Chapter II

BAB 2
LANDASAN TEORI
Dalam Bab ini penulis akan membahas tentang program yang digunakan untuk
mengendalikan sistem pada mikrokontroler untuk menggerakkan seluruh
komponen yang digunakan pada alat tersebut.Mikrokontroller merupakan alat
pengolahan data digital dan analog (fitur ADC padaseri AVR) dalam level
tegangan maksimum 5V. Keunggulan mikrokontroller dibanding microprocessor
yaitu lebih murah dan didukung dengan software compileryang sangat beragam
seperti software compailer C/C++, basic, pascal, bahkan assembler. Sehingga
penggunaan dapat memilih program yang sesuai dengan kemampuannya. Dalam
hal penggunaan, mikrokontroller dapat dibedakan jenis dan tipenya, seperti
mikrokontroller atmega 8, atmega 8535, atmega 16 dan lain-lain.
2.1.Bahasa Pemograman BASCOM-AVR
Bahasa BASCOM-AVR menggunakan bahasa pemograman BASIC. Bahasa
BASIC adalah bahasa pemograman yang dapat dikatakan bahasa pemograman
berlevel tinggi. Bahasa pemograman berlevel rendah berarti bahasa pemograman
yang berorientasi pada mesin, misalnya bahasa assembly. Sedangkan bahasa
pemograman berlevel tinggi merupakan bahasa pemograman yan berorientasi
pada manusia. Bahasa pemograman berlevel rendah merupakan bahasa
pemograman dengan sandi yang hanya dimengerti oleh mesin, sehingga untuk
memprogram dalam bahasa ini diperlukan tingkat kecermatan yang tinggi. Bahasa
5
pemograman berlevel tinggi relatif mudah digunakan, karena ditulis dengan
bahasa manusia yang lebih mudah dimengerti dan tidak tergantung pada mesin.
Penulisan program dalam bahasa BASCOM-AVR ini tidak mengenal
aturan penulisan dikolam tertentu. Jadi bisa dimulai dari kolom manapun. Namun
demikian, untuk mempermudah dalam pembacaan program dan untuk keperluan
dokumentasi, sebaiknya penulisan program dalam bahasa BASCOM-AVR ini
diatur sedemikian rupa sehingga mudah dibaca.
2.2. Mikrokontroler ATMega8
Mikrokontroller merupakan alat pengolahan data digital dan analog (fitur
ADC pada seri AVR) dalam level tegangan maksimum 5V. Keunggulan
mikrokontroller dibanding microprocessor yaitu lebih murah dan didukung
dengan software compiler yang sangat beragam seperti software compailer
C/C++, basic, pascal, bahkan assembler. Sehingga penggunaan dapat memilih
program yang sesuai dengan
kemampuannya.
Dalam hal penggunaan,
mikrokontroller dapat dibedakan jenis dan tipenya, seperti mikrokontroller atmega
8, atmega 8535, atmega 16 dan lain-lain.
ATMEGA 8 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit daya rendah berbasis
arsitektur RISC yang ditingkatkan. Kebanyakan instruksi dikerjakan pada satu
siklus clock, ATMEGA 8 mempunyai throughput mendekati 1 MPS per MHz
membuat disain dari sistem untuk mengoptimasi konsumsi daya versus kecepatan
proses.Susunan pin – pin dari IC mikrokontroler ATMEGA 8 diperlihatkan pada
gambar dibawah ini. IC ini tersusun dari 28 pin yang memiliki beberapa fungsi
tertentu.
6
2.2.1. Arsitektur mikrokontroller ATMega 8
Gambar 2.1.Arsitektur ATMega8
Mikrokontroller
AVR
merupakan
keluarga
mikrokontroller
RISC
(Reduced Instruction Set Computing) keluaran Atmel. Konsep arsitektur AVR
pada mulanya dibuat oleh dua orang mahasiswa di Norwgian institute of
Technology ( NTH ) yaitu Alf-Egil Bogen dan Vegard Wollan. Penggunaan
7
mikrokontroller ATMega8 ada dua pilihan ,dengan menggunakan board
ATMega8 develompment board yang sudah ada diparaan atau dengan membuat
rangkaian sendiri. Jika menggunakan rangkaian mikrokonter yang sudah tersedia
dipasaran maka akan memepersingkat waktu pembuatan sistem, karena hanya
tinggal membeli rangkaian berupa kit dan hanya tinggal menggunakannya. Chip
yang dijelaskan di sini menggunakan kemasan PDIP, untuk kemasan yang lain (
TQPF, QFN / MLF ) tidak jauh berbeda. Untuk lebih jelasnya silahkan merujuk
ke data sheet. Nama nama pin di atas usahakan lebih sering dikenal, hal ini
berguna untuk penggunaan pheripheral internal.
2.2.2. Fitur ATMega8
Berikut ini adalah fitur-fitur yang dimiliki oleh ATMega8 :
A. Saluran I/O sebanyak 23 buah terbagi menjadi 3 port.
B. ADC sebanyak 6 saluran dengan 4 saluran 10 bit dan 2 saluran 8 bit.
C. Tiga buah timer counter, dua diantaranya memiliki fasilitas pembanding.
D. CPU dengan 32 buah register
E. Watchdog timer dan oscillator internal.
F. SRAM sebesar 1K byte.
G. Memori flash sebesar 8K Bytes system Self-programable Flash
H. Unit interupsi internal dan eksternal.
I. Port antarmuka
J. EEPROM sebesar 512 byte.
K. Port USART ( Universal Syncronous and Asycronous Serial Receiver and
Transmitter ) untuk komunikasi serial.
8
2.2.3 Konfigurasi Pin ATMega8
ATMega8 memiliki 28 pin yang masing-masing pin-nya memiliki fungsi yang
berbeda-beda baik sebagai port ataupun sebagai fungsi yang lain. Berikut akan
dijelaskan tentang kegunaan dari masing-masing kaki pada ATMega8.
Gambar 2.2.Pin Konfigurasi pada ATMega 8
2.2.4. Deskripsi pin-pin pada mikrokontroler ATMega8
1. VCC
Merupakan supply tegangan untuk digital.
2. GND
Merupakan ground untuk smua komponen yang membutuhkan grounding.
9
3. Port B
Adalah 8 buah pin mulai dari pin B.0 sampai dengan pin B.7. Tiap pin dapat
digunakan sebagai input dan juga output. Port B merupakan sebuah 8-bit
bit directional I/O port dengan inernal pull-up resistor. Sebagai input, pinpin yang terdapat pada port B yang secara eksternal diturunkan, maka akan
mengeluarkan
arus
jika
pull-up
resistor
diaktifkan.
Jika
ingin
menggunakan tambahan kristal, maka cukup untuk menghubungkan kaki
dari kristal ke keki pada pin port B. Namun jika tidak digunakan, maka
cukup untuk dibiarkan saja. Pengguna kegunaan dari masing-masing kaki
ditentukan dari clock fuse setting-nya.
4. Port C
Port C merupakan sebuah 7-bit bi-directional I/O yang di dalam masingmasing pin terdapat pull-up resistor. Jumlah pin-nya hanya 7 buah mulai
dari C.0 sampai dengan pin C.6. Sebagai keluaran / output, port C
memiliki karakteristik yang sama dalam hal kemampuan menyarap arus (
sink ) ataupun mengeluarkan arus ( source).
5. Reset / PC6
Jika RSTDISBL Fuse diprogram, maka PC6 akan berfungsi sebagai pin
I/O. Untuk diperhatikan juga bahwa pin ini memiliki karakteristik yang
berbeda dengan pin-pin yang tedapat pada port C. Namun jika RSTDISBL
Fuse tidak deprogram, maka pin ini akan berfungsi sebagai input reset.
Dan jika level tegangan yang masuk ke pin ini rendah dan pulsa yang ada
lebih pendek dari pulsa minimum, makan akan menghasilkan suatu kondisi
reset meskipun clock-nya tidak berkerja.
10
6. Port D
Port D merupakan 8-bit bi-directional I/O dengan internal pull-up resistor.
Fungsi dari port ini sama dengan port-port yang lain. Hanya saja pada port
ini tidak terdapat kegunaan-kegunaan yang lain. Pada port ini hanya
berfungsi sebagai masukan dan keluaran saja atau biasa disebut dengan
I/O.
7. AVCC
Pada pin ini memiliki fungsi sebagai power supply tegangan untuk ADC.
Untuk pin ini harus dihubungkan secara terpisah dengan VCC karena pin
ini digunakan untuk analog saja. Bahkanjika ACD pada AVR tidak
digunakan, tetap saja disarankan untuk menghubungkan secara terpisah
dengan VCC. Cara menghubungkan AVCC adalah melewati low-pass
filter setelah itu dihubungkan dengan VCC.
8. AREF
Merupakan pin referensi analog jika menggunakan ADC. Pada AVR status
Register mengandung beberapa informasi mengenai hasil dari kebanyakan
hasil eksekusi intruksi aritmatik. Informasi ini dapat digunakan untuk
altering arus program sebagai kegunaan untuk meningkatkan performa
pengoperasian. Perlu diketahui bahwa register ini di-update setelah semua
operasi ALU ( Arithmetic Logic Unit ). Hal tersebut seperti yang telah
tertulis dalam datasheet khususnya pada bagian Intruction Set Reference.
Dalam hal ini untuk beberapa kasus dapat membuang kebutuhan
penggunaan instruksi perbandingan yang telah didedikasikan serta dapat
menghasilkan peningkatan dalam hal kecepatan dan kode yang lebih
11
sederhana dan singkat. Register ini tidak secara otomatis tersimpan ketika
memasuki sebuah rutin interupsi dan juga ketika menjalankan sebuah
perintah setelah kembali dari interupsi. Namun hal iini harus dilakukan
melalui software.
9. Bit 7 (1)
Merupakan bit Global Interrupt Enable. Bit ini harus di-set supaya semua
perintah interupsi dapat dijalankan. Untuk fungsi interupsi individual akan
dijelaskan pada bagian yang lain. Jika bit ini di-reset, maka semua perintah
interupsi baik yang secara individual maupun yang secara umum akan
diabaikan. Bit ini akan dibersihkan atau cleared oleh hardware setelah
sebuah interupsi dijalankan dan akan di-set kembali oleh perintah RETI.
Bit ini juga dapat di-set dan di-reset melalui aplikasi dengan instruksi SEI
dan CLI.
10. Bit 6 (T)
Merupakan bit Copy Storage. Instruksi bit Copy Instruction BLD ( Bit LoaD )
dan BST ( Bit Store ) menggunakan bit ini sebagai asal atau tujuan untuk
bit yang telah dioperasikan. Sebuah bit dari sebuah register dan Register
File dapat disalin ke dalam bit ini dengan menggunakan intruksi BST, dan
sebuah bit di dalam bit ini dapat disalin ke dalam sebuah bit di register
pada Register File dengan menggunakan perintah BLD.
11. Bit 5 (H)
Merupakan bit Half Carry Flag. Bit ini menandakan sebuah Half Carry dalam
beberapa operasi aritmatika. Bit ini berfungsi dalam aritmatik BCD.
12. Bit 4 (S)
12
Merupakan Sign bit. Bit ini selalu merupakan sebuah eksklusif di antara
Negative Flag (N) dan Two’s Complement Overflow Flag (V).
13. Bit 3 (V)
Merupakan bit Two’s Complement Overflow Flag. Bit ini menyediakan fungsi
aritmatika dua komplemen.
14. Bit 2 (N)
Merupakan bit Negative Flag. Bit ini menyediakan sebuah hasil negative di
dalam sebuah fugnsi logika atau aritmatika.
15. Bit 1 (Z)
Merupakan bit Zero Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah hasil nol “ 0 ”
dalam sebuah fungsi aritmatika atau logika.
16. Bit 0 (C)
Meruapakan bit Carry Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah Carry atau sisa
dalam sebuah fugnsi aritmatika atau logika.
2.2.5. Sistem Clock pada Mikrokontroller ATMega 8
Mikrokontroler, mempunyai sistem pewaktuan CPU, 12 siklus clock.
Artinya setiap 12 siklus yang dihasilkan oleh ceramic resonator maka akan
menghasilkan satu siklus mesin. Nilai ini yang akan menjadi acuan waktu operasi
CPU. Untuk mendesain sistem mikrokontroler kita memerlukan sistem clock,
sistem ini bisa di bangun dari clock eksternal maupun clock internal. Untuk clock
internal, kita tinggal memasang komponen seperti di bawah ini:
13
Gambar 2.3.Sistem Clock pada ATMega8
2.2.6.Peta Memori
ATmega8memilikidua ruang memori utama, yaitu memori data dan memori
program.Selain dua memori utama, ATmega8 juga memiliki fitur EEPROM yang
dapat digunakan sebagai penyimpan data.
2.2.6.1 Flash Memory
ATmega8 memiliki flash memory sebesar 8 Kbytes untuk memori program.
Karena semua instruksi AVR menggunakan 16 atau 32 bit, maka AVR memiliki
organisasi memori 4 Kbyte x 16 bit dengan alamat dari $000 hingga $FFF. Untuk
keamanan software, memori flash dibagi mejadi dua bagian, yaitu : Boot
Programdan bagian Application program. AVR tersebut memiliki 12 bit Program
Counter(PC) sehingga mampu mengalamati isi flash memori.
14
2.2.6.2 SRAM
ATmega8 memiliki 608 alamat memori data yang terbagi menjadi 3 bagian,
yaitu 32 buah register file, 64 buah IO register dan 512 byte internal SRAM. Peta
Memori ATmega8 memiliki dua ruang memori utama, yaitu memori data dan
memori program. Selain dua memori utama, ATmega8 juga memiliki fitur
EEPROM yang dapat digunakan sebagai penyimpan data.
2.2.6.3 EEPROM
ATmega8 juga memiliki memori data berupa EEPROM 8 bit sebesar 512 byte
($000-$1FF).
2.2.6.4 Status Register (SREG)
Register SREG digunakan untuk menyimpan informasi dari hasil operasi
aritmatika yang terakhir. Informasi-informasi dari register SREG dapat digunakan
untuk mengubah alur program yang sedang dijalankan dengan menggunakan
instruksi percabangan. Data SREG akan selalu akan berubah setiap instruksi atau
operasi pada ALU dan datanya tidak otomatis tersimpan apabila terjadi instruksi
percabangan baik karena interupsi maupun lompatan.
2.1.6.1 Status Register
Status register adalah register berisi status yang dihasilkan pada setiap operasi
yang dilakukan ketika suatu instruksi dieksekusi. SREG merupakan bagian dari
inti CPU mikrokontroler. Berikut ini adalah status register dari ATmega8beserta
penjelasannya.
15
Gambar 2.4.Status Register ATMega8
Status Register ATMega8 :
a. Bit 7 (I)
Merupakan bit Global Interrupt Enable. Bit ini harus di-set supaya semua
perintah interupsi dapat dijalankan. Untuk fungsi interupsi individual akan
dijelaskan pada bagian lain. Jika bit ini di-set, maka semua perintah interupsi baik
yang individual maupun secara umum akan diabaikan. Bit ini akan dibersihkan
atau cleared oleh hardware setelah sebuah interupsi dijalankan dan akan di-set
kembali oleh perintah RETI. Bit ini juga dapat di-set dan di-reset melalui aplikasi
dengan instruksi SEI dan CLI.
b. BIT 6 (T)
Merupakan bit Copy Storage. Instruksi bit Copy Instructions BLD (Bit Load)
dan BST (Bit Store) menggunakan bit ini sebagai asal atau tujuan untuk bit yang
telah dioperasikan. Sebuah bit dari sebuah register dalam Register File dapat
disalin ke dalam bit ini dengan menggunakan instruksi BST, dan sebuah bit di
dalam bit ini dapat disalin ke dalam sebuah bit di dalam register pada Register
File dengan menggunakan perintah BLD.
16
c. BIT 5 (H)
Merupakan bit Half Cary Flag. Bit ini menandakan sebuah Half Carry dalam
beberapa operasi aritmatika. Bit ini berfungsi dalam aritmatik BCD.
d. BIT 4 (S)
Merupakan Signbit. Bit ini selalu merupakan sebuah eksklusif diantara
Negative
Flag (N) dan Two’s Complement OverflowFlag (V).
e. BIT 3 (V)
Merupakan bit Two’s Complement Overflow Flag. Bit ini menyediakan
fungsi- fungsi aritmatika dua komplemen.
f. BIT 2 (N)
Merupakan bit Negative Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah hasil negatif di
dalam sebuah fungsi logika atau aritmatika.
g. BIT 1 (Z)
Merupakan bit Zero Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah hasil nol “0” dalam
sebuah fungsi arimatika atau logika.
h. BIT 0 (C)
Merupakan bit Carry Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah carry atau sisa
dalam sebuah fungsi aritmatika atau logika.
2.3 Light Dependent Resistor (LDR)
Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) adalah salah satu jenis
resistor yang dapat mengalami perubahan resistansinya apabila mengalami
17
perubahan penerimaan cahaya. Besarnya nilai hambatan pada Sensor Cahaya
LDR (Light Dependent Resistor) tergantung pada besar kecilnya cahaya yang
diterima oleh LDR itu sendiri. LDR sering disebut dengan alat atau sensor yang
berupa resistor yang peka terhadap cahaya. Biasanya LDR terbuat dari cadmium
sulfida yaitu merupakan bahan semikonduktor yang resistansnya berupah-ubah
menurut banyaknya cahaya (sinar) yang mengenainya.
Sebuah light dependent resistor (LDR) terdiri dari sebuah piringan bahan
semikonduktor dengan dua buah elektroda pada permukaannya. Dalam gelap atau
di bawah cahaya yang redup, bahan piringan hanya mengandung elektron bebas
dalam jumlah yang relatif sangat kecil. Hanya tersedia sedikit elektron bebas
untuk mengalirkan muatan listrik. Dengan kata lain, nilai hambatan bahan sangat
tinggi.
Gambar 2.5. Light Dependent Resistor
Di bawah cahaya yang cukup terang, lebih banyak elektron dapat melepaskan diri
dari atom-atom semikonduktor ini. Terdapat lebih banyak elektron bebas yang
dapat mengalirkan muatan listrik. Hambatan listrik bahan adalah rendah. Semakin
terang cahaya yang mengenai bahan, semakin banyak elektron bebas yang
tersedia, dan semakin rendah pula hambatan listrik tersebut.
18
2.3.1
Karakteristik Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)
Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) adalah suatu bentuk
komponen yang mempunyai perubahan resistansi yang besarnya tergantung pada
cahaya. Karakteristik LDR terdiri dari dua macam yaitu Laju Recovery dan
Respon Spektral sebagai berikut :
1.
Laju Recovery Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)
Bila sebuah “Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)” dibawa
dari suatu ruangan dengan level kekuatan cahaya tertentu ke dalam suatu ruangan
yang gelap, maka bisa kita amati bahwa nilai resistansi dari LDR tidak akan
segera berubah resistansinya pada keadaan ruangan gelap tersebut. Na-mun LDR
tersebut hanya akan bisa menca-pai harga di kegelapan setelah mengalami selang
waktu tertentu. Laju recovery meru-pakan suatu ukuran praktis dan suatu kenaikan nilai resistansi dalam waktu tertentu. Harga ini ditulis dalam K/detik,
untuk LDR tipe arus harganya lebih besar dari 200K/detik(selama 20 menit
pertama mulai dari level cahaya 100 lux), kecepatan tersebut akan lebih tinggi
pada arah sebaliknya, yaitu pindah dari tempat gelap ke tempat terang yang
memerlukan waktu kurang dari 10 ms untuk mencapai resistansi yang sesuai dengan level cahaya 400 lux.
Gambar 2.6.Karakteristik LDR
19
2.
Respon Spektral Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)
Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) tidak mempunyai
sensitivitas yang sama untuk setiap panjang gelombang cahaya yang jatuh
padanya (yaitu warna). Bahan yang biasa digunakan sebagai penghantar arus
listrik yaitu tembaga, aluminium, baja, emas dan perak. Dari kelima bahan
tersebut tembaga merupakan penghantar yang paling banyak, digunakan karena
mempunyai daya hantaryang baik.
2.3.2
Prinsip Kerja Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)
Resistansi Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) akan berubah
seiring den-gan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya atau yang ada
disekitarnya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR seki-tar 10MΩ dan dalam
keadaan terang sebe-sar 1KΩ atau kurang. LDR terbuat dari ba-han
semikonduktor seperti kadmium sul-fida. Dengan bahan ini energi dari cahaya
yang jatuh menyebabkan lebih banyak mua-tan yang dilepas atau arus listrik
meningkat. Artinya resistansi bahan telah men-galami penurunan.
2.4. LCD ( Liquid Crystal Display )
LCD ( Liquid Crystal Dispalay ) sering diartikan dalam bahasa indonesia sebagai
tampilan kristal cair merupakan suatu jenis media tampilan yang menggunakan
kristal cair sebagai penampil utama.
LCD dapat menampilkan karakter ASCI sehingga kita bisa menampilkan
campuran huruf dan angka sekaligus berwarna ataupun tidak berwarna, hal ini
disebabkan karena terdapat banyak sekali titik cahaya (piksel) yang terdiri dari
20
satu buah kristal cair sebagai sebuah titik cahaya. Walau disebut sebagai titik
cahaya namun kristal cair ini tidak memancarkan cahaya sendiri. Sumber cahaya
didalam sebuah perangkat LCD adalah lampu neon berwarna putih dibagian
belakang susunan kristal cair tadi. Titik cahaya yang jumlahnya puluhan ribu
bahkan jutaan inilah yang membentuk tampilan citra. Kutub kristal cair yang
dilewati arus listrik akan berubah karena pengaruh polarisasi medan magnetik
yang timbul dan oleh karenanya akan hanya membiarkan beberapa warna
diteruskan sedangkan warna lainnya tersaring.
Dalam menampilkan karakter untuk membantu menginformasikan proses
dan control yang terjadi dalam suatu program robot kita sering menggunakan
LCD. Ada beberapa jenis LCD perbedaannya hanya terletak pada alamat menaruh
karakternya. Salah satu LCD yang sering dipergunakan adalah LCD 16x2 artinya
LCD tersebut terdiri dari 16 kolom dan 2 baris. LCD ini sering digunakan karena
harganya yang relatif murah dan pemakaian nya yang mudah. LCD yang kita
gunakan masih membutuhkan agar dapat dikoneksikan dengan system minimum
dalam suatu mikrokontroler. Driver tersebut berisi rangkaian pengaman, pengatur
tingkat kecerahan backligt maupun data serta untuk mempermudah pemasangan di
mikrokontroler (portable-red).
21
Gambar 2.7.LCD 16 x 2
Modul LCD memiliki karakteristik sebagai berikut:
1. Terdapat 16 x 2 karakter huruf yang bisa ditampilkan.
2. Setiap terdiri dari 5 x 7 dot-matrix cursor.
3. Terdapat 192 macam karakter.
4. Terdapat 80 x 8 bit display RAM ( maksimal 80 karakter ).
5. Memiliki kemampuan penulisan dengan 8 bit maupun dengan 4 bit.
6. Dibangun oleh osilator lokal.
7. Satu sumber tegangan 5 Volt.
8. Otomatis reset saat tegangan dihidupkan.
9. Bekerja pada suhu 0oC sampai 550C.
22
2.4.1. Konfigurasi Pin LCD
Tabel 2.1. Konfigurasi Pin LCD
No
Simbol
Level
Fungsi
1
Vss
-
0 Volt
2
Vcc
-
5+10% Volt
3
Vee
-
Penggerak LCD
4
RS
H/L
H=Memasukkan Data,L=Memasukkan Ins
5
R/W
H/L
H=Baca, L=Tulis
6
E
7
DB0
H/L
8
DB1
H/L
9
DB2
H/L
10
DB3
H/L
11
DB4
H/L
12
DB5
H/L
13
DB6
H/L
14
DB7
H/L
15
V+BL
16
V-BL
Enable Signal
Data Bus
Kecerahan LCC
23
2.5Motor DC
Berdasarkan pengertiannya motor dc adalah motor listrik yang dialiri sumber arus
searah pada kumparan medan untuk menjadikannya energi mekanik.Hampir sama
dengan motor AC, kumpara nmedan yang bergerak disebut stator dan untuk
kumparan jangkar disebut juga rotor.
Gambar 2.8.Motor DC
Motor DC memiliki 3 bagian utama untuk berputar antara lain:
•
Current elektromagnet atau biasa disebut dinamo. Dinamo silinder terhubung
ke as untuk menggerakkan beban. Untuk kasus motor DC kecil kutub utara dan
selatan berganti lokasi saat dinamo berputar.
•
Kutub medan. Terbagi menjadi dua yaitu kutub utara dan kutub selatan.
•
Commutator. Fungsi komponen ini untuk mentransmisikan arus antara dinamo
dan sumber daya.
Keuntungan dari motor DC ini adalah dapat menjaga pasokan daya dengan cara
mengendalikankecepatan.Pengendalian ini dapat dilakukan dengan cara:
24
•
Mengubah tegangan dinamo. Bila dinaikan maka akan menigkatkan kecepatan
sedangkan bila diturunkan maka akan menurunkan kecepatan.
•
Mengubah arus medan. Kenaikan arus medan sebanding dengan kenaikan
kecepatan.
Hubungan kecepatan,flux medan dan tegangan dinamo:
•
Persamaan gaya elektromagnetik: E = K Φ N
•
Persamaan Torque: T= K Φ Ia
Keterangan:
•
E : gaya elektormagnetik yang dikembangkan pada terminal dinamo
•
Φ : flux medan berbanding lurus dengan arus medan.
•
N : kecepatan dalam RPM.
•
T : torque elektromagnetik.
•
Ia : arus dinamo
•
K : konstanta
Berdasarkan jenis sumber dayanya dibagi menjadi 2 yaitu:
•
Motor DC dengan sumber daya terpisah.
•
Motor DC sumber daya sendiri.
Untuk Motor DC sumber daya sendiri terbagi menjadi 3 yaitu:
•
Motor DC tipe Seri
•
Motor DC tipe gabungan.
•
Motor DC tipe Shunt.
Motor DC Seri dimana gulungan medan dihubungkan secara seri dengan
gulungan dinamosehingga arus medan sama dengan arus dinamo.
25
2.5.1 Prinsip Mesin DC
Menggunakan prinsip hukum Faraday dan gaya Lorentz.
1. Beroperasi sebagai motor.
Beban mekanik dihubungkan dengan batang bergerak.Kemudian batang
melambat perlahan dan menghasilkan pengurangan Tegangan terindukasi. Arus
searah jarum jam sirkuit menghasilkan gaya induksi magnetic ke kanan. Sistem
teresbut bergerak dalam kecepatan konstan.
2. Beroperasi sebagai generator.
Asumsikan batang dalam kecepatan konstan dan arus nol. Kemudian,gaya
teraplikasi
menarik
batang
lebih
cepat
ke
kanan,
kecepatan
batang
meningkat,tegangan yang terinduksi melampaui sumber tegangan, dan arus
bersirkulasi melawan arah jarum jam.Karena arus memiliki arus terbalik, gaya
terinduksi batang di medan berkebalikan dan berada di kiri. Kecepatan batang
menstabilkan
dengan
menarik
gaya
sama
dengan
gaya
terinduksi.
Kemudian,tegangan terinduksi mengirimkan daya sebagian ke resistansi dan
sisanya ke baterai. Lalu, energy mekanik berubah menjadi energy listrik dan
muncul sebagai loss di resistansi atau energy kimia tersimpan dalam baterai.
2.6 Sensor Air Hujan
Perangakat sensor hujan di atas bisa diaplikasi menjadi beberapa perangkat yang
mungkin akan sangat berguna pada saat musim hujan. Misalnya dibuat menjadi
alat jemuran yang akan otomatis menutup pada saat hujan turun, atau digunakan
pada jendela otomatis. Namun rancangan yang ada saat ini saya gunakan untuk
26
membuat jemuran, yang mana pada jemuran tersebut akan secara otomatis
menutup pada saat hujan turun.Berikut ini akan dijelaskan prinsip kerja dari pada
sensor hujan di atas.Pada rankaian panel sensor yang ditandai dengan sensor.
panel sensor hujan ini akan dipasang di area terbuka, dimana air hujan akan
mengenai board panel tersebut. panel ini terbuat dari board PCB biasa yang dibuat
menjadi sebuah rangkaian seperti yang ada di atas. Untuk menghindari karat
karena air hujan sebaiknya tembaga dilapisi oleh timah.
Prinsip kerja dari rangkaian ini adalah, dimana pada saat air hujan
mengenai panel sensor, maka akan terjadi proses elektrolisasi oleh air hujan
tersebut karena air hujan termasuk kedalam cairan elektrolit yaitu cairan yang
dapat menghantarkan arus listrik,meskipun sangat kecil dan proses ini akan
menyebabkan keadaan aktif yang akan mengaktifkan relay . Dimana pada saat
relay aktif motor akan menarik penutup dan setelah penutup ditarik ke pangkal
ujung maka motor akan berhenti secara otomatis. Hal ini terjadi karena pada saat
penutup berada di pangkal ujung magnet akan mengenai sensor magnet yang ada
di pangkal ujung mengalir ke motor akan terhenti dapat dilihat pada panel sensor
pada Gambar 2.9.
Gambar 2.9 Sensor Air Hujan
27
2.6. 1 Tipe Data
Tipe data merupakan bagian program yang penting karena tipe data
mempengaruhi setiap instruksi yang akan dilaksanakan komputer. Pemilihan tipe
data yang tepat akan membuat operasi data menjadi lebih efesien dan efektif.
Tabel 2.2. Tipe-Tipe Data Dalam BASCOM-AVR
NO
Tipe
Jangkauan
1.
Bit
0 atau 1
2.
Byte
0 – 225
3.
Integer
-65,535
4.
Word
0 – 65535
5.
Long
-2E+09
6.
Single
1.5x10-45 – 3.4x1038
7.
Double
5.0x10-324 – 1.7x10308
8.
String
>254 byte
2.6.2. Variabel
Variabel adalah suatu pengenal (identifier) yang digunakan untuk mewakili suatu
nilai tertentu didalam proses program. Berbeda dengan konstanta yang nilainya
selalu tetap, nilai dari suatu variabel bias berubah-ubah sesuai dengan kebutuhan.
Nama dari suatu variabel mempunyai ketentuan sebagai berikut:
28
•
Terdiri dari gabungan huruf dan angka dengan karakter pertama harus
berupa huruf.
•
Tidak boleh mengandung karakter spasi.
•
Tidak boleh mengandung symbol-symbol khusus, kecuali garis bawah
(underscore). Yang termasuk symbol khusus yang tidak boleh digunakan
adalah $ ? % # ! & * , ( ) - + = @.
•
Panjang sebuaah nama variabel hanya 32 karakter.
Untuk dapat menggunakan variabel, maka variabel tersebut harus
dideklarasikan terlebih dahulu pada program yang dibuat. Berikut ini
merupakan cara mendeklarasikan variabel pada BASCOM-AVR.
2.6. 3 Operasi – Operasi dalam BASCOM - AVR
Bahasa
pemograman
BASCOM
–
AVR
ini
dapat
digunakan
untuk
menggabungkan, membandingkan, atau mendapatkan informasi tentang sebuah
pernyataan dengan menggunakan operator-operator yang tersedia di BASCOMAVR.
•
Operator aritmatika
Operator ini adalah operator yang digunakan dalam perhitungan operator
aritmatika meliputi + (tambah), - (kurang), / (bagi), dan * (kali).
•
Operator Relasi
Operator ini berfungsi membandingkan nilai sebuah angka. Hasilnya dapat
digunakan untuk membuat keputusan yang sesuai dengan program yang
kita buat. Operator relasi meliputi:
29
Tabel 2.3.Tabel Operasi Relasi
•
Opertor
Relasi
Pernyataan
=
Sama Dengan
X=Y
<>
Tidak Sama Dengan
X <> Y
<
Lebih Kecil Dari
X<Y
>
Lebih Besar Dari
X>Y
<=
Lebih Kecil Sama Dengan
X <= Y
>=
Lebih Besar Sama Dengan
X >= Y
Operator Logika
Operator logika digunakan untuk menguji sebuah kondisi atau memanipulasi
bit dan bolean. Dalam BASCOM-AVR ada 4 buah operator logika, yaitu
AND, OR, NOT, dan XOR.
•
Operator fungsi
Operator fungsi digunakan untuk melengkapi operator yang sederhana.
30
2.7. Komponen Elektronika
2.7.1. Resistor
Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk
membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian. Sesuai dengan
namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Tipe
resistor yang umum berbentuk tabung porselen kecil dengan dua kaki tembaga
dikiri dan kanan. Pada badannya terdapat lingkaran membentuk gelang kode
warna untuk memudahkan pemakai mengenali besar resistansi tanpa mengukur
besarnya dengan ohm meter. Kode warna tersebut adalah standar menufaktur
yangdikeluarkan oleh ELA (Electronic Industries Association) pada Gambar 2.10.
Gambar 2.10. Resistor Karbon
2.7.2. Kapasitor
Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan
listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan
oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya
udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi
tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu
kaki elektroda metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif
terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir
31
menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke
ujung
kutup
positif
karena
terpisah
oleh
bahan
elektrik
yang
non-
konduktif.Muatan elektrik ini “tersimpan” selama tidak ada konduktif pada ujungujung kakinya.
Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai
didalam merancang suatu sistem yang berfungsi untuk mengeblok arus DC, Filter,
dan penyimpan energi listrik. Didalamnya 2 buah pelat elektroda yang saling
berhadapan dan dipisahkan oleh sebuah insulator. Sedangkan bahan yang
digunakan sebagai insulator dinamakan dielektrik. Ketika kapasitor diberikan
tegangan DC maka energy listrik disimpan pada tiap elektrodanya. Selama
kapasitor melakukan pengisian, arus mengalir. Aliran arus tersebut akan berhenti
bila kapasitor telah penuh. Yang membedakan tiap - tiap kapasitor adalah
dielektriknya. Berikut ini adalah jenis– jenis kapasitor yang dipergunakan dalam
perancangan ini.
2.7.3 Elektrolik Kapasitor (ELCO)
Elektroda dari kapasitor ini terbuat dari alumunium yang menggunakan membrane
oksidasi yang tipis. Karakteristik utama dari Electrolytic Capacitor adalah
perbedaan polaritas pada kedua kakinya. Dari karakteristik tersebut kita harus
berhati - hati di dalam pemasangannya pada rangkaian, jangan sampai terbalik.
Bila polaritasnya terbalik maka akan menjadi rusak bahkan “meledak”. Biasanya
jenis kapasitor ini digunakan pada rangkaian power supply. Kapasitor ini tidak
bisa digunakan pada rangkaian frekuensi tinggi. Biasanya tegangan kerja dari
kapasitor dihitung dengan cara mengalikan tegangan catu daya dengan 2.
32
Misalnya kapasitor akan diberikan catu daya dengan tegangan 5 Volt, berarti
kapasitor yang dipilih harus memiliki tegangan kerja minimum 2 x 5 = 10 Volt .
Gambar 2.11.Elektrolik Kapasitor
2.7.4 IC Regulator 7805
IC 7805
(kadang-kadang L78xx, LM78xx, MC78xx ...) adalah keluarga IC
regulator tegangan . Keluarga 7805 umumnya digunakan dalam sirkuit elektronik
yang membutuhkan power supply yang diatur karena kemudahan penggunaan dan
biaya rendah. Untuk IC ini, xx diganti dengan dua digit, yang menunjukkan
output tegangan (misalnya, 7805 memiliki output 5 volt, sedangkan 7812
memproduksi 12 volt). 78xx adalah kode regulator yang bekerja pada tegangan
positif: artinya mereka menghasilkan tegangan out put positif. Sedangkan
Lawannya adalah 79XX yang menghasilkan Out put negatif. 78xx dan IC 79XX
dapat digunakan dalam kombinasi untuk menyediakan pasokan tegangan positif
dan negatif di sirkuit yang sama.
IC 78xx memiliki tiga kaki. Dari tampak depan, maka kaki pertama (Kaki
paling kiri jika tdilihat dari depan) adalah Input (positif untuk seri 78xx dan
Negatif Untuk seri 79xx), kaki berikutnya atau kaki kedua adalah negatif atau
33
positif untuk seri 79xx, dan kaki ketiga sebagai outputnya. IC ini mendukung
tegangan input berapa saja di atas tegangan output yang diinginkan, sampai
maksimum 35 sampai 40 volt tergantung pada merek, dan biasanya outputnya 1
atau 1,5 ampere (meskipun paket yang lebih kecil atau lebih besar mungkin
memiliki Peringkat yang lebih rendah atau lebih tinggi saat ini).
Gambar 2.12. Bentuk umum IC 7805
Keuntungan
1. 7805 tidak memerlukan komponen tambahan untuk bekerja, sumber
diatur bebas, membuat mereka mudah digunakan, serta penggunaan
ekonomis dan efisiensi ruang.
2. Regulator tegangan lainnya mungkin memerlukan komponen tambahan
untuk mengatur tingkat tegangan keluaran, atau untuk membantu dalam
proses regulasi.
3. Beberapa desain lain (seperti power supply switched-mode ) mungkin
perlu keahlian teknik substansial untuk bekerja.
4. 7805 memiliki perlindungan terhadap sirkuitnya jika arus terlalu
banyak. Mereka memiliki perlindungan terhadap konsleting dan panas
berlebih, membuat mereka cukup kuat di sebagian besar aplikasi.
34
5. Dalam beberapa kasus, fitur pembatas arus dari perangkat 7805 dapat
memberikan perlindungan tidak hanya untuk 7805 itu sendiri, tetapi
juga untuk bagian lain dari sirkuit.
Kekurangan
1. Tegangan input harus selalu lebih tinggi dari tegangan output dengan
beberapa jumlah minimum (biasanya 2 volt). Hal ini dapat membuat
perangkat ini cocok untuk menyalakan beberapa perangkat dari
beberapa jenis sumber daya (misalnya, menyalakan sebuah sirkuit yang
membutuhkan 5 volt dengan sumber 6-volt baterai maka tidak akan
bekerja menggunakan 7805).
2. Ketika mereka didasarkan pada regulator linier desain, arus masukan
yang dibutuhkan adalah selalu sama dengan arus keluaran. Sebagai
tegangan input harus selalu lebih tinggi dari tegangan output, ini berarti
bahwa daya total (tegangan dikalikan dengan arus) masuk ke 78xx akan
lebih dari daya keluaran yang disediakan. Input daya tambahan hilang
sebagai panas. Ini berarti baik untuk beberapa aplikasi yang memadai,
heatsink harus disediakan, dan juga bahwa sebagian dari daya input
terbuang selama proses, membuat mereka kurang efisien daripada
beberapa power supply jenis lainnya.
3.
Ketika tegangan input secara signifikan lebih tinggi dari tegangan
output diatur (misalnya, menyalakan 7805 menggunakan sumber daya
24 volt), inefisiensi ini bisa menjadi masalah yang signifikan.Bahkan
dalam paket yang lebih besar, 78xx sirkuit terpadu tidak dapat
memasok daya sebanyak banyak desain yang menggunakan komponen
35
2.7.5. Relay
Relay adalah sebuah alat elektromagnetik yang dapat mengubah kontak-kontak
saklar sewaktu alat ini menerima sinyal listrik. Sebuah relay terdiri dari satu
kumparan dan inti, yang mana bila dialiri arus kumparan tersebut akan menjadi
magnet dan menutup atau membuka kontak-kontak. Kontak-kontaknya ada dua
macam, yaitu NO (Normally Open) dan NC (Normally Close).Normally Close
adalah kontak relay yang terhubung saat belum ada arus. Sewaktu ada arus yang
melewati kumparan relay, inti besi lunak akan dimagnetisasi, dan menarik kontak
sehingga kontak yang open kini terhubung. Keuntungan dari relay ini adalah dapat
menghubungkan daya yang besar dengan memberi daya yang kecil pada
kumparannya.
Gambar 2.13 Relay
2.7.6. Diode
Diode adalah komponen pasif yang dibuat dari bahan semikonduktor. Dioda
berfungsi untuk mengalirkan arus listri DC dalam satu arah saja. Dioda dibangun
36
menggunakan dua lempeng bahan semikonduktor tipe P dan tipe N. Simbol dan
salah satu bentuk fisik dioda dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 2.14. Diode
Dioda memiliki 2 kaki yaitu kaki Anoda dan Kaki Katoda, pada prinsipnya dioda
akan mengalirkan arus DC dari Anoda ke Katoda. Pada aplikasi lain dioda dapat
berfungsi sebagai penyearah gelombang AC.
2.7.6 Saklar
Saklar adalah komponen elektronika yang bekerja sebagai pemutus atau pemilih
sinyal secara mekanik. Saklar memiliki dua bagian utama yaitu kontaktor dan tuas
saklar.Salah satu bentuk dan simbol saklar dapat dilihat pada gambarberikut.
Gambar 2.15. Saklar
Dalam menjalankan tugasnya saklar membutuhkan operator sebagai penggerak
tuas. Operator tuas saklar dapat berupa suatu sistem elektro mekanis maupun
operator manusia secara manual.
37