bab ii landasan teori - Perpustakaan Universitas Mercu Buana

BAB II
LANDASAN TEORI
Sebelum membuat sebuah alat, diperlukan landasan-landasan teori dari setiap
komponen yang akan dipergunakan sehingga dapat diketahui karakteristik dari
alat tersebut serta prinsip dari alat yang dipergunakan sehingga menghasilkan
keluaran sesuai yang diharapkan. Pada bab ini menjelaskan teori komponen yang
digunakan pada rangkaian. Namun teori tersebut tidak dijelaskan secara
keseluruhan, melainkan hanya sebagian kecil yang berkaitan dengan rangkaian
yang dibuat. Di bawah ini merupakan penjelasan dari beberapa komponen yang
dipergunakan dalam membuat “Rancang Bangun Alat Pengukuran Konsumsi
Energi Listrik Rumah Tangga”.
2.1
Arus Listrik
Arus Listrik merupakan aliran elektron-elektron dari atom ke atom yang
terjadi pada sebuah penghantar dengan kecepatan dalam waktu tertentu. Penyebab
timbulnya arus listrik tersebut dikarenakan adanya beda potensial pada kedua
ujung penghantar yang terjadi karena mendapatkan suatu tenaga untuk mendorong
elektron-elektron tersebut berpindah-pindah tempat.
6
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Umumnya gerakan aliran elektron ini akan menuju tempat yang lebih lemah
tekanannya. Sedangkan besar kecilnya arus listrik yang terjadi tentu saja
bergantung pada pembangkit listrik yang mengeluarkan tenaga tersebut
Agar alat-alat elektronika dapat kita gunakan maka tenaga dorong listrik
yang dibutuhkan haruslah mencukupi dan sesuai dengan yang dibutuhkan. Arus
listrik tersebut juga haruslah dapat dialirkan atau diputuskan agar aliran listrik
aman dengan kecepatan yang stabil. Kecepatan perpindahan arus listrik ini dapat
disebut laju arus yang dapat ditulis dengan I dengan satuan ampere. Sehingga
dapat kita tuliskan hubungan muatan listrik, arus listrik, dan waktu, dengan rumus
I = Q/t atau Q = I x t
(2.1)
Keterangan :
I = Kuat arus listrik (A)
Q = Banyaknya muatan Listrik (Coulomb)
T = waktu (s)
Arus listrik yang mengalir tersebut dari sumber arus listrik tersebut dapat
kita bedakan menjadi 2 macam yaitu :
a. Arus bolak-balik (Alternating Current)
Arus bolak-balik (AC) adalah arus yang mengalir dengan polaritas yang
berubah dan dimana masing-masing terminal polaritasnya bergantian. Pada
umumnya arus AC ini adalah arus yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari
seperti alat-alat elektronika yang dipakai didalam rumah kita. Arus listrik ini
dihasilkan oleh pembangkit tenaga listrik yang bernama generator yang ada pada
pembangkit listrik.
7
http://digilib.mercubuana.ac.id/
b. Arus searah (Direct Current)
Arus searah (DC) merupakan arus yang mengalir dengan arah yang tetap
(konstan) dengan masing-masing terminal selalu tetap pada polaritasnya. Arus ini
bisa terjadi karena berasal dari akumulator (Accu). Arus listrik searah ini dapat
dihasilkan dengan cara merubah arus AC menjadi DC menggunakan power
supply dengan dioda sebagai penyearah arus yang dapat menyearahkan arus
bolak-balik menjadi arus searah.
2.2 Tegangan
Sebuah benda bermuatan positif kalau benda tersebut kehilangan elektron
dan bermuatan negatif kalau benda tersebut kelebihan elektron. Dalam keadaan
berbeda muatan inilah munculnya tenaga potensial yang berada di antara benda –
benda itu. Karena itu bila sepotong kawat penghantar dihubungkan diantara kedua
benda yang berbeda muatan menyebabkan terjadinya perpindahan energi diantara
benda – benda itu. Peralihan energi ini berlangsung terus selama ada beda
tegangan. Terjadinya tegangan disebabkan adanya beda tiap muatan mempunyai
tenaga potensial untuk menggerakkan suatu muatan lain dengan cara menarik atau
menolak.
Beda tegangan dapat dihasilkan dengan memberikan tekanan listrik dari suatu
pembangkit listrik pada salah satu tempat penghantar. Satuan untuk mengukur
tegangan listrik adalah volt. Beda tegangan dapat berubah – ubah, dari seperjuta
volt sampai beberapa juta volt.
8
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Beda tegangan diantara terminal – terminal dari PLN ada yang 110 volt atau 220
volt, beda tegangan diantara dua terminal aki adalah 6 volt atau 12 volt,
sedangkan beda tegangan pada baterai umumnya 1,5 volt.
2.3 Daya
Daya listrik adalah energi yang dibawa oleh elektron yang bergerak tiap
satuan ewaktu. Karena ada arus yang mengalir dalam rangkaian maka akan ada
konversi energi listrik menjadi energi bentuk lain. Contoh, arus mengalir melalui
filamen merubah energi listrik menjadi terang dan energi panas.
Daya listrik dapat didefenisikan sebagai ukuran (rate) pada saat energi listrik
dikonversi dan merupakan kuantitas yang penting dalam rangkaian-rangkaian
praktis. Daya merupakan ukuran disipasi energi dalam sebuah alat. Karena
tegangan dan arus dapat berubah sesuai fungsi dari waktu, kita segera
memperkirakan bahwa nilai sesaat dan nilai rata-rata dapat digunakan untuk
menggambarkan disipasi. Konsumsi daya dalam arus ac lebih rumit karena
tegangannya sinusoidal dan arusnya berubah secara kontiniu dalam amplitudo,
dan dapat keluar atau masuk fase.Ada beberapa sirkuit ac yang sekaligus memiliki
komponen resistif dan juga reaktif. Komponen resistif mendisipasi (membuang)
energi pada rangkaian ac, sama halnya dengan rangkaian dc. Ada kalanya
komponen reaktif tidak mendisipasi energi, tetapi melepaskannya ke sumber daya
dalam satu selang siklus tegangan sebanyak energi yang diserap sebelumnya.
9
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Hasil yang terjaring adalah energi total yang terdisipasi pada suatu rangkaian ac
yang mengandung komponen resistif, dan sama sekali tidak mengandung
komponen reaktif.
Watt (W) adalah ukuran dasar dari daya listrik.
pengukuran pada rangkaian dc dan ac adalah sebagai berikut:
P=VxI
(2.2)
Dimana :
P = Daya/energi listrik (watt)
V = Tegangan/beda potensial (Volt)
I = Arus (Ampere)
2.4 Arduino
Arduino merupakan
pengendali mikro single board yang bersifat open
source, diturunkan dari Wiring platform dan dirancang untuk memudahkan
penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. Hardwarenya memiliki prosesor
Atmel AVR dan softwarenya memiliki bahasa pemrograman sendiri. Saat ini
Arduino sangat populer di seluruh dunia. Banyak pemula yang belajar mengenal
robotika dan elektronika lewat Arduino karena mudah dipelajari. Tapi tidak hanya
pemula, para penghobi atau profesional pun ikut senang mengembangkan aplikasi
elektronik menggunakan Arduino. Bahasa yang dipakai dalam Arduino bukan
assembler yang relatif sulit, tetapi bahasa C yang disederhanakan dengan bantuan
pustaka-pustaka (libraries) Arduino.
10
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Arduino juga menyederhanakan proses bekerja dengan mikrokontroler,
sekaligus menawarkan berbagai macam kelebihan antara lain :
1. Papan atau board Arduino biasanya dijual relatif murah jika dibandingkan
dengan platform mikrokontroler pro lainnya.
2. Perlu diketahui bahwa lingkungan pemrograman di Arduino mudah digunakan
untuk pemula, dan cukup fleksibel bagi mereka yang sudah tingkat lanjut.
3. Perangkat lunak Arduino IDE dipublikasikan sebagai Open Source, tersedia
bagi para pemrogram berpengalaman untuk pengembangan lebih lanjut.
Bahasanya bisa dikembangkan lebih lanjut melalui pustaka-pustaka C++ yang
berbasis pada Bahasa C untuk AVR.Selain itu perangkat keras Arduino
berbasis mikrokontroler ATMEGA8, ATMEGA168, ATMEGA328 dan
ATMEGA1280 (yang terbaru ATMEGA2560).
Dengan demikian siapa saja bisa membuatnya (dan kemudian bisa menjualnya)
perangkat keras Arduino ini, apalagi bootloader tersedia langsung dari
perangkat lunak Arduino IDE-nya. Bisa juga menggunakan breadoard untuk
membuat perangkat Arduino beserta periferal-periferal lain yang dibutuhkan.
4. Tidak perlu perangkat chip programmer karena didalamnya sudah ada
bootloadder yang akan menangani upload program dari komputer.
5. Sudah memiliki sarana komunikasi USB, Sehingga pengguna laptop yang tidak
memiliki port serial/RS323 bisa menggunakannya.
6. Memiliki modul siap pakai ( Shield ) yang bisa ditancapkan pada board
arduino. Contohnya shield GPS, Ethernet,dll.
11
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Arduino Uno adalah board berbasis mikrokontroler pada ATmega328
Board ini memiliki 14 digital input / output pin (dimana 6 pin dapat digunakan
sebagai output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack
listrik tombol reset. Pin-pin ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung
mikrokontroler, hanya terhubung ke komputer dengan kabel USB atau sumber
tegangan bisa didapat dari adaptor AC-DC atau baterai untuk menggunakannya.
Gambar 2.1 Board Arduino Uno Revisi 3
Revisi 3 dari board Arduino UNO memiliki fitur-fitur baru sebagai berikut:

Pinout 1.0: ditambah pin SDA dan SCL yang dekat dengan pin AREF dan
dua pin baru lainnya yang diletakkan dekat dengan pin RESET, IOREF
yang memungkinkan shield-shield untuk menyesuaikan tegangan yang
disediakan dari board. Untuk ke depannya, shield akan dijadikan
kompatibel/cocok dengan board yang menggunakan AVR yang beroperasi
dengan tegangan 5V dan dengan Arduino Due yang beroperasi dengan
12
http://digilib.mercubuana.ac.id/
tegangan 3.3V. Yang ke-dua ini merupakan sebuah pin yang tak
terhubung, yang disediakan untuk tujuan kedepannya

Sirkuiit RESET yang lebih kuat

Atmega 16U2 menggantikan 8U2
Gambar 2.2 Kabel Usb Arduino Uno
Contoh kabel data arduino yang berfungsi sebagai media transfer data sekaligus
sebagai suplai daya dari catu daya gambar 2.2
Arduino uno memiliki spesifikasi seperti pada Tabel 2.1
Tabel 2.1 Deskripsi Arduino
Mikrokontroller
Tegangan pengoperasian
Tegangan input yang disarankan
Batas tegangan input
Jumlah pin I/O digital
Jumlah pin input analog
Arus DC tiap pin I/O
Arus DC untuk pin 3.3V
Atmega328
5V
7-12 V
6-20 V
14 (6 di antaranya menyediakan keluaran PWM)
6
40 mA
50 mA
Memori Flash
32 KB (ATmega328), sekitar 0.5 KB digunakan oleh bootloader
SRAM
EEPROM
Clock Speed
2 KB (ATmega328)
1 KB (ATmega328)
16 MHz
13
http://digilib.mercubuana.ac.id/
a
Catu Daya
Arduino Uno dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya
eksternal. Sumber listrik dipilih secara otomatis. Eksternal (non- USB) daya
dapat datang baik dari AC-DC adaptor atau baterai. Adaptor ini dapat
dihubungkan dengan cara menghubungkannya plug pusat-positif 2.1mm ke
dalam board colokan listrik. Lead dari baterai dapat dimasukkan ke dalam
header pin Gnd dan Vin dari konektor Power.
Board dapat beroperasi pada pasokan daya dari 6 - 20 volt. Jika diberikan
dengan kurang dari 7V, bagaimanapun, pin 5V dapat menyuplai kurang dari 5
volt dan board mungkin tidak stabil. Jika menggunakan lebih dari 12V, regulator
tegangan bisa panas dan merusak board.
Rentang yang dianjurkan adalah 7 - 12 volt. Pin catu daya adalah sebagai
berikut:
1. VIN. Tegangan input ke board Arduino ketika menggunakan sumber daya
eksternal (sebagai lawan dari 5 volt dari koneksi USB atau sumber daya
lainnya diatur). Anda dapat menyediakan tegangan melalui pin ini, atau, jika
memasok tegangan melalui colokan listrik, mengaksesnya melalui pin ini.
2. 5V. Catu daya diatur digunakan untuk daya mikrokontroler dan komponen
lainnya di board. Hal ini dapat terjadi baik dari VIN melalui regulator onboard, atau diberikan oleh USB .
3. 3,3 volt pasokan yang dihasilkan oleh regulator on-board. Menarik arus
maksimum adalah 50 mA.
4. GND
14
http://digilib.mercubuana.ac.id/
b
Memory
ATmega328 ini memiliki 32 KB dengan 0,5 KB digunakan untuk
loading file. Ia juga memiliki 2 KB dari SRAM dan 1 KB dari EEPROM
c
Input & Output
Masing-masing dari 14 pin digital pada Uno dapat digunakan sebagai input
atau output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead().
Mereka beroperasi di 5 volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima
maksimum 40 mA dan memiliki resistor pull-up internal dari 20-50 KΩ.
Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus:
 Serial: 0 (RX) dan 1
(TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan
mengirimkan (TX) data TTL serial. Pin ini terhubung ke pin yang sesuai dari
chip ATmega8U2 USB-to-Serial TTL.
 Eksternal Interupsi: 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu
interupsi pada nilai yang rendah, tepi naik atau jatuh, atau perubahan nilai.
Lihat attachInterrupt () fungsi untuk rincian.
 PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Menyediakan 8-bit output PWM dengan
analogWrite () fungsi.
 SPI: 10 (SS), 11 (mosi), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mendukung
komunikasi SPI menggunakan perpustakaan SPI.
 LED: 13. Ada built-in LED terhubung ke pin digital 13. Ketika pin adalah
nilai TINGGI, LED menyala, ketika pin adalah RENDAH, itu off.
15
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Arduino Uno memiliki 6 input analog, diberi label A0 melalui A5, masingmasing menyediakan 10 bit resolusi yaitu 1024 nilai yang berbeda. Secara
default sistem mengukur dari tanah sampai 5 volt.
Lihat
juga
pemetaan
antara
pin
Arduino
dan
ATmega328
port.
Pemetaan untuk ATmega8, 168 dan 328 adalah identik.
d
Komunikasi
Arduino Uno memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan
komputer, Arduino lain, atau mikrokontroler lain. ATmega328 ini menyediakan
UART TTL (5V) komunikasi serial, yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan 1
(TX).
Sebuah ATmega16U2 pada saluran board ini komunikasi serial melalui USB
dan muncul sebagai com port virtual untuk perangkat lunak pada komputer.
Firmware Arduino menggunakan USB driver standar COM, dan tidak ada
driver eksternal yang dibutuhkan. Namun, pada Windows, file. Inf diperlukan.
Perangkat lunak Arduino termasuk monitor serial yang memungkinkan data
sederhana yang akan dikirim ke board Arduino. RX dan TX LED di board
akan berkedip ketika data sedang dikirim melalui chip USB-to-serial dan koneksi
USB ke komputer. ATmega328 ini juga mendukung komunikasi I2C (TWI) dan
SPI. Fungsi ini digunakan untuk melakukan komunikasi interface pada sistem.
e
Programming
Arduino Uno dapat diprogram dengan perangkat lunak Arduino.Pilih Arduino
Uno dari Tool lalu sesuaikan dengan mikrokontroler yang digunakan.
16
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Pada Arduino uno memiliki bootloader yang memungkinkan Anda
meng-upload
program
baru
untuk
itu
untuk
tanpa menggunakan programmer
hardware eksternal. Ini berkomunikasi menggunakan protocol dari bahas C.
Sistem dapat menggunakan perangkat lunak FLIP Atmel (Windows) atau
programmer DFU (Mac OS X dan Linux) untuk memuat firmware baru. Atau
Anda dapat menggunakan header ISP dengan programmer eksternal.
f
Perangkat Lunak (Arduino IDE)
Lingkungan open-source Arduino memudahkan untuk menulis kode dan
meng-upload ke board Arduino. Ini berjalan pada Windows, Mac OS X, dan
Linux. Berdasarkan Pengolahan, avr-gcc, dan perangkat lunak sumber terbuka
lainnya. Contoh Tampilan Framework pada arduino IDE seperti pada gambar 2.3
Gambar 2.3 Tampilan Framework Arduino IDE
17
http://digilib.mercubuana.ac.id/
g
Otomatis Software Reset
Tombol reset Arduino Uno
dirancang untuk menjalankan program yang
tersimpan didalam mikrokontroller dari awal.
Tombol reset terhubung ke
Atmega328. Setelah tombol reset ditekan cukup lama untuk me-reset chip,
software IDE Arduino dapat juga berfungsi untuk meng-upload program dengan
hanya menekan tombol upload di software IDE Arduino.
Pada perancangan tugas akhir ini, dibutuhkan arduino untuk dapat membuat
sebuah alat pengukuran penggunaan konsumsi energy listrik. Pada alat tersebut
dibutuhkan 1 (satu ) unit arduno untuk mengkalkulasi nilai nilai analog yang di
dapat oleh sesnsor.
2.5
Liquid Crystal Display (LCD)
Liquid Crystal Display atau yang biasa disebut LCD adalah sebuah display
dot matrix yang difungsikan untuk menampilkan tulisan berupa angka atau huruf
sesuai dengan yang diinginkan (sesuai dengan program yang digunakan untuk
mengontrolnya). LCD character memiliki banyak jenis dilihat dari jumlah
bitnya.LCD character yang digunakan pada tugas akhir ini adalah LCD dot
matrix dengan karakter 20x4, dan memiliki kaki/pin berjumlah 16 seperti di
tunjukan oleh gambar 2.4. LCD sebagaimana output yang dapat menampilkan
tulisan sehingga lebih mudah dimengerti, dibanding jika menggunakan LED saja.
LCD character digunakan untuk menampilkan tulisan atau karakter saja.
18
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Gambar 2.4 Modul LCD character 20x4
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. Ketika elektroda diaktifkan dengan
medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris
menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki
polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang
diikuti dengan lapisan reflektor. Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati
molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan
terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan.
Tampilan LCD terdiri dari dua bagian, yakni bagian panel LCD yang terdiri
dari banyak “titik”.LCD dan sebuah mikrokontroler yang menempel dipanel dan
berfungsi mengatur “titik-titik‟ LCD tadi menjadi huruf atau angka yang terbaca.
Huruf atau angka yang akan ditampilkan dikirim ke LCD dalam bentuk
kode ASCII. Kode ASCII ini diterima dan diolah oleh mikrokontroler di dalam
LCD menjadi “titik-titik‟ LCD yang terbaca sebagai huruf atau angka.Fungsi
LCD pada rangkaian ini ialah untuk menampilakan PIN yang dimasukan.Selain
itu untuk menampilkan status pintu berangkas.
19
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Pin, kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu LCD (Liquid Cristal
Display) diantaranya adalah :
 Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan
menggunakan LCD (Liquid Cristal Display) dapat dihubungkan dengan bus
data dari rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit.
 Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan
jenis data yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low menunjukan
yang masuk adalah perintah, sedangkan logika high menunjukan data.
 Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis
data, sedangkan high baca data.
 Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.
 Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini
dihubungkan dengan trimpot 5 Kohm, jika tidak digunakan dihubungkan ke
ground, sedangkan tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt.
2.6
Modul I2C LCD
Yang dimaksud dengan I2C LCD adalah modul LCD yang dikendalikan
secara serial sinkron dengan protokol I2C/IIC (Inter Integrated Circuit) atau TWI
(Two Wire Interface). Normalnya, modul LCD dikendalikan secara parallel baik
untuk jalur data maupun kontrolnya. Namun, jalur parallel akan memakan banyak
pin di sisi kontroller (misal Arduino, Android, komputer, dll). Setidaknya Anda
akan membutuhkan 6 atau 7 pin untuk mengendalikan sebuah modul LCD.
Dengan demikian untuk sebuah kontroller yang ‘sibuk’ dan harus mengendalikan
banyak I/O, menggunakan jalur parallel adalah solusi yang kurang tepat.
20
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Sebagai contoh, sebuah Arduino Uno memiliki pin digital sebanyak 13
buah. Jika Anda gunakan separuhnya untuk mengendalikan LCD berarti Anda
hanya punya alternatif sekitar 6 atau 7 pin untuk mengendalikan perangkat yang
lain,
misalnya motor DC, sensor cahaya, keypad, dan I/O devices lainnya.,
cukup atau tidak jika harus menggunakan 6/7 pin khusus untuk bekerja dengan
LCD saja. Jika tidak cukup, Anda dengan mengubah jalur kendali LCD dari
parallel ke serial (I2C) menggunakan modul I2C converter, sehingga Anda hanya
akan membutuhkan 2 jalur kabel saja (plus satu kabel ground) untuk
menghubungi sang LCD.
Arduino sendiri sudah mendukung protokol I2C/IIC. Di papan Arduino
Uno, port I2C terletak pada pin A4 untuk jalur SDA (Serial Data) dan pin A5
untuk jalur SCL (Serial Clock). Bentuk fisik dari I2C di tunjukan pada gambar 2.5
Gambar 2.5 Modul I2C LCD
21
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Modul I2C converter ini menggunakan chip IC PCF8574 produk dari NXP
sebagai kontrollernya. IC ini adalah sebuah 8 bit I/O expander for I2C bus yang
pada dasarnya adalah sebuah shift register.
Pin, kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu I2C (Inter Integrated Circuit)
diantaranya adalah :
2.7

GND berfungsi sebagai ground dari pada rangkaian modul I2C

VCC berfungsi sebagai tegangan 5V pada rangkaian

SDA berfungsi sebagai jalur pengirim dan penerima data

SCL berfungsi sebagai jalur pengirim dan penerima data
Sensor Arus SCT 013 000
Sensor Arus SCT 013—000 merupakan sebuah alat sensor arus non-
invansive dengan maksimum pengukuran 100 A, Sensor ini merupakan salah satu
jenis alat yang dapat mengukur arus AC, Sensor ini memungkinkan melakukan
pengukuran Arus AC tanpa mengupas kabel. Bentuk fisik sensor sct 013-000
seperti pada gambar 2.6
Gambar 2.6 Sensor Arus SCT 013-000
22
http://digilib.mercubuana.ac.id/
2.8
Sensor Tegangan ZMPT 101B
Sensor tegangan adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengolah
tegangan Ac menjadi nilai analog . Pada dasarnya prinsip kerja dari sensor ini ada
hampir sama dengan transformator, jadi sensor juga terdiri dari kumparan yang
terpasang transformator dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga
menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan menurunkan tegangan kemudian di
konversi menjadi nilai analog. Bentuk fisik sensor tegangan ZMPT 101B seperti
pada gambar 2.7
Gambar 2.7 sensor tegangan ZMPT 101B
Pin, kaki atau jalur input dan output dalam sensor ZMPT 101B diantaranya :

Pin L dimana pin ini berfungsi sebagai input fasa listrik 220V

Pin N dimana pin ini berfungsi sebagai input netral

Pin GND berfungsi sebagai pin ground

Pin VCC berfungsi sebagai pin 5V

Pin OUT berfungsi sebagai output nilai analog
23
http://digilib.mercubuana.ac.id/
2.9
Adaptor
Adaptor merupakan alat atau jembatan untuk menyambungkan sumber
tegangan DC. Tegangan DC ini dibutuhkan oleh berbagai macam rangkaian
elektronik untuk dapat dioperasikan. Seperti halnya adaptor/ power supply yang
digunakan pada hiasan lampu akrilik. Rangkaian inti dari adaptor/ power supply
adalah suatu rangkaian penyearah yaitu rangkaian yang mengubah sinyal bolakbalik (AC) menjadi sinyal searah (DC). Bentuk fisik adaptor seperti gambar 2.8
Gambar 2.8 Adaptor/ Powersupply
Proses pengubahan dimulai dari penye-arah oleh diode, penghalusan tegangan
kerut (Ripple Viltage Filter) dengan menggunakan condensator dan pengaturan
(regulasi) oleh rangkaian regulator. Pengaturan meliputi pengubahan tingkat
tegangan atau arus. Pada teknik regulasi pada pembuatan adaptor, kita mengenal
teknik regulasi daya linier dan teknik regulasi switching.
Gambar 2.9 Kontruksi dasar adaptor dengan transformator step down
24
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Sistem rangkaian penyearah ada 4 fungsi dasar yaitu:
1) Transformator (travo) tegangan yang diperlukan untuk menurunkan
tegangan yang diinginkan.
2) Rangkaian penyearah, rangkaian ini untuk mengubah tingkat tegangan
arus bolak balik ke arus searah.
3) Filter (Condesator), merupakan rangkaian untuk memproses fluktuasi
penyearah yang menghasilkan keluaran tegangan DC yang lebih rata.
4) Regulasi adalah parameter yang sangat penting pada adaptor dan regulator
tegangan dengan bahan bervariasi.
Pada teknologi modern saat ini adaptor/ power supply rata-rata sudah tidak lagi
menggunakan transformator step down, dimana tegangan AC diturunkan terlebih
dahulu melalui sebuah transformator step down keluaran trafo diserahkan dengan
diode dan diratakan dengan kapasitor elekronik (elco).
Gambar 2.10 Rangkaian dasar catu daya sistem switching
Adaptor/ power supply sekarang umumnya menggunakan sistem switching, sinyal
AC dari tegangan jala-jala listrik 220V disearahkan lebih dahulu ketegangan DC
melalui sebuah rangkaian diode penyearah dan elco.
Tegangan DC hasil penyearah ini kemudian disaklar on-off secara terus menerus
dengan frekuensi tertentu sehingga memungkinkan nilai indikator dari trafo
menjadi kecil. Hal ini khususnya untuk memperkecil ukuran power supply.
25
http://digilib.mercubuana.ac.id/
2.10 Resistor
Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat
atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika.
Sebagaimana fungsi resistor yang sesuai namanya bersifat resistif dan termasuk
salah satu komponen elektronika dalam kategori komponen pasif. Satuan atau
nilai resistansi suatu resistor di sebut Ohm dan dilambangkan dengan simbol
Omega (Ω). Sesuai hukum Ohm bahwa resistansi berbanding terbalik dengan
jumlah arus yang mengalir melaluinya. Selain nilai resistansinya (Ohm) resistor
juga memiliki nilai yang lain seperti nilai toleransi dan kapasitas daya yang
mampu dilewatkannya.
Semua nilai yang berkaitan dengan resistor tersebut penting untuk diketahui
dalam perancangan suatu rangkaian elektronika oleh karena itu pabrikan resistor
selalu mencantumkan dalam kemasan resistor tersebut.
Gambar 2.11 Kode warna resistor
26
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Cincin warna yang terdapat pada resistor terdiri dari 4 ring 5 dan 6 ring warna.
Dari cicin warna yang terdapat dari suatu resistor tersebut memiliki arti dan nilai
dimana nilai resistansi resistor dengan kode warna yaitu :
1. Resistor dengan 4 cincin kode warna
Maka cincin ke 1 dan ke 2 merupakan digit angka, dan cincin kode
warna ke 3 merupakan faktor pengali kemudian cincin kode warnake 4
menunjukan nilai toleransi resistor.
2. Resistor dengan 5 cincin kode warna
Maka cincin ke 1, ke 2 dan ke 3 merupakan digit angka, dan cincin kode
warna ke 4 merupakan faktor pengali kemudian cincin kode warna ke 5
menunjukan nilai toleransi resistor.
3. Resistor dengan 6 cincin warna
Resistor dengan 6 cicin warna pada prinsipnya sama dengan resistor
dengan 5 cincin warna dalam menentukan nilai resistansinya. Cincin ke 6
menentukan coefisien temperatur yaitu temperatur maksimum yang
diijinkan untuk resistor tersebut.
2.11
Kapasitor
Kapasitor
(Capacitor)
atau
disebut
juga
dengan
Kondensator
(Condensator) adalah Komponen Elektronika Pasif yang dapat menyimpan
muatan listrik dalam waktu sementara dengan satuan kapasitansinya adalah Farad.
Satuan Kapasitor tersebut diambil dari nama penemunya yaitu Michael Faraday
27
http://digilib.mercubuana.ac.id/
(1791 ~ 1867) yang berasal dari Inggris. Bentuk fisik kapasitor elektrolit seperti
pada gambar 2.12
Gambar 2.12 Kapasitor elektrolit
Jenis-jenis kapasitor sesuai bahan dan konstruksinya :
Kapasitor seperti juga resistor nilai kapasitansinya ada yang dibuat tetap dan ada
yang variabel. Kapasitor dielektrikum udara, kapasitansinya berubah dari nilai
maksimum ke minimum. Kapasitor variabel sering kita jumpai pada rangkaian
pesawat penerima radio dibagian penala dan osilator. Agar perubahan kapasitansi
di dua bagian tersebut serempak maka digunakan kapasitor variabel ganda.
Kapasitor variabel ganda adalah dua buah kapasitor variabel dengan satu pemutar.
Berdasarkan dielektrikumnya kapasitor dibagi menjadi beberapa jenis, antara lain:

kapasitor keramik

kapasitor film

kapasitor elektrolit

kapasitor tantalum

kapasitor kertas
28
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Berdasarkan polaritas kutup pada elektroda kapsitor dapat dibedakan dalam 2
jenis yaitu :

Kapasitor Non-Polar, kapasitor yang tidak memiliki polaritas pada kedua
elektroda dan tidak perlu dibedakan kaki elektrodanya dalam pesangannya
pada rangkaian elektronika.

Kapasitor Bi-Polar, yaitu kapasitor yang memiliki polaritas positif dan
negatif pada elektrodanya, sehingga perlu diperhatikan pesangannya pada
rangkaian elektronika dan tidak boleh terbalik.
Kapasitor elektrolit dan kapasitor tantalum adalah kapasitor yang mempunyai
kutub atau polar, sering disebut juga dengan nama kapasitor polar. Kapasitor film
terdiri dari beberapa jenis yaitu polyester film, poly propylene film atau
polysterene film.
2.10 LED (Light Emitting Diode)
Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen
elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan
tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan
semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung
pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat
memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering
kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat
elektronik lainnya.
29
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Gambar 2.14 LED (Light Emitting Diode)
Bentuk LED mirip dengan sebuah bohlam (bola lampu) yang kecil dan
dapat dipasangkan dengan mudah ke dalam berbagai perangkat elektronika.
Berbeda dengan Lampu Pijar, LED tidak memerlukan pembakaran filamen
sehingga tidak menimbulkan panas dalam menghasilkan cahaya. Oleh karena itu,
saat ini LED (Light Emitting Diode) yang bentuknya kecil telah banyak
digunakan sebagai lampu penerang dalam LCD TV yang mengganti lampu tube.
Pada Perancangan tugas akhir ini, LED digunakan sebagai indikator dari
status apakah tegangan masukan , apakah tegangan tersebut masuk atau tidak. Jika
tegangan dalam keadaan mati
maka LED akan padam. Keadaan sebaliknya
terjadi jika dalam keadaan ada tegangan masukan maka LED akan menyala.
2.11 Push Button Switch
Push button switch (saklar tombol tekan) adalah perangkat / saklar
sederhana yang berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus
listrik dengan sistem kerja tekan unlock (tidak mengunci). Sistem kerja disini
30
http://digilib.mercubuana.ac.id/
berarti saklar akan bekerja sebagai reset penghubung atau pemutus aliran arus
listrik saat tombol ditekan, dan saat tombol tidak ditekan (dilepas), maka saklar
akan kembali pada kondisi normal.
Sebagai device penghubung atau pemutus, push button switch hanya
memiliki 2 kondisi, yaitu On dan Off (1 dan 0). Istilah On dan Off ini menjadi
sangat penting karena semua perangkat listrik yang memerlukan sumber energi
listrik pasti membutuhkan kondisi On dan Off.
Gambar 2.15 Push button switch
Karena sistem kerjanya yang unlock dan langsung berhubungan dengan
operator, push button switch menjadi device paling utama yang biasa digunakan
untuk memulai dan mengakhiri kerja mesin di industri. Secanggih apapun sebuah
mesin bisa dipastikan sistem kerjanya tidak terlepas dari keberadaan sebuah saklar
seperti push button switch atau perangkat lain yang sejenis yang bekerja mengatur
pengkondisian On dan Off.
31
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Penulis menggunakan push button switch sebagai sensor reset saat terjadi
error. Push button switch akan diletakan pada sisi depan. Jadi jika saat push
button dalam kondisi tertekan akan mereset sehingga akan bernilai high.
32
http://digilib.mercubuana.ac.id/