Universitas Sumatera Utara - USU-IR

5
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Infra Merah
Pada awalnya, inframerah ditemukan secara tidak sengaja oleh William Herschell,
astronom kerajaan Inggris ketika ia sedang mengadakan penelitian untuk mencari
bahan penyaring optik yang akan digunakan dalam mengurangi kecerahan gambar
matahari pada teleskop tata surya.Infra merah (infra red) ialah sinar
elektromagnetik dengan panjang gelombang lebih dari cahaya tampak. Jika dilihat
dengan dengan spektroskop cahaya maka radiasi cahaya infra merah akantampak
pada spektrum elektromagnet dengan panjang gelombang di atas panjang
gelombang cahaya merah. Dengan panjang gelombang ini maka cahaya infra
merahakan tidak tampak oleh mata namun radiasi panas yang ditimbulkannya
masih terasa/terdeteksi.
Sumber: http://sistelsistel.blogspot.com/2009/05/pengertian-infra-merah.html
Gambar 2.1Jangkauan Panjang Gelombang Jenis Infra Merah
Infra merah dapat dibedakan menjadi tiga daerah yakni:
1. Near Infra Merah.
Near Infra Red atau NIR, yaitu infra merah dengan panjang gelombang pendek
(λ=0.75- 1.5µm). Banyak digunakan untuk pencitraan pandangan malam seperti
pada nightscoop, bidang farmasetika, diagnostik medis, ilmu pangan dan
Universitas Sumatera Utara
6
agrokimia (terutama yang terkait dengan pengujian kualitas), riset mesin bakar,
serta spektroskopi dalam astronomi.
2. Mid Infra Merah.
Mid Infra Red atau MIR, yaitu infra merah dengan panjang gelombangmenengah
(λ=1.50 – 10µm). Banyak digunakan pada berbagai alarm.
3. Far Infra Merah.
Far Infra Red atau FIR, yaitu infra merah dengan gelombang panjang (λ=10100µm).Digunakan pada alat-alat kesehatan, yang kemudian dikembangkan lagi
pada bidang-bidang lainnya, seperti keamanan di bandara berupa pengecekkan
senjata biasa, senjata kimia, senjata biologi serta senjata lainnya. Infra merah
gelombang panjang (Far IR) memiliki frekuensi seritar 0,1-10x1012 Hz. Infra
merah seperti ini kemudian sering disebut sebagai gelombang Tera (THz). Pada
spektrum elektromagnetik, FIR atau gelombang Tera ini terletak antara infra
merah pada umumnya dengan gelombang mikro.
2.2Mikrokontroler ATmega8535
Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc processor) memiliki arsitektur 8 bit,
dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16 bit (16-bitsword) dan sebagian
besar instruksi dieksekusi dalam 1 (satu) siklus clock.Mikrokontroler AVR
berteknologi RISC (Reduced Instruction SetComputing).Secara umum, AVR
dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga ATtiny, keluarga AT90Sxx,
keluarga ATMega dan keluarga AT86RFxx.(Wardhana, 2006).
2.2.1 Arsitektur ATMega8535
Mikrokontroler AVR ATMega8535 memiliki arsitektur sebagai berikut:
1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D.
2. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran.
3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan perbandingan.
4. CPU yang terdiri atas 32 register.
5. Watchdog Timer dengan osilator internal.
Universitas Sumatera Utara
7
6. SRAM sebesar 512 byte.
7. Memori flashsebesar 8 KB dengan kemampuan Read While Write.
8. Unit interupsi internal dan eksternal.
9. Port antarmuka SPI.
10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.
11. Antarmuka komparator analog.
12. Port USART untuk komunikasi serial.
Konfigurasi pin dari mikrokontroler ATMega8535 sebanyak 40 pin dapat
dilihat pada Gambar berikut.
Sumber: Wardhana, Lingga. 2006. Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri
ATMega8535 Simulasi, Hardware, dan Aplikasi. Yogyakarta: Andi Offset
Gambar 2.2Konfigurasi pin ATMega8535
Dari gambar tersebut dapat dijelaskan secara fungsional konfigurasi pin
ATMega8535 sebagai berikut:
1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya.
2. GND merupakan pin ground.
3. Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC.
Universitas Sumatera Utara
8
4.Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,
yaitu Timer/Counter, komparator analog dan SPI.
5. Port C (PC0..PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu
TWI, komparator analog dan Timer Oscilator.
6. Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu
komparator analog, interupsi eksternal dan komunikasi serial.
7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler.
8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.
9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.
10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.
2.2.2 Fitur ATMega8535
Mikrokontroler AVR ATMega8535 memiliki fitur sebagai berikut:
1. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16
MHz.
2. Kapabilitas memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte dan EEPROM sebesar
512 byte.
3. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 saluran.
4. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.
5. Enam pilihan mode sleepuntuk menghemat penggunaan daya listrik.
Skema minimum sistemATMega8535 seperti ditunjukkan pada Gambar
berikut.
Gambar 2.3Sistem minimum mikrokontroler ATMega8535
Universitas Sumatera Utara
9
Blok diagram fungsional mikrokontroler ATMega8535 ditunjukan pada:
Sumber: Wardhana, Lingga. 2006. Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri
ATMega8535 Simulasi, Hardware, dan Aplikasi. Yogyakarta: Andi Offset.
Gambar 2.4Blok diagram fungsional ATMega8535
Universitas Sumatera Utara
10
2.3Fototransistor
Fototransistor merupakan jenis transistor yang bias basisnya berupa cahaya infra
merah. Besarnya arus yang mengalir di antara kolektor dan emitor sebanding
dengan intensitas cahaya yang diterima fototransistor tersebut.
Gambar 2.5Bentuk dan simbol fototransistor
Fototransistor sering digunakan sebagai saklar terkendali cahaya infra
merah, yaitu memanfaatkan keadaan jenuh (saturasi) dan mati (cut off) dari
fototransistor tersebut.Prisip kerja fototransistor untuk menjadi saklar yaitu saat
pada basis menerima cahaya infra merah maka fototransistorakan berada pada
keadaan jenuh (saturasi) dan saat tidak menerima cahaya infra merah
fototransistor berada dalam kondisi mati (cut off).Stuktur fototransistor mirip
dengan transistor bipolar.Pada daerah basis dapat dimasuki sinar dari luar melalui
suatu celah transparan dari luar kemasan transistor.Celah ini biasanya dilindungi
oleh suatu lensa kecil yang memusatkan sinar di tepi sambungan basis emitor.
Apabila tidak ada cahaya yang masuk pada lensa yang membuka, hanya arus botol
yang sangat kecil mengalir antara kolektor dan emitor. Arus ini disebut arus gelap.
Apabila cahaya mengenai sambungan PN kolektor-basis, arus basis yang
dihasilkan berbanding lurus dengan intensitas cahaya. Aksi tersebut menghasilkan
arus kolektor yang dikuatkan. Kecuali untuk arus basis dibangkitkan,
transistorfoto bertindak sebagai transistor bipolar konvensional. (Frank D.
Petruzella, 2001)
Sambungan antara basis dan kolektor, dioperasikan dalam catu balik dan
berfungsi sebagai fotodioda yang merespon masuknya sinar dari luar. Bila tidak
ada sinar yang masuk, arus yang melalui sambungan catu balik sama dengan nol.
Jika sinar dari foton cukup dan mengenai sambungan catu balik, penambahan
Universitas Sumatera Utara
11
pasangan hole akan terjadi dalam depletion region, menyebabkan sambungan
menghantar. Jumlah pasangan hole yang dibangkitkan dalam sambungan akan
sebanding dengan intensitas sinar yang mengenainya. Sambungan antara basis
emitor dapat dicatu maju, menyebabkan piranti ini dapat difungsikan sebagai
transistor bipolar konvensional.
Gambar 2.6Rangkaian Dasar Fototransistor
Fototransistor memiliki beberapa karakteristik yang sering digunakan
dalam perancangan, yaitu:
a. Dalam rangkaian jika menerima cahaya akan berfungsi sebagai resistan.
b. Dapat menerima penerimaan cahaya yang redup (kecil).
c. Semakin tinggi intensitas cahaya yang diterima, maka semakin besar pula
resistan yang dihasilkan.
d. Memerlukan sumber tegangan yang kecil.
e. Menghantarkan arus saat ada cahaya yang mengenainya.
f. Penerimaan cahaya dilakukan pada bagian basis.
g.
Apabila tidak menerima cahaya maka tidak akan menghantarkan arus.
Komponen ini memiliki sifat yang sama dengan transistor yaitu
menghasilkan kondisi cut off dan saturasi. Perbedaannya adalah, bilamana pada
transistor kondisi cut off terjadi saat tidak ada arus yang mengalir melalui basis ke
emitor dan kondisi saturasi terjadi saat ada arus mengalir melalui basis ke emitor
maka pada fototransistor kondisi cut off terjadi saat tidak ada cahaya infrared
yang diterima dan kondisi saturasi terjadi saat ada cahaya infrared yang diterima.
Kondisi cut off adalah kondisi dimana transistor berada dalam keadaan OFF
sehingga arus dari collector tidak mengalir ke emitor. Pada rangkaian gambar
diatas, arus akan mengalir dan membias basis transistor Q2 C9014. Kondisi
Universitas Sumatera Utara
12
saturasi adalah kondisi di mana transistor berada dalam keadaan ON sehingga arus
dari collektor mengalir ke emitor dan menyebabkan transistor Q2 tidak mendapat
bias atau OFF. Fototransistor ST8-LR2 memiliki sudut area 15 derajat dan lapisan
pelindung biru yang melindungi sensor dari cahaya-cahaya liar. Pada
fototransistor yang tidak dilengkapi dengan lapisan pelindung ini, cahaya-cahaya
liar dapat menimbulkan indikasi-indikasi palsu yang terkirim ke CPU dan
mengacaukan proses yang ada di sana. Aplikasi komponen ini sebagai sensor
peraba adalah digunakan bersama dengan LED Infrared yang dipancarkan ke
permukaan tanah. Apabila permukaan tanah atau lantai berwarna terang, maka
sinyal infrared akan dikembalikan ke sensor dan diterima oleh ST8-LR2. Namun
bila permukaan tanah atau lantai berwarna gelap, maka sinyal infrared akan
diserap dan hanya sedikit atau bahkan tidak ada yang kembali.
2.4Sensor Suhu LM35
Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk
mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan.Sensor
Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika yang
diproduksi oleh NationalSemiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan
kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35
juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi
sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus
serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.
Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang
diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu
daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60
µA. Hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (selfheating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah
yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC .
Universitas Sumatera Utara
13
Gambar 2.7 Skematik Bentuk dan Rangkaian Dasar Sensor Suhu LM35
Pin LM35 menunjukan fungsi masing-masing pin diantaranya, pin 1
berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau tengah digunakan
sebagai tegangan keluaran atau Vout dengan jangkauan kerja dari 0 Volt sampai
dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor LM35 yang dapat digunakan
antar 4 Volt sampai 30 Volt.
Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajad celcius.
Karakteristik Sensor LM35.
1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu
10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 250C.
3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1
ºC pada udara diam.
7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
Universitas Sumatera Utara
14
Gambar 2.8Grafik akurasi LM35 terhadap suhu
Sensor LM35 bekerja dengan mengubah besaran suhu menjadi besaran
tegangan.Tegangan ideal yang keluar dari LM35 mempunyai perbandingan 100°C
setara dengan 1 volt. Sensor ini mempunyai pemanasan diri (self heating) kurang
dari 0,1°C, dapat dioperasikan dengan menggunakan power supply tunggal dan
dapat dihubungkan antar muka (interface) rangkaian control yang sangat mudah.
IC LM 35 sebagai sensor suhu yang teliti dan terkemas dalam bentuk
Integrated Circuit (IC), dimana output tegangan keluaran sangat linear terhadap
perubahan suhu. Sensor ini berfungsi sebagai pengubah dari besaran fisis suhu ke
besaran tegangan yang memiliki koefisien sebesar 10 mV/°C yang berarti bahwa
kenaikan suhu 1 °C maka akan terjadi kenaikan tegangan sebesar 10 mV.
IC LM 35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan dari luar
karena ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius pada
temperature ruang. Jangka sensor mulai dari –55°C sampai dengan 150°C, IC
LM35 penggunaannya sangat mudah, difungsikan sebagai kontrol dari indikator
tampilan catu daya terbelah. IC LM 35 dapat dialiri arus 60 μA dari suplay
sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari 0 °C di dalam
suhu ruangan.
Untuk mendeteksi suhu digunakan sebuah sensor suhu LM35 yang dapat
dikalibrasikan langsung dalam celcius, LM35 ini difungsikan sebagai basic
temperature sensor.
Adapun keistimewaan dari IC LM 35 adalah :
a. Kalibrasi dalam satuan derajat celcius.
b. Lineritas +10 mV/ºC.
Universitas Sumatera Utara
15
c. Akurasi 0,5 ºC pada suhu ruang.
d. Range +2 ºC–1500C.
e. Dioperasikan pada catu daya 4 V – 30 V.
f. Arus yang mengalir kurang dari 60 μA.
Secara prinsip, sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan
suhu setiap1 ºC akan menunjukan tegangan sebesar 10 mV. Pada penempatannya
LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat pula disemen pada
permukaan, akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar 0,01 ºC karena
terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan cara seperti ini diharapkan selisih
antara suhu udara dan suhu permukaan dapat dideteksi oleh sensor LM35 sama
dengan suhu disekitarnya. Jika suhu udara disekitarnya jauh lebih tinggi atau jauh
lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada pada suhu permukaan dan
suhu udara disekitarnya .
Jarak yang jauh diperlukan penghubung yang tidak terpengaruh oleh
interferensi dari luar, dengan demikian digunakan kabel selubung yang ditanahkan
sehingga dapat bertindak sebagai suatu antena penerima dan simpangan
didalamnya, juga dapat bertindak sebagai perata arus yang mengkoreksi pada
kasus yang sedemikian, dengan mengunakan metode bypass kapasitor dari Vin
untuk ditanahkan.
Maka dapat disimpulkan prinsip kerja sensor LM35 sebagai berikut:
a. Suhu lingkungan dideteksi menggunakan bagian IC yang peka terhadap
suhu.
b. Suhu lingkungan ini diubah menjadi tegangan listrik oleh rangkaian di
dalam IC, dimana perubahan suhu berbanding lurus dengan perubahan
tegangan output.
c. Pada seri LM35
Vout=10 mV/oC
Tiap perubahan 1oC akan menghasilkan perubahan tegangan output
sebesar 10mV.
Kelebihan dan kelemahan IC Temperatur Sensor Tipe LM35 adalah:
a. Kelebihan:
1. Rentang suhu yang jauh, antara -55 sampai +150 0C.
Universitas Sumatera Utara
16
2. Low self-heating, sebesar 0,08 0C.
3. Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 volt.
4. Rangkaian tidak rumit.
5. Tidak memerlukan pengondisian sinyal.
b. Kekurangan:
1.
Membutuhkan sumber tegangan untuk beroperasi.
2.
Aliran arus (drain) kurang dari 60 µA.
3.
Pemanasan diri (self heating) rendah 0,08 0C.
2.5 Motor Stepper
Motor stepper adalah perangkat elektromekanis yang bekerja dengan mengubah
pulsa elektronis menjadi gerakan mekanis diskrit. Motor stepper bergerak
berdasarkan urutan pulsa yang diberikan kepada motor. Karena itu, untuk
menggerakkan motor stepper diperlukan pengendali motor stepper yang
membangkitkan pulsa-pulsa periodik. Penggunaan motor stepper memiliki
beberapa keunggulan dibandingkan dengan penggunaan motor DC biasa.
Motor stepper dibedakan menjadi dua macam berdasarkan magnet yang
digunakan,yaitu tipe permanen magnet dan variabel reluktansi. Pada umumnya
motor stepper yang digunakan saat ini adalah motor stepper yang mempunyai
variabel reluktansi. Cara yang paling mudah untuk membedakan antara tipe motor
stepper di atas adalah dengan cara memutar rotor dengan tangan ketika tidak
dihubungkan ke suplay. (Iswanto,2008)
Pada motor stepper yang mempunyai permanen magnet, ketika
diputardengan tangan akan terasa lebih tersendat karena adanya gaya yang
ditimbulkan olehmagnet permanen. Tetapi ketika menggunakan motor dengan
variabel reluktansi, ketika diputar akan lebih halus karena sisa reluktansinya
cukup kecil.
Keunggulannya antara lain adalah:
a. Sudut rotasi motor proporsional dengan pulsa masukan sehingga lebih
mudah diatur.
b. Motor dapat langsung memberikan torsi penuh pada saat mulai bergerak.
Universitas Sumatera Utara
17
c. Posisi dan pergerakan repetisinya dapat ditentukan secara presisi.
d. Memiliki
respon
yang
sangat
baik
terhadap
mulai,
stop
dan
berbalik(perputaran).
e. Sangat realibel karena tidak adanya sikat yang bersentuhan dengan rotorseperti
pada motor DC.
f. Dapat menghasilkan perputaran yang lambat sehingga beban dapat dikopel
langsung ke porosnya.
g. Frekuensi perputaran dapat ditentukan secara bebas dan mudah pada rangeyang
luas.
Gambar 2.9 Bagian–bagian dari motor stepper
2.5.1 Tipe Motor Stepper
a. Motor Stepper Unipolar
Motor stepper unipolar terdiri dari dua lilitan yang memiliki center tap. Center tap
dari masing-masing lilitan ada yang berupa kabel terpisah ada juga yang sudah
terhubung didalamnya sehingga center tap yang keluar hanya satu kabel. Untuk
motor stepper yang center tapnya ada pada masing-masing lilitan kabel inputnya
ada 6 kabel. Namun jika center tapnya sudah terhubung di dalam kabel inputannya
hanya 5 kabel.Center tap dari motor stepper dapat dihubungkan ke pentanahan
atau ada juga yangmenghubungkannya ke +VCC hal ini sangat dipengaruhi oleh
Universitas Sumatera Utara
18
driver yang digunakan.Sebagai gambaran dapat dilihat konstruksi motor stepper
bipolar pada gambar berikut :
Gambar 2.10 Motor stepper Unipolar
Sumber : Iswanto.2008.Belajar mokrikontroler AT89S51 dengan bahasa
C.Yogyakarta;penerbit Andy
b. Motor Stepper Bipolar
Motor stepper bipolar memiliki dua lilitan perbedaaan dari tipe unipolar adalah
bahwa pada tipe bipolar lilitannya tidak memiliki center tap. Keunggulan tipe
bipolar yaitu memiliki torsi yang lebih besar jika dibandingkan dengan tipe
unipolar untuk ukuran yang sama. Pada motor stepper tipe ini hanya memiliki
empat kabel masukan. Namun untuk menggerakan motor stepper tipe ini lebih
rumit jika dibandingkan denganmenggerakan motor stepper tipe unipolar. Sebagai
gambaran dapat dilihat konstruksi motor stepper bipolar pada gambar berikut :
Gambar 2.11Motor stepper Bipolar
Sumber : Iswanto.2008.Belajar mokrikontroler AT89S51 dengan bahasa
C.Yogyakarta;penerbit Andy
2.6Relay
Relay adalah komponen listrik yang bekerja berdasarkan prinsip induksi medan
elektromagnetis. Jika sebuah penghantar dialiri oleh arus listrik, maka di sekitar
Universitas Sumatera Utara
19
penghantar tersebut timbul medan magnet. Medan magnet yang dihasilkan oleh
arus listrik tersebut selanjutnya diinduksikan ke logam ferromagnetis.
Logam ferromagnetis adalah logam yang mudah terinduksi medan
elektromagnetis. Ketika ada induksi magnet dari lilitan yang membelit logam,
logam tersebut menjadi "magnet buatan" yang sifatnya sementara.Cara ini kerap
digunakan untuk membuat magnet non permanen. Sifat kemagnetan pada logam
ferromagnetis akan tetap ada selama pada kumparan yang melilitinya teraliri arus
listrik. Sebaliknya, sifat kemagnetannya akan hilang jika suplai arus listrik ke
lilitan diputuskan.
Gambar 2.12Rangkaian cara / prinsip kerja relay
Berikut ini penjelasan dari gambar di atas:
a.
Amarture, merupakan tuas logam yang bisa naik turun. Tuas akan turun
jika tertarik oleh magnet ferromagnetik (elektromagnetik) dan akan
kembali naik jika sifat kemagnetan ferromagnetik sudah hilang.
b.
Spring, pegas/per berfungsi sebagai penarik tuas. Ketika sifat kemagnetan
ferromagnetik hilang, maka spring berfungsi untuk menarik tuas ke atas.
c.
Shading Coil, ini untuk pengaman arus AC dari listrik PLN yang
tersambung dari C (Contact).
d.
NC Contact, NC singkatan dari Normally Close. Kontak yang secara
default terhubung dengan kontak sumber (kontak inti, C) ketika posisi
OFF.
e.
NO Contact, NO singkatan dari Normally Open. Kontak yang akan
terhubung dengan kontak sumber (kontak inti, C) ketika posisi ON.
Universitas Sumatera Utara
20
f.
Electromagnet, kabel lilitan yang membelit logam ferromagnetik.
Berfungsi sebagai magnet buatan yang sifatnya sementara. Menjadi logam
magnet ketika lilitan dialiri arus listrik, dan menjadi logam biasa ketika
arus listrik diputus.
g.
Aplikasi Rangkaian Pemicu Relay, ini adalah rangkaian/alat yang akan
memicu relay untuk menjadi ON ketika sesuai situasi/kondisi tertentu.
Rangkaian pemicu ini biasanya memiliki sensor atau rangkaian timer
(memanfaatkan time delay). Rangkaian yang menggunakan sensor
misalnya sensor suhu, sensor air, sensor cahaya, sensor arus, dll.
Sedangkan rangkain timer misalnya timer pada mesin cuci, timer tv, dll.
Sebenarnya aplikasi relay banyak sekali. Dari mobil-mobilan, kulkas,
lampu sein,motor, mobil, dan pompa air otomatis, hingga peralatan pada pesawat
terbang. Dari relay yang jenisnya kecil hingga yang mempunyai daya besar. Dari
relay DC 5 volt, 12 volt hingga yang bervoltase tinggi. Keuntungan kita dalam
menggunakan relay:
1. Kita bisa membuat rangkaian otomatis penyambung/pemutus (switch)
tegangan AC dan DC.
2. Relay bisa digunakan pada switch tegangan tinggi.
3. Relay juga menjadi solusi pada switch dengan arus yang besar.
4. Bisa melakukan swith pada banyak kontak dalam waktu yang bersamaan.
2.7 Transistor
Transistor adalah komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor
dan mempunyai tiga elektroda (triode) yaitu dasar (basis), pengumpul (kolektor)
dan pemancar (emitor). Dengan ketiga elektroda (terminal) tersebut, tegangan atau
arus yang dipasang di satu terminalnya mengatur arus yang lebih besar yang
melalui 2 terminal lainnya. Banyak sistem elektronis yang sangat tergantung pada
kemampuan transistor untuk bertindak sebagai saklar. Transistor yang digunakan
sebagai saklar mempunyai keuntungan yang tidak mempunyai bagian yang
berputar, yang dapat beroperasi ON dan OFF pada kecepatan yang sangat tinggi,
Universitas Sumatera Utara
21
memerlukan tegangan dan arus penggerak yang sangat rendah untuk memicu aksi
penghubungan.
Gambar 2.13Jenis Trasistor
Transistor termasuk komponen semi konduktor yang bersifat menghantar
dan menahan arus listrik.Ada 2 jenis transistor yaitu transistor tipe P-N-P dan
transistor jenis N-P-N.Transistor NPN adalah transistor positif dimana transistor
dapat bekerja mengalirkan arus listrik apabila basis dialiri tegangan arus positif.
Sedangkan transistor PNP adalah transistor negatif. Dapat bekerja mengalirkan
arus apabila basis dialiri tegangan negatif. Dalam dunia elektronika, fungsi
transistor ini adalah sebagai berikut:
1. Sebagai sebuah penguat (amplifier).
2. Sirkuit pemutus dan penyambung (switching).
3. Stabilisasi tegangan (stabilisator).
4. Sebagai perata arus.
5. Menahan sebagian arus.
6. Menguatkan arus.
7. Membangkitkan frekuensi rendah maupun tinggi.
8. Modulasi sinyal dan berbagai fungsi lainnya.
2.8Catu Daya
Hampir semua perangkat elektronika sekarang ini membutuhkan supply arus
searah/DC (direct current) yang stabil dan dengan konsumsi yang lama. Beberapa
contoh perangkat elektronika yang membutuhkan supply arus DC adalah: televisi,
komputer, radio, tape cassete, camcoder dll. Meskipun kelihatannya perangkat
elektronika tersebut dicolokkan pada sumber arus/tegangan PLN sebagai sumber
Universitas Sumatera Utara
22
tegangan dan arus AC (alternating current), tetapi sebenarnya didalam rangkaian
perangkat elekronika tersebut sudah include rangkaian penyearah dari tegangan
AC menjadi tegangan DC.
Gambar 2. 14Diagram Blok Catu Daya.
Sebenarnya sudah ada catu tegangan/arus DC yang stabil, contoh: baterai,
accu, dll, tetapi sangat disayangkan catu tegangan tersebut tidak bertahan
lama.Semakin lama sumber arus/tegangan dalam baterai atau accu tersebut akan
menurun sebanding dengan jumlah dan lama penggunaan. Untuk itu perlu adanya
sebuah catu daya yang berupa sebuah rangkaian elektronika yang dapat mensuplai
kebutuhan tegangan dan arus secara continue dan tahan lama.
Untuk memahami pengertian catu-daya atau power supply sebaiknya kita
lebih mengarah pada sumber daya dc yang dapat menjalankan peralatan
elektronika secara langsung, meskipun mungkin diperlukan beberapa cara untuk
meregulasi dan menjaga suatu ggl agar tetap meskipun beban berubah-ubah.
Energi yang paling mudah tersedia, yaitu arus bolak-balik, harus diubah
(disearahkan) menjadi dc berpulsa (pulsating dc), Pengertian dari istilah “catudaya” atau “power-supply” biasanya berarti suatu sistem penyearah-filter
(rectifier-filter) yang mengubah ac menjadi dc murni. Banyak rangkaian catudaya yang berlainan yang dapat digunakan untuk pekerjaan tersebut. Komponen
dasar yang digunakan untuk rangkaian yang lebih sederhana adalah transformator,
penyearah, resistor, kapasitor, dan induktor
2.8.1 Tansformator Step Down
Gambar 2.15 Transformator/transformer
Universitas Sumatera Utara
23
Transformator terdiri dari dua kumparan (sering disebut ‘gulungan’)
dihubungkan oleh inti besi, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Antara gulungan primer dan gulungan sekunder tidak ada hubugan secara
langsung, tetapi mereka dihubungkan oleh sebuah medan magnet yang terjadi
dalam inti.
Gambar 2. 16Transformator Step Down
Transformers digunakan untuk mengubah tegangan listrik dari sisi primer
ke sisi sekunder dengan mengurangi kerugian daya. Mereka hanya bekerja
dengan AC (alternating current) karena mereka memerlukan medan magnet yang
berubah/fluktuatif pada inti besi. Transformers dapat berfungsi sebagai peningkat
tegangan (step-up) serta mengurangi tegangan (step-down).Tegangan AC
mengalir pada gulungan primer (input) menciptakan perubahan medan magnet
secara terus-menerus dalam inti besi. Medan magnet ini akan menginduksi sisi
gulungan sekunder. Output gulungan sekunder juga akan terinduksi sesuai
dengan gerakan fluktuasi tegangan dari lilitan primer. Jika kumparan sekunder
dihubungkan ke beban/tahanan, tegangan induksi akan membuat aliran arus
induksi. Istilah yang benar untuk tegangan induksi ini biasanya disingkat GGL
(gaya gerak listrik).
Transformers memiliki dua keuntungan besar melalui metode lain dari
perubahan tegangan:
1. Mereka menyediakan listrik isolasi total antara input dan output, sehingga
mereka dapat dengan aman digunakan untuk mengurangi tegangan tinggi
dari pasokan listrik.
2. Hampir tidak ada daya yang terbuang di trafo. Mereka memiliki efisiensi
tinggi (dari daya / kekuatan) dari 95% atau lebih.
Universitas Sumatera Utara
24
Output AC dari sisi sekunder transformator kemudian disearahkan dengan
menggunakan dioda-dioda rectifier silikon konvensional untuk menghasilkan
output yang masih kasar. Output ini kemudian dihaluskan dan kemudian difilter
sebelum disalurkan ke sebuah rangkaian yang akan mengatur/menstabilkan
tegangan outputnya agar output ini tetap berada dalam keadaan relatif konstan
walaupun terdapat fluktuasi baik pada arus beban maupun pada tegangan input
sumber. (Mike Tooley,2003).
2.9 Software Pemograman dan Software Downloader
Bahasa C merupakan salah satu bahasa yang cukup populer dan handaluntuk
pemrograman mikrokontoler. Dalam melakukan pemrograman mikrokontroler
diperlukan suatu software pemrograman, salah satunya yang mendukung bahasa C
adalah Code Vision AVR (CVAVR). CVAVR hanya dapat digunakan pada
mikrokontroler keluarga AVR. CVAVR selain dapat digunakan sebagai software
pemrograman juga dapat digunakan sebagai software downloader. Software
downloader akan men-download-kan file berekstensi “.hex” ke mikrokontroler.
2.9.1 Men-download Program ke Mikrokontroler dengan CVAVR
Persiapan pertama sebelum men-download adalah menghubungkan minimum
sistem ATMega8535 dengan PC melalui USB port atau serial porttergantung
spesifikasi minimum sistemnya. Langkah berikutnya adalah membuat listing
program yang akan di-download-kan nantinya dengan CVAVR, seperti tampak
pada Gambar 2.17 berikut ini:
Universitas Sumatera Utara
25
Gambar 2.17Screenshoot CodeVision AVR
Langkah berikutnya setelah pengetikan listing program selesai adalah
proses compile, yaitu proses pengecekan adanya error pada listing program yang
telah dibuat, jika tidak terdapat error seperti pada Gambar 2.18, listingprogram
dapat disimpan.
Universitas Sumatera Utara
26
Gambar 2.18 Screenshoot proses compile
Program tersebut akan disimpan dengan ekstensi “.c”, agar dapat
didownload ke mikrokontroler maka ekstensi tersebut harus diubah dulu ke
ekstensi “.hex”, yaitu dengan cara “build” atau dengan kombinasi tombol
“Shift+f9”, maka akan tampak seperti pada Gambar 2.19 berikut ini:
Universitas Sumatera Utara
27
Gambar 2.19 Screenshoot proses build
Langkah selanjutnya, untuk proses pengisian program ke mikrokontroler
ATMega8535 (flash programming) yaitu dengan cara menekan tombol “program
the chip” pada window build tadi. Prosesnya seperti pada Gambar 2.20 berikut ini:
Gambar 2.20 Screenshoot proses flash program
Universitas Sumatera Utara