BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Arduino Arduino adalah - USU-IR

BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Arduino
Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source,
diturunkan dari Wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan
elektronik dalam berbagai bidang. Hardwarenya memiliki prosesor Atmel AVR
dan softwarenya memiliki bahasa pemrograman sendiri. Saat ini Arduino sangat
populer di seluruh dunia. Banyak pemula yang belajar mengenal robotika dan
elektronika lewat Arduino karena mudah dipelajari. Tapi tidak hanya pemula, para
hobbyist atau profesional pun ikut senang mengembangkan aplikasi elektronik
menggunakan Arduino. Bahasa yang dipakai dalam Arduino bukan assembler
yang relatif sulit, tetapi bahasa C yang disederhanakan dengan bantuan pustakapustaka (libraries) Arduino.
Gambar 2.1 Arduino
2.1.1 Kelebihan Arduino
Arduino juga menyederhanakan proses bekerja dengan mikrokontroler, sekaligus
menawarkan berbagai macam kelebihan antara lain:
Universitas Sumatera Utara
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 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
Universitas Sumatera Utara
Arduino IDE-nya. Bisa juga menggunakan breadoard untuk membuat
perangkat Arduino beserta periferal-periferal lain yang dibutuhkan.
Tidak perlu perangkat chip programmer karena didalamnya sudah ada
bootloadder yang akan menangani upload program dari komputer.
Sudah memiliki sarana komunikasi USB, Sehingga pengguna laptop yang
tidak memiliki port serial/RS323 bisa menggunakannya. Memiliki modul
siap pakai ( Shield ) yang bisa ditancapkan pada board arduino. Contohnya
shield GPS, Ethernet,dll.
2.1.2 Arduino Pro mini
Arduino Pro Mini adalah board mikrokontroler dengan ATmega328.
Memiliki 14 digital pin input/output (dimana 6 dapat digunakan sebagai output
PWM), 6 input analog, resonator on-board, tombol reset, dan lubang untuk
pemasangan pin header. Header enam pin dapat dihubungkan ke kabel FTDI atau
Sparkfun board breakout untuk memberikan daya USB dan komunikasi untuk
board. Arduino Pro Mini dimaksudkan untuk instalasi semi permanen di suatu
objek. Dengan Pro Mini memungkinkan penggunaan berbagai jenis konektor atau
solder langsung kabel. Pin tata letak kompatibel dengan Arduino Mini.
Ada dua versi Pro Mini. Satu berjalan pada 3.3V dan 8 MHz, yang lainnya di 5V
dan 16 MHz. Arduino Pro Mini dirancang dan diproduksi oleh SparkFun
Electronics.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2 Arduino Pro Mini
2.1.3 Referensi Desain Arduino Pro Mini
Microcontroller
ATmega328
Operating Voltage
3.3V or 5V (depending on model)
Input Voltage
3.35 - 12 V (3.3V model) or 5 - 12 V ( 5V model)
Digital I/O Pins
14 (of which 6 provide PWM output)
Analog Input Pins
6
DC Current per I/O Pin
40 mA
Flash Memory
32 kB (of which 0.5 kB used by bootloader)
SRAM
2 kB
EEPROM
1 kB
Clock Speed
8 MHz (3.3V model) or 16 MHz (5V model)
Arduino Pro Mini dapat didukung dengan kabel FTDI atau board breakout
terhubung ke nya enam pin header, atau dengan tegangan 3.3V atau 5V
(tergantung pada model) pada pin Vcc. Ada tegangan regulator di papan sehingga
dapat menerima tegangan sampai 12VDC. Jika Anda memasok listrik diatur ke
board, pastikan untuk terhubung ke “RAW” pin pada tidak VCC.
Pinnya adalah sebagai berikut:
RAW berfungsi Untuk memasok tegangan baku untuk papan.
Universitas Sumatera Utara
VCC mempunyai Tegangan 3,3 atau 5 volt.
GND sebagai Ground.
2.1.4 Memory dan Input-Output Arduino Pro Mini
a. Memory
ATmega328 memiliki 32 kB flash memori untuk menyimpan kode (yang
0.5kB digunakan untuk bootloader). Memiliki 2 kB SRAM dan 1kBs
EEPROM (yang dapat dibaca dan ditulis dengan library EEPROM).
b. Input dan Output
Masing-masing dari 14 pin digital pada Pro Mini dapat digunakan sebagai
input atau output, menggunakan pinMode (), digitalWrite (), dan
digitalRead () fungsi. Mereka beroperasi di 3,3 atau 5 volt (tergantung pada
model). Setiap pin dapat memberikan atau menerima maksimum 40 mA dan
memiliki resistor pull-up internal yang (terputus secara default) dari 20-50
kOhms.
Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus:
Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan
mengirimkan (TX) TTL data serial. Pin ini terhubung ke TX-0 dan
RX-1 pin header enam pin.
Interupsi eksternal: 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasi untuk
memicu interupsi pada nilai rendah, naik atau jatuh tepi, atau
perubahan nilai. Lihat attachInterrupt () fungsi untuk rincian.
PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Memberikan 8-bit PWM output dengan
analogWrite () fungsi.
Universitas Sumatera Utara
SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mendukung
komunikasi SPI, yang, meskipun disediakan oleh hardware, saat ini
tidak termasuk dalam bahasa Arduino.
LED: 13. Ada built-in LED terhubung ke pin digital 13. Ketika pin
adalah nilai HIGH, LED menyala, ketika pin LOW, itu off.
Pro
Mini
memiliki
8
input
analog,
yang
masing-masing
menyediakan 10 bit resolusi (yaitu 1024 nilai yang berbeda). Empat
dari mereka berada di header di tepi papan; dua (input 4 dan 5) pada
lubang di bagian dalam papan. Input analog ukuran dari tanah ke
VCC.
Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus:
I2C: A4 (SDA) dan A5 (SCL). Dukungan I2C (TWI) komunikasi
menggunakan library Wire.
Arduino Pro Mini memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan
komputer, Arduino lain, atau mikrokontroler lainnya. The ATmega328
menyediakan UART TTL komunikasi serial, yang tersedia pada pin digital
0 (RX) dan 1 (TX). Perangkat lunak Arduino termasuk monitor serial yang
memungkinkan data tekstual sederhana yang akan dikirim ke dan dari papan
Arduino melalui koneksi USB.
Sebuah perpustakaan SoftwareSerial memungkinkan untuk komunikasi
serial pada salah digital pin Pro Mini. The ATmega328 juga mendukung
I2C (TWI) dan komunikasi SPI. Perangkat lunak Arduino termasuk
perpustakaan kawat untuk menyederhanakan penggunaan bus I2C; melihat
Universitas Sumatera Utara
referensi untuk rincian. Untuk menggunakan komunikasi SPI, silakan lihat
datasheet ATmega328.
2.1.5 Pemrograman dan Reset Otomatis
a. Pemrograman
Arduino Pro Mini dapat diprogram dengan software Arduino. ATmega328
pada
Arduino
Pro
Mini
sudah preburned
dengan
bootloader
yang
memungkinkan Anda untuk meng-upload kode baru untuk itu tanpa
menggunakan
programmer
hardware
eksternal.
Ini
berkomunikasi
menggunakan protokol asli STK500.
b. Reset Otomatis
Ketimbang membutuhkan pers fisik tombol reset sebelum upload, Arduino Pro
Mini dirancang dengan cara yang memungkinkan untuk reset oleh perangkat
lunak yang berjalan pada komputer yang terhubung. Salah satu pin pada header
enam pin terhubung ke garis reset dari ATmega328 melalui 100 nF kapasitor.
Pin ini terhubung ke salah satu jalur kontrol hard wire dari USB-to-serial
konverter yang terhubung ke header. Software Arduino menggunakan
kemampuan ini untuk memungkinkan Anda untuk meng-upload kode dengan
hanya menekan tombol upload di software Arduino. Ini berarti dapat
mempersingkat waktu.
2.2 Sensor PIR (Passive Infra Red)
Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang digunakan untuk
mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah.Sensor PIR bersifat pasif, artinya
Universitas Sumatera Utara
sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi
sinar infra merah dari luar.Sensor ini biasanya digunakan dalam perancangan
detektor gerakan berbasis PIR. Karena semua benda memancarkan energi radiasi,
sebuah gerakan akan terdeteksi ketika sumber infra merah dengan suhu tertentu
(misal: manusia) melewati sumber infra merah yang lain dengan suhu yang
berbeda (misal: dinding), maka sensor akan membandingkan pancaran infra
merah yang diterima setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan
terjadi perubahan pembacaan pada sensor.
2.2.1 Bagian-bagian dari Sensor PIR
Sensor PIR terdiri dari beberapa bagian yaitu :
1. Fresnel Lens
Lensa Fresnel pertama kali digunakan pada tahun 1980an. Digunakan
sebagai lensa yang memfokuskan sinar pada lampu mercusuar.
Penggunaan paling luas pada lensa Fresnel adalah pada lampu depan
mobil, di mana mereka membiarkan berkas parallel secara kasar dari
pemantul parabola dibentuk untuk memenuhi persyaratan pola sorotan
utama. Namun kini, lensa Fresnel pada mobil telah ditiadakan diganti
dengan lensa plain polikarbonat.Lensa Fresnel juga berguna dalam
pembuatan film, tidak hanya karena kemampuannya untuk memfokuskan
sinar terang, tetapi juga karena intensitas cahaya yang relative konstan
diseluruh lebar berkas cahaya.
Universitas Sumatera Utara
2. IR Filter
IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang
sinar infrared pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang
gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9
sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor. Sehingga
Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja.
3. Pyroelectric Sensor
Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32 derajat
celcius, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada
lingkungan.Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap
oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga
menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium
nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik.Mengapa bisa
menghasilkan arus listrik?Karena pancaran sinar inframerah pasif ini
membawa energi panas.Material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus
listrik karena adanya energi panas yang dibawa oleh infrared pasif
tersebut. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yang terbentuk ketika
sinar matahari mengenai solar cell.
4. Amplifier
Sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus yang masuk pada
material pyroelectric.
5. Komparator
Setelah dikuatkan oleh amplifier kemudian arus dibandingkan oleh
komparator sehingga mengahasilkan output.
Universitas Sumatera Utara
2.2.2 Cara kerja pembacaan sensor PIR
Pancaran infra merah masuk melalui lensa Fresnel dan mengenai sensor
pyroelektrik, karena sinar infra merah mengandung energi panas maka sensor
pyroelektrik akan menghasilkan arus listrik. Sensor pyroelektrik terbuat dari
bahan galium nitrida (GaN), cesium nitrat (CsNo3) dan litium tantalate (LiTaO3).
Arus listrik inilah yang akan menimbulkan tegangan dan dibaca secara analog
oleh sensor. Kemudian sinyal ini akan dikuatkan oleh penguat dan dibandingkan
oleh komparator dengan tegangan referensi tertentu (keluaran berupa sinyal 1-bit).
Jadi sensor PIR hanya akan mengeluarkan logika 0 dan 1, 0 saat sensor tidak
mendeteksi adanya pancaran infra merah dan 1 saat sensor mendeteksi infra
merah. Sensor PIR didesain dan dirancang hanya mendeteksi pancaran infra
merah dengan panjang gelombang 8-14 mikrometer.Diluar panjang gelombang
tersebut sensor tidak akanmendeteksinya. Untuk manusia sendiri memiliki suhu
badan yang dapat menghasilkan pancaran infra merah dengan panjang gelombang
antara 9-10 mikrometer (nilai standar 9,4 mikrometer), panjang gelombang
tersebut dapat terdeteksi oleh sensor PIR. (Secara umum sensor PIR memang
dirancang untuk mendeteksi manusia).
2.3 Servo Motor
Motor servo adalah sebuah motor dengan sistem umpan balik tertutup di
mana posisi dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang
ada di dalam motor servo. Motor ini terdiri dari sebuah motor DC, serangkaian
gear, potensiometer dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi untuk
Universitas Sumatera Utara
menentukan batas sudut dari putaran servo. Sedangkan sudut dari sumbu motor
servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel
motor.
Karena motor DC servo merupakan alat untuk mengubah energi listrik
menjadi energy mekanik, maka magnit permanent motor DC servolah yang
mengubah energi listrik ke dalam energi mekanik melalui interaksi dari dua
medan magnit. Salah satu medan dihasilkan oleh magnit permanent dan yang
satunya dihasilkan oleh arus yang mengalir dalam kumparan motor. Resultan dari
dua medan magnit tersebut menghasilkan torsi yang membangkitkan putaran
motor tersebut. Saat motor berputar, arus pada kumparan motor menghasilkan
torsi yang nilainya konstan.
Secara umum terdapat 2 jenis motor servo. Yaitu motor servo standard dan
motor servo Continous. Servo motor tipe standar hanya mampu berputar 180
derajat. Motor servo standard sering dipakai pada sistim robotika misalnya untuk
membuat “ Robot Arm” ( Robot Lengan ). sedangkan Servo motor continuous
dapat berputar sebesar 360 derajat. motor servo Continous sering dipakai untuk
Mobile Robot. Pada badan servo tertulis tipe servo yang bersangkutan.
Motor servo merupakan sebuah motor dc kecil yang diberi sistem gear dan
potensiometer sehingga dia dapat menempatkan “horn” servo pada posisi yang
dikehendaki. Karena motor ini menggunakan sistim close loop sehingga posisi
“horn” yang dikehendaki bisa dipertahanakan. “Horn” pada servo ada dua jenis.
Yaitu Horn “ X” dan Horn berbentuk bulat ( seperti pada gambar di bawah ).
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.3 Servo Dengan Horn Bulat
Gambar 2.4 Servo Dengan Horn X
Pengendalian gerakan batang motor servo dapat dilakukan dengan
menggunakan metode PWM. (Pulse Width Modulation). Teknik ini menggunakan
system lebar pulsa untuk mengemudikan putaran motor. Sudut dari sumbu motor
servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel
motor. Tampak pada gambar dengan pulsa 1.5 mS pada periode selebar 2 mS
maka sudut dari sumbu motor akan berada pada posisi tengah. Semakin lebar
pulsa OFF maka akan semakin besar gerakan sumbu ke arah jarum jam dan
Universitas Sumatera Utara
semakin kecil pulsa OFF maka akan semakin besar gerakan sumbu ke arah yang
berlawanan dengan jarum jam.
Untuk menggerakkan motor servo ke kanan atau ke kiri, tergantung dari
nilai delay yang kita berikan. Untuk membuat servo pada posisi center, berikan
pulsa 1.5ms. Untuk memutar servo ke kanan, berikan pulsa <=1.3ms, dan pulsa
>= 1.7ms untuk berputar ke kiri dengan delay 20ms, seperti ilustrasi berikut:
Gambar 2.5 Searah jarum jam
Gambar 2.6 Berlawanan jarum jam
Salah satu rangkaian yang digunakan untuk uji alat servo terlihat seperti dibawah
ini. Rangkaian terdiri dari astable multivibrator dan monostable multivibrator.
Gambar 2.7 Rangkaian Astable dan Monostable Multivibrator
Rangkaian tersebut berfungsi membangkitkan PWM, yang nantinya akan
menggerakkan motor servo. Setiap pinggiran menuju positif astable multivibrator
menyulut monostable sehingga pulsa keluaran dapat diubah dari satu millisecond
Universitas Sumatera Utara
hingga dua millisecond. Astable multivibrator adalah rangkaian multivibrator
yang mempunyai output tidak stabil pada suatu keadaan, berubah terus menerus
dari keadaan 0 menjadi 1, dan dari 1 menjadi 0. Keadaan tidak stabil ini dapat
dimanfaatkan untuk membuat oscillator gelombang kotak. Pada rangkaian diatas
astable multivibrator mengahasilkan frekuensi 50Khz dengan lebar pulsa kurang
lebih 10mS.
Monostable multivibrator digunakan untuk mengatur pulsa keluaran.
Monostable multivibrator merupakan rangkaian yang mempunyai suatu keadaan
stabil. Jika nilai awal output monostable multivibrator adalah 0, ketika mendapat
pulsa dari luar, maka monostable multivibrator akan mengalami keadaan semi
stabil sehingga output menjadi 1 pada suatu waktu tertentu, lalu kembali ke nilai 0
kembali. Yang menentukan lama waktu kembali ini adalah harga komponen R
dan C pada rangkaian monostable multivibrator.
Keluaran dari monostable multivibrator ini kemudian dimanfaatkan untuk
menggerakkan servo. Potensio 27K berfungsi untuk menentukan delayseberapa
lama monostable multivibrator mempertahankan kestabilannya. Ketika potensio
27K diberi nilai resistansi kecil, akibatnya jika kapasitor C1 sudah terisi penuh,
dia akan segera membuang muatanya dan kestabilan monostable multivibrator
segera berubah. Dari logika 1 akan segera berupa menjadi logika 0 atau dengan
kata lain delaynya kecil. Sebaliknya, saat potensio resistansinya besar, muatan
yang dibuang kapasitor akan tertahan. Monostable multivibrator dari keadaan 1,
masih tetap mempertahankan keadaanya kemudian sedikit demi sedikit keadaanya
berubah menjadi 0. Dengan kata lain delaynya menjadi besar. Dengan demikian
Universitas Sumatera Utara
pergerakan motor servo juga berubah. Secara tidak langsung potensio digunakan
untuk merubah arah gerak motor servo.
2.4 Catu Daya
Catu daya atau Adaptor ada juga yang menyebutnya Power Supply adalah
suatu rangkaian atau susunan dari beberapa komponen yang mempunyai atau
menghasilkan sebuah nilai tegangan tertentu apabila rangkaian tersebut diberi
masukan tegangan listrik AC. Rangkaian catu daya mempunyai prinsip kerja
merubah arus listrik bolak-balik yang diterima menjadi arus DC atau listrik arus
searah. Catu Daya merupakan sumber tenaga dari sebuah rangkaian elektronika,
atau sebuah rangkaian yang men-supply tegangan yang dibutuhkan sebuah
rangkaian elektronika.
Catu Daya banyak kita temui di berbagai perangkat elektronika seperti
radio, amplifier, TV dan lain sebagainya. Rangkaian catu daya pun beraneka
ragam mulai dari yang paling sederhana (yaitu hanya terdiri dari satu komponen
trafo step down, satu dioda penyearah type bridge atau dua dioda atau empat buah
dioda dan sebuah kondensator elektrolite), sederhana dan catu daya yang sudah
dilengkapi dengan led untuk control, protect atau pengatur tegangan yang bisa
disesuaikan dengan kebutuhan kita dan lain sebagainya.
Catu Daya atau Power Supply pada dasarnya terdiri dari empat bagian
yaitu Transformator (trafo), Penyearah, Filter (penyaring tegangan), Pengatur
Tegangan (voltage regulator) agar tegangan yang dihasilkan sesuai atau tepat
dengan nilai dari output atau keluaran tegangan dari trafo atau sesuai dengan yang
kita inginkan. Tetapi pada catu daya paling sederhana hanya terdiri dari tiga
Universitas Sumatera Utara
bagian saja yaitu trafo, penyearah dan filter. Untuk catu daya paling sederhana
pasti ada kelemahannya diantaranya adalah tegangan keluaran atau output nilainya
tidak bisa tepat. misalnya output trafo 12 volt maka output dari catu daya paling
sederhana bisa 12 volt lebih atau kurang dari 12 volt tergantung kualitas spul atau
lilitan dalam sebuah trafo yang digunakan.
Pengertian Adaptor / Catu Daya | Power supply / Sumber daya listrik bisa
kita peroleh dari berbagai sumber misalnya baterai, solar sel, generator AC/DC,
dan jala-jala listrik PLN. Adaptor/catu daya/ merupakan sumber tegangan DC.
Sumber tegangan DC ini dibutuhkan oleh berbagai macam rangkaian elektronika
untuk dapat dioperasikan. Rangkaian inti dari catu daya / Power Supply ini adalah
suatu rangkaian penyearah yaitu rangkaian yang mengubah sinyal bolak-balik
(AC) menjadi sinyal searah (DC).
Gambar 2.8 Macam-macam Adaptor / Catu Daya / Powersupply
Proses pengubahan dimulai dari penyearahan oleh diode, penghalusan
tegangan kerut (Ripple Voltage Filter) dengan menggunakan condensator dan
pengaturan (regulasi) oleh rangkaian regulator. Pengaturan meliputi pengubahan
Universitas Sumatera Utara
tingkat tegangan atau arus. Pada teknik regulasi pada pembuatan catu daya, kita
mengenal teknik regulasi daya linier dan teknik regulasi switching.
Gambar 2.9 Kontruksi dasar adaptor dengan transformator step down
Sistem rangkaian penyearah ada 4 fungsi dasar yaitu :
1. Tranformasi (travo) tegangan yang diperlukan untuk menurunkan
tegangan yang diinginkan.
2. Rangkaian penyearah, rangkaian ini untuk mengubah tingkat tegangan
arus bolak balik ke arus searah.
3. Filter (Condesator), merupakan rangkaian untuk memproses fluktuasi
penyearahan yang menghasilkan keluaran tegangan DC yang lebih rata.
4. Regulasi, adalah parameter yang sangat penting pada catu daya dan
regulator tegangan dengan bahan bervariasi.
Pada teknologi modern saat ini catu daya/adaptor/power supply rata-rata
sudah tidak lagi menggunakan transformator step down, dimana tegangan AC
diturunkan terlebih dahulu melalui sebuah transformator step down lalu keluaran
trafo disearahkan dengan dioda dan diratakan dengan kapasitor elektrolit (elco).
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.10 Rangkaian dasar catu daya sistem switching
Catu daya/adaptor/power supply sekarang umumnya menggunakan sistem
switching, sinyal AC dari tegangan jala-jala listrik 220V disearahkan lebih dahulu
menjadi tegangan DC melalui sebuah rangkaian dioda penyearah dan elco.
Tegangan DC hasil penyearahan ini kemudian disaklar on-off secara terus
menerus dengan frekuensi tertentu sehingga memungkinkan nilai induktor dari
trafo menjadi kecil. Hal ini khususnya untuk memperkecil ukuran power supply.
Sebuah mikroprosesor akan dapat bekerja dengan sempurna apabila
diberikan tegangan listrik dari catu daya yang stabil pada tegangan kerjanya, oleh
karena itu pada bab ini dijelaskan rangkaian dasar catu daya sesuai dengan
tegangan yang dibutuhkan sistem mikroprosesor. Catu daya yang dibutuhkan oleh
sistem mikroprosesor umumnya satu sumber dengan tegangan listrik sebesar +5
volt yang diperuntukan khusus memberikan catu pada mikroprosesor, rangkaian
digital pendukung berupa tegangan untuk komponen-komponen TTL, dan untuk
rangkaian tertentu dengan tegangan +/- 12 volt seperti konversi digital ke analog
serta untuk memori (RAM) dinamik dengan tegangan – 5 volt.
Catu daya 5 volt dapat dibangun dari rangkaian dasar penyearah 4 dioda
yang membentuk model penyearah gelombang penuh, oleh karena dibutuhkan
tegangan 5 volt dengan stabilitas tegangan yang tinggi maka dibutuhkan sebuah
rangkaian penstabil tegangan. Pada prinsipnya penstabil tegangan harus diberikan
Universitas Sumatera Utara
tegangan masukan lebih tinggi dari 5 volt, agar IC penstabil tegangan tidak terlalu
panas maka tegangan masukan yang berasal dari sebuah transformator diambil
dengan tegangan antara 7,5 volt sampai 9 volt serta kemampuan memberikan
aruslistrik sebesar 2 ampere.
Gambar 2.11 Rangkaian Catu Daya
Gambar tersebut menunjukan sebuah rangkaian catu daya 5 volt dengan
menggunakan penstabil tegangan 7805, dimana transformator berfungsi sebagai
penurun tegangan dari 220 volt (AC) menjadi tegangan 7,5 volt (AC). Melalui 4
buah dioda yang terpasang secara metode jembatan tegangan tersebut disearahkan
menjadi arus DC gelombang penuh, dengan memasang sebuah filter berupa
kondensator 4700 uF/16 volt maka gelombang penuh tersebut dibuat menjadi arus
listrik searah. Selanjutnya tegangan DC yang keluar dari filter (kondensator)
dibuat agar stabil selalu mengeluarkan tegangan sebesar 5 volt (konstan), untuk
itu dipasang sebuah IC penstabil tegangan dengan tipe 7805. Dengan memasang
IC 7805 inilah didapatkan tegangan yang stabil sebesar 5 volt dan dapat
menyediakan arus searah sebesar 2 ampere. Yang perlu diperhatikan dalam
rangkaian ini adalah jangan sampai rangkaian diode jembatan terbalik,
pemasangan polaritas kondensator filter terbalik hal ini akan menyebabkan
Universitas Sumatera Utara
kondensator meletus dan jangan sampai memasang IC penstabil tegangan tertukar
kaki-kakinya.
Rangkaian yang ditunjukan tersebut cukup baik untuk digunakan sebagai
pemberi tegangan dan arus listrik pada sistem mikroprosesor, karena berdasarkan
hasil pengujian dengan memberikan beban yang bervariasi mulai 0 ampere sampai
2 ampere ternyata tegangan tetap stabil + 5 volt. Agar kualitas lebih baik lagi
maka IC 7805 perlu diberi pendingin dari bahan aluminium, sehingga panas yang
tinggi pada IC 7805 tidak terjadi lagi. Oleh karena sistem kerja clock
mikroprosesor memiliki frekuensi tinggi maka perlu dipasangkan filter untuk
frekuensi tinggi, untuk itu dua kondensator yang masing-masing besarnya 100 nF
dipasangkan secara paralel pada kedua kondensator sebelumnya.
Universitas Sumatera Utara