bab ii landasan teori

 BAB II
LANDASAN TEORI
Bab ini akan membahas teori pendukung untuk merealisasikannya proyek
ini. Pada bab ini akan dibahas mengenai Mikrokontroler, Sensor Infra
akhir
merah, LCD, Selenoid, Perangkat lunak, Keypad, Relay, dan Motor DC.
2.1
Mikrokontroler IC ATmega 16
Mikrokontroler merupakan sebuah sistem komputer yang mempunyai satu
atau beberapa tugas yang spesifik, berbeda dengan PC yang memiliki beragam
fungsi. Perbedaan yang lainnya adalah perbandingan RAM dan ROM yang sangat
berbeda dengan komputer. Mikrokontroller ATMega 16 memiliki arsitektur 8 bit,
dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit, dan sebagian besar instruksi
dieksekusi dalam satu siklus clock. Mikrokontroller ini berteknologi Reduce
Instruction Set Computing (RISC). dan yang membedakan mikrokontroller ini
dengan yang lainnya adalah arsitektur, konfigurasi pin, memori, peripheral, dan
fungsinya.
2.1.1 Karakteristik mikrokontroler AVR seri ATMega16
Fitur yang tersedia pada ATMega 16 adalah :
Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa ATMega 16 memiliki bagian 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 pembandingan.
4.
CPU yang terdiri atas 32 buah register.
5.
131 instruksi andal yang umumnya hanya membutuhkan 1 siklus clock.
6.
Watchdog Timer dengan osilator internal.
7.
Dua buah timer/ counter 8 bit.
8.
Satu buah timer/ counter 16 bit.
9.
Tegangan operasi 2,7 V – 5,5 V.
10.
Internal SRAM sebesar 1 KB.
3
11.
12.
Memori flash sebesar 16 KB dengan kemampuan Read While Write.
Unit interupsi internal dan eksternal.
13.
Port antar muka SPI.
14. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.
15. Antarmuka komparator analog.
16.
4 channel PWM.
17.
32 x 8 general purpose register.
18.
Hampir mencapai 16 MIPS pada kristal 16 MHz.
19. Port USART programmable untuk komunikasi serial.
2.1.2 Konfigurasi Pin ATMega16
Gambar 2.1 Konfigurasi pin mikrokontroler Atmega16
1.
Vcc merupakan pin masukan positif catu daya. Setiap peralatan
elektronika digital tentunya butuh sumber catu daya yang umumnya
sebesar 5 V.
2.
Gnd sebagai pin ground.
3.
Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan dapat deprogram
sebagai pin masukan ADC.
4
4.
Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,
5.
Port C (PC0..PC7) merupakan pin I/O dua arah dan fungsi khusus, yaitu
6. yaitu timer/counter, komparator analog, dan SPI.
TWI, komparator analog, dan timer osilator.
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 mikrokontroller.
8.
XTAL 1 dan XTAL 2 sebagai pin masukan clock eksternal.suatu
mikrokontroller
mengeksekusi instruksi yang ada di memori. Semakin tinggi nilai
membutuhkan
sumber
detak
(clock)
agar
dapat
kristalnya, maka semakin cepat mikrokontroller tersebut.
9.
AVcc sebagai pin masukan tegangan untuk ADC.
10.
AREF sebagai pin masukan tegangan referensi.
2.2
Sensor Infra merah
Sistem sensor infra merah merupakan salah satu media transmisi sinyal
yang cahayanya tidak tampak pada mata. Pada dasarnya menggunakan infra
merah sebagai media untuk komunikasi data antara receiver dan transmitter.
Sistem akan bekerja jika sinar infra merah yang dipancarkan terhalang oleh suatu
benda yang mengakibatkan sinar infra merah tersebut tidak dapat terdeteksi oleh
penerima. Ketika pancaran sinar pancaran inframerah terhalang maka sinyal
dikirimkan oleh photodioda ke rangkaian lampu agar dapat menghidupkan
rangkaian beban. Keuntungan atau manfaat dari sistem ini dalam penerapannya
antara lain sebagai pengendali jarak jauh, alarm keamanan, otomatisasi pada
sistem. Pemancar pada sistem ini tediri atas sebuah LED infra merah yang
dilengkapi dengan rangkaian yang mampu membangkitkan data untuk dikirimkan
melalui sinar infra merah, sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapat foto
transistor, fotodioda, atau inframerah module yang berfungsi untuk menerima
sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar.
5
2.2.1 Receiver Infra Merah
Komponen yang dapat menerima sinar infra merah ini merupakan
komponen yang peka cahaya yang berupa photodioda atau phototransistor.
Komponen ini akan merubah energi cahaya, dalam hal ini energi cahaya infra
merah,
menjadi pulsa-pulsa sinyal listrik. Komponen ini harus mampu
mengumpulkan sinyal infra merah sebanyak mungkin sehingga pulsa-pulsa sinyal
listrik yang dihasilkan kualitasnya cukup baik. Semakin besar intensitas infra
merah yang diterima maka sinyal pulsa listrik yang dihasilkan akan baik, jika
sinyal infra merah yang diterima intensitasnya lemah maka infra merah tersebut
harus
mempunyai pengumpul cahaya (light collector) yang cukup baik dan sinyal
pulsa yang dihasilkan oleh sensor infra merah ini harus dikuatkan. Pada
prakteknya sinyal infra merah yang diterima intensitasnya sangat kecil sehingga
perlu dikuatkan. (Html : Susanto Wibisono : Agustus, 2001)
Sebuah photodioda, biasanya mempunyai karakteristik yang lebih baik
daripada phototransistor dalam responnya terhadap cahaya infra merah. Tetapi
sebuah phototransistor tetap mempunyai keunggulan menguatkan arus bocor
menjadi ratusan kali jika dibandingkan dengan photodioda.
Sebuah photodioda biasanya dikemas dengan plastik transparan yang juga
berfungsi sebagai lensa fresnel. Lensa ini merupakan lensa cembung yang
mempunyai sifat mengumpulkan cahaya. Lensa tersebut juga merupakan filter
cahaya, lebih dikenal sebagai ‘optical filter’, yang hanya melewatkan cahaya infra
merah saja. Walaupun demikian cahaya yang nampak pun masih bisa
mengganggu kerja dari dioda infra merah karena tidak semua cahaya nampak bisa
difilter dengan baik.
Faktor lain yang juga berpengaruh pada kemampuan penerima infra merah
adalah ‘active area’ dan ‘respond time’. Semakin besar area penerimaan suatu
dioda infra merah maka semakin besar pula intensitas cahaya yang
dikumpulkannya sehingga arus bocor yang diharapkan pada teknik ‘reserved bias’
semakin besar. Selain itu semakin besar area penerimaan maka sudut
penerimaannya juga semakin besar. Kelemahan area penerimaan yang semakin
besar ini adalah noise yang dihasilkan juga semakin besar pula. Begitu juga
6
dengan respon terhadap frekuensi, semakin besar area penerimaannya maka
respon frekuensinya turun dan sebaliknya jika area penerimaannya kecil maka
respon terhadap sinyal frekuensi tinggi cukup baik.
Respond time dari suatu dioda infra merah (penerima) mempunyai waktu
respon
yang biasanya dalam satuan nano detik. Respond time ini mendefinisikan
lama agar dioda penerima infra merah merespon cahaya infra merah yang datang
pada area penerima. Sebuah dioda penerima infra merah yang baik paling tidak
mempunyai respond time sebesar 500 nano detik atau kurang. Jika respond time
besar maka dioda infra merah ini tidak dapat merespon sinyal cahaya yang
terlalu
dimodulasi
dengan sinyal carrier frekuensi tinggi dengan baik. Hal ini akan
mengakibatkan adanya data loss.
Gambar 2.2 Led Inframerah
2.2.2 Photodioda
Komponen photodetektor yang digunakan untuk menerima sinar
inframerah
adalah
photodioda.
Photodioda
merupakan
sensor
cahaya
semikonduktor yang dapat mengubah besaran cahaya menjadi besaran listrik.
Photodioda merupakan sebuah dioda dengan sambungan p-n yang dipengaruhi
cahaya dalam kerjanya.
Prinsip kerja, karena photodioda terbuat dari semikonduktor p-n junction
maka cahaya yang diserap oleh photodioda akan mengakibatkan terjadinya
pergeseran foton yang akan menghasilkan pasangan electron-hole dikedua sisi
dari sambungan. Ketika elektron-elektron yang dihasilkan itu masuk ke pita
konduksi maka elektron-elektron itu akan mengalir ke arah positif sumber
tegangan sedangkan hole yang dihasilkan mengalir ke arah negatif sumber
tegangan sehingga arus akan mengalir di dalam rangkaian. Besarnya pasangan
7
elektron ataupun hole yang dihasilkan tergantung dari besarnya intensitas cahaya
yang diserap oleh photodioda.
Sifat dari Photodioda adalah :
1. Jika terkena cahaya maka resistansi nya berkurang
2. Jika tidak terkena cahaya maka resistansi nya meningkat.
Pada saat dioda dipasang reverse, maka arus tidak akan mengalir karena
hambatan yg sangat besar sekali. Jadi bisa dikatakan ini dioda sebagai kondisi
Open Circuit jika dianalogikan seperti sakelar. namun pada photodioda, hambatan
besar tadi bisa menjadi kecil karena pengaruh cahaya yang
yang
yang masuk. Hal
seperti
ini bisa menyebabkan arus mengalir sehingga kondisi seperti ini bisa
dikatakan sebagai Close Circuit jika dianalogikan seperti sakelar.
2.3
LCD
LCD adalah salah satu device yang dapat menampilkan karakter yang
diinginkan. Keuntungan utama dari penggunaan LCD adalah penggunaan daya
yang rendah dan format tampilan yang bervariasi dan memiliki berbagai macam
ukuran. Meskipun LCD memiliki berbagai macam ukuran tetapi penggunaany
penggunaanya
standar. LCD terdiri 16 pin yang berisikan jalur data, jalur control, power dan
Back Light. bentuk fisik LCD dapat dilihat pada gambar 2.3 dan konfigurasi
onfigurasi pin
LCD dapat dilihat pada tabel 2.1.
Gambar 2.3 Bentuk fisik LCD 2x16
Tabel 2.1 Konfigurasi pin LCD
PIN
SIMBOL
LEVEL
FUNGSI
1
VSS
Ground
Ground
2
VDD
+5 V
Tegangan Supply +5 V
Pengatur Kontras LCD
3
VEE
4
RS
H/L
Register Select, H = baca, L = instruksi
5
R/W
H/L
Read/Write, H = Read, L = Write
6
E
7
DB0
H/L
Data Bit 0
8
DB1
H/L
Data Bit 1
9
DB2
H/L
Data Bit 2
10
DB3
H/L
Data Bit 3
11
DB4
H/L
Data Bit 4
12
DB5
H/L
Data Bit 5
13
DB6
H/L
Data Bit 6
14
DB7
H/L
Data Bit 7
15
A (+)
+5 V
LED Back Light (+)
16
A (-)
0V
LED Back Light (-)
Pulsa L-
Enable Signal
H-L
2.4
Code Vision AVR
Code Vision AVR merupakan perangkat lunak yang dapat digunakan untuk
pemograman mikrokontroler Atmel AVR. Code Vision AVR menggunakan bahasa
pemograman tingkat menengah. Sesuai dengan namanya, "CodeVisionAVR"
adalah sebuah software dimana fungsinya sebagai compiler yang akhirnya dapat
menghasilkan file. Hex untuk diDownload ke dalam Suatu IC blank, sebagai
programnya. Karena compiler ini dirasa memilki banyak kemudahan untuk
mengakses dan memiliki alat bantu programming yang lengkap. CodeVisionAVR
juga dilengkapi dengan code editor , compiler, linker, dan dapat memanggil Atmel
AVR Studio untuk degugger nya. Compiler ini digunakan untuk mengubah
bahasa pemograman tingkat menengah C ke format bahasa mesin, dalam format
9
heksadesimal, sehingga dapat dimengerti oleh mikrokontroler. Kumpulan karakter
terdiri dari huruf kapital (A-Z) dan huruf kecil (a-z). Sedangkan karakter angka
pada C adalah 0-9.
Gambar 2.4 Main windows pada code vision AVR.
Pada sub bab ini akan dibahas secara singkat beberapa hal mengenai Code
Vision AVR termasuk perintah-perintah yang digunakan pada proyek akhir ini.
2.4.1 Tipe Data
Tipe data merupakan bagian program yang paling penting karena tipe data
mempengaruhi setiap instruksi yang akan dilaksanakan oleh PC. Pemilihan tipe
data yang tepat akan membuat operasi data menjadi lebih efisien dan efektif.
Berikut adalah tipe-tipe data pada Code Vision AVR :
10
Tabel 2.2 Tipe-tipe variabel data
2.4.2 Konstanta
Penulisan konstanta adalah sebagai berikut:
 Integer atau lng integer dpat ditulis dengan format desimal (contoh 1234),
biner dengan awlan 0b contoh (0b101001), heksadesimal dengan awalan
0x (contoh 0xff) atau oktal dengan awalan 0 (0777).
 Unsigned integer ditulis dengan diakhiri U (contoh 10000U).
 Long integer diulis dengan diakhiri L (contoh99L)
 Unsigned long integer ditulis dengan diakhiri UL (contoh 99UL).
 Floating point ditulis dengan diakhiri F (contoh 1.234F).
Karakter konstanta harus dituliskan dalam tanda kutip (contoh 'a'),
sedangkan konstanta string harus dalam tanda kutip dua
Jika string yang diletakkan diantara tanda kutip sebagai parameter fungsi,
string ini akan secara otomatis dianggap sebagai konstanta dan ditempatkan di
memori flash.
2.4.3 Header
Header berisi include file (.hex), yaitu library (pustaka) yang akan
digunakan dalam pemrograman.
11
Contoh:
#include <mega16.h>
#include <delay.h>
#include <stdio.h>
Gambar 2.5 Contoh pengisian include file
2.4.4 Label, Variabel, dan Fungsi
Identifikasi label, variabel dan fungsi dapat berupa huruf (A....Z, a...z) dan
angka (0...9), juga karakter underscore ( _ ). Meskipun begitu identifikasi hanya
bisa dimulai dengan huruf atau karakter underscore. Variabel program dapat
berupa global (terakses pada semua fungsi program) atau lokal (hanya terakses di
dalam fungsi yang mendeklarasikan). Jika tidak diinisialisasi secara khusus,
variabel global secara otomatis diset pada 0 pada startup . Yang lebih penting
lagi, identifikasi ini Case is significant, yaitu huruf besar dan kecil berbeda. Misal,
variabel1 tidak sama Variabel1. Identifikasi bisa memuat sebanyak 32 karakter.
a.
Menentukan Alamat Penempatan Ram untuk variabel global
Variabel global dapat diisikan pada lokasi RAM tertentu menggunakan
operator @. Contoh:
/* variabel integer “a” diisikan di
RAM dengan alamat 80h */
int a @0x80;
b.
Variabel Bit
Variabel bit adalah variabel global khusus yang ditempatkan pada ruang
memori R2 sampai dengan R14. Variabel ini dideklarasikan menggunakan kata
kunci bit. Sintaksnya adalah:
bit <identifier>;
c.
Alokasi Variabel ke Register
Dalam rangka memperoleh manfaat penuh dari arsitektur AVR dan
instruction set, compiler mengalokasikan beberapa variabel program ke register
chip. Register dari R2 sampai dengan R14 dapat dialokasikan untuk variabel bit.
Jumlah register yang akan digunakan dapat ditentukan. Nilai ini harus sama
12
dengan terendah yang dibutuhkan oleh program. Jika direktif compiler #pragma
regalloc+ digunakan, sisa register dalam kisaran R2 ke R14 yang tidak digunakan
untuk variabel bit, dialokasikan untuk global variabel char dan int. Jika
pengalokasian
register otomatis di-disable, kata kunci register dapat digunakan
untuk
menentukan variabel global mana yang dialokasikan ke register.
Contoh:
/* disable alokasi register otomatis */
#pragma regalloc /* pengalokasian
variabel ‘alfa’ ke
sebuah
register */
register int alfa;
2.4.5 Komentar
Komentar diawali dengan tanda '/*' dan diakhiri dengan '*/'. Komentar
memudahkan programmer untuk memberikan keterangan tambahan mengenai
listing program. Komentar ini tidak diikut sertakan dalam proses kompilasi.
Contoh
/* ini contoh */
/* ini contoh
2.4.6 Struktur
Struktur adalah kumpulan dari anggota nama yang didefinisikan oleh
pengguna. Anggota struktur dapat berupa tipe data yang disediakan compiler,
array dari tipe data ini, atau pointer yang menunjuk mereka. Struktur
didefinisikan menggunakan kata kunci struct.
Sintaksnya adalah:
[<storage modifier>] struct [<structure tagname>]
{
[<type> <variable-name[, variablename,
...]>];
[<type> <variable-name[, variablename,
...]>];
13
...
} [<structure variables>];
2.4.7
Union
Unions adalah kumpulan anggota yang diberi nama yang didefinisikan
oleh user yang berbagi ruang memori yang sama. Anggota dapat berupa sebarang
tipe data yang di-support, array dari tipe data ini atau pointer ke mereka. Union
didefinisikan menggunakan kata kunci union. Sintaksnya adalah:
[<storage modifier>] union [<union tag-name>] {
[<tipe> <nama-variabel[, nama-variabel,
...]>];
[<tipe> <nama-variabel[, nama-variabel,
...]>];
...
} [<variabel union>];
2.4.8 Enumerasi
Tipe data enumerasi dapat digunakan dalam rangka menghasilkan
identifier mnemonic untuk sejumlah nilai int. Kata kunci enum digunakan untuk
tujuan ini. Sintaksnya adalah:
[<storage modifier>] enum [<enum tag-name>] {
[<nama-konstanta[[=penginisial-konstanta],
nama-konstanta, ...]>]}
[<variabel enum>];
2.4.9 Mendefinisikan Tipe Data
Tipe data yang didefinisikan user dideklarasikan menggunakan kata kunci
typedef. Sintaksnya adalah:
typedef [<storage modifier>] <tipe> <identifier>;
Nama simbol (identifier) mengacu pada (tipe)
2.4.10 Global Variabel Memori Map File
Selama proses kompilasi, compiler C menghasilkan file peta memori
variabel global, yang di dalamnya tertera lokasi alamat RAM, alokasi register, dan
ukuran dari variable global yang digunakan oleh program. File ini memiliki
14
ekstensi map, Anggota struktur dan union tertera tersendiri sesuai dengan alamat
yang bersesuaian dan ukuran mereka.
2.4.11 Konversi Tipe
Dalam sebuah ekspresi, jika dua operan dari operator / biner adalah dari
tipe yang berbeda, kemudia compiler akan mengkonversi satu dari dua operan
menjadi tipe operan yang lain.
Compiler menggunakan aturan sebagai berikut:
1.
jika salah satu operan adalah bertipe float kemudian operan yang lain
dikonversi
menjadi tipe yang sama.
2. Jika salah satu operan bertipe long int atau unsigned long int kemudian
operan yang lain dikonversi ke dalam tipe yang sama.
3.
Jika salah satu operan dari tipe int atau unsigned int kemudian operan yang
lain dikonversi menjadi tipe yang sama. Dengan demikian tipe char atau tipe
unsigned char mendapat prioritas yang paling rendah.
2.4.12 Operator
Suatu instruksi pasti mengandung operator dan operand. Operand adalah
variabel atau konstanta yang merupakan bagian pernyataan sedangkan operator
adalah suatu simbol yang menyatakan operasi mana yang akan dilakukan oleh
operand tersebut. Contoh:
C=a+b;
Ada tiga operand(a, b dan c) dan dua operator (= dan +). Operator dalam C
dibagi menjadi 3 kelompok, yaitu:
1. Unary, Operator yang beroperasi pada satu operand, misal: -n.
2. Binary, Operator yang beroperasi pada dua operand, misal: a-n.
3. Ternary, Operator yang memerlukan tiga atau lebih operand.
15
Tabel 2.3 Tipe-tipe aritmatika
Simbol
Contoh
Aritmatika
+
c=a+b
Penjumlahan
n=n+2
-
c=a-b
Pengurangan
n=n-2
++
++i
Kenaikan(increment, sama dengan i=i+1
--i
Penurunan(decrement, sama dengan i=i-1
c=a*b
Perkalian
*
n=n*2
/
c=a/b
Pembagian
n=n/2
%
sisa=a %
Menghasilkan sisa dari pembagian. A dan b bilangan
b
bulat
=
a=b
Pemberian nilai
+=
a+=2
Penambahan suatu nilai pada suatu 16ariable yang sudah
ada sebelumnya. Sama dengan a=a+2
-=
a-=2
Pengurangan suatu nilai pada suatu 16ariable yang sudah
ada sebelumnya. Sama dengan a=a-2
*=
a*=2
Pengalian suatu nilai pada suatu 16ariable yang sudah
ada sebelumnya. Sama dengan a=a*2
/=
a/=2
Pembagian dari suatu nilai pada suatu 16ariable yang
sudah ada sebelumnya. Sama dengan a=a/2
%=
a/=2
Sisa dari suatu nilai pada suatu 16ariable yang sudah ada
sebelumnya yang dibagi oleh nilai atau 16ariable lain.
Sama dengan a=a/2
*
*pointer
Menunjukkan isi dari pointer
16
Tabel 2.4 Tipe-tipe simbol
Symbol
“==”
Contoh
Logika Pembanding
if(a==b)
Logika sama dengan, digunakan untuk
pembanding. Menghasilkan nilai true jika a = b.
!=
if(a!=b)
≠ b.
< if(a<b)
Logika lebih kecil dari. Menghasilkan nilai true
jika a < b.
Tidak sama dengan. Menghasilkan nilai true jika a
<=
if(a<=b)
Logika lebih kecil sama dengan dari.
Menghasilkan nilai true jika a ≤ b.
if(a>b)
Logika lebih besar dari. Menghasilkan nilai true
jika a > b.
>=
if(a>=b)
Logika lebih besar sama dengan dari.
Menghasilkan nilai true jika a ≥ b.
!
If(!a)
NOT
&&
if(a==b &&
AND
a==c)
||
if(a==b | |
OR
a==c)
2.4.13 Percabangan

if-then, Bentuk umum dari percabangan ini adalah:
if (kondisi) {
// pernyataan
};
artinya adalah pernyataan akan dijalankan jika kondisi terpenuhi.
17
2.5
Solenoid
Kunci pintu elektronik. seperti solenoid, merupakan perangkat yang
bekerja ketika arus mengalir pada coil akan terjadi gaya magnet sehingga solenoid
akan menghasilkan gerakan linier. Sebuah kawat dibentuk seperti spiral yang
selanjutnya
disebut kumparan , apabila dialirkan arus listrik maka akan berfungsi
seperti magnet batang. Solenoid terdapat beberapa macam jenis, diantaranya
adalah :
2.5.1 Solenoid Valve
Solenoid valve adalah katup yang digerakan oleh energi listrik,
mempunyai
kumparan sebagai penggeraknya yang berfungsi untuk menggerakan
piston yang dapat digerakan oleh arus AC maupun DC, solenoid valve atau katup
(valve) solenoida mempunyai lubang keluaran, lubang masukan dan lubang
exhaust, lubang masukan, berfungsi sebagai terminal / tempat cairan masuk atau
supply, lalu lubang keluaran, berfungsi sebagai terminal atau tempat cairan keluar
yang dihubungkan ke beban, sedangkan lubang exhaust, berfungsi sebagai saluran
untuk mengeluarkan cairan yang terjebak saat piston bergerak atau pindah posisi
ketika solenoid valve bekerja.
Prinsip kerja dari solenoid valve/katup (valve) solenoida yaitu katup listrik
yang mempunyai koil sebagai penggeraknya dimana ketika koil mendapat supply
tegangan maka koil tersebut akan berubah menjadi medan magnet sehingga
menggerakan piston pada bagian dalamnya ketika piston berpindah posisi maka
pada lubang keluaran dari solenoid valve akan keluar cairan yang berasal dari
supply, pada umumnya solenoid valve mempunyai tegangan kerja 100/200 VAC
namun ada juga yang mempunyai tegangan kerja DC.
Gambar 2.6 Bentuk Fisik Solenoid Valve
18
2.5.2 Solenoid Switch
Solenoid beroperasi dengan mengirimkan arus listrik kepada solenoida
untuk melepaskan dan membuka pintu atau sebaliknya tergantung dari arus listrik
yang dialirkan. Solenoid dalam instalasi terbagi menjadi dua konfigurasi dasar:
1. Fail Secure / Normaly Open (akan mengunci apabila tidak terhubung
catu daya). Dalam konfigurasi ini, akan terbuka saat kunci dialirkan arus listrik.
Kunci ini akan tetap terkunci dalam apabila tidak ada arus listrik atau terjadi
kegagalan power, agar bisa terbuka saat terkunci sistem ini diberikan button relese
berfungsi untuk membuka kunci. Dalam konfigurasi ini menerapkan sistem
yang
dengan
jenis arus listrik yang berbeda, baik AC atau DC. Arus AC menciptakan
“buzz” untuk memberikan informasi bahwa pintu siap dibuka. Sedangkan Arus
DC tidak membuat “buzz”, namun sebuah suara “klik” saat kunci terbuka.
2.
Fail Safe / Normaly Close (akan mengunci apabila terhubung ke catu
daya). Dalam konfigurasi ini, beroperasi sama seperti kunci magnetik akan
terbuka saat kunci tidak ada aliran arus listrik. Jika ada listrik, pintu akan terbuka
hanya dengan menjadi mendorong / membuka.
Untuk menjalankan kunci ini tidak membutuhkan arus yang besar cukup
450 mA dengan tegangan 12 volt DC. Solenoid ini dipasang pada sisi dalam
kusen pintu.
Gambar 2.7 Bentuk fisik solenoid Switch
Ketika kunci dorong elektrik ini diberikan tegangan 12 Vdc maka lilitan
akan menginduksikan magnet, karena magnet didalam alat tersebut dihadapkan
dengan polaritas sama sehingga terjadi gaya tolak magnet antar keduanya dan
menyebabkan besi bergerak dan memberikan celak untuk tuas kunci pada pintu
sehingga pintu dapat terbuka.
19
2.6
Keypad
Keypad pada alat ini berfungsi sebagai input kode pin untuk password
pintu keluar. Keypad umumnya digunakan sebagai suatu input dari alat yang
menggunakan
mikrokontroler atau mikroprosessor sebagai pengolah datanya.
Keypad
tersusun dari beberapa push button yang dikonfigurasi terdiri dari baris
dan kolom yang memiliki fungsi input atau output. Keypad terhubung dengan port
pada mikrokontroler.
Gambar 2.8 Bentuk fisik keypad 4x4
2.6.1 Kombinasi keypad dengan mikrokontroler
Keypad terhubung dengan mikrokontroler dengan menggunakan resistor
pull up internal yang berasal dari mikrokontroler. Berikut adalah konfigurasi pin
dari keypad dengan mikrokontroler.
Kolom 0 terhubung dengan port D.0
Kolom 1 terhubung dengan port D.1
Kolom 2 terhubung dengan port D.2
Kolom 3 terhubung dengan port D.3
Baris 0 terhubung dengan port D.4
Baris 1 terhubung dengan port D.5
Baris 2 terhubung dengan port D.6
Baris 3 terhubung dengan port D.7
Pengambilan data dari keypad dilakukan dengan menunggu adanya
penekanan terhadap tombol keypad. Ketika tidak ada penekanan tombol maka
kondisinya adalah high (logic 1). Karena terhubung dengan pull up. Setelah ada
20
penekanan tombol maka akan diperiksa tombol yang ditekan berdasarkan data
yang diterima oleh mikro.
2.7 Transistor sebagai sakelar
Driver relay merupakan sebuah rangkaian yang digunakan sebagai
pengendali solenoid dimana komponen yang digunakan adalah transistor sebagai
sakelar. Terdapat beberapa hal yang harus diperhatikan dalam penggunaan
transistor agar dapat bekerja dengan optimal, antara lain :
♦ transistor harus diberi catu daya DC agar dapat bekerja,
♦ cara pemberian bias dan besarnya bias akan mempengaruhi titik kerja
dari transistor tersebut dan dapat digunakan dalam penentuan fungsi
dari transistor dalam suatu rangkaian.
Saat sebuah transistor digunakan pada rangkaian, fungsi dari transistor dapat
ditentukan dari kurva karakteristiknya. Transistor memiliki kurva karakteristik
input, output, dan transfer. Namun yang paling umum adalah kurva karakteristik
outputnya. Penggunaan transistor ini yaitu ketika transistor mengalami kondisi
saturasi dan cut off sebagai switch.
Gambar 2.9 Transistor saat mangalami kondisi saturasi
Menurut Ricky permadi (2011) dalam tugas akhirnya disebutkan Ada beberapa
hal yang perlu diperhatikan dalam membuat transistor sebagai sakelar :
a). Menentukan Ic
21
Ic adalah arus beban yang mengalir dari kolektor ke emitor dimana
nilainya tidak boleh lebih besar dari Ic maksimum transistor (data sheet). Arus
besar Ic dapat dicari menggunakan persamaan :
Ic < Ic (max)
Ic = Vcc / Rc ………………………………………………………………..( 2.1)
b). Menentukan hfe transistor
Setelah menentukan arus beban yang akan dilewatkan oleh transistor
selanjutnya adalah menentukan transistor yang akan digunakan sebagai sakelar
c). Menentukan
Rb
Untuk menghitung Rb menggunakan persamaan berikut :
Ib = Ic / hfe ………………………………………………………………...( 2.2 )
Rb = (Vbb – Vbe) / Ib …………………………………………………….( 2.3 )
Ketika transistor mengalami kondisi saturasi, maka transistor tersebut akan
seperti sebuah sakelar tertutup dari kolektor ke emitor.
2.8
Relay
Relay adalah sakelar yang memanfaatkan tarikan medan magnet yang
dibentuk oleh coil dari relay itu sendiri. Di dalam relay terdapat beberapa sakelar
atau switch NO atau NC yang akan berubah keadaan setelah coil mendapat
tegangan dari luar. Selama coil diberi tegangan selama itu pula perubahan
keadaan switch. Didalam relay terdapat cover sebagai pelindung, dan terminal
sebagai sambungan coil maupun switch. Di sekitar terminal pun ada nomor kaki
yang sesuai pada skema relay pada cover.
Gambar 2.10 Langkah pergantian kontak pada relay
22
Gambar 2.11 Salah satu bentuk fisik relay yang ada di pasaran.
Relay dapat dibagi dua jenis berdasarkan tegangan coil, yaitu relay AC dan DC.
Adapun parameter yang harus diperhatikan saat memilih relay adalah sebagai
berikut:
• resistansi lilitan ditentukan oleh diameter dan banyaknya lilitan kawat,
• arus kerja relay,
• tegangan kerja relay ( tengangan coil ),
• tegangan Kontak ( switch ) NO maupun NC,
• banyaknya kontak yang terdapat pada relay.
(http://relay.com)
2.9
Motor DC
Prinsip kerja dari Motor DC adalah berdasarkan dari suatu penghantar
yang membawa arus yang kemudian ditempatkan dalam suatu medan magnet
sehingga menimbulkan gaya. Gaya sendiri menimbulkan torsi yang dapat
menghasilkan rotasi mekanik, sehingga membuat motor berputar. Motor Dc
mendapatkan sumber DC dari sumber tegangan yang dirubah menjadi energi
mekanik berupa putaran. Putaran inilah yang dimanfaatkan untuk peralatan lain.
Prinsip kerja motor membutuhkan beberapa hal, diantaranya :
1.
Adanya fluks yaitu garis garis gaya medan magnet antara kutub yang ada
di stator.
2.
Penghantar yang dialiri arus dan kemudian ditempatkan pada jangkar
dalam medan magnet.
3.
Timbul suatu gaya yang menghasilkan torsi dari penghantar tersebut.
23