BAB II

BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Lampu LED (Light Emitting Diode)
2.1.1 Pengertian Lampu LED (Light Emitting Diode)
Lampu LED (Light Emitting Diode) adalah suatu semi konduktor yang
memancarkan cahaya monokromatik yang tidak koheren ketika diberi tegangan
maju. Gejala ini termasuk bentuk elektroluminesensi. Lampu LED yang telah
dikembangkan sejak akhir tahun 1950 adalah bentuk semikonduktor paduan p-n
(p-n junction) yang dapat mengemisikan photon atau cahaya apabila diterapkan
dengan tegangan yang sesuai pada sambungan tadi. Beberapa jenis material p dan
n dapat mengemisikan cahaya terlihat (visible light) dengan intensitas beragam
dan
pengembangan
mutakhir
mencapai
tingkat
efisiensi
pencahayaan
(illumination efficacity) yang jauh melampaui lampu konvensional, yaitu lampu
pijar
biasa
(incandescent
lamps)
dan
lampu
tabung
“neon”/TL
(
fluorescent/compact fluorescent lamps). Lampu led usia teknis dan usia pakai yang
berkisar antara 50.000 sampai 100.000 jam.
Proses Pembangkitan Cahaya pada LED pada dasarnya terbentuk dari paket-paket
partikel yang memiliki energi dan momentum, tetapi tidak memiliki massa.
Partikel ini disebut foton. Foton dilepaskan sebagai hasil pergerakan elektron.
Pada sebuah atom, elektron bergerak pada suatu orbit yang mengelilingi sebuah
inti atom. Elektron pada orbital yang berbeda memiliki jumlah energi yang
6
7
berbeda. Elektron yang berpindah dari orbital dengan tingkat energi lebih tinggi
ke orbital dengan tingkat energi lebih rendah perlu melepas energi yang
dimilikinya. Energi yang dilepaskan ini merupakan bentuk dari foton. Semakin
besar energi yang dilepaskan, semakin besar energi yang terkandung dalam foton.
RGB (Red Green Blue) LED atau LED yang bisa mengeluarkan warna yang
dipancarkan lebih dari satu warna sehingga memungkinkan aplikasi LED yang
semakin luas, khususnya menambah keindahan dalam dunia desain interior dan
eksterior. Dalam terminologi teknik pencahayaan, LED dapat dikatakan memiliki
tingkat efisiensi luminus (cahaya) atau efikasi yang tinggi, karena perbandingan
banyaknya energi cahaya yang dikeluarkan LED dengan besarnya daya listrik
yang dikonsumsinya cukup tinggi jika dibandingkan dengan lampu pijar
konvensional.
LED dengan cahaya monokromatiknya memiliki keunggulan kekuatan yang besar
lebih dari cahaya putih ketika warna yang spesifik diperlukan. tidak seperti
cahaya putih tradisional, LED tidak membutuhkan lapisan atau diffuser yang
banyak mengabsorpsi cahaya yang dikeluarkan. cahaya LED mempunyai sifat
warna tertentu, dan tersedia pada range warna yang lebar. salah satunya yang
baru-baru ini warnanya diperkenalkan adalah emerald green (bluish green,
panjang gelombangnya kira-kira 500nm) yang cocok dengan persyaratan sebagai
sinyal lalu lintas dan cahaya navigasi. Cahaya LED kuning adalah pilihan bagus
8
karena mata manusia sensitif pada cahaya kuning (kira-kira yang dipancarkan
500lm/watt).
Gambar 2.1. Struktur LED
2.1.2 Lampu LED RGB ( Red, Green, Blue)
Lampu RGB LED adalah lampu Led yang bisa memancarkan 3 warna cahaya
dalam satu unit Led secara bergantian, dinamakan RGB adalah karena singkatan dari
3 warna dalam bahasa Inggris yaitu R = Red, G = Green dan B = Blue.
Cahaya yang dipancarkan oleh RGB Led sangat menarik sekali, karena cahaya
9
tersebut dapat memancarkan secara bergantian tanpa menggunakan rangkaian
elektronik tambahan. Diameter LED 5mm, 2.25 - 3V max, 20mA, Temperatur -30C~
+ 85C.
Gambar 2.2. LED RGB (Red, Green, Blue)
2.1.3 Kegunaan Lampu LED (Light Emitting Diode)
LED (Light Emitting Diode) merupakan sejenis lampu yang akhir-akhir ini
muncul dalam kehidupan kita. LED dulu umumnya digunakan pada gadget seperti
ponsel atau PDA serta komputer. Sebagai pesaing lampu bohlam dan neon, saat ini
aplikasinya mulai meluas dan bahkan bisa kita temukan pada korek api yang kita
10
gunakan, lampu emergency dan sebagainya. Led sebagai model lampu masa depan
dianggap dapat menekan pemanasan global karena efisiensinya. Lampu LED
sekarang sudah digunakan untuk:
-
penerangan untuk rumah
-
penerangan untuk jalan
-
lalu lintas
-
advertising
-
interior/eksterior gedung
2.2
Arduino
2.2.1 Pengertian Arduino
Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang di
dalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis
AVR dari perusahaan Atmel.
Untuk memahami Arduino, terlebih dahulu kita harus memahami terlebih
dahulu apa yang dimaksud dengan physical computing. Physical computing adalah
membuat sebuah sistem atau perangkat fisik dengan menggunakan software dan
hardware yang sifatnya interaktif yaitu dapat menerima rangsangan dari lingkungan
dan merespon balik. Physical computing adalah sebuah konsep untuk memahami
hubungan yang manusiawi antara lingkungan yang sifat alaminya adalah analog
dengan dunia digital. Pada prakteknya konsep ini diaplikasikan dalam desaindesain
alat atau projek-projek yang menggunakan sensor dan microcontroller untuk
11
menerjemahkan input analog ke dalam sistem software untuk mengontrol gerakan
alat-alat elektro mekanik seperti lampu, motor dan sebagainya.
Pembuatan prototype atau prototyping adalah kegiatan yang sangat penting di
dalam proses physical computing karena pada tahap inilah seorang perancang
melakukan eksperimen dan uji coba dari
berbagai jenis komponen, ukuran,
parameter, program komputer dan sebagainya berulang-ulang kali sampai diperoleh
kombinasi yang paling tepat. Dalam hal ini perhitungan angka-angka dan rumus yang
akurat bukanlah satu-satunya faktor yang menjadi kunci sukses di dalam mendesain
sebuah alat karena ada banyak faktor eksternal yang turut berperan, sehingga proses
mencoba dan menemukan atau mengoreksi kesalahan perlu melibatkan hal-hal yang
sifatnya non-eksakta. Prototyping adalah gabungan antara akurasi perhitungan dan
seni. Proses prototyping bisa menjadi sebuah kegiatan yang menyenangkan atau
menyebalkan, itu tergantung bagaimana kita melakukannya. Misalnya jika untuk
mengganti sebuah komponen, merubah ukurannya atau merombak kerja sebuah
prototype dibutuhkan usaha yang besar dan waktu yang lama, mungkin prototyping
akan sangat melelahkan karena pekerjaan ini dapat dilakukan berulang-ulang sampai
puluhan kali. Idealnya sebuah prototype adalah sebuah sistem yang fleksibel dimana
perancang bisa dengan mudah dan cepat melakukan perubahan-perubahan dan
mencobanya lagi sehingga tenaga dan waktu tidak menjadi kendala berarti. Dengan
demikian harus ada sebuah alat pengembangan yang membuat proses prototyping
menjadi mudah.
12
Pada masa lalu hingga saat ini bekerja dengan hardware berarti membuat
rangkaian menggunakan berbagai komponen elektronik seperti resistor, kapasitor,
transistor dan sebagainya. Setiap komponen disambungkan secara fisik dengan kabel
atau jalur tembaga yang disebut dengan istilah “hard wired” sehingga untuk merubah
rangkaian maka sambungan-sambungan itu harus diputuskan dan disambung
kembali. Dengan hadirnya teknologi digital dan microprocessor fungsi yang
sebelumnya dilakukan dengan hired wired digantikan dengan program-program
software. Ini adalah sebuah revolusi di dalam proses prototyping. Software lebih
mudah diubah dibandingkan hardware, dengan beberapa penekanan tombol kita
dapat merubah logika alat secara radikal dan mencoba versi ke-dua, ke-tiga dan
seterusnya dengan cepat tanpa harus mengubah pengkabelan dari rangkaian.
Arduino sendiri merujuk pada tiga buah tool yang dikemas menjadi satu
kesatuan. Tiga buah tool tersebut ialah:
1.
Kontroler Arduino Board
Kontroler Arduino hadir dengan berbagai macam pilihan dari yang kecil
hingga yang besar. Tersedia pula skematik yang dapat digunakan untuk
membuat sendiri kontroler Arduino tersebut bagi orang-orang yang
memiliki pengalaman dan pengetahuan yang memadai.
2.
Bahasa pemrograman dan compiler
Bahasa pemrograman dan compiler digunakan untuk menghasilkan kode
untuk mikrokontroler yang berada pada kontroler. Bahasa pemrograman
13
yang digunakan dekat dengan C++ sehingga tidak sama persis. Poin ini
memiliki persamaan dengan Processing yang memang bertujuan untuk
memudahkan pekerjaan desainer yang berkaitan dengan perangkat keras
atau hardware dan interaksi fisik.
3.
IDE (Integrated Development Environment)
IDE Arduino sama dengan IDE Processing yang dibuat dengan Java.
Anda dapat langsung memasukkan kode atau bahasa pemrograman
Arduino dan melakukan kompilasi atau compiling di IDE tersebut. Tujuan
adanya Arduino ialah untuk menyederhanakan kreasi dari aplikasi atau
obyek interaktif dengan mempermudah bahasa pemrograman yang
digunakan untuk membuat instruksi dan menyediakan kontroler yang
bertenaga namun dasar yang dengan mudah dapat digunakan untuk
keperluan pemrograman umum dan tetap bisa digunakan untuk
mendukung proyek yang lebih kompleks.
2.2.2 Kelebihan Arduino
Kelebihan Arduino juga menyederhanakan proses bekerja dengan mikrokontroler,
sekaligus menawarkan berbagai macam kelebihan antara lain:
•
Murah - Papan (perangkat keras) Arduino biasanya dijual relatif murah
(antara 125ribu hingga 400ribuan rupiah saja) dibandingkan dengan platform
mikrokontroler pro lainnya. Jika ingin lebih murah lagi, tentu bisa dibuat
14
sendiri dan itu sangat mungkin sekali karena semua sumber daya untuk
membuat sendiri Arduino tersedia lengkap di website Arduino bahkan di
website-website komunitas Arduino lainnya. Tidak hanya cocok untuk
Windows, namun juga cocok bekerja di Linux.
•
Sederhana dan mudah pemrogramannya - Perlu diketahui bahwa
lingkungan pemrograman di Arduino mudah digunakan untuk pemula, dan
cukup fleksibel bagi mereka yang sudah tingkat lanjut. Untuk guru/dosen,
Arduino berbasis pada lingkungan pemrograman Processing, sehingga jika
mahasiswa atau murid-murid terbiasa menggunakan Processing tentu saja
akan mudah menggunakan Arduino.
•
Perangkat lunaknya Open Source - 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.
•
Perangkat kerasnya Open Source - 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-
15
nya. Bisa juga menggunakan breadoard untuk membuat perangkat Arduino
beserta periferal-periferal lain yang dibutuhkan.
2.2.3 Arduino Duemilanove
Arduino Duemilanove adalah papan mikrokontroler berdasarkan ATmega328
(datasheet). Dalam bahasa Itali "Uno" berarti satu, maka jangan heran jika
peluncuran Arduino 1.0 diberi nama Uno. Arduino ini berisi semua yang
diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, untuk mengaktifkan cukup
menghubungkannya ke komputer dengan kabel USB dengan adaptor AC-DC
atau baterai.
Gambar 2.3 Bentuk Arduino Duemilanove
16
Berikut adalah spesifikasi dari Arduino Duemilanove :
Mikrokontroler
ATmega328
Operating Voltage
5V
Input Voltage (disarankan)
7-12V
Input Voltage (batas)
6-20V
Digital I / O
Pins 14 (dimana 6 memberikan output
PWM)
Analog Input
Pins 6
DC Current per I / O
Pin 40 mA
DC Current for 3.3V
Pin 50 mA
Flash Memory 32 KB (ATmega328) 0,5 KB digunakan oleh bootloader
SRAM
2 KB (ATmega328)
EEPROM
1 KB (ATmega328)
Clock Speed
16 MHz
a.
Input Voltage
Arduino Uno ini dapat beroperasi pada tegangan eksternal dari 6-20 volt.
Jika diberikan tegangan kurang dari 7V, maka arduino ini mungkin akan
menjadi tidak stabil. Jika menggunakan lebih dari 12V, regulator voltage
bisa panas dan merusak board. Rentang yang dianjurkan adalah 7-12 volt.
17
b.
Memori
ATmega328 ini memiliki memori sebesar 32 KB (0,5 KB dari memori
tersebut digunakan untuk bootloader) dan juga memiliki memori sebesar 2
KB dari SRAM dan 1 KB dari EEPROM.
c.
Input dan Output
Masing-masing dari 14 pin digital pada Uno dapat digunakan sebagai input
atau output, dengan menggunakan fungsi pinMode (), digitalWrite (), dan
digitalRead (). Setiap pin dapat memberikan atau menerima maksimum 40
mA dan memiliki resistor pull-up internal (terputus secara default) dari 2050 kOhms.
2.2.4 Langkah – Langkah dalam Memulai Arduino
Langkah – langkah dalam memulai arduino adalah sebagai berikut:
a. Menyiapkan Board Arduino dan Kabel USB
Board Arduino baik asli maupun kloningan di Indonesia dapat dibeli
melalui toko elektronik ataupun online shop. Pilih board yang umum
digunakan seperti Uno, Duemilanove, atau HIJI.
18
Gambar 2.4 Tampilan Papan Arduino
Untuk menghubungkan board ini dengan komputer, anda akan
membutuhkan kabel USB dengan satu kepala tipe A dan kepala
lainnya tipe B.
Gambar 2.5 Tampilan Kabel USB (Universal Serial Bus)
19
Board Arduino memiliki konektor USB tipe B dan komputer memiliki
konektor USB tipe A. Jika anda memiliki board Arduino yang tidak
ada LED terintegrasi di dalamnya, maka sebaiknya anda membeli LED
dari toko elektronik untuk mengetes kontroler dengan bantuan program
sederhana untuk memastikan apakah semuanya telah terverifikasi.
LED ini juga dapat berfungsi sebagai fungsi debugging sederhana
dengan sinyal blinking atau kedip-kedip.
b. Instalasi IDE
Untuk mulai memprogram, anda akan membutuhkan IDE Arduino.
Langsung saja download versi terbaru dari website Arduino. Download
sesuai dengan OS yang anda gunakan. Pada pembuatan proyek kali ini
penulis
menggunakan
windows
dan
IDE
versi
1.0.1.
Ekstrak hasil download, dan ada akan mendapatkan folder “arduino1.0.1″. Jika pada komputer telah terinstal JRE, maka langsung doubleclick “arduino.exe”. Berikut penampakan IDE Arduino:
20
Gambar 2.6 Tampilan Lembar Kerja IDE Arduino
Tabel 2.1 Fungsi Tombol pada IDE Arduino
Tombol
Fungsi
Verify: Cek error dan lakukan kompilasi kode
Upload: Upload kode anda ke board/kontroler. Asumsi bahwa board
dan serial port telah di setting dengan benar
New: Membuat aplikasi baru
21
Open: Buka proyek yang telah ada atau dari contoh-contoh/examples
Save: Simpan proyek anda
Serial Monitor: Membuka serial port monitor untuk melihat
feedback/umpan balik dari board anda.
Elemen utama dari kontroler Arduino ialah Input/Output atau I/O melalui
pin-pin, port USB, mikrokontroler yang di dalamnya ada sejumlah kecil
RAM. Tentu saja skalanya lebih kecil daripada sebuah komputer.
Akibatnya dari segi power supply/catu daya pun akan memerlukan
perlakuan khusus. Sebuah pin memberikan fungsi input atau output
dimana kontroler dapat berkomunikasi dengan komponen melaluinya.
Anda dapat melihat barisan pin dengan header warna hitam yang dapat
dimasukkan kabel tembaga tunggal yang kecil ke dalamnya. Dengan
begitu, anda dapat menghubungkan kontroler dengan breadboard/project
board/prototyping board.
22
Gambar 2.7 Tampilan Board Arduino yang dihubungkan dengan Project Board
Pin digital memiliki dua buah nilai yang dapat ditulis kepadanya yaitu High(1)
dan Low(0). Logika high maksudnya ialah 5 Volt dikirim ke pin baik itu oleh
mikrokontroler atau dari komponen. Low berarti pin tersebut bertegangan 0 Volt.
Dari logika ini, anda dapat membayangkan perumpamaan: start/stop, siap/tidak siap,
on/off, dsb.
Pada gambar 2.4 terlihat pin-pin digital berada pada bagian atas. Disinilah
anda
akan
menghubungkan
berbagai
kontrol
yang
berkomunkasi
dengan
23
menggunakan nilai digital. Beberapa pin digital dapat digunakan sebagai Pulse Width
Modulation (PWM). Secara umum pin PWM ini dapat digunakan untuk mengirim
nilai atau informasi analog ke komponen. Tanda ~ pada pin 3, 5, 6, 9, 10, 11
menandakan fungsi PWM. Fungsi PWM ini merupakan tambahan dari fungsi digital.
Artinya pin-pin tersebut selain fungsi digital, dapat dikonfigurasi menjadi PWM.
Kemungkinan nilai dari dari pin-pin digital tersebut ialah IN (informasi masuk dari
komponen ke kontrol) dan sebaliknya OUT (informasi keluar dari kontrol ke
komponen). Pada bagian bawah, terdapat pin-pin power. Tersedia pin 5V, 3.3V, dua
pin ground, Vin, dan reset.
Di sebelah kanan bagian bawah, anda akan melihat pin-pin analog input. Pinpin ini dapat menerima masukan informasi analog dari 0 hingga 5 Volt dengan
kenaikan sebesar 0.005 V. Representasi 0 V ialah 0, dan 5V ialah 1023. Di atas pinpin analog terdapat mikrokontroler AVR. Dan di atas AVR terdapat push button reset
untuk merestart program. Terdapat konetor ISP di sebelah kanan push button reset
yang dapat digunakan untuk memprogram kontroler Arduino dalam kondisi tertentu
(chip erase akan mengakibatkan bootloader Arduino ikut terhapus. Jadi hati-hati
dalam menggunakannya).
24
c. Pemograman Arduino
Pada setiap pemograman Arduino terdapat dua fungsi pokok yaitu
void setup() dan void loop(). Fungsi void setup () digunakan untuk
melakukan inisialisasi sedangkan fungsi void loop () adalah
pemograman proses kontrol yang diulang secara terus menerus
selama board arduino aktif.
Berikut ini adalah contoh pemograman arduino yang menghasilkan
LED berkedip kedip.
/*
Blink
Turns on an LED on for one second, then off for one second,
repeatedly.
This example code is in the public domain.
*/
// Pin 13 has an LED connected on most Arduino boards.
// give it a name:
int led = 13;
// the setup routine runs once when you press reset:
25
void setup() {
// initialize the digital pin as an output.
pinMode(led, OUTPUT);
}
// the loop routine runs over and over again forever:
void loop() {
digitalWrite(led, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage
level)
delay(1000);
// wait for a second
digitalWrite(led, LOW); // turn the LED off by making the voltage
LOW
delay(1000);
// wait for a second
}
2.3
Komunikasi USB (Universal Serial Bus)
Komunikasi USB dikatakan sebagai sistem master tunggal, artinya semua
aktivitas komunikasi data diawali oleh komputer. Data yang dikirim melalui
saluran USB, merupakan data sebanyak 8 byte sampai 256 byte yang dikemas
menjadi paket-paket data untuk satu kali pengiriman. Komputer yang aktif minta
data dari peralatan dan peralatan wajib memberi data ke komputer.
26
Pengiriman data terjadi dalam kerangka waktu tiap 1 mili-detik sekali, dalam
kerangka waktu tersebut komputer bisa berhubungan dengan beberapa
peralatanan secara bergantian.
Peralatan yang berkecepatan rendah, mengirim data dengan kecepatan 1.5 Mega
bit per detik, atau setiap bit dikirim dalam waktu 666.7 nano-detik. Sedangkan
peralatan dengan kecepatan penuh mengirim data dengan kecepatan 12 Mega bit
per detik, atau waktu pengiriman data 1 bit adalah 88.3 nano-detik. Kecepatan
tersebut
ditentukan
oleh
komputer,
sedangkan
semua
peralatan
harus
menyesuaikan kecepatan tersebut.
Pengiriman data ini dilakukan secara asinkron, dengan demikian peralatan USB
yang terpasang masing-masing harus membangkitkan sendiri clock untuk
penerimaan data.
2.4. LDR (Light Dependent Resistor)
Light Dependent Resistor atau yang biasa disebut LDR adalah jenis resistor
yang nilainya berubah seiring intensitas cahaya yang diterima oleh komponen
tersebut. Biasa digunakan sebagai detektor cahaya atau pengukur besaran
konversi cahaya. Light Dependent Resistor, terdiri dari sebuah cakram
semikonduktor yang mempunyai dua buah elektroda pada permukaannya. Pada
saat gelap atau cahaya redup, bahan dari cakram tersebut menghasilkan elektron
bebas dengan jumlah yang relatif kecil. Sehingga hanya ada sedikit elektron untuk
27
mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya redup LDR menjadi
konduktor yang buruk, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang besar
pada saat gelap atau cahaya redup.
Pada saat cahaya terang, ada lebih banyak elektron yang lepas dari atom bahan
semikonduktor tersebut. Sehingga akan ada lebih banyak elektron untuk
mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya terang LDR menjadi
konduktor yang baik, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang kecil
pada saat cahaya terang.
Prinsip Kerja LDR
Pada sisi bagian atas LDR terdapat suatu garis / jalur melengkung yang
menyerupai bentuk kurva. Jalur tersebut terbuat dari bahan cadmium sulphida
yang sangat sensitiv terhadap pengaruh dari cahaya. Jalur cadmium sulphida yang
terdapat pada LDR dapat dilihat pada gambar.
28
Gambar 2.8 Tampilan Light Dependen Resistor (LDR)
Pada gambar jalur cadmium sulphida dibuat melengkung menyerupai kurva agar
jalur tersebut dapat dibuat panjang dalam ruang (area) yang sempit. Cadmium
sulphida (CdS) merupakan bahan semi-konduktor yang memiliki gap energi
antara elektron konduksi dan elektron valensi. Ketika cahaya mengenai cadmium
sulphida, maka energi proton dari cahaya akan diserap sehingga terjadi
perpindahan dari band valensi ke band konduksi. Akibat perpindahan elektron
tersebut mengakibatkan hambatan dari cadmium sulphida berkurang dengan
hubungan kebalikan dari intensitas cahaya yang mengenai LDR.
29
2.5 Lampu LED RGB (Red, Green, Blue)
Lampu RGB LED adalah lampu Led yang bisa memancarkan 3 warna cahaya
dalam satu unit Led secara bergantian, dinamakan RGB adalah karena singkatan
dari 3 warna dalam bahasa Inggris yaitu R = Red, G = Green dan B = Blue.
Cahaya yang dipancarkan oleh RGB Led sangat menarik sekali, karena cahaya
tersebut dapat memancarkan secara bergantian tanpa menggunakan rangkaian
elektronik tambahan. Diameter LED 5mm, 2.25 - 3V max, 20mA, Temperatur 30C~ + 85C.
Gambar 2.9 LED RGB Type Anode
30
Gambar 2.10 LED RGB Type Chatode
Gambar 2.11 Penyambungan LED RGB
31
2.6 Power Supply
Semua peralatan elektronika menggunakan sumber tenaga untuk beroperasi,
sumber tenaga tersebut bermacam-macam ada yang dari bateray,Accu ,ada juga yang
langsung menggunakan tegangan listrik jala-jala PLN. Untuk konsumsi tegangan
yang berasal dari Tegangan listrik untuk alat-alat elektronika tertentu tidak bisa
langsung dikonsumsi akan tetapi harus disesuaikan dengan tegangan yang diperlukan
oleh peralatan tersebut. Penyesuaian tegangan ini dilakukan oleh sebuah alat yng
dinamakan Power Supply atau adaptor.
Power supply adalah alat atau sistem yang berfungsi untuk menyalurkan energi
listrik atau bentuk energi jenis apapun yang sering digunakan untuk menyalurkan
energi listrik. Secara prinsip rangkaian power supply adalah menurunkan tegangan
AC , menyearahkan tegangan AC sehingga menjadi DC, menstabilkan tegangan DC,
yang terdiri atas transformator, dioda dan kapasitor/condensator. Tranformator
biasanya berbentuk kotak dan terdapat lilitan-lilitan kawat email didalamnya. Tugas
dari komponen ini adalah untuk menaikkan atau menurunkan tegangan AC sesuai
kebutuhan. Arduino membutuhkan tegangan sekitar 5 V DC dan 12V DC.
Transformator merupakan komponen terbaik untuk menurunkan tegangan PLN dari
220 VAC menjadi 15 V AC. Mengapa 15 V AC ? karena kebutuhan Arduino ada
yang 12 VDC, jadi kita harus menyiapkan tegangan lebih tinggi dari 12 V DC. Ingat
bahwa komponen ini hanya menurunkan tegangan AC, jadi setelah tegangan PLN
220 VAC diturunkan menjadi 12 V, maka sifat dari 12 V ini masih AC dan belum
32
DC. Setelah tegangan PLN diturunkan menjadi 15VAC, maka saatnya untuk
mengubah sifat AC menjadi DC.
Ada 2 jenis rangkaian penyearah, yaitu setengah gelombang (half wave) dan
gelombang penuh (full wave). Arus listrik DC yang keluar dari dioda masih berupa
deretan pulsa-pulsa.Tentu saja arus listrik DC semacam ini tidak cocok atau tidak
dapat digunakan oleh perangkat elektronik apapun. Capasitor berfungsi sebagai filter
pada sebuah rangkaian power supply, yang dimaksud disini adalah Capasitor sebagai
ripple filter, disini sifat dasar capasitor yaitu dapat menyimpan muatan listrik yang
berfungsi untuk memotong tegangan ripple.
Power supply yang digunakan sebagai catu daya tegangan searah adalah
battery dan aki. Power supply merupakan bagian yang sangat penting, karena tanpa
adanya catu daya maka rangkaian elektronik tidak akan bekerja.
Gambar 2.12 Power Supply
33
2.7
Solar Cell
Solar panel adalah alat yang merubah sinar matahari menjadi listrik melalui
proses aliran-aliran elektron negatif dan positif didalam cell modul tersebut karena
perbedaan electron. Hasil dari aliran elektron-elektron akan menjadi listrik DC yang
dapat langsung dimanfatkan untuk mengisi battery / aki sesuai tegangan dan ampere
yang diperlukan.
Solar Cells panel, terdiri dari silikon, silikon mengubah intensitas sinar
matahari menjadi energi listrik, saat intensitas cahaya berkurang (berawan, hujan,
mendung) energi listrik yang dihasilkan juga akan berkurang.
Dengan menambah Solar Cells panel (memperluas) berarti menambah konversi
tenaga surya.
Sel silikon di dalam Solar Cells panel yang disinari matahari/ surya, membuat
photon bergerak menuju electron dan menghasilkan arus dan tegangan listrik. Sebuah
sel silikon menghasilkan kurang lebih tegangan 0.5 Volt. Jadi sebuah panel surya 12
Volt terdiri dari kurang lebih 36 sel surya (untuk menghasilkan 17 Volt tegangan
maksimun).
Daya
yang
dihasilkan
disimpan
dalam
baterai.
Tergantung
dari
kebutuhannya, didapatkan perhitungan berapa jumlah Solar Cells panel dan baterai
yang dibutuhkan.
34
2.7.1 Jenis Solar Cells panel
•
Polikristal (Poly-crystalline)
Merupakan Solar Cells panel yang memiliki susunan kristal acak. Type
Polikristal memerlukan luas permukaan yang lebih besar dibandingkan dengan
jenis monokristal untuk menghasilkan daya listrik yang sama, akan tetapi dapat
menghasilkan listrik pada saat mendung.
•
Monokristal (Mono-crystalline)
Merupakan panel yang paling efisien, menghasilkan daya listrik persatuan
luas yang paling tinggi. Memiliki efisiensi sampai dengan 15%. Kelemahan dari
panel jenis ini adalah tidak akan berfungsi baik ditempat yang cahaya
mataharinya kurang (teduh), efisiensinya akan turun drastis dalam cuaca
berawan.
•
Amorphous
Silikon amosphous (a-Si) digunakan sebagai bahan baku Solar Cells panel
untuk kalkulator pada waktu tertentu. Meskipun kinerjanya rendah daripada
Solar Cells c-Si (crystaline) tradisional, hal ini tidak terlalu penting dalam
kalkulator, yang menggunakan tenaga yang sangat minim.
35
Saat ini, perkembangan pada teknik a-Si membuat mereka menjadi lebih efektif
untuk area yang luas yang digunakan Solar Cells panel. Efisiensi tinggi dapat
dicapai dengan penyusunan beberapa layar sel a-Si yang tipis di bagian atas satu
sama lain, setiap rangkaian diatur untuk bekerja dengan pada frekuensi cahaya
tertentu. Pendekatan ini tidak berlaku untuk sel c-Si, dimana sangat tebal sebagai
hasil dari teknik pembangunan dan buram, menghalangi cahaya pada lapisan di
tiap susunan.
Keuntungan dasar dari a-Si dalam skala produksi yang besar bukan pada efisiensi
, tetapi pada biaya. Sel a-Si menggunakan sekitar 1% silikon daripada sell c-Si,
dan biaya untuk silikon adalah faktor terbesar dalam biaya sel.
Gambar 2.13 Sollar Cell