusus sebagai interupsi

  

hardware . Interupsi biasanya digunakan sebagai selaan dari program, misalkan

  pada saat program berjalan kemudian terjadi interupsi hardware/software maka program utama akan berhenti dan akan menjalankan program interupsi. XCK dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk USART, namun kita juga dapat memanfaatkan clock dari CPU, sehingga tidak perlu membutuhkan external clock.

  T0 dan T1 berfungsi sebagai masukan counter external untuk timer 1 dan timer 0. AIN0 dan AIN1 keduanya merupakan masukan input untuk analog comparator.

2.2 Liquid Crystal Display (LCD)

  Display elektronik adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD (Liquid

  

Cristal Display ) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan

  teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit.

Gambar 2.4 Liquid Crystal Display (LCD) Character 2x16

  LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik.Material LCD (Liquid Cristal

  

Display ) LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening

  dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang.

Tabel 2.4 pin –pin konfigurasi pada LCDGambar 2.5 Pin-Pin Liquid Crystal Display (LCD)

2.5 Transistor Sebagai Komparator

  Komparator adalah rangkaian elektronika yang berfungsi membandingkan dua nilai tegangan kemudian menentukan hasil tegangan keluarannyanya, mana yang lebih besar dan mana yang lebih kecil. Komparator bisa rangkai menggunakan satu buah transistor yang pada pin basis nya terpasang resistor variable, dimana resisitor variabel ini berfungsi sebagai pembagi tegangan yang di terima dari optocoupler. Tegangan yang melewati tegangan lutut (0,7 volt) pad pin basis akan menghasilkan tegangan keluaran pada transistor mendekati dengan tegangan Vcc, sedangan tegangan yang berada dibawah tegangan lutut akan menghasilkan tegangan keluaran pada transistor mendekati dengan tegangan 0 volt.