bab ii landasan teori - Perpustakaan Universitas Mercu Buana

BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Module Relay
Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang
digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip, relay merupakan tuas saklar dengan
lilitan kawat pada batang besi (solenoid) di dekatnya. Ketika solenoid dialiri arus
listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid
sehingga kontak saklar akan menutup. Pada saat arus dihentikan, gaya magnet
akan hilang, tuas akan kembali ke posisi semula dan kontak saklar kembali
terbuka. Relay biasanya digunakan untuk menggerakkan arus/tegangan yang besar
(misalnya peralatan listrik 4 A/AC 220 V) dengan memakai arus/tegangan yang
kecil (misalnya 0.1 A / 12 Volt DC) (Sutiawan, 2011).
Relay adalah komponen listrik yang bekerja berdasarkan prinsip induksi
medan elektromagnetis. Jika sebuah penghantar dialiri oleh arus listrik, maka di
sekitar penghantar tersebut timbul medan magnet. Medan magnet yang dihasilkan
oleh arus listrik tersebut selanjutnya diinduksikan ke logam ferromagnetis.
Penemu relay pertama kali adalah Joseph Henry pada tahun 1835
(Elangsakti,2013).
2.1.1 Dasar-Dasar Relay
Dalam pemakaiannya biasanya relay yang digerakkan dengan arus DC
dilengkapi dengan sebuah dioda yang di-paralel dengan lilitannya dan dipasang
terbaik yaitu anoda pada tegangan (-) dan katoda pada tegangan (+). Ini bertujuan
6
untuk mengantisipasi sentakan listrik yang terjadi pada saat relay berganti posisi
dari on ke off agar tidak merusak komponen di sekitarnya.
Konfigurasi dari kontak-kontak relay ada tiga jenis, yaitu:

Normally Open (NO), apabila kontak-kontak tertutup saat relay dicatu

Normally Closed (NC), apabila kontak-kontak terbuka saat relay dicatu
Change Over (CO), relay mempunyai kontak tengah yang normal tertutup, tetapi
ketika relay dicatu kontak tengah tersebut akan membuat hubungan dengan
kontak-kontak yang lain.
Penggunaan relay perlu memperhatikan tegangan pengontrolnya serta
kekuatan relay men-switch arus/tegangan. Biasanya ukurannya tertera pada body
relay. Misalnya relay 12VDC/4 A 220V, artinya tegangan yang diperlukan
sebagai pengontrolnya adalah 12Volt DC dan mampu men-switch arus listrik
(maksimal) sebesar 4 ampere pada tegangan 220 Volt. Sebaiknya relay
difungsikan 80% saja dari kemampuan maksimalnya agar aman, lebih rendah lagi
lebih aman. Relay jenis lain ada yang namanya reedswitch atau relay lidi. Relay
jenis ini berupa batang kontak terbuat dari besi pada tabung kaca kecil yang dililiti
kawat. Pada saat lilitan kawat dialiri arus, kontak besi tersebut akan menjadi
magnet dan saling menempel sehingga menjadi saklar yang on. Ketika arus pada
lilitan dihentikan medan magnet hilang dan kontak kembali terbuka (off).
2.1.2 Jenis-Jenis Module Relay
Seperti saklar, relay juga dibedakan berdasar pole dan throw yang
dimilikinya. Berikut ini penggolongan relay berdasarkan jumlah pole dan throw :
•
SPST (Single Pole Single Throw)
•
DPST (Double Pole Single Throw)
7
•
SPDT (Single Pole Double Throw)
•
DPDT (Double Pole Double Throw)
•
3PDT (Three Pole Double Throw)
•
4PDT (Four Pole Double Throw)
Berikut ini rangkaian dan simbol macam-macam relay tersebut.
Gambar 2.1 Relay jenis Single Pole Double Throw (SPDT)
Timing relay adalah jenis relay yang khusus. Cara kerjanya ialah sebagai
berikut : jka coil dari timing relay ON, maka beberapa detik kemudian, baru
contact relay akan ON atau OFF (sesuai jenis NO/NC contact). Sedang latching
relay ialah jenis relay digunakan untuk latching atau mempertahankan kondisi
aktif input sekalipun input sebenarnya sudah mati. Cara kerjanya ialah sebagai
berikut : jika latch coil diaktifkan, ia tidak akan bisa dimatikan kecuali unlatch
coil diaktifkan.
Gambar 2.2 Simbol coil dan contact dari timing relay
8
Gambar 2.3 Simbol coil dan contact dari latching relay
2.1.3 Prinsip Kerja Module Relay
Prinsip kerja secara umum sama dengan kontaktor magnet yaitu sama
sama berdasarkan kemagnetan yang dihasilkan oleh kumparan coil, jika kumparan
coil tersebut diberi sumber listrik. Berdasarkan sumber listrik yang masuk maka
relay di bagi manjadi 2 macam yaitu relay DC dan Relay AC. Besar tegangan DC
yang masuk pada coil relay bervariasi sesuai dengan ukuran yang tertera pada
body relay tersebut diantaranya Relay dengan tegangan 6 Volt 12 Volt, 24 Volt,
48 Volt, Sedangan untuk Tegangan AC sebesar 220 Volt.
Relay terdiri dari coil dan contact, coil adalah gulungan kawat yang
mendapat arus listrik, sedang contact adalah sejenis saklar yang pergerakannya
tergantung dari ada tidaknya arus listrik di coil. Contact ada 2 jenis : Normally
Open (kondisi awal sebelum diaktifkan open), dan Normally Closed (kondisi awal
sebelum diaktifkan close).
Secara sederhana berikut ini prinsip kerja dari relay : ketika Coil mendapat energy
listrik (energized), akan timbul gaya elektromagnet yang akan menarik armature
yang berpegas, dan contact akan menutup.
9
Selain berfungsi sebagai komponen elektronik, relay juga mempunyai
fungsi sebagai pengendali sistem. Sehingga relay mempunyai 2 macam simbol
yang digunakan pada :

Rangkaian listrik (hardware)

Program (software)
Berikut ini simbol yang digunakan :
2.1.4 Fungsi Relay
Fungsi Relay, yaitu :

Kontrol tegangan tinggi rangkaian dengan sinyal bertegangan rendah,
seperti dalam beberapa jenis modem atau audio amplifier.
10

Kontrol sebuah rangkaian arus tinggi dengan sinyal arus rendah, seperti
pada solenoid starter dari sebuah mobil.

Mendeteksi dan mengisolasi kesalahan pada jalur transmisi dan distribusi
dengan membuka dan menutup pemutus rangkaian (perlindungan relay),
Sebuah kumparan relay DPDT AC dengan kemasan “ice cube”.

Isolasi mengendalikan rangkaian dari rangkaian yang dikontrol ketika
kedua berada pada potensi yang berbeda, misalnya ketika mengendalikan
sebuah perangkat bertenaga utama dari tegangan rendah switch. Yang
terakhir ini sering digunakan untuk mengontrol pencahayaan kantor
sebagai kawat tegangan rendah dapat dengan mudah diinstal di partisi,
yang dapat dipindahkan sesuai kebutuhan sering berubah. Mereka
mungkin juga akan dikendalikan oleh hunian kamar detektor dalam upaya
untuk menghemat energy.

Logika fungsi. Sebagai contoh, DAN fungsi boolean direalisasikan
dengan menghubungkan relay normal kontak terbuka secara seri, maka
fungsi ATAU dengan menghubungkan normal kontak terbuka secara
paralel. Perubahan-atas atau Formulir C kontak melakukan XOR
(eksklusif atau) fungsi. Fungsi yang sama untuk NAND dan NOR yang
dicapai dengan menggunakan kontak normal tertutup. Tangga bahasa
pemrograman yang sering digunakan untuk merancang jaringan logika
relay.

Awal komputasi. Sebelum tabung vakum dan transistor, relay digunakan
sebagai unsur-unsur logis dalam komputer digital. Lihat ARRA komputer,
Harvard Mark II, Zuse Z2, dan Zuse Z3.
11

Safety-logika
kritis.
Karena
relay
jauh
lebih
tahan
daripada
semikonduktor radiasi nuklir, mereka banyak digunakan dalam
keselamatan-logika kritis, seperti panel kontrol penanganan limbah
radioaktif mesin.

Waktu tunda fungsi. Relay dapat dimodifikasi untuk menunda pembukaan
atau penutupan menunda satu set kontak. Yang sangat singkat
(sepersekian detik) penundaan ini akan menggunakan tembaga disk antara
angker dan bergerak blade perakitan. Arus yang mengalir dalam disk
mempertahankan
medan
magnet
untuk
waktu
yang
singkat,
memperpanjang waktu rilis. Untuk sedikit lebih lama (sampai satu menit)
keterlambatan, sebuah dashpot digunakan. Sebuah dashpot adalah sebuah
piston diisi dengan cairan yang diperbolehkan untuk melarikan diri
perlahan-lahan. Jangka waktu dapat divariasikan dengan meningkatkan
atau menurunkan laju aliran. Untuk jangka waktu lebih lama, mesin jam
mekanik timer diinstal.
2.1.5 Relay Sebagai Pengendali
Salah satu kegunaan utama relay dalam dunia industri ialah untuk
implementasi logika kontrol dalam suatu sistem. Sebagai “bahasa pemrograman”
digunakan konfigurasi yang disebut ladder diagram atau relay ladder logic.
Berikut ini beberapa petunjuk tentang relay ladder logic (ladder diagram):

Diagram wiring
yang khusus digunakan sebagai bahasa
pemrograman untuk rangkaian kontrol relay dan switching.

LD Tidak menunjukkan rangkaian hardware, tapi alur berpikir.

LD Bekerja berdasar aliran logika, bukan aliran tegangan/arus.
12
Relay Ladder Logic terbagi menjadi 3 komponen :

Input , yaitu pemberi informasi

Logic, yaitu pengambil keputusan

Output, yaitu usaha yang dilakukan
Sebagai awal, pada gambar di bawah dapat dilihat aplikasi relay untuk
membentuk gerbang – gerbang logika sederhana (AND, OR, NOT, dan
latching).
Gambar 2.4 Relay untuk membentuk gerbang logika
13
Sebagai pengendali, relay dapat mengatur komponen – komponen lain
yang membentuk suatu sistem kendali di industri, di antaranya : switch, timer,
counter, sequencer, dan lain – lain. Semuanya adalah komponen – komponen
dalam bentuk hardware. Perhatikan gambar – gambar berikut.
Gambar 2.5 Thermal dan solid state timer
Gambar 2.6 Counter elektromekanik
2.2 Elektrolit Kondensator
Elektrolit kondensator adalah kapasitor yang mempunyai titik polarisasi di
kapasitor elektrolit kedua kakinya. Kapasitor jenis ini yang sering di gunakan
untuk membuat radio transistor. Kapasitor elektrolit mempunyai kapasitas yang
besar hingga beberapa ribu mikrofarad. Kondesator elektrolit adalah kapasitor
14
yang paling umum di kenal dalam bidang elektronika. , ditandai oleh kaki yang
panjang positif sedangkan yang pendek negatif atau yang dekat tanda minus ( - )
adalah kaki negatif. Nilai kapasitasnya dari 0,47 µF (mikroFarad) sampai ribuan
mikroFarad dengan voltase kerja dari beberapa volt hingga ribuan volt.
Gambar 2.7 Polaritas Kondensator Elektrolit.
Selain kondensator elektrolit yang mempunyai polaritas pada kakinya, ada juga
kondensator yang berpolaritas yaitu kondensator solid tantalum.
Kerusakan umum pada kondensator elektrolit di antaranya adalah:

Kering (kapasitasnya berubah)

Konsleting

Meledak, yang dikarenakan salah dalam pemberian tegangan
positif dan negatifnya, jika batas maksimum voltase dilampaui
juga bisa meledak
2.2.1 Jenis-Jenis Kapasitor
Kapasitor terdiri dari beberapa tipe, tergantung dari bahan dielektriknya.
Untuk lebih sederhana dapat dibagi menjadi 3 bagian, yaitu kapasitor electrostatic,
electrolytic dan electrochemical.
15
1. Kapasitor Electrostatic
Gambar 2.8 Kapasitor Electrostatic
Kapasitor electrostatic adalah kelompok kapasitor yang dibuat dengan
bahan dielektrik dari keramik, film dan mika. Keramik dan mika adalah bahan
yang popular serta murah untuk membuat kapasitor yang kapasitansinya kecil.
Tersedia dari besaran pF sampai beberapa uF, yang biasanya untuk aplikasi
rangkaian yang berkenaan dengan frekuensi tinggi. Termasuk kelompok bahan
dielektrik film adalah bahan-bahan material seperti polyester (polyethylene
terephthalate atau dikenal dengan sebutan mylar), polystyrene, polyprophylene,
polycarbonate, metalized paper dan lainnya.Mylar, MKM, MKT adalah beberapa
contoh sebutan merek dagang untuk kapasitor dengan bahan-bahan dielektrik
film. Umumnya kapasitor kelompok ini adalah non-polar.
16
2. Kapasitor Electrolytic
Gambar 2.9 Kapasitor Electrolytic
Kelompok kapasitor electrolytic terdiri dari kapasitor-kapasitor yang
bahan dielektriknya adalah lapisan metal-oksida.Umumnya kapasitor yang
termasuk kelompok ini adalah kapasitor polar dengan tanda + dan – di badannya.
Mengapa kapasitor ini dapat memiliki polaritas, adalah karena proses
pembuatannya menggunakan elektrolisa sehingga terbentuk kutup positif anoda
dan kutup negatif katoda.
Telah lama diketahui beberapa metal seperti tantalum, aluminium,
magnesium, titanium, niobium, zirconium dan seng (zinc) permukaannya dapat
dioksidasi sehingga membentuk lapisan metal-oksida . contoh dari kapasitor ini
yaitu Elco / kondensator. Lapisan oksidasi ini terbentuk melalui proses elektrolisa,
seperti pada proses penyepuhan emas. Elektroda metal yang dicelup kedalam
larutan electrolit (sodium borate) lalu diberi tegangan positif (anoda) dan larutan
electrolit diberi tegangan negatif (katoda). Oksigen pada larutan electrolyte
terlepas dan mengoksidai permukaan plat metal. Contohnya, jika digunakan
Aluminium, maka akan terbentuk lapisan Aluminium-oksida (Al2O3) pada
permukaannya.
Dengan demikian berturut-turut plat metal (anoda), lapisan-metal-oksida
dan electrolyte(katoda) membentuk kapasitor. Dalam hal ini lapisan-metal-oksida
17
sebagai dielektrik. Lapisan metal-oksida ini sangat tipis,sehingga dengan
demikian dapat dibuat kapasitor yang kapasitansinya cukup besar. Karena alasan
ekonomis dan praktis, umumnya bahan metal yang banyak digunakan adalah
aluminium dan tantalum. Bahan yang paling banyak dan murah adalah
Aluminium. Untuk mendapatkan permukaan yang luas, bahan plat Aluminium ini
biasanya digulung radial. Sehingga dengan cara itu dapat diperoleh kapasitor yang
kapasitansinya besar.
Sebagai contoh 100uF, 470uF, 4700uF dan lain-lain, yang sering juga disebut
kapasitor elco. Bahan electrolyte pada kapasitor Tantalum ada yang cair tetapi ada
juga yang padat. Disebut electrolyte padat, tetapi sebenarnya bukan larutan
electrolit yang menjadi elektroda negatif-nya, melainkan bahan lain yaitu
manganese-dioksida. Dengan demikian kapasitor jenis ini bisa memiliki
kapasitansi yang besar namun menjadi lebih ramping dan mungil. Selain itu
karena seluruhnya padat, maka waktu kerjanya (lifetime) menjadi lebih tahan
lama. Kapasitor tipe ini juga memiliki arus bocor yang sangat kecil Jadi dapat
dipahami mengapa kapasitor Tantalum menjadi relatif mahal.
3. Kapasitor Electrochemical
Satu jenis kapasitor lain adalah kapasitor electrochemical. Termasuk kapasitor
jenis ini adalah batere dan accu. Pada kenyataanya batere dan accu adalah
kapasitor yang sangat baik, karena memiliki kapasitansi yang besar dan arus bocor
(leakage current) yang sangat kecil. Tipe kapasitor jenis ini juga masih dalam
pengembangan untuk mendapatkan kapasitansi yang besar namun kecil dan
ringan, misalnya untuk applikasi mobil elektrik dan telepon selular.
18
2.2.2 Fungsi Kapasitor
Fungsi kapasitor sebagai berikut :
1. Sebagai filter atau penyaring, biasanya digunakan pada sistem radio, TV,
amplifier dan lain- lain. Filter pada radio digunakan untuk menyaring
(penghambatan) gangguan-gangguan dari luar.
2. Sebagai kopling, kapasitor sebagai kopling ( penghubung ) amplifier
tingkat rendah ketingkat yang lebih tinggi.
3. Pada lampu neon, fungsi kapasitor untuk penghemat daya listrik
Dalam rangkaian antena, fungsi kapasitor sebagai pembangkit frekuensi
2.2.3 Cara Kerja Elektrolit Kondensator
Kapasitor bekerja dalam suatu rangkaian elektronika dengan cara
mengalirkan elektron menuju ke kapasitor. Setelah kapasitor sudah dipenuhi
dengan elektron, tegangan akan mengalami perubahan. Lalu, elektron yang
tadinya ada dalam kapasitor akan keluar dan mengalir menuju rangkaian atau
komponen yang membutuhkannya.
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 menuju ujung kutup
19
negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif,
karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif.
Gambar 2.10 Cara Kerja Elektrolit Kondensator
2.3 DIP Switch
Kata DIP Switch berasal dari 2 kata dalam bahasa inggris, DIP dan Switch.
DIP mempunyai kepanjangan dual in-line package sedangkan Switch sendiri
memiliki arti saklar. Sedangkan dual in line adalah "dua baris/garis dalam satu
paket". Sehingga DIP Switch adalah sekumpulan saklar manual dengan 2
baris/garis kaki yang terangkai dalam satu paket, dengan kata lain sekumpulan
saklar dalam satu chip.
20
Tabel 2.1 Jenis-Jenis Switch
JENIS SAKLAR
SIMBOL SAKLAR
(SWITCH)
SPST
Saklar On-Off sederhana
Saklar Push-On
Kedua terminal akan
terhubung selama ditekan
Saklar Push-Off
Kedua terminal akan
terputus selama ditekan
21
CONTOH FISIK
Saklar SPDT
Terminal sentral (COM)
akan terhubung ke salah
satu terminal dan akan
terputus ke terminal
lainnnya dalam satu
kondisi.
Saklar DPST
Dalam kondisi On ("1")
dua terminal sentral akan
terhubung ke terminal
pasangannya dan akan
terputus ketika kondisi
Off ("0")
Saklar DPDT
Dua terminal sentral
akan terhubung ke salah
satu terminal
22
pasangannya dan teputus
ke terminal pasangannya
yang lain dalam satu
kondisi.
Keterangan:
1. On : Posisi Terhubung
2. Off : Posisi Tidak Terhubung
3. Push : Tekan
4. Pole : Jumlah kontaktor
5. Throw : Jumlah Posisi Konduktor (yang terhubung)
6. Open : Terbuka (Posisi Off)
7. Close : Tertutup (Posisi On)
8. Break : Off (Posisi Tidak terhubung)
9. SPST (Single Pole Single Throw)
10. SPDT (Single Pole Double Throw)
11. SPXT (Single Pole X Trow) X=jumlah Throw, misalnya SP6T (Single
Pole 16 Throw)
12. DPST (Double Pole Single Throw)
13. DPDT (Double Pole Double Throw)
14. DPXT (Double Pole X Throw) x=jumlah Throw, misalnya
DP4T (Double Pole 4 Throw)
15. Push Button Switch
16. Push Break Switch
23
Gambar 2.11 Simbol Saklar
Gambar 2.12 Simbol DIP Switch
Gambar 2.13 Simbol Saklar DPDT
24
2.4 IC Regulator
2.4.1 Pengertian IC (Integrated Circuit)
Integrated Circuit (IC) adalah suatu komponen elektronik yang dibuat dari
bahan semi conductor, dimana IC merupakan gabungan dari beberapa komponen
seperti Resistor, Kapasitor, Dioda dan Transistor yang telah terintegrasi menjadi
sebuah rangkaian berbentuk chip kecil, IC digunakan untuk beberapa keperluan
pembuatan peralatan elektronik agar mudah dirangkai menjadi peralatan yang
berukuran relatif kecil. Sebelum adanya IC, hampir seluruh peralatan elektronik
dibuat dari satuan-satuan komponen (individual) yang dihubungkan satu sama
lainnya menggunakan kawat atau kabel, sehingga tampak mempunyai ukuran
besar serta tidak praktis. Teknik pembuatan IC sama dengan pembuatan transistor,
karena IC memang perkembangan dari transistor. IC dapat diklasifikasikan
menurut apliksasinya, yaitu IC digital dan IC analog. Di dalam IC digital terdapat
rangkaian jenis saklar (on/ off), sedangkan IC analog berisi rangkaian jenis
penguatan.
2.4.2 Jenis-jenis IC
1. IC op-amp
Penguat operasional (Op-Amp) adalah suatu blok penguat yang
mempunyai dua masukan dan satu keluaran. Penguat operasional (Op-Amp)
dikemas dalam suatu rangkaian terpadu (integrated circuit-IC). Salah satu tipe
operasional amplifier (Op-Amp) yang populer adalah LM741. IC LM741
merupakan operasional amplifier yang dikemas dalam bentuk dual in-line package
(DIP). Kemasan IC jenis DIP memiliki tanda bulatan atau strip pada salah satu
25
sudutnya untuk menandai arah pin atau kaki nomor 1 dari IC tersebut. Penomoran
IC dalam kemasan DIP adalah berlawanan arah jarum jam dimulai dari pin yang
terletak paling dekat dengan tanda bulat atau strip pada kemasan DIP tersebut. IC
LM741 memiliki kemasan DIP 8 pin seperti terlihat pada gambar berikut.
Gambar 2.14 Konfigurasi Pin IC Op-Amp 741
Pada IC ini terdapat dua pin input, dua pin power supply, satu pin output,
satu pin NC (No Connection), dan dua pin offset null. Pin offset null
memungkinkan kita untuk melakukan sedikit pengaturan terhadap arus internal di
dalam IC untuk memaksa tegangan output menjadi nol ketika kedua input bernilai
nol. IC LM741 berisi satu buah Op-Amp, terdapat banyak tipe IC lain yang
memiliki dua atau lebih Op-Amp dalam suatu kemasan DIP. IC Op-Amp memiliki
karakteristik yang sangat mirip dengan konsep Op-Amp ideal pada analisis
rangkaian. Pada kenyataannya IC Op-Amp terdapat batasan-batasan penting yang
perlu diperhatikan.
Pertama, tegangan maksimum power supply tidak boleh melebihi rating
maksimum, karena akan merusak IC.
Kedua, tegangan output dari IC op amp biasanya satu atau dua volt lebih kecil dari
tegangan power supply. Sebagai contoh, tegangan swing output dari suatu op amp
dengan tegangan supply 15 V adalah ±13V.
26
Ketiga, arus output dari sebagian besar op amp memiliki batas pada 30mA, yang
berarti bahwa resistansi beban yang ditambahkan pada output op amp harus cukup
besar sehingga pada tegangan output maksimum, arus output yang mengalir tidak
melebihi batas arus maksimum.
Pada sebuah peguat operasional (Op-Amp) dikenal beberapa istilah yang
sering dijumpai, diantaranya adalah :

Tegangan ofset masukan (input offset voltage) Vio menyatakan seberapa
jauh v+ dan v terpisah untuk mendapatkan keluaran 0 volt.

Arus offset masukan (input offset current) menyatakan kemungkinan
seberapa berbeda kedua arus masukan.

Arus panjar masukan (input bias current) memberi ukuran besarnya arus
basis (masukan).

Harga CMRR menjamin bahwa output hanya tergantung pada (v+) – (v-),
walaupun v+ dan v- masing-masing berharga cukup tinggi.
Untuk menghindari keluaran yang berosilasi, maka frekuensi harus
dibatasi, unity gain frequency memberi gambaran dari data tanggapan frekuensi.
hal ini hanya berlaku untuk isyarat yang kecil saja karena untuk isyarat yang besar
penguat mempunyai keterbatasan sehingga output maksimum hanya dihasilkan
pada frekuensi yang relative rendah.
27
2. IC power adaptor (regulator)
Pada umumnya catu daya selalu dilengkapi dengan regulator tegangan.
Tujuan pemasangan regulator tegangan pada catu daya adalah untuk menstabilkan
tegangan keluaran apabila terjadi perubahan tegangan masukan pada catu daya.
Fungsi lain dari regulator tegangan adalah untuk perlindungan dari terjadinya
hubung singkat pada beban.
Salah satu metode agar dapat menghasilkan tegangan output DC stabil
adalah dengan menggunakan IC 78XX untuk tegangan positif dan IC 79XX untuk
tegangan negatif dalam sistem Regulator Tegangan. Di bawah ini adalah besarnya
tegangan output yang dapat dihasilkan IC regulator 78XX dan 79XX dimana XX
adalah angka yang menunjukan besar tegangan output stabil.
1.
IC 7805 untuk menstabilkan tegangan DC +5 Volt
2.
IC 7809 untuk menstabilkan tegangan DC +9 Volt
3.
IC 7812 untuk menstabilkan tegangan DC +12 Volt
4.
IC 7824 untuk menstabilkan tegangan DC +24 Volt
5.
IC 7905 untuk menstabilkan tegangan DC -5 Volt
6.
IC 7909 untuk menstabilkan tegangan DC -9 Volt
7.
IC 7912 untuk menstabilkan tegangan DC -12 Volt
28
8.
IC 7924 untuk menstabilkan tegangan DC -24 Volt
IC regulator tersebut akan bekerja sebagai regulator tegangan DC yang
stabil jika tegangan input di atas sama dengan atau lebih dari MIV (Minimum
Input Voltage), sedangkan arus maksimum beban output yang diperbolehkan
harus kurang dari atau sama dengan MC (Maximum Current) sesuai karakteristik
masing-masing.
Tabel 2.2 IC Regulator
Type
Regulation
Maximum
Minimum Input
IC
Voltage
Current
Voltage
78L05
+5V
0.1A
+7V
78L12
+12V
0.1A
+14.5V
78L15
+15V
0.1A
+17.5V
78M05
+5V
0.5A
+7V
78M12
+12V
0.5A
+14.5V
78M15
+15V
0.5A
+17.5V
7805
+5V
1A
+7V
29
7806
+6V
1A
+8V
7808
+8V
1A
+10.5V
7812
+12V
1A
+14.5V
7815
+15V
1A
+17.5V
7824
+24V
1A
+26V
78S05
+5V
2A
+8V
78S09
+9V
2A
+12V
78S12
+12V
2A
+15V
78S15
+15V
2A
+18V
Angka xx pada bagian terakhir penulisan tipe regulator 78xx merupakan
besarnya tegangan output dari regulator tersebut. Kemudian huruh L, M
merupakan besarnya arus maksimum yang dapat dialirkan pada terminal output
regulator tegangan positif tersebut. Untuk penulisan tanpa huruf L ataupun M
(78(L/M)xx) pada regulator tegangan positif 78xx maka arus maksimal yang dapat
dialirkan pada terminal outputnya adalah 1 ampere. Karakteristik dan tipe-tipe
kemampuan arus maksimal output dari regulator tegangan positif 78xx dapat
dilihat pada tabel diatas. Kode huruf pada bagian depan penulisan tipe regulator
78xx merupakan kode produsen (AN78xx, LM78xx, MC78xx) regulator tegangan
positif 78xx.
30
Berikut adalah skema elektronik Regulator Tegangan menggunakan IC 78XX dan
IC 79XX.
Gambar 2.15 Skematik Regulator
Cara kerja rangkaian
Tegangan input AC dari PLN 220-240V diturunkan dengan Trafo Stepdown sesuai kebutuhan. Apabila keperluan output adalah 5 Volt DC maka
tegangan AC tadi cukup diturunkan menjadi 9V atau 12V. Tegangan AC tersebut
disearahkan dengan 4 buah Dioda (Dioda Bridge) kemudian difilter
oleh Condensator C1 dan C2.
Tegangan yang telah difilter (disaring) masih belum stabil dan belum
menghasilkan 5Volt. Di sinilah IC regulator 7805 dan 7905 dipasang untuk
menurunkan dan menstabilkan tegangan menjadi 5 Volt. Condensator C3, C4, C5,
dan C6 dipasang sebagai penghilang noise (ripple AC yang masih terbawa)
sekaligus sebagai filter tambahan. Kombinasi Resistor R1-L1 dan R2-L2 adalah
sebagai indikator output.
31
3. IC silinder
Bentuk IC jenis ini adalah silinder dan banyak digunakan pada rangkaian
penguat pesawat CB (Citizen Band) atau HT (Held Tranceived). IC jenis ini
mempunyai tingkat ketahanan dan keawetan lebih lama dari pada jenis IC penguat
yang lain.
4. IC timer 555
IC NE555 yang mempunyai 8 pin (kaki) ini merupakan salah
satu komponen elektronika yang cukup terkenal, sederhana, dan serba guna
dengan ukurannya yang kurang dari 1/2 cm3 (sentimeter kubik). Pada
dasarnya aplikasi utama IC NE555 ini digunakan sebagai timer (Pewaktu) dengan
operasi rangkaian monostable dan Pulse Generator (Pembangkit Pulsa) dengan
operasi rangkaian astable. Selain itu, dapat juga digunakan sebagai Time Delay
Generator dan Sequential Timing.
Dilihat dari perusahaan pembuatnya, IC NE555 merupakan pabrikan dari
Philips
dan
Texas
Instrument.
Sebenarnya
banyak
perusahaan
yang
membuat IC yang serupa dengan NE555 ini. Masing-masing perusahaan
mengeluarkan dengan desain dan teknologi yang berbeda-beda. Misalnya,
National Semiconductor membuat dan menyebutnya dengan nama LM555,
Motorola / ON-Semi mendesainnya dengan transistor CMOS sehingga komsusi
powernya cukup kecil dan menamakannya MC1455. Maxim membuat versi
CMOS-nya dengan nama M7555.
Walaupun namanya berbeda-beda, tetapi fungsi dan diagramnya saling
kompatibel (fungsi dan posisi pinnya) antara yang satu dengan yang lainnya.
Walaupun kompatibel satu sama lain, tetap saja ada beberapa karakteristik
32
spesifik yang berbeda seperti konsumsi daya, frekuensi maksimum dan lain
sebagainya. Kesemuanya itu, lebih jelasnya di sajikan pada datasheet masingmasing pabrikan.
Praktisnya, fungsi dan aplikasi IC NE555 ini banyak sekali digunakan
diantaranya sebagai pengatur alarm, sebagai penggerak motor DC, bisa
digabungkan dengan IC TTL (Transistor-transistor Logic) dan sebagai input jam
digital untuk “keperluan yang diinginkan” (kalau hanya untuk jam digital biasa,
sudah banyak IC yang bisa langsung digunakan), bisa juga dimanfaatkan dalam
rangkaian
saklar
sentuh,
dan
jika
digabungkan
dengan
infra
merah ataupun ultrasonic,.
NE555
ini
bisa
dijadikan
sebagai
pemancar
atau
remote
control.
Apalagi jika digabungkan dengan teknik modulasi dan beberapa komponen
elektronika yang mendukung, bisa dihasilkan remote control multi channel yang
bisa mengontrol beberapa perangkat elektronik lain dalam satu remote (memang
jangkauan jaraknya tidak terlalu jauh, paling sekitar 10m – 20m. Beda dengan
yang menggunakan frekuensi radio).
Untuk keperluan praktis dalam membuat sebuah rangkaian dengan IC ini,
yang perlu diketahui adalah posisi dan fungsi masing-masing kakinya saja, yang
dapat dilihat seperti berikut:
Gambar 2.16 PIN (Kaki) IC NE555
33
PIN
KETERANGAN
ke:
1
Ground (0V), adalah pin input dari sumber tegangan DC paling negative
2
Trigger, input negative dari lower komparator (komparator B) yang
menjaga osilasi tegangan terendah kapasitor pada 1/3 Vcc dan mengatur
RS flip-flop
3
Output, pin keluaran dari IC 555.
4
Reset, adalah pin yang berfungsi untuk me reset latch didalam IC yang
akan berpengaruh untuk me-reset kerja IC. Pin ini tersambung ke suatu
gate (gerbang) transistor bertipe PNP, jadi transistor akan aktif jika
diberi logika low. Biasanya pin ini langsung dihubungkan ke Vcc agar
tidak terjadi reset
5
Control voltage, pin ini berfungsi untuk mengatur kestabilan tegangan
referensi input negative (komparator A). pin ini bisa dibiarkan
tergantung (diabaikan), tetapi untuk menjamin kestabilan referensi
komparator A, biasanya dihubungkan dengan kapasitor berorde sekitar
10 nF ke pin ground
6
Threshold, pin ini terhubung ke input positif (komparator A) yang akan
me-reset RS flip-flop ketika tegangan pada pin ini mulai melebihi 2/3
Vcc
34
7
Discharge, pin ini terhubung ke open collector transistor internal (Tr)
yang emitternya terhubung ke ground. Switching transistor ini berfungsi
untuk meng-clamp node yang sesuai ke ground pada timing tertentu
8
Vcc, pin ini untuk menerima supply DC voltage. Biasanya akan bekerja
optimal jika diberi 5V s/d 15V. Supply arusnya dapat dilihat di
datasheet, yaitu sekitar 10mA s/d 15mA.
Sedangkan untuk mengetahui cara kerja dan detail struktur fisik IC NE555 ini bisa
dilihat dari rangkaian/komponen internalnya.
Gambar 2.17 Komponen Internal IC NE555
Pada diagram blok di atas, internal IC NE555 yang kecil ini terdiri dari: 2
buah komparator (Pembanding tegangan), 3 buah Resistor sebagai pembagi
tengangan, 2 buah Transistor (dalam praktek dan analisis kerjanya, transistor yang
terhubung pada pin 4 biasanya langsung dihubungkan ke Vcc), 1 buah Flip-flop SR yang akan mengatur output pada keadaan logika tertentu, dan 1 buah inverter.
35
Tabel 2.3 Aplikasi dasar IC Timer NE555
Dengan melihat Gambar 2.16 dan Tabel 4.3, secara umum cara kerja
internal IC ini dapat dijelaskan bahwa, ketika pin 4 sebagai reset diberi tegangan
0V atau logika low (0), maka ouput pada pin 3 pasti akan berlogika low juga.
Hanya ketika pin 4 (reset) yang diberi sinyal atau logika high (1), maka output
NE555 ini akan berubah sesuai dengan tegangan threshold (pin 6) dan tegangan
trigger (pin 2) yang diberikan.
Ketika tegangan threshold pada pin 6 melebihi 2/3 dari supply voltage
(Vcc) dan logika output pada pin 3 berlogika high (1), maka transistor internal
(Tr) akan turn-on sehingga akan menurunkan tegangan threshold menjadi kurang
dari 1/3 dari supply voltage. Selama interval waktu ini, output pada pin 3 akan
berlogika low (0).
Setelah itu, ketika sinyal input atau trigger pada pin 2 yang berlogika low
(0) mulai berubah dan mencapai 1/3 dari Vcc, maka transistor internal (Tr) akan
turn-off. Switching transistor yang turn-off ini akan menaikkan tegangan threshod
sehingga output IC NE555 ini yang semula berlogika low (0) akan kembali
berlogika high (1).
Sebetulnya cara kerja dasar IC NE555 merupakan full kombinasi dan tidak
terlepas dari semua komponen internalnya yang terdiri dari 3 buah resistor, 2 buah
komparator, 2 buah transistor, 1 buah flip-flop dan 1 buah inverter, yang
36
kesemuanya itu akan di bahas pada kesempatan lain. Sekaligus dengan
rangkaian/komponen external yang mendukungnya.
5. IC Digital
Gambar 2.18 IC Digital
Dalam IC digital, suatu titik elektronis yang berupa seutas kabel atau
kaki IC, akan mewujudkan salah satu dari dua keadaan logika, yaitu logika '0'
(nol, rendah) atau logika '1' (satu, tinggi). Suatu titik elektronis mewakili satu
'binary digit' atau biasa disingkat dengan sebutan 'bit'. Binary berarti sistem
bilangan 'dua-an', yakni bilangan yang hanya mengenal dua angka, 0 dan 1. IC
digital dibedakan menjadi dua yaitu :
1. IC TTL (Transistor-Transistor Logic)
Pada suatu lingkungan IC TTL logika '0' direpresentasikan dengan tegangan 0
sampai 0,7 Volt arus searah (DC, Direct Current), sedangkan logika '1' diwakili
oleh tegangan DC setinggi 3,5 sampai 5 Volt.

Microprocessor
Merupakan alat pemroses data yang merupakan pengembangan dari
teknologi pembuatan Integrated Circuit (IC), Ada beberapa peristilahan yang
dipakai untuk menunjukan tingkat kepadatan (density) dari suatu chip IC, yaitu
Small Scale Integration (SSImengemas beberapa puluh transistor), Medium Scale
37
Integration (MSI-mengemas sampai beberapa ratus transistor), dan sekarang yang
sedang berkembang adalah Very Large Scale Integration (VLSImengemas
puluhan ribu sampai jutaan transistor).
Ultra-Large Scale Integration (ULSI) meningkatkan jumlah tersebut
menjadi jutaan. Kemampuan untuk memasang sedemikian banyak komponen
dalam suatu keping yang berukurang setengah keping uang logam mendorong
turunnya harga dan ukuran komputer. Hal tersebut juga meningkatkan daya kerja,
efisiensi dan keterandalan komputer. Chip Intel 4004 yang dibuat pada tahun 1971
membawa kemajuan pada IC dengan meletakkan seluruh komponen dari sebuah
komputer (central processing unit, memori, dan kendali input/output) dalam
sebuah chip yang sangat kecil. Sebelumnya, IC dibuat untuk mengerjakan suatu
tugas tertentu yang spesifik.
Sekarang, sebuah mikroprosesor dapat diproduksi dan kemudian
diprogram untuk memenuhi seluruh kebutuhan yang diinginkan. Tidak lama
kemudian, setiap perangkat rumah tangga seperti microwave oven, televisi, dan
mobil dengan electronic fuel injection dilengkapi dengan mikroprosesor. Contoh
tentang teknologi ULSI, misalnya microprocessor jenis 8086 mengandung 40.000
buah transistor, 80286 terdiri dari 150.000 transistor, 80386 memuat 250.000
transistor, 80486 mempunyai 1,2 juta transistor, 80586 (Pentium) 3 juta buah
transistor lebih sedangkan Intel Core 2 Duo mempunyai 271 juta transistor dan
Intel Quad Core 2 Extreme yang terdiri dari empat inti prosesor. Pengembangan
lebih lanjut microprocessor 80 inti. Silahkan hitung sendiri kandungan
transistornya dan itu akan berkembang secara terus menerus.
38
Permasalahan Pada IC TTL
Apabila terjadi permasalahan pada IC jenis TTL maka sebaiknya dilakukan halhal sebagai berikut :

IC logika biasanya dikendalikan oleh suatu detak (Clock) dari sumber
detak (Oscilator). Periksa bagian-bagian pembangkit detak, misalnya IC
NE 555. Untuk memeriksa keluaran detak dari NE 555, periksa pin 3 dari
IC NE 555, sudah menghasailkan detak berupa pulsa atau belum.

Periksa jangan sampai ada kaki (pin) yang dalam keadaan mengambang.
Kaki masukan yang tidak terhubung kemana-mana akan dianggap
berlogika '1' oleh chip IC TTL.
2. IC CMOS (Complementary Metal Oxyde Semiconductor)
Mempunyai salah satu ciri dengan tegangan input lebih fleksibel yaitu antara 3,5
Volt sampai 15 Volt akan tetapi, tegangan input yang melebihi 12 Volt akan
memboroskan daya. Ada beberapa hal yang perlu dilakukan untuk menghindari
kerusakan pada IC CMOS sebelum dipasangkan kedalam rangkaian. Hal ini
perlu dilakukan karena walaupun dari pabrik telah diberi proteksi berupa dioda
dan resistor dijalan masuknya namun usaha ini belum menjamin seratus
prosen. Tindakantindakan untuk menyelamatkan IC jenis CMOS.

IC CMOS harus selalu disediakan dengan kaki-kakinya ditanam dalam
foil plastik menghantar, bukan pada busa atau polistrin yang
dikembangkan atau dalam bahan pembawa dari aluminium. IC CMOS
tidak boleh dikeluarkan dari dalam kemasannya sampai ia sudah siap
untuk dipasangkan pada rangkaian.
39

Berhati-hati untuk tidak menyentuh pin-pin (kaki) IC CMOS sebelum
dipasangkan pada rangkaian karena elektrostatik dari tangan manusia
dapat merubah dan menambah muatan oksidasi.

IC CMOS harus merupakan komponen terakhir yang dipasangkan pada
papan rangkaian. Jangan dimasukan atau ditanggalkan sementara
tegangan catu daya disambungkan.

Gunakan pemegang atau soket IC yang sesuai untuk menjaga kestabilan
oksidasi dan muatan dalam IC CMOS. IC CMOS perlu dipasangkan pada
papan rangkaian dengan langsung disolder maka gunakan besi solder
yang sangat kecil bocorannya serta solder harus dibumikan. Meskipun IC
CMOS tidak memiliki kekebalan sebagaimana IC jenis lainnya. Masa
genting dan mengkhawatirkan hanyalah ketika melepas IC CMOS dari
busa foil plastik pelindungnya dan ketika memasangkannya ke dalam
rangkaian. Setelah kedua pekerjaan itu terlampaui semua akan berjalan
biasa-biasa saja.

Pada papan rangkaian IC CMOS kaki-kaki yang tidak dipergunakan
harus tetap diberi kondisi tertentu, seperti '0' atau '1', tetapi tidak boleh
dibiarkan tidak terhubung. Apabila dibiarkan tidak terhubung, biasanya
IC CMOS akan cepat rusak.
IC merupakan salah satu komponen elektronik yang mudah rusak karena
panas, baik panas pada saat disolder maupun pada saat IC bekerja.
Untuk menghindari kerusakan IC karena panas pada saat disolder maka
perlu dipasang soket IC, sehingga yang terkena panas kaki soketnya.
40
Sedangkan untuk menghindari kerusakan IC karena panas pada saat IC
bekerja, maka pada IC perlu dipasang (ditempelkan) plat pendingin dari
aluminium atau tembaga yang biasanya disebut heatsink.
2.5. Solenoid
Solenoid adalah salah satu jenis kumparan terbuat dari kabel panjang yang
dililitkan secara rapat dan dapat diasumsikan bahwa panjangnya jauh lebih besar
daripada diameternya. Dalam kasus solenoid ideal, panjang kumparan adalah tak
hingga dan dibangun dengan kabel yang saling berhimpit dalam lilitannya,
dan medan magnet di dalamnya adalah seragam dan paralel terhadap sumbu
solenoid.
Kuat medan magnet untuk solenoid ideal adalah:
di mana:

adalah kuat medan magnet,

adalah permeabilitas ruang kosong,


adalah kuat arus yang mengalir,
dan
adalah jumlah lilitan.
Jika terdapat batang besi dan ditempatkan sebagian panjangnya di dalam solenoid,
batang tersebut akan bergerak masuk ke dalam solenoid saat arus dialirkan. Hal
ini dapat dimanfaatkan untuk menggerakkan tuas, membuka pintu, atau
mengoperasikan relay.
41
Gambar 2.19 Solenoid
2.6 Baterai Lithium Polymer
Disebut pula dengan LiPo, termasuk baterai rechargeable yang di
dalamnya terdiri atas beberapa sel identik jenis polimer kering yang di susun
secara paralel untuk meningkatkan tampungan arus listrik. kelebihan bateri ini
adalah memiliki bobot yang ringan, memiliki kapasitas penyimpanan energi listrik
yang besar dan tingkat discharge yang tinggi harus dibayar dengan umur pendek,
usia pakai sekitar 300 - 400 kali siklus pengisian ulang.
1. Tegangan (Voltage)
Pada baterai jenis NiCad atau NiMH tiap sel memiliki 1,2 volt sedangkan
pada baterai Lipo memiliki rating 3,7 volt per sel. Keuntungannya adalah
tegangan baterai yang tinggi dapat dicapai dengan menggunakan jumlah sel yang
lebih sedikit.
Pada setiap paket baterai LiPo selain tegangan ada label yang disimbolkan dengan
“S”. Disini “S” berarti sel yang dimiliki sebuah paket baterai (battery pack).
Sementara bilangan yang berada didepan simbol menandakan jumlah sel dan
biasanya berkisar antar 2-6S (meskipun kadang ada yang mencapai 10S). Berikut
adalah beberapa contoh notasi baterai LiPo.

3.7 volt battery = 1 cell x 3.7 volts

7.4 volt battery = 2 cells x 3.7 volts (2S)
42

11.1 volt battery = 3 cells x 3.7 volts (3S)

14.8 volt battery = 4 cells x 3.7 volts (4S)

18.5 volt battery = 5 cells x 3.7 volts (5S)

22.2 volt battery = 6 cells x 3.7 volts (6S)
2. Kapasitas (Capacity)
Kapasitas baterai menunjukkan seberapa banyak energi yang dapat
disimpan oleh sebuah baterai dan diindikasikan dalam miliampere hours (mAh).
Notasi ini adalah cara lain untuk mengatakan seberapa banyak beban yang dapan
diberikan kepada sebuah baterai selama 1 jam, dimana setelah 1 jam baterai akan
benar-benar habis.
Sebagai contoh sebuah baterai RC LiPo yang memiliki rating 1000 mAh akan
benar-benar habis apabila diberi beban sebesar 1000 miliampere selama 1 jam.
Apabila baterai yang sama diberi beban 500 miliampere, maka baterai akan benarbenar habis setelah selama 2 jam. Begitu pun apabila beban ditingkatkan menjadi
15.000 miliampere (15 Amps) maka energi di dalam baterai akah habis terpakai
setelah selama 4 menit saja. (15 Amp merupakan jumlah beban yang umum
digunakan pada RC kelas 400). Seperti yang telah dijelaskan, dengan beban arus
yang begitu besar maka merupakan sebuah keuntungan apabila menggunakan
baterai dengan kapasitas yang lebih besar (misal 2000 mAh). Dengan begitu maka
waktu discharge akan meningkat menjadi 8 menit
3. Discharge Rate
Discharge rate biasa disimbolkan dengan “C” merupakan notasi yang
menyatakan sebarapa cepat sebuah baterai untuk dapat dikosongkan (discharge)
secara aman. Sesuai dengan penjelasan diatas bahwa energi listrik pada baterai
43
LiPo berasal dari pertukaran ion dari anoda ke katoda. Semakin cepat pertukaran
ion yang dapat terjadi maka berarti semakin nilai dari “”C”.
Sebuah baterai dengan discharge rate 10C berarti baterai tersebut dapat di
discharge 10 kali dari kapasitas beterai sebenarnya. begitu juga 15C berarti 15
kali, dan 20C berarti 20 kali. dsb.
Mari gunakan contoh baterai 1000 mAh diatas sebagai contoh. Jika baterai
tersebut memiliki rating 10C maka berarti baterai tersebut dapat menahan beban
maksimum hingga 10.000 miliampere atau 10 Ampere. (10 x 1000 miliampere =
10 Ampere). Angka ini berarti sama dengan 166 mA per menit, maka energi
baterai 1000 mAh akan habis dalam 6 menit. Angka ini berasal dihitung dengan
mengkalkulasi jumlah arus per menitnya. 1000 mAh dibagi 60 menit = 16,6 mA
per menit. Lalu kemudian kalikan 16,6 dengan C rating (dalam hal ini 10) = 166
mA beban per menit. Lalu bagi 1000 dengan 166 = 6,02 menit.
4. Hambatan Dalam (Internal Resistance)
Hambatan dalam (Internal Resistance) adalah bilangan yang menyatakan
nilaih tahanan yang ada didalam komponen baterai. Hambatan ini akan
menentukan kecepatan pertuakan ion dari anoda ke katoda.
Gambar 2.20 Baterai Lithium Polymer
44
2.7 Arduino Uno
Arduino Uno adalah board berbasis mikrokontroler pada ATmega328.
Board ini memiliki 14 digital input / output pin (dimana 6 pin dapat digunakan
sebagai output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack
listrik tombol reset. Pin-pin ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung
mikrokontroler, hanya terhubung ke komputer dengan kabel USB atau sumber
tegangan bisa didapat dari adaptor AC-DC atau baterai untuk menggunakannya.
Board Arduino Uno memiliki fitur-fitur baru sebagai berikut :

1,0 pinout: tambah SDA dan SCL pin yang dekat ke pin aref dan dua pin
baru lainnya ditempatkan dekat ke pin RESET, dengan IO REF yang
memungkinkan sebagai buffer untuk beradaptasi dengan tegangan yang
disediakan dari board sistem. Pengembangannya, sistem akan lebih
kompatibel dengan Prosesor yang menggunakan AVR, yang beroperasi
dengan 5V dan dengan Arduino Karena yang beroperasi dengan 3.3V.
Yang kedua adalah pin tidak terhubung, yang disediakan untuk tujuan
pengembangannya.

Circuit Reset
Gambar 2.21 Board Arduino Uno
45
Deskripsi Arduio UNO:
Arduino Uno dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya
eksternal. Sumber listrik dipilih secara otomatis. Eksternal (non-USB) daya dapat
berupa baik AC-DC adaptor atau baterai. Adaptor ini dapat dihubungkan dengan
cara menghubungkan plug pusat – positif 2.1mm ke dalam board colokan listrik.
Sedangkan untuk baterai dapat dihubungkan kedalam header pin GND dan Vin
dari konektor Power.
Board dapat beroperasi pada pasokan daya dari 6 – 20 volt. Jika diberikan
dengan kurang dari 7V, bagaimanapun, pin 5V dapat menyeluplai kurang dari 5
volt dan board mungkin tidak stabil. Jika menggunakan lebih dari 12V, regulator
bisa panas dan merusak board. Rentang yang dianjurkan adalah 7V – 12V. Selain
itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus :
46

Serial : 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan
mengirim (TX) data TTL serial. Pin ini terhubung ke pin yang sesuai
dari chip ATMega8U2 USB-to-Serial TTL.

Eksternal Interupsi : 2 dan 3. Pin ini dapat dapat dikonfigurasi untuk
memicu interupsi pada nilai yang rendah, tepi naik atau jatuh, atau
perubahan nilai. Lihat attchInterrupt() fungsi untuk rincian.

PWM : 3,5,6,9,10, dan 11. Menyediakan 8-bit output PWM
dengan analogWrite() fungsi.

SPI : 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mendukung
komunikasi SPI menggunakanlibrary SPI.

LED : 13. Ada built-in LED terhubung ke pin digital 13. Ketika pin adalah
nilai TINGGI. LED menyala, ketika pin adalah RENDAH, itu off.
Arduino Uno R3 memiliki 6 input analog diberi label A0 sampai A5, masing –
masing menyediakan 10-bit resolusi (yaitu 1024 nilai yang berbeda). Secara
default sistem mengukur dari ground sampai 5 volt, meskipun mungkin untuk
mengubah
ujung
atas
rentang
mengunakan
pin
AREF
dan
fungsi
analogReference(). Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus :

TWI : A4 atau SDA pin dan A5 atau SCL pin. Mendukung komunikasi
TWI

AREF : Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan
analogReference()

RESET
47
Memory
ATmega328 ini memiliki 32 KB dengan 0,5 KB digunakan untuk loading
file. Ia juga memiliki 2 KB dari SRAM dan 1 KB dari EEPROM
Input & Output
Masing-masing dari 14 pin digital pada Uno dapat digunakan sebagai input
atau output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead().
Mereka beroperasi di 5 volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima
maksimum 40 mA dan memiliki resistor pull-up internal dari 20-50 K. Selain itu,
beberapa pin memiliki fungsi khusus:

Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan
mengirimkan (TX) data TTL serial. Pin ini terhubung ke pin yang sesuai
dari chip ATmega8U2 USB-to-Serial TTL.

Eksternal Interupsi: 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu
interupsi pada nilai yang rendah, tepi naik atau jatuh, atau perubahan nilai.
Lihat attachInterrupt () fungsi untuk rincian.

PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Menyediakan 8-bit output PWM dengan
analogWrite () fungsi.

SPI: 10 (SS), 11 (mosi), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mendukung
komunikasi SPI menggunakan perpustakaan SPI.

LED: 13. Ada built-in LED terhubung ke pin digital 13. Ketika pin adalah
nilai TINGGI, LED menyala, ketika pin adalah RENDAH, itu off.
Uno memiliki 6 input analog, diberi label A0 melalui A5, masing-masing
menyediakan 10 bit resolusi yaitu 1024 nilai yang berbeda. Secara default sistem
mengukur dari tanah sampai 5 volt.
48

TWI: A4 atau SDA pin dan A5 atau SCL pin. Mendukung komunikasi
TWI

Aref. Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan
analogReference ().
Reset.
Lihat juga pemetaan antara pin Arduino dan ATmega328 port. Pemetaan untuk
ATmega8, 168 dan 328 adalah identik.
Komunikasi
Arduino memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan
komputer, Arduino lain, atau mikrokontroler lain. ATmega328 ini menyediakan
UART TTL (5V) komunikasi serial, yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan 1
(TX). Sebuah ATmega16U2 pada saluran board ini
komunikasi serial melalui USB dan muncul sebagai com port virtual untuk
perangkat lunak pada komputer. Firmware Arduino menggunakan USB driver
standar COM, dan tidak ada driver eksternal yang dibutuhkan. Namun, pada
Windows, file. Inf diperlukan. Perangkat lunak Arduino termasuk monitor serial
yang memungkinkan data sederhana yang akan dikirim ke board Arduino. RX
dan TX LED di board akan berkedip ketika data sedang dikirim melalui chip
USB-to-serial dan koneksi USB ke komputer. ATmega328 ini juga mendukung
komunikasi I2C (TWI) dan SPI. Fungsi ini digunakan untuk melakukan
komunikasi inteface pada sistem.
49
Programming
Arduino dapat diprogram dengan perangkat lunak Arduino.Pilih Arduino
Uno dari Tool lalu sesuaikan dengan mikrokontroler yang digunakan.
Para ATmega328 pada Uno Arduino memiliki bootloader yang memungkinkan
Anda untuk meng-upload program baru untuk itu tanpa menggunakan
programmer hardware eksternal. Ini berkomunikasi menggunakan protokol dari
bahas C. Sistem dapat menggunakan perangkat lunak FLIP Atmel (Windows) atau
programmer DFU (Mac OS X dan Linux) untuk memuat firmware baru. Atau
Anda dapat menggunakan header ISP dengan programmer eksternal .
Perangkat Lunak (Arduino IDE)
Lingkungan open-source Arduino memudahkan untuk menulis kode dan
meng-upload ke board Arduino. Ini berjalan pada Windows, Mac OS X, dan
Linux. Berdasarkan Pengolahan, avr-gcc, dan perangkat lunak sumber terbuka
lainnya.
Gambar 2.23 Tampilan Framework Arduino UNO
50
Otomatis Software Reset
Tombol reset Uno Arduino dirancang untuk menjalankan program yang
tersimpan didalam mikrokontroller dari awal. Tombol reset terhubung ke
Atmega328 melalui kapasitor 100nf. Setelah tombol reset ditekan cukup lama
untuk me-reset chip, software IDE Arduino dapat juga berfungsi untuk mengupload program dengan hanya menekan tombol upload di software IDE Arduino.
Gambar 2.24 Skematik Arduino Uno R3
2.8 Sensor Fingerprint
Pemindai sidik jari adalah sebuah perangkat elektronik yang digunakan
untuk menangkap gambar digital dari pola sidik jari. Gambar tersebut disebut
pemindaian hidup. Pemindaian hidup adalah pemrosesan digital untuk membuat
sebuah template biometrik yang disimpan dan digunakan untuk pencocokan. Ini
merupakan ikhtisar dari beberapa sidik jari yang lebih umum digunakan sensor
teknologi.
51
Proses Pemindaian
Proses scan mulai berlangsung saat jari diletakkan pada lempengan kaca
dan sebuah kamera CCD mengambil gambarnya. Pemindai memiliki sumber
cahaya sendiri, biasanya berupa larik light emitting diodes (LED), untuk
menyinari alur sidik jari. Sistem CCD menghasilkan gambar jari yang terbalik,
area yang lebih gelap merepresentasikan lebih banyak cahaya yang dipantulkan
(bagian punggung dari alur sidik jari), dan area yang lebih terang
merepresentasikan lebih sedikit cahaya yang dipantulkan (bagian lembah dari alur
sidik jari).
Sebelum membandingkan gambar yang baru saja diambil dengan data
yang telah disimpan, processor scanner memastikan bahwa CCD telah mengambil
gambar yang jelas dengan cara melakukan pengecekan kegelapan rata-rata piksel,
dan akan menolak hasil pemindaian jika gambar yang dihasilkan terlalu gelap atau
terlalu terang. Jika gambar ditolak, pemindai akan mengatur waktu pencahayaan,
kemudian mencoba pengambilan gambar sekali lagi.
Jika tingkat kegelapan telah mencukupi, sistem scanner melanjutkan
pengecekan definisi gambar, yakni seberapa tajam hasil scan sidik jari. Pemroses
memperhatikan beberapa garis lurus yang melintang secara horizontal dan
vertikal. Jika definisi gambar sidik jari memenuhi syarat, sebuah garis tegak lurus
yang berjalan akan dibuat di atas bagian piksel yang paling gelap dan paling
terang. Jika gambar sidik jari yang dihasilkan benar-benar tajam dan tercahayai
dengan baik, barulah pemroses akan membandingkannya dengan gambar sidik jari
yang ada dalam database.
52
Hasilnya dapat diketahui dalam waktu yang sangat singkat. Apakah Anda
benar karyawan perusahaan atau orang suruhan alias joki. Apakah Anda benar
pemilik notebook, atau pencuri informasi.
Sistem Pembacaan Sensor Sidik Jari
Berikut ini uraian beberapa sistem pembacaan yang ditemukan di beberapa
sistem sensor sidik jari elektronik, baik sensor online maupun stand alone.
1. Optical (Optis)
Teknik pembacaan dengan optical atau optis mempunyai sistem merekam pola
sidik jari dengan menggunakan blitz(cahaya). Alat pembaca sidik jari atau
fingerprint scanner yang digunakan adalah berupa digital cammera (kamera
digital). Untuk lapisan paling atas area untuk meletakkan ujung jari atau
permukaan sentuh (scan area). Di bawah scan area, terdapat lampu blitz atau
pemancar cahaya yang difungsikan untuk menerangi permukaan ujung jari.
Karena sidik jari terkena cahaya maka akan menghasilkan pantulan dari ujung jari
yang selanjutnya ditangkap oleh alat penerima. Data tersebut selanjutnya
disimpan ke dalam memori. Sistem ini banyak digunakan di berbagai perusahaan
penyedia pemindai sidik jari seperti Fingerspot.
Gambar 2.25 Sensor dengan teknik optis
53
2. Ultrasonik
Ultrasonik adalah suara atau getaran dengan frekuensi yang sangat tinggi
dan tidak bisa didengar oleh telinga manusia, yaitu kira-kira di atas 20 kilo Hertz.
Gelombang ultrasonik dapat merambat dalam medium padat, cair dan gas.
Tehnik ini hampir sama dengan tehnik yang digunakan dalam dunia
kedokteran seperti alat pendeteksi penyakit atau USG. Dalam tehnik ini,
digunakan suara berfrekuensi sangat tinggi untuk menembus lapisan epidermal
kulit. Suara frekuensi tinggi tersebut dibuat dengan menggunakan transduser
piezoelektrik. Pantulan frekuensi tersebut diterima menggunakan alat yang
sejenis. Selanjutnya pola pantulan ini dipergunakan untuk menyusun citra sidik
jari.
Dengan Pembacaan ultrasonik, tangan yang kotor tidak menjadi masalah.
Demikian juga dengan permukaan scanner yang kotor tidak akan menghambat
proses pembacaan.
3. Capacitive (Kapasitans)
Tehnik Kapasitans menggunakan cara pengukuran kapasitant untuk
membentuk citra sidik jari. Scan area dan kulit ujung jari yang bersentuhan
sebagai kapasitor dari sistem ini. Karena tekstur sidik jari mempunyai ridge
(gundukan) dan valley (lembah) pada maka kapasitas dari kapasitor masingmasing orang akan berbeda.
54
Gambar 2.26 Sensor dengan teknik kapasitans
4. Thermal (Suhu)
Tehnik Thermal sistem pembacaan dengan menggunakan perbedaan suhu
antara ridge (gundukan) dengan valley (lembah) tekstur sidik jari untuk
mengetahui pola sidik jari. Cara yang dilakukan adalah dengan menggeser ujung
jari (swap) diatas lapisan scan area. Apabila ujung jari hanya diletakkan saja,
dalam waktu singkat, suhunya akan sama karena adanya proses keseimbangan.
Gambar 2.27 Sensor dengan teknik thermal
Teknik penyimpanan pada mesin absen sidik jari.
Setelah proses registrasi atau pendaftaran sidik jari pada mesin absensi
sidik jari,atau mesin sidik jari yang difungsikan untuk fungsi lain, maka citra atau
pola sidik jari akan disimpan. Dalam proses penyimpanan citra atau pola sidik jari
, terdapat beberapa teknik penyimpanan antara lain,
55
1.
Data sidik jari disimpan di dalam perangkat alat absensi sidik jari.
Cara ini disebut sabagai pendapat desentralisasi. Biasanya terjadi pada
mesin sidik jari tipe standalone, yakni mesin sidik jari yang dalam
pengoperasiannya bisa berjalan tanpa harus terhubung dengan komputer. Data
akan tersimpan pada memori yang ada pada mesin.
Keuntungan metode ini adalah adanya kecepatan dalam proses
pencocokan serta mesin absensi sidik jari bisa diletakan di tempat yang jauh dari
computer. Kelemahannya dalah kapasitas yang terbatas sesuai dengan besar
memori yang disediakan oleh mesin.
Saat ini sudah tersedia mesin absensi sidik jari yang mampu menampung sampai
5000 sidik jari atau lebih.
2.
Data sidik jari disimpan pada database di computer.
Cara ini disebut sebagai cara sentrilisasi. Biasanya digunakan pada alat
sidik jari tipe online atau yang harus terhubung dengan computer. Data sidik jari
yang harus diregistrasi akan langsung disimpan pada database yang ada pada
harddisk computer. Keuntungan cara ini adalah kapasitas penyimpanan yang
sangat besar, sesuai dengan kapasitas harddisk komputer. Kelemahannya adalah
proses identifikasi yang agak lambat dan wajib adanya computer dalam
pengoperasiannya.
56
3.
Data sidik jari disimpan pada kartu pemilik.
Cara ini juga disebut sebagai desentralisasi. Data sidik jari akan disimpan
pada kartu sang pemilik. Pertama kali sidik jari harus diregistrasikan ke mesin,
kemudian data sidik jari tersebut akan ditulis oleh mesin sidik jari ke kartu
tertentu, misalnya mifare card. Proses verifikasi dilakukan menggunakan kartu
yang telah ada data sidik jari tersebut.
Dalam kondisi banyaknya sidik jari yang tersimpan, mka prose verifikasi akan
memakan waktu yang lama. Untuk mengurangi waktu pencarian,maka tersedia
beberapa cara mengurangi waktu verifikasi tersebut. Antara lain:
1.
Menggunakan metode one to one
Metode
ini
mengharuskan
si
pemilik
atau
karyawan
mengetikan no.id terlebih dahulu baru kemudian meletakan sidik jarinya di alat
absen sidik jari. Dengan cara ini, mesin absensi sidik jari akan hanya mengecek
citra sidik jari milik no.idtersebut
2.
Mengelompokannya ke dalam grup.
Pengguna atau karyawan yang terdaftar pada alat atau mesin sidik jari
dikelompokan berdasarkan kelompok-kelompok dengan cara ini mesin absensi
sidik jari hanya akan mencari sidik jari yang ada dalm kelompok karyawan yang
bersangkutan.
57