BAB II - Elib Unikom

6
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Pada bagian ini akan diuraikan secara singkat mengenai tinjauan pustaka
yang mendukung dalam perancangan sistem pengontrolan pH air secara otomatis
untuk pengembangbiakan udang.
2.1
Sensor dan Tranduser
Sensor adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk mendeteksi gejala-
gejala atau sinyal-sinyal yang berasal dari perubahan suatu energi seperti energi
listrik, energi fisika, energi kimia, energi biologi, energi mekanik dan sebagainya.
Contoh: kamera sebagai sensor penglihatan, telinga sebagai sensor pendengaran,
kulit sebagai sensor peraba, LDR (light dependent resistance) sebagai sensor
cahaya, dan lainnya.
Transduser adalah sebuah alat yang bila digerakan oleh suatu energi di
dalam sebuah sistem transmisi, akan menyalurkan energi tersebut dalam bentuk
yang sama atau dalam bentuk yang berlainan ke sistem transmisi berikutnya.
Transmisi energi ini bisa berupa listrik, mekanik, kimia, optic (radiasi) atau
thermal (panas). Contoh: generator adalah transduser yang merubah energi
mekanik menjadi energi listrik, motor adalah transduser yang merubah energi
listrik menjadi energi mekanik, dan sebagainya.
7
2.1.1 Peryaratan Umum Sensor dan Transduser
Dalam memilih peralatan sensor dan transduser yang tepat dan sesuai
dengan sistem yang akan di sensor maka perlu diperhatikan persyaratan umum
sensor berikut ini :
a.
Linearitas
Ada banyak sensor yang menghasilkan sinyal keluaran yang berubah
secara kontinyu sebagai tanggapan terhadap masukan yang berubah secara
kontinyu. Sebagai contoh, sebuah sensor panas dapat menghasilkan tegangan
sesuai dengan panas yang dirasakannya. Dalam kasus seperti ini, biasanya dapat
diketahui secara tepat bagaimana perubahan keluaran dibandingkan dengan
masukannya berupa sebuah grafik. Gambar 2.1 memperlihatkan hubungan dari
dua buah sensor panas yang berbeda. Garis lurus pada gambar 2.1(a).
memperlihatkan tanggapan linier, sedangkan pada gambar 2.1(b). adalah
1
Temperatur (masukan)
Temperatur (masukan)
tanggapan non-linier.
0
Tegangan (keluaran)
(a) Tangapan linier
100
1
0
100
Tegangan (keluaran)
(b) Tangapan non linier
Gambar 2.1. Keluaran dari transduser panas
8
b.
Sensitivitas
Sensitivitas akan menunjukan seberapa jauh kepekaan sensor terhadap
kuantitas yang diukur. Sensitivitas sering juga dinyatakan dengan bilangan yang
menunjukan “perubahan keluaran dibandingkan unit perubahan
masukan”.
Beberepa sensor panas dapat memiliki kepekaan yang dinyatakan dengan “satu
volt per derajat”, yang berarti perubahan
satu derajat pada masukan akan
menghasilkan perubahan satu volt pada keluarannya. Sensor panas lainnya dapat
saja memiliki kepekaan “dua volt per derajat”, yang berarti memiliki kepakaan
dua kali dari sensor yang pertama. Linieritas sensor juga mempengaruhi
sensitivitas dari sensor. Apabila tanggapannya linier, maka sensitivitasnya juga
akan sama untuk jangkauan pengukuran keseluruhan. Sensor dengan tanggapan
pada gambar 2.1(b) akan lebih peka pada temperatur yang tinggi dari pada
temperatur yang rendah.
c.
Tanggapan Waktu
Tanggapan waktu pada sensor menunjukan seberapa cepat tanggapannya
terhadap perubahan masukan. Sebagai contoh, instrumen dengan tanggapan
frekuensi yang jelek adalah sebuah termometer merkuri. Masukannya adalah
temperatur dan keluarannya adalah posisi merkuri. Misalkan perubahan
temperatur terjadi sedikit demi sedikit dan kontinyu terhadap waktu, seperti
tampak pada gambar 2.2(a).
Frekuensi adalah jumlah siklus dalam satu detik dan diberikan dalam
satuan Hertz (Hz). [1 Hertz berarti 1 siklus per detik, 1 kiloHertz berarti 1000
siklus per detik]. Pada frekuensi rendah, yaitu pada saat temperatur berubah secara
lambat, termometer pun akan mengikuti perubahan tersebut. Tetapi apabila
9
perubahan temperatur sangat cepat lihat gambar 2.2(b) maka tidak diharapkan
akan melihat perubahan besar pada termometer merkuri, karena ia bersifat lamban
50
Rata-rata
Temperatur
dan hanya akan menunjukan temperatur rata-rata.
40
30
Waktu
1 siklus
(a) Perubahan lambat
50
40
30
(b) Perubahan cepat
Gambar 2.2 Temperatur berubah secara kontinyu
Ada bermacam cara untuk menyatakan tanggapan frekuensi sebuah sensor.
Misalnya “satu miliVolt pada 500 Hertz”. Tanggapan frekuensi dapat pula
dinyatakan dengan “decibel (dB)”, yaitu untuk membandingkan daya keluaran
pada frekuensi tertentu dengan daya keluaran pada frekuensi referensi.
2.1.2
Jenis Sensor dan Transduser
Perkembangan sensor dan transduser sangat cepat sesuai kemajuan
teknologi otomasi, semakin komplek suatu sistem otomasi dibangun maka
semakin banyak jenis sensor yang digunakan.
Sesuai dengan fungsi sensor sebagai pendeteksi sinyal dan menginformasikan sinyal tersebut ke sistem berikutnya, maka peranan dan fungsi
sensor akan dilanjutkan oleh transduser. Karena keterkaitan antara sensor dan
transduser begitu erat maka pemilihan transduser yang tepat dan sesuai juga perlu
diperhatikan.
10
2.1.3
Klasifikasi Sensor
Secara umum berdasarkan fungsi dan penggunaannya sensor dapat
dikelompokan menjadi 4 bagian yaitu:
a. sensor thermal (panas)
b. sensor mekanis
c. sensor optik (cahaya)
d.
sensor biokimia
Sensor thermal adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi gejala
perubahan panas/temperatur/suhu pada suatu dimensi benda atau dimensi ruang
tertentu.
Contohnya; bimetal, termistor, termokopel, RTD, photo transistor, photo dioda,
photo multiplier, photovoltaik, infrared pyrometer, hygrometer, dsb.
Sensor mekanis adalah sensor yang mendeteksi perubahan gerak mekanis,
seperti perpindahan atau pergeseran atau posisi, gerak lurus dan melingkar,
tekanan, aliran, level dsb.
Contoh; strain gage, linear variable deferential transformer (LVDT), proximity,
potensiometer, load cell, bourdon tube, dsb.
Sensor optic atau cahaya adalah sensor yang mendeteksi perubahan cahaya
dari sumber cahaya, pantulan cahaya ataupun bias cahaya yang mengernai benda
atau ruangan.
Contoh; photo cell, photo transistor, photo diode, photo voltaic, photo multiplier,
pyrometer optic, dsb.
Sensor biokimia adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi gejala
perubahan kimia. Salah satu contohnya adalah sensor pH (pH electrode).
11
2.1.4
Klasifikasi Transduser
a. Self generating transduser (transduser pembangkit sendiri)
Self generating transduser adalah transduser yang hanya memerlukan
satu sumber energi.
Contoh: piezo electric, termocouple, photovoltatic, termistor, dsb.
Ciri transduser ini adalah dihasilkannya suatu energi listrik dari
transduser secara langsung. Dalam hal ini transduser berperan sebagai
sumber tegangan.
b. External power transduser (transduser daya dari luar)
External power transduser adalah transduser yang memerlukan sejumlah
energi dari luar untuk menghasilkan suatu keluaran.
Contoh: RTD (resistance thermal detector), Starin gauge, LVDT (linier
variable differential transformer), Potensiometer, NTC, dsb.
Tabel berikut menyajikan prinsip kerja serta pemakaian transduser
berdasarkan sifat kelistrikannya.
Tabel 2.1 Kelompok transduser
Parameter listrik
dan kelas transduser
Potensiometer
Strain gage
Transformator
selisih (LVDT)
Gage arus pusar
Prinsip kerja dan sifat alat
Transduser Pasif
Perubahan nilai tahanan karena
posisi kontak bergeser
Perubahan nilai tahanan akibat
perubahan panjang kawat oleh
tekanan dari luar
Tegangan selisih dua kumparan
primer akibat pergeseran inti
trafo
Perubahan induktansi kumparan
akibat perubahan jarak plat
Pemakaian alat
Tekanan,
pergeseran/posisi
Gaya, torsi, posisi
Tekanan, gaya,
pergeseran
Pergeseran, ketebalan
12
Sel fotoemisif
Photomultiplier
Termokopel
Generator
kumparan putar
(tachogenerator)
Piezoelektrik
Sel foto tegangan
Termometer
tahanan (RTD)
Hygrometer
tahanan
Termistor (NTC)
Mikropon kapasitor
Pengukuran
reluktansi
Transduser Aktif
Emisi elektron akibat radiasi
yang masuk pada permukaan
fotemisif
Emisi elektron sekunder akibat
radiasi yang masuk ke katoda
sensitif cahaya
Pembangkitan ggl pada titik
sambung dua logam yang
berbeda akibat dipanasi
Perputaran sebuah kumparan di
dalam medan magnit yang
membangkitkan tegangan
Pembangkitan ggl bahan kristal
piezo akibat gaya dari luar
Terbangkitnya tegangan pada
sel foto akibat rangsangan
energi dari luar
Perubahan nilai tahanan kawat
akibat perubahan temperatur
Tahanan sebuah strip konduktif
berubah terhadap kandungan
uap air
Penurunan nilai tahanan logam
akibat kenaikan temperatur
Tekanan suara mengubah nilai
kapasitansi dua buah plat
Reluktansi rangkaian magnetik
diubah dengan mengubah posisi
inti besi sebuah kumparan
Cahaya dan radiasi
Cahaya, radiasi dan
relay sensitif cahaya
Temperatur, aliran
panas, radiasi
Kecepatan, getaran
Suara, getaran,
percepatan, tekanan
Cahaya matahari
Temperatur, panas
Kelembaban relatif
Temperatur
Suara, musik,derau
Tekanan, pergeseran,
getaran, posisi
2.2 ADC ICL 7106
Maxim ICL7106 merupakan suatu komponen aktif yang berfungsi sebagai
Analog to Digital Converters (ADC). ICL 7106 ini mempunyai input impedansi
yang sangat tinggi dan tidak membutuhkan rangkaian driver display eksternal.
Komponen-komponennya onboard termasuk polaritas dan digit driver, segment
decoders, tegangan referensi dan rangkaian clock-nya. ICL7106 mempunyai
13
kemampuan langsung sebagai driver liquid crystal display (LCD), begitu juga
dapat sebagai driver Light Emmiting Diode (LED).
Gambar 2.3 Konfigurasi pin ICL 7106
2.3 Transistor MOSFET
Mirip seperti JFET, transistor MOSFET (Metal oxide FET) memiliki
drain, source dan gate. Namun perbedaannya gate terisolasi oleh suatu bahan
oksida. Gate sendiri terbuat dari bahan metal seperti aluminium. Oleh karena
itulah transistor ini dinamakan metal-oxide. Karena gate yang terisolasi, jenis
transistor ini disebut juga IGFET yaitu insulated-gate FET.
Ada dua jenis MOSFET, yang pertama jenis depletion-mode dan yang
kedua jenis enhancement-mode. Jenis MOSFET yang kedua adalah komponen
utama dari gerbang logika dalam bentuk IC (integrated circuit), mikrokontroler
(micro controller) dan mikroprosesor (micro processor) yang tidak lain adalah
komponen utama dari komputer modern saat ini.
14
1. MOSFET Depletion-mode
Gambar berikut menunjukkan struktur dari transistor jenis ini. Pada sebuah
kanal semikonduktor tipe n terdapat semikonduktor tipe p dengan menyisakan
sedikit celah. Dengan demikian diharapkan elektron akan mengalir dari source
menuju drain melalui celah sempit ini. Gate terbuat dari metal (seperti
aluminium) dan terisolasi oleh bahan oksida tipis SiO2 yang tidak lain adalah
kaca.
Gambar 2.4. Struktur MOSFET depletion-mode
Semikonduktor tipe p di sini disebut subtrat p dan biasanya dihubung
singkat dengan source. Ingat seperti pada transistor JFET lapisan deplesi mulai
membuka jika VGS = 0.
Dengan menghubung singkat subtrat p dengan
source diharapkan
ketebalan lapisan deplesi yang terbentuk antara subtrat dengan kanal adalah
maksimum. Sehingga ketebalan lapisan deplesi selanjutnya hanya akan ditentukan
oleh tegangan gate terhadap source. Pada gambar, lapisan deplesi yang dimaksud
ditunjukkan pada daerah yang berwarna kuning.
15
Semakin negatif tegangan gate terhadap source, akan semakin kecil arus
drain yang bisa lewat atau bahkan menjadi 0 pada tegangan negatif tertentu.
Karena lapisan deplesi telah menutup kanal. Selanjutnya jika tegangan gate
dinaikkan sama dengan tegangan source, arus akan mengalir. Karena lapisan
deplesi mulai membuka. Sampai di sini prinsip kerja transistor MOSFET
depletion-mode tidak berbeda dengan transistor JFET.
Karena gate yang terisolasi, tegangan kerja VGS boleh positif. Jika VGS
semakin positif, arus elektron yang mengalir dapat semakin besar. Di sini letak
perbedaannya dengan JFET, transistor MOSFET depletion-mode bisa bekerja
sampai tegangan gate positif. Adapun pabrikasi MOSFET depletion-mode adalah
sebagai berikut.
Gambar 2.5. Penampang D-MOSFET (depletion-mode)
Struktur ini adalah penampang MOSFET depletion-mode yang dibuat di
atas sebuah lempengan semikonduktor tipe p. Implant semikonduktor tipe n
dibuat sedemikian rupa sehingga terdapat celah kanal tipe n. Kanal ini
menghubungkan drain dengan source dan tepat berada di bawah gate. Gate
terbuat dari metal aluminium yang diisolasi dengan lapisan SiO2 (kaca). Dalam
beberapa buku, transistor MOSFET depletion-mode disebut juga dengan nama DMOSFET. Analisa kurva drain dilakukan dengan mencoba beberapa tegangan
16
gate VGS konstan, lalu dibuat grafik hubungan antara arus drain ID terhadap
tegangan VDS.
Gambar 2.6. Kurva drain transistor MOSFET depletion-mode
Dari kurva ini terlihat jelas bahwa transistor MOSFET depletion-mode
dapat bekerja (ON) mulai dari tegangan VGS negatif sampai positif. Terdapat dua
daerah kerja, yang pertama adalah daerah ohmic dimana resistansi drain-source
adalah fungsi dari :
RDS(on) = VDS/IDS
Jika tegangan VGS tetap dan VDS terus dinaikkan, transistor selanjutnya akan
berada pada daerah saturasi. Jika keadaan ini tercapai, arus IDS adalah
konstan. Tentu saja ada tegangan VGS(max), yang diperbolehkan. Karena jika lebih
dari tegangan ini akan dapat merusak isolasi gate yang tipis alias merusak
transistor itu sendiri.
17
2. MOSFET Enhancement-mode
Jenis transistor MOSFET yang kedua adalah MOSFET enhancementmode. Transistor ini adalah evolusi jenius berikutnya setelah penemuan MOSFET
depletion-mode. Gate terbuat dari metal aluminium dan terisolasi oleh lapisan
SiO2 sama seperti transistor MOSFET depletion-mode. Perbedaan struktur yang
mendasar adalah, subtrat pada transistor MOSFET enhancement-mode sekarang
dibuat sampai menyentuh gate, seperti terlihat pada gambar berikut ini.
Gambar 2.7. Struktur MOSFET enhancement-mode
Gambar di atas ini adalah transistor MOSFET enhancement mode kanal n.
Jika tegangan gate VGS dibuat negatif, tentu saja arus elektron tidak dapat
mengalir. Juga ketika VGS=0 ternyata arus belum juga bisa mengalir, karena tidak
ada lapisan deplesi maupun celah yang bisa dialiri elektron. Satu-satunya jalan
adalah dengan memberi tegangan VGS positif. Karena subtrat terhubung dengan
source, maka jika tegangan gate positif berarti tegangan gate terhadap subtrat juga
positif.
18
Tegangan positif ini akan menyebabkan elektron tertarik ke arah subtrat p.
Elektron-elektron akan bergabung dengan hole yang ada pada subtrat p. Karena
potensial gate lebih positif, maka elektron terlebih dahulu tertarik dan menumpuk
di sisi subtrat yang berbatasan dengan gate. Elektron akan terus menumpuk dan
tidak dapat mengalir menuju gate karena terisolasi oleh bahan insulator SiO2
(kaca).
Jika tegangan gate cukup positif, maka tumpukan elektron akan
menyebabkan terbentuknya semacam lapisan n yang negatif dan seketika itulah
arus drain dan source dapat mengalir. Lapisan yang terbentuk ini disebut dengan
istilah inversion layer. Kira-kira terjemahannya adalah lapisan dengan tipe yang
berbalikan. Di sini karena subtratnya tipe p, maka lapisan inversion yang
terbentuk adalah bermuatan negatif atau tipe n. Tegangan minimun ini disebut
tegangan threshold VGS(th). Tegangan VGS(th) oleh pabrik pembuat tertera di dalam
datasheet.
Letak perbedaan utama prinsip kerja transitor MOSFET enhancementmode dibandingkan dengan JFET. Jika pada tegangan VGS = 0 , transistor JFET
sudah bekerja atau ON, maka transistor MOSFET enhancement-mode masih OFF.
Dikatakan bahwa JFET adalah komponen normally ON dan MOSFET adalah
komponen normally OFF. Transistor MOSFET enhacement mode dalam beberapa
literatur disebut juga dengan nama E-MOSFET. Adapun pabrikasi MOSFET
enhancement-mode adalah sebagai berikut..
19
Gambar 2.8. Penampang E-MOSFET (enhancement-mode)
Gambar diatas adalah bagaimana transistor MOSFET enhancement-mode
dibuat. Sama seperti MOSFET depletion-mode, tetapi perbedaannya disini tidak
ada kanal yang menghubungkan drain dengan source. Kanal n akan terbentuk
(enhanced) dengan memberi tegangan VGS diatas tegangan threshold tertentu.
Inilah struktur transistor yang paling banyak diterapkan dalam IC digital.
Sama seperti kurva D-MOSFET, kurva drain transistor E-MOSFET
adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut. Namun di sini VGS semua
bernilai positif. Garis kurva paling bawah adalah garis kurva dimana transistor
mulai ON. Tegangan VGS pada garis kurva ini disebut tegangan threshold VGS(th).
Gambar 2.9. Kurva drain E-MOSFET
20
Karena transistor MOSFET umumnya digunakan sebagai saklar (switch),
parameter yang penting pada transistor E-MOSFET adalah resistansi drainsource. Biasanya yang tercantum pada datasheet adalah resistansi pada saat
transistor ON. Resistansi ini dinamakan RDS(on). Besar resistansi bervariasi mulai
dari 0.3 Ohm sampai puluhan Ohm. Untuk aplikasi power switching, semakin
kecil resistansi RDS(on) maka semakin baik transistor tersebut. Karena akan
memperkecil rugi-rugi disipasi daya dalam bentuk panas. Juga penting diketahui
parameter arus drain maksimum ID(max) dan disipasi daya maksimum PD(max).
Simbol transistor MOSFET dapat dilihat pada gambar di bawah. Garis
putus-putus pada simbol transistor MOSFET menunjukkan struktur transistor
yang terdiri drain, source dan subtrat serta gate yang terisolasi. Arah panah pada
subtrat menunjukkan tipe lapisan yang terbentuk pada subtrat ketika transistor ON
sekaligus menunjukkan tipe kanal transistor tersebut.
Gambar 2.10. Simbol MOSFET, (a) kanal-n (b) kanal-p
2.4 Mikrokontroler
Mikrokontroler
atau
yang
dikenal
dengan
single
chip
IC,
mengkombinasikan CPU dengan memori dan I/O (Input/Output). Dengan
demikian suatu mikrokontroler tidak membutuhkan tambahan RAM, ROM, dan
21
I/O (Input/Output). Mikrokontroler AT89S52 merupakan mikrokontroler 8 bit
dengan 4 Kbyte flash PEROM (Programmable and Erasable Read Only Memory)
yang konfigurasi dan kontruksi dan instruksinya kompatibel dengan standar
80C51 dan 80C52. IC AT89S52 memiliki 256 x 8-bit RAM internal, 32 jalur I/O
(Input/Output) Programmable, dua buah Timer/Counter 16 bit, tujuh sumber
Interupsi, dan kanal Programmable serial. Selain itu AT89S52 memiliki mode
Low-power Idle dan Power-down dan tiga tingkat pengunci program memori.
Berikut di bawah ini gambar konfigurasi pada IC Mikrokontroller AT89S52.
Gambar 2.11. Konfigurasi pin mikrokontroler AT89S52
Mikrokontroller AT89S52 memiliki keistimewaan sebagai berikut.
a. Sebuah CPU 8-bit
b. Oscilator internal dan pewaktu
c. RAM Internal 256 x 8-bit
d. Empat buah programmable port I/O (Input/Output), masing-masing terdiri
atas 8 buah jalur I/O (Input/Output).
22
e. Dua buah timer/counter 16-bit
f. Lima buah jalur interupsi (2 buah interupsi eksternal dan 3 buah interupsi
internal)
g. Mempunyai sebuah port serial
h. Kemampuan melaksanakan operasi perkalian, pembagian, penjumlahan, dan
boolean
i. Kecepatan pelaksanaan intruksi dari 0 MHz sampai 33 MHz
Berikut di bawah ini gambar konfigurasi dan tabel deskripsi pin-pin pada IC
Mikrokontroler AT89S52.
Tabel 2.2 Deskripsi pin-pin IC mikrokontroler AT89S52
No. pin
20
40
32 ...
39
Nama pin
GND
VCC
P0.7 ...
P0.0
1 ... 8
P1.0 ...
P1.7
21 ...
28
P2.0 ...
P2.7
Alternatif
D7 ... D0
&
A7 ... A0
A8 ... A15
Keterangan
Ground
Power Supply
Port 0 dapat berfungsi sebagai I/O biasa, low
order multiplex address/ data ataupun menerima
kode byte pada saat Flash Programming.
Pada fungsi sebagai I/O biasa port ini dapat
memberikan output sink ke delapan buah TTL
input atau dapat diubah sebagi input dengan
memberikan logika 1 pada port tersebut.
Pada fungsi sebagai low order multiplex address/
data port ini akan mempunyai internal pull up.
Pada saat Flas Programming diperlukan external
pull up terutama pada saat verifikasi program.
Port 1 berfungsi sebagai I/O biasa atau menerima
low order address bytes selama pada saat flash
programming
Port ini mempunyai internal pull up dan
berfungsi sebagai input dengan memberikan
logika 1.
Sebagai ouput port ini dapat memberikan output
sink keempat buah input TTL.
Port 2 berfungsi sebagai I/O biasa atau high order
address, pada saat mengakses memori secara 16
bit (Movx @ DPTR)
Pada saat mengakses memori secara 8 bit, (Mov
@Rn) port ini akan mengeluarkan isi dari P2
23
10…17
Port 3
10
11
12
13
14
15
16
17
9
P3.0
P3.1
P3.2
P3.3
P3.4
P3.5
P3.6
P3.7
RST
RXD
TXD
INT0
INT1
T0
T1
WR
RD
30
ALE
PROG
29
PSEN
31
EA
19
18
XTAL1
XTAL2
VP
Special Function Register
Port ini mempunyai internal pull up dan
berfungsi sebagai input dengan memberikan
logika 1
Sebagai ouput, port ini dapat memberikan output
sink keempat buah input TTL
Sebagai I/O biasa Port 3 mempunyai sifat yang
sama dengan Port 1 maupun Port 2. Sedangkan
sebagai fungsi spesial port-port ini mempunyai
keterangan sebagai berikut :
Port Serial Input
Port Serial Output
Port External Interrupt 0
Port External Interrupt 1
Port External Timer 0 Input
Port External Timer 1 Input
External Data Memory Write Strobe
External Data Memory Write Strobe
Reset akan aktif dengan memberikan input high
selama 2 cycle
Pin ini dapat berfungsi sebagai Address Latch
Enable (ALE) yang me-latch low byte address
pada saat mengakses memori eksternal.
Sedangkan pada saat Flash Programming
(PROG) berfungsi sebagai pulse input untuk
operasi normal ALE akan mengeluarkan sinyal
clock sebesar 1/16 frekuensi oscillator kecuali
pada saat mengakses memori eksternal sinyal
clock pada pin ini dapat pula didisable dengan
men-set bit 0 dari Special Function Register di
alamat 8EH
ALE hanya akan aktif pada saat mengakses
memori eksternal (MOVX & MOVC)
Pin ini berfungsi pada saat mengeksekusi
program yang terletak pada memori eksternal.
PSEN akan aktif dua kali setiap cycle
Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai
EA yaitu mikrokontroler akan menjalankan
program yang ada pada memori eksternal setelah
sistem direset
Jika berkondisi high, pin ini akan berfungsi untuk
menjalankan program yang ada pada memori
internal.
Pada saat Flash Programming pin akan mendapat
tegangan 12 volt (VP)
Input Oscilator
Output Oscilator
24
Struktur memori pada AT89S52 terdiri atas:
7FF
FF
SPECIAL
FUNCTION
REGISTER
RAM
ADDRESS
REGISTER
RAM INTERNAL
PROGRAM
ADDRESS
REGISTER
FLASH PEROM
00
000
Gambar 2.12. Alamat RAM Internal dan Flash PEROM
1. RAM internal, memori sebesar 128 byte yang biasanya digunakan untuk
menyimpan variabel atau data yang bersifat sementara.
2. Special Function Registers (SFR), memori yang berisi register-register yang
mempunyai fungsi-fungsi khusus yang disediakan oleh mikrokontroler, seperti
timer, serial dan lain-lain.
3. Flash PEROM, memori yang digunakan untuk menyimpan instruksi-instruksi
MCS51/52.
AT89S52 mempunyai struktur memori yang terpisah antara RAM internal
dan Flash PEROM. RAM internal dialamati oleh RAM Address Register
sedangkan Flash PEROM yang menyimpan instruksi-instruksi MCS51/52 yang
dialamati oleh Program Address Register.
25
Gambar 2.13. Lokasi-lokasi memori pada AT89S52
RAM internal terdiri atas:
a. Register Banks
AT89S52 mempunyai 8 buah register yang terdiri dari R0 hingga R7. Registerregister tersebut selalu terletak pada alamat 00H hingga 07H pada setiap kali
di-reset. Posisi R0 hingga R7 dapat dipindah ke Bank 1 (08H hingga 0FH),
Bank 2 (10H hingga 17H), dan Bank 3 (18H hingga 1FH) dengan mengatur bit
RS0 dan RS1.
26
b. Bit Addressable RAM
RAM pada alamat 20H hingga 2FH dapat diakses secara pengalamatan bit
sehingga hanya sebuah intruksi setiap bit dapat di-set, clear, AND dan OR.
c. RAM keperluan umum
RAM pada alamat 30H hingga 7FH dapat diakses dengan pengalamatan
langsung maupun tak langsung.
Special Function Registers (SFR) yang dimiliki oleh AT89S52 sebanyak
21 SFR yang terletak pada alamat 80H hingga FFH. Beberapa dari SFR mampu
dialamat dengan pengalamatan bit. Di bawah ini beberapa register pada SFR,
yaitu:
a. Accumulator
Register ini terletak pada alamat E0H. Accumulator banyak digunakan untuk
operasi aritmatika dan operasi logika. Register ini juga diperlukan pada proses
pengambilan dan pengiriman data ke memori esternal.
b. Port
AT89S52 mempunyai 4 buah port, yaitu port 0, port 1, port 2 dan port 3 yang
terletak pada alamat 80H, 90H, A0H dan B0H. semua port ini dapat diakses
dengan pengalamatan bit.
c. Stack Pointer (SP)
Stack pointer adalah suatu register yang menunjuk pada stack, nilai pada stack
pointer akan bertambah jika data disimpan pada stack melalui perintah PUSH,
CALL atau rutin interupsi dilaksanakan.
27
d. Data pointer(DPTR)
Register ini merupakan register 16 bit yang terdiri atas register DPL dan
DPH.
e. Register Timer
AT89S52 mempunyai dua buah 16 bit Timer/ Counter, yaitu Timer 0 dan
Timer 1.
Program yang ada pada Flash PEROM akan dijalankan jika pada sistem direset, pin EA berlogika high sehingga mikrokontroller aktif berdasarkan program
pada Flash PEROM.
Mikrokontroler AT89S52 memiliki osilator internal bagi sumber clock
CPU. Pada penggunaan osilator internal diperlukan kristal antara pin XTAL1 dan
pin XTAL2 dan 2 buah kapasitor seperti terlihat pada gambar di bawah ini. Kristal
yang dapat digunakan memiliki frekuensi dari 6 sampai 12 MHz, sedangkan untuk
kapasitor dapat bernilai 27 sampai 33pF.
2.5
Thyristor
Thyristor berakar kata dari bahasa Yunani yang berarti ‘pintu'. Dinamakan
demikian barangkali karena sifat dari komponen ini yang mirip dengan pintu yang
dapat dibuka dan ditutup untuk melewatkan arus listrik. Thyristor merupakan
salah satu tipe devais semikonduktor daya yang paling penting dan telah banyak
digunakan secara ekstensif pada rangkaian daya. Thyristor biasanya digunakan
sebagai saklar/bistabil, beroperasi antara keadaan non konduksi ke konduksi. Pada
28
banyak aplikasi, thyristor dapat diasumsikan sebagai saklar ideal akan tetapi
dalam prakteknya thyristor memiliki batasan karakteristik tertentu.
Ada beberapa komponen yang termasuk thyristor antara lain PUT
(programmable uni-junction transistor), UJT (uni-junction transistor ), GTO
(gate turn off switch), photo SCR dan sebagainya. Namun pada kesempatan ini,
yang akan kemukakan adalah
komponen-komponen thyristor yang dikenal
dengan sebutan TRIAC dan optotriac.
2.5.1
TRIAC
TRIAC boleh juga dikatakan SCR yaitu thyristor yang uni-directional,
karena ketika ON hanya bisa melewatkan arus satu arah saja yaitu dari anoda
menuju katoda. Struktur TRIAC sebenarnya adalah sama dengan dua buah SCR
yang arahnya bolak-balik dan kedua gate-nya disatukan. Simbol TRIAC
ditunjukkan pada gambar 2.14. TRIAC biasa juga disebut thyristor bi-directional
TRIAC dapat bersifat konduktif dalam dua arah dan biasa digunakan untuk
pengendali fasa AC.
Kerena TRIAC merupakan komponen bidirectional, terminalnya tidak
dapat ditentukan sebagai anoda/katoda. Jika terminal MT2 positif terhadap MT1.
TRIAC dapat dimatikan dengan memberikan sinyal gerbang positif antara
gerbang G dan MT. Jika terminal MT2 negatif terhadap MT1, maka TRIAC dapat
dihidupkan dengan memberikan sinyal pulsa negatif antara gerbang dan terminal
MT1. Tidak perlu untuk memiliki kedua sinyal gerbang positif dan negatif dan
TRIAC dapat dihidupkan baik oleh sinyal gerbang positif maupun negatif. .
Dalam prakteknya sensitivitas bervariasi antara satu kuadran dengan kuadran lain,
dan TRIAC biasanya beroperasi dikuadran I atau kuadran III.
29
Gambar 2.14. Simbol dan karakteristik TRIAC
2.5.2
Optotriac
Optotriac (MOC-3021) merupakan suatu komponen yang bekerja seperti
TRIAC yaitu dapat mengalirkan arus bolak balik karena memiliki 2 buah SCR
dan infra red emmiting diode yang berfungsi sebagai pemicu 2 SCR tersebut.
Rangkaian optotriac berfungsi untuk memicu rangkaian power TRIAC.
Gambar 2.15. Internal optotriac
30
2.6
Pompa Air
Pompa Air
berfungsi sebagai aktuator yang mengubah sinyal listrik
menjadi gerakan mekanis, digunakan untuk mencampurkan larutan dan mengatur
sirkulasi air. Sehingga kualitas air dalam usaha pengembangbiakan udang galah
ini dapat tercapai sesuai dengan yang diinginkan. Adapun pompa yang digunakan
dalam perancangan sistem ini adalah seperti gambar 2.16.
Gambar 2.16. Pompa air