bab 2 landasan teori - Universitas Sumatera Utara

BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1 Pengenalan Mikrokontroler
Mikrokontroler sebagai teknologi mikroelektronik terbaru yaitu teknologi semikonduktor
kehadiranya sangat membantu perkembangan dunia elektronika. Dengan arsitektur yang
praktis dan harganya yang relatif murah tetapi memuat banyak kandungan transistor yang
terintegrasi, sehingga mendukung dibuatnya rangkaian elektronika yang lebih portable.
Mikrokontroler pertama kali diproduksi tahun 1976 dengan INTEL yang produksinya tipe
8747 (MCS-48) yang di dalamnya terdapat 1 Kbyte EPROM, 64 Byte RAM, 27 Input
Output dan 8 bit timer.
Mikrokontroler merupakam sebuah single chip yang di dalamnya telah dilengkapi
dengan CPU (Central Prosessing Unit), RAM (Random Acces Memory), ROM (Read
Only Memory), input dan output, Timer/Counter, Serial COM Port yang secara spesifik
digunakan untuk aplikasi-aplikasi kontrol dan bukan untuk aplikasi-aplikasi serbaguna
Mikrokontroler umumnya bekerja pada frekuensi 4 MHz - 40 MHz.
Universitas Sumatera Utara
7
Read Only Memory (ROM) yang isinya tidak berubah meskipun IC kehilangan
catu daya. Sesuai dangan keperluannya, dalam susunan MCS-51 memori penyimpanan
progam ini dinamakan sebagai memori progam.
Random Access Memori (RAM) isinya akan sirna begitu IC kehilangan catu daya,
dipakai untuk menyimpan data pada saat progam bekerja. RAM yang dipakai untuk
menyimpan data ini disebut sebagai memori data.
Mikrokontroler biasanya dilengkapi dengan UART (Universal Asynchoronous
Receiver Transmitter)
yaitu port serial untuk komunikasi serial asinkron, USART
(Universal Asynchoronous/Asynchoronous Receiver Transmitter) yaitu port serial yang
digunakan untuk komunikasi serial asinkron dan sinkron yang kecepatannya 16 kali lebih
cepat dari UART, SPI (Serial Port Interface), SCI (serial Communication Interface),
BUS I2 C (Inter-Intergrated Circuit BUS) merupakan interface serial 2 jalur yang terdapat
8 bit, dan CAN (Control Area Network) dan J1850 merupakan standard pengkabelan SAE
(Society of Automotic Engineers).
Mikrokontroler bisa dikelompokkan dalam satu keluarga, masing-masing
mikrokontroler memiliki spesifikasi tersendiri namun cocok dalam pemrogramannya,
contoh-contoh keluarga mikrokontroler adalah keluarga MCS-51, keluarga MC68HC05,
keluarga MC68H11, keluarga AVR, keluarga PIC 8, mikrokontroller AT89S51 terdapat
dalam keluarga MCS-51, dibandingkan mikrokontroler yang lain seperti AT89C51,
AT89C52, dan AT89S52, bahasa-bahasa pemrogramannya berbeda-beda, dan memori
Universitas Sumatera Utara
8
atau kapasitasnnya juga lebih kecil, sedangkan mikrokontroler AT89S51 menggunakan
bahasa asembly yang mudah dalam pemrogramannya, kapasitasnya juga lebih besar, dan
yang menjadi dasar pemilihan mikrokontroler ini karena harganya relatif terjangkau, satu
hal lagi mayoritas robot-robot yang dipertandingkan dalam KRI dan KRCI 2005
menggunakan mikrokontroler jenis ini. Maka permasalahan yang akan dibahas adalah
cara
pengaplikasian
IC
mikrokontroler
AT89S51
pada
robot
sesuai
dengan
pengaplikasiannya..
Aplikasi mikrokontroler lainnya adalah dalam bidang pengukuran jarak jauh atau
yang dikenal dengan sistem telemetri. Misalnya pengukuran disuatu tempat yang
membahayakan manusia, maka akan lebih nyaman jika dipasang suatu sistem pengukuran
yang bisa mengirimkan data lewat pemancar dan diterima oleh stasiun pengamatan dari
jarak yang cukup aman dari sumbernya. Sistem pengukuran jarak jauh ini jelas
membutuhkan suatu sistem akuisisi data sekaligus sistem pengiriman data secara serial
(melalui pemancar), yang semuanya itu bisa diperoleh dari mikrokontroler yang
digunakan.
2.1.1 Arsitektur Mikrokontroler AT89S51
Setiap mikrokontroler memiliki arsitektur yang berbeda. Tetapi meskipun demikian
memiliki keseragaman dalam pokok-pokok kerjanya.
Universitas Sumatera Utara
9
Pada dasarnya arsitektur mikrokontroler dapat dilihat pada pengalamatan kode
dan pengalamatan datanya, yaitu tipe yang menggabungkan pengalamatn kode dengan
pengalamatan data, serta tipe yang memisahkan alamat kode dengan alamat datanya.
Keluarga MCS-51 termasuk dalam kategori yang memisahkan alamat kode maupun
datanya.
Ada beberapa mode pengalamatan pada mikrokontroler:
1. Pengalamatan langsung
Pengalamatan lengsung dilakukan dengan memberikan nilai ke suatu register
secara langsung dengan menggunakan tada “#”.
Contoh:
MOV A,#20h
MOV DPTR,#25h
MOV R1#10h
: isi akkumulator dengan bilangan 20 h
: isi register DPTR dengan bilangan 25 h
: isi register R1 dengan 10 h
2. Pengalamatan tak langsung
Pengalamatan lengsung dilakukan untuk menunjukk ke sebuah register yang berisi
alamat memori yang akan digunakan dalam operasi dengan menggunakan tada
“@”. AT89S51 mempunyai sebuah register 16 bit (DPTR) yang dapat digunakan
untuk melakukan pengalamatan tidak langsung.
Contoh:
DEC @R1
: kurangi isi RAM yang alamatnya ditunjukan oleh
Register R1
Universitas Sumatera Utara
10
3. Pengalamatan kode
Pengalamatan kode terjadi saat operand berfungsi sebagai alamat dari instruksi
JUMP dan CALL.
Contoh:
ACALL Tunda
Tunda
Mov A,#20H
Loop:
DJNZ A, LOOP
RET
4. Pengalamtan Bit
Pengalamtan bit merupakan penunjukan alamat lokasi bit, baik yang berada di
dalam RAM internal atau perangkat keras. Simbol (.) digunakan dalam operasi
ini.
Contoh:
SETB P1.5
SETB TR1
: set bit port 1.5 aktif
: set TR1 (Timer 1 aktif)
Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menangani berbagai macam program
aplikasi (misalnya pengolah data, pengolah angka dan lain sebagainya), mikrokontroler
hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan lainnya terletak pada
perbandingan RAM-nya dan ROM. Pada sistem komputer perbandingan RAM dan ROMnya besar, artinya program-program pengguna disimpan dalam ruang RAM yang relatif
besar, sedangkan rutin-rutin antarmuka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang
kecil. Sedangkan pada mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar
Universitas Sumatera Utara
11
artinya program kontrol disimpan dalam ROM (bisa Masked ROM atau Flash PEROM)
yang ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat
penyimpanan sementara, termasuk register-register yang digunakan pada mikrokontroler
yang bersangkutan.
2.1.2
Konstruksi AT89S51
AT89S51 adalah mikrokontroler keluaran Atmel Coorporation, dengan 4K byte Flash
programmable and erasable read only memory. Mikrokontroler ini turunan dari keluarga
MCS-51, memori dengan teknologi nonvolatile memory. Memori ini digunakan untuk
menyimpan instruksi berstandar kode MCS-51 sehingga memungkinkan mikrokontroler
ini bekerja dalam mode operasi keping tunggal yang tidak memerlukan external memory.
Berikut spesifikasi dari AT89S51:
1. Kompatibel dengan dengan mikrokontroler MCS 51
2. 8 K byte In-system Programmable (ISP) flash memori dengan kemampuan
1000 kali baca/tulis
3. 128 × 8-bit RAM internal
4. 32 jalur I/O yang dapat deprogram.
5. Dua buah 16 bit Timer/Counter
6. Enam sumber interupsi
7. Saluran Full Duplex Serial UART
8. Mode pemogramman ISP yang fleksibel (byte dan page mode)
Universitas Sumatera Utara
12
Penggunaan IC AT89S51 memiliki beberapa keuntungan dan keunggulan, antara
lain tingkat kendala yang tinggi, komponen hardwere eksternal yang lebih sedikit,
kemudahan dalam pemrograman dan hemat dari segi biaya. IC AT89S51 memiliki
program internal yang mudah untuk dihapus dan diprogram kembali secara berulangulang. Pada pesawat ini IC AT89S51 berfungsi sebagai sentral kontrol dari segala
aktivitas pesawat.
Mikrokontroler AT89S51 hanya memerlukan tambahan 3 kapasitor, 1 resistor dan
1 kristal serta catu daya 5 Volt. Kapasitor 10 mikro-Farad dan resistor 10 Kilo Ohm
dipakai untuk membentuk rangkaian reset. Dengan adanya rangkaian reset ini AT89S51
otomatis direset begitu rangkaian menerima catu daya. Kristal dengan frekuensi
maksimum 12 MHz dan kapasitor 30 piko-Farad dipakai untuk melengkapi rangkaian
oscilator pembentuk clock yang menentukan kecepatan kerja mikrokontroler. Memori
merupakan bagian yang sangat penting pada mikrokontroler.
Jenis memori yang dipakai untuk memori program AT89S51 adalah Flash
PEROM, program untuk mengendalikan mikrokontroler diisikan ke memori itu lewat
bantuan alat yang dinamakan sebagai AT89S51 Flash PEROM Programmer.
Sarana Input/Ouput yang disediakan cukup banyak dan bervariasi AT89S51
mempunyai 32 jalur Input/Ouput. Jalur Input/Ouput paralel dikenal sebagai Port 1
(P1.0..P1.7) dan Port 3 (P3.0..P3.5 dan P3.7).
Universitas Sumatera Utara
13
AT89S51
Gambar 2.1 IC Mikrokontroler AT89S51
Deskripsi pin-pin pada mikrokontroler AT89S51 :
Pin 1 sampai 8
Pin 1-8 merupakan port 1 yang menjadi saluran (bus) dua arah input/output 8 bit. Dengan
internal pull-up yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan dan dapat mengendalikan
empat input TTL. Port ini juga digunakan sebagai saluran alamat pada saat pemrograman
dan verifikasi.
Pin 9 (RST)
Merupakan masukan reset (aktif tinggi). Pulsa transisi dari rendah ke tingggi akan
mereset mikrokontroler ini.
Universitas Sumatera Utara
14
Pin 10 – pin 17 (Port 3)
Port 3 merupakan 8 bit port I/O dua arah dengan internal pullup. Port 3 juga mempunyai
fungsi pin masing-masing, yaitu sebagai berikut :
Tabel 1.1 Fungsi Port 3 Mikrokontroler AT89S51
Nama pin
Fungsi
P3.0 (pin 10)
RXD (Port input serial)
P3.1 (pin 11)
TXD (Port output serial)
P3.2 (pin 12)
INTO (interrupt 0 eksternal)
P3.3 (pin 13)
INT1 (interrupt 1 eksternal)
P3.4 (pin 14)
T0 (input eksternal timer 0)
P3.5 (pin 15)
T1 (input eksternal timer 1)
P3.6 (pin 16)
WR (menulis untuk eksternal data memori)
P3.7 (pin 17)
RD (untuk membaca eksternal data memori)
Pin 18 dan 19
Jalur ini merupakan masukan ke penguat isolator berpenguatan tinggi. Mikrokontroler ini
memiliki seluruh rangkaian osilator yang diperlukan pada chip, kecuali rangkaian kristral
yang mengendalikan frekuensi osilator. Oleh karena itu, pin 18 dan 19 sangat diperlukan
untuk dihubungkan dengan kristal. Selain itu, XTAL 1 juga dapat digunakan sebagai
input untuk inverting osilator amplifier dan input ke rangkaian internal clock sedangkan
XTAL 2 merupakan output dari inverting osilator amplifier.
Universitas Sumatera Utara
15
Pin 20 (GND)
Merupakan ground sumber tegangan yang diberi simbol GND.
Pin 21 – pin 28 (Port 2)
Port 2 berfungsi sebagai I/O biasa atau high order address, pada saat mengakes memori
secara 16 bit. Pada saat mengakses memori 8 bit, port ini akan mengeluarkan isi dari P2
special function register. Port ini mempunyai internal pull up dan berfungsi sebagai input
dengan memberikan logika 1. Sebagai output, port ini dapat memberikan output sink
keempat buah input TTL.
Pin 29 (PSEN)
Progam store enable (PSEN) merupakan sinyal pengontrol untuk mengakses program
memori eksternal yang masuk ke dalam saluran (bus) selama proses pemberian atau
pengambilan instruksi (fetching).
ALE/PROG (pin 30)
Address latch Enable (ALE/PROG) merupakan penahan alamat memori eksternal (pada
port 1) selama mengakses ke memori eksternal. Pin ini juga berfungsi sebagai pulsa
(sinyal) input program (PROG) selama proses pemograman.
Pin 31 (EA)
Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu mikrokontroler akan
menjalankan progam yang ada pada memori eksternal setelah sistem direset. Jika kondisi
Universitas Sumatera Utara
16
high, pin ini akan berfungsi untuk menjalankan progam yang ada pada memori internal.
Pada saat flash progamming, pin ini akan mendapat tegangan 12 Volt.
Pin 39-Pin 32 (Port 0)
Port 0 dapat berfungsi sebagai I/O biasa, low order multiplex address/data ataupun
penerima kode byte pada saat flash progamming Pada fungsi sebagai I/O biasa port ini
dapat memberikan output sink ke delapan buah TTL input atau dapat diubah sebagai 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 flash progamming
diperlukan eksternal pull up, terutama pada saat verifikasi program.
Pin 40 (VCC)
Merupakan sumber tegangan positif yang diberi simbol Vcc.
2.2 Komponen Pendukung
2.2.1 Bahasa Assembly MCS-51
Bahasa yang digunakan untuk memprogram IC mikrokontroler AT89S51 adalah bahasa
assembly untuk MCS-51. MCS-51 merupakan salah satu keluaran mikrokontroler yang
menggunakan teknologi CMOS.
Keluarga MCS-51 mempunyai berbagai macam yang dikelompokan antara lain:
Universitas Sumatera Utara
17
a. Tegangan Kerja
Tegangan kerja AT89LV55 buatan Atmel dapat beroperasi pada tegangan 2,7
Volt sampai dengan 6 Volt. Dan seri P89LPC9XX buatan Philips
dapat
beroperasi pada tegangan 2,4 Volt sampai 3,6 Volt.
b. Memori
Beberapa time memori pada MCS-51:
1. One Time Programmable (OTP) / Mask ROM (Read Only Memory)
2. MTP Flash/EEPROM
3. Multiple Time Programmble (MTP) Ultra-Violet Erasable Programmble
ROM (UVEPROM).
c. Fungsi Khusus
Beberapa fungsi pada MCS-51 antara lain:
1. C8051F20 buatan Cygnal memiliki ADC (Analog to Digital Converter)
hingga 12 bit 32 channel.
2. ATMega8535 ADC 8 chanel 10 bit. Fitur ini terdapat pada kit DT51 AVR
low cost.
3. P87LPC768 buatan Philips memiliki 8 keyboard interrupt, power on reset
dan Brown out detect.
Universitas Sumatera Utara
18
d. Timer/Counter
Timer/counter yang dimiliki MCS-51 dapat mencapai 5 buah seperti
P89LPC932 dari Philips. Tipe yang lain memiliki fasitas Pulse Width
Modulation (PWM), Programmable Counter Array (PCA) dan Wacthdog
Timer.
Angka 51 merupakan jumlah instruksi pada bahasa ini hanya ada 51 instruksi. Dari 51
instruksi, yang sering digunakan orang hanya 10 instruksi. Instruksi-instruksi tersebut
antara lain :
1. Instruksi MOV
Perintah ini merupakan perintah untuk mengisikan nilai ke alamat atau register
tertentu. Pengisian nilai dapat secara langsung atau tidak langsung.
Contoh pengisian nilai secara langsung
MOV
R0,#20h
Perintah di atas berarti : isikan nilai 20 Heksadesimal ke register 0 (R0).
Tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah nilai.
Contoh pengisian nilai secara tidak langsung:
MOV 20h,#80h
...........
............
MOV R0,20h
Perintah di atas berarti : isikan nilai yang terdapat pada alamat 20 Heksadesimal
ke register 0 (R0).
Universitas Sumatera Utara
19
Tanpa tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah
alamat.
2. Instruksi DJNZ
Decreament Jump If Not Zero (DJNZ) ini merupakan perintah untuk mengurangi
nilai register tertentu dengan 1 dan lompat jika hasil pengurangannya belum nol.
Contoh :
MOV R0,#80h
Loop: ...........
............
DJNZ R0,Loop
............
R0 - 1, jika belum 0 lompat ke loop, jika R0 = 0 maka program akan meneruskan
ke perintah pada baris berikutnya.
3. Instruksi ACALL
Instruksi ini berfungsi untuk memanggil suatu rutin tertentu.
Contoh :
.............
ACALL TUNDA
.............
TUNDA:
.................
4. Instruksi RET
Instruksi
RETURN (RET) ini merupakan perintah untuk kembali ke rutin
pemanggil setelah instruksi ACALL dilaksanakan.
Contoh:
ACALL
TUNDA
Universitas Sumatera Utara
20
.............
TUNDA:
.................
RET
5. Instruksi JMP
(Jump)
Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu.
Contoh:
Loop:
.................
..............
JMP Loop
6. Instruksi JB
(Jump if bit)
Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang
dimaksud berlogika high (1).
Contoh:
Loop:
JB
P1.0,Loop
.................
7. Instruksi JNB
(Jump if Not bit)
Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang
dimaksud berlogika Low (0).
Contoh:
Loop:
JNB
P1.0,Loop
.................
Universitas Sumatera Utara
21
8. Instruksi CJNE
(Compare Jump If Not Equal)
Instruksi ini berfungsi untuk membandingkan nilai dalam suatu register dengan
suatu nilai tertentu.
Contoh:
Loop:
................
CJNE R0,#20h,Loop
................
Jika nilai R0 tidak sama dengan 20h, maka program akan lompat ke rutin Loop.
Jika nilai R0 sama dengan 20h, maka program akan melanjutkan instruksi
selanjutnya.
9. Instruksi DEC (Decreament)
Instruksi ini merupakan perintah untuk mengurangi nilai register yang dimaksud
dengan 1.
Contoh:
MOV R0,#20h
................
DEC R0
.............
R0 = 20h
R0 = R0 – 1
10. Instruksi INC (Increament)
Instruksi ini merupakan perintah untuk menambahkan nilai register yang
dimaksud dengan 1.
Contoh:
MOV R0,#20h
................
INC R0
.............
R0 = 20h
R0 = R0 + 1
Universitas Sumatera Utara
22
2.2.2. Software 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE)
Mikrokontroler 8051 merupakan keluarga mikrontroler MCS-51. Yang termasuk dalam
keluarga MCS-51 adalah mikrokontroler 8031 (versi 8051 tanpa EPROM). 8751 dan
8052. Keluarga MCS-51 memiliki XPU, RAM, counter/timer, port pararel dan port serial
yang sama. Mikrokontroler 8051 diperkenalkan pertama kali oleh Intel Crop,
mikrokontroler ini terdiri dari kontroler 8 bit yang mampu mengakses 64 Kbyte dan 64
Interupt
control
Timer 1
128 Byte
RAM
Timer 0
4 I/O Port
Serial port
Counter Input
Kbyte data memori eksternal.
CPU
OSC
BUS
Control
P0
P1
P2
P3
Addres data
Gambar 2.2 diagram blok 8051
Universitas Sumatera Utara
23
Instruksi-instruksi yang merupakan bahasa assembly tersebut dituliskan pada
sebuah editor, yaitu 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE). Tampilannya seperti di
bawah ini:
Gambar 2.3 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE)
Setelah program selesai ditulis, kemudian di-save dan kemudian di-Assemble (dicompile). Pada saat di-assemble akan tampil pesan peringatan dan kesalahan. Jika masih
ada kesalahan atau peringatan, itu berarti ada kesalahan dalam penulisan perintah atau
ada nama subrutin yang sama, sehingga harus diperbaiki terlebih dahulu sampai tidak ada
pesan kesalahan lagi.
Universitas Sumatera Utara
24
Software 8051IDE ini berfungsi untuk merubah program yang kita tuliskan ke
dalam bilangan heksadesimal, proses perubahan ini terjadi pada saat pengkompiler.
Komplier adalah penerjemah untuk penmograman, prinsip kerjanya adalah dengan cara
menerjemahkan (misalnya pada PC) langsung ke bahasa mesin. Bilangan heksadesimal
inilah yang akan dikirimkan ke mikrokontroler.
2.2.3. Software Downloader
Untuk mengirimkan bilangan-bilangan heksadesimal ini ke mikrokontroller digunakan
software ISP- Flash Programmer 3.0a yang dapat didownload dari internet. Tampilannya
seperti gambar berikut ini:
Gambar 2.4 ISP- Flash Programmer 3.a
Universitas Sumatera Utara
25
Cara menggunakannya adalah dengan meng-klik Open File untuk mengambil file
heksadesimal dari hasil kompilasi 8051 IDE, kemudian klik Write untuk mengisikan hasil
kompilasi tersebut ke mikrokontroler.
2.2.4
Mode Flash PEROM
Pada mode ini aplikasi akan didownload ke dalam Flash PEROM dari AT89S51 dan
DST-51.
Gambar 2.5 Mode Flash PEROM
Keuntungan Mode Flash PEROM adalah:
1. Pada mode ini pengguna cukup menggunakan Paket DST-51/2 Economic
Version di mana Modul memori expanded tidak diperlukan
2. lebih ekonomis karena tidak menggunakan memori EEPROM eksternal
3. RAM Internal AT89S51 masih bebas karena tidak digunakan pada DST-51/2
Universitas Sumatera Utara
26
4. program aplikasi ada pada Flash PEROM sehingga setelah selesai pada
perancangan program, IC yang telah terisi dapat langsung digunakan pada
aplikasi secara single chip tanpa mengubah alamat program
Pengisiam program pada mode ini menggunakan teknik ISP (In System
Programming) sehingga dibutuhkan kabel ISP sebagai peranggkat Programernya.
2.3 Motor DC Penggerak Motor
Motor DC akan berputar searah/berlawanan arah dengan jarum jam jika salah satu
kutubnya diberi tegangan positif dan kutub yang lainnya diberi tegangan negatif atau
ground. Dan motor DC akan berputar kearah sebaliknya jika
polaritasnya dibalik.
Dengan sifat yang demikian maka dibutuhkan suatu rangkaian yang dapat membalikkan
polaritas yang diberikan ke motor DC tersebut, sehingga perputaran motor DC dapat
dikendalikan oleh rangkaian tersebut.
Motor DC jarang digunakan pada aplikasi industri umum karena semua sistem
utility listrik dilengkapi dengan perkakas arus bolak balik, meskipun demikian, pada
aplikasi khusus adalah menguntungkan jika mengubah arus bolak balik menjadi arus
searah digunakan dimana kontrol torsi dan kecepatan dengan rentang yang lebar
diperluikan untuk memenuhi kebutuhan aplikasi.
Universitas Sumatera Utara
27
Motor DC umum yang menggunakan sikat (brush), yang menggunakan lilitan
pada rotor dan menggunkan magnet tetap pada sisi stator, pada dasarnya dapat dianggap
sebagai suatu beban yang dapat dihubungkan langsung ke rangkaian switching arus DC.
Oleh karena itu, pemilihan ruang tepat cukup diperoleh dengan memperhatikan besar
kebutuhan arus untuk memutar motor DC secara nominal. Lilitan pada motor DC dapat
diidentikkan dengan lilitan pada kumparan relay sehingga rangkaian drivernya relative
sama. Tujuan motor DC adalah untuk menghasilkan gaya yang menggerakkan (torsi).
Pada beberapa kasus sering diperlukan arah putaran motor DC yang berubahubah. Prinsip dasar untuk mengubah arah perputarannya adalah dengan membalik
polaritas pada catudaya tegangannya.
2.4 Photodioda
Photodioda adalah dioda sambungan p-n yang secara khusus dirancang untuk mendeteksi
cahaya dan biasanya terdapat lapisan intrinsik antara lapisan n dan p. Piranti yang
memiliki lapisan intrinsik disebut p-i-n atau PIN potodioda. Energi cahayanya lewat
melalui lensa yang mengekspos sambungan.
Photodioda dirancang beroperasi pada mode bias-balik. Arus bocor bias-balik
meningkat dengan peningkatan level cahaya. Harga arus umumnya adalah dalam rentang
Universitas Sumatera Utara
28
mikroampere. Photodioda mempunyai waktu respon yang cepat terhadap berbagai
cahaya. Cahaya diserap di daerah pengambungan atau daerah intrinsik menimbulkan
pasangan elektron-hole, kebanyakan pasangan tersebut menghasilkan arus yang berasal
dari cahaya.
Yang menyebabkan tahanan reverse photodioda ini berubah-ubah karena energi
cahaya, maka untuk merangkainya dapat disusun dengan bias balik seperti gambar di
bawah ini:
R
Photodioda
E
Gambar 2. 6 Cara Pemberian Bias Balik pada Photodioda
Seperti pada gambar di atas dalam keadaan gelap tahanan reverse dioda sangat
besar sehingga arus tidak mengalir. Akan tetapi bila cahaya jatuh pada dioda semakin
kuat maka tahanan reversenya akan menurun dan arus reversenya akan bertambah besar.
Photodioda dalam keadaan reverse bias dapat dianggap sebagai sumber arus yang
besarnya diatur oleh intensitas cahaya yang menyinarinya.
Universitas Sumatera Utara