BAB II

DASAR TEORI

1.1. Polutan

Polutan adalah suatu zat yang menjadi sebab pencemaran terhadap

lingkungan. Jadi, polutan disebut juga sebagai zat pencemar. Suatu zat atau bahan

dapat disebut sebagai zat pencemar atau polutan apabila zat atau bahan tersebut

mengalami hal-hal sebagai berikut.

1. Jumlahnya melebihi jumlah normal/ambang batas.

2. Berada pada tempat yang tidak semestinya.

3. Berada pada waktu yang tidak tepat.

Zat-zat pencemar (polutan) yang ada di udara umumnya berupa debu, asap,

dan gas buangan hasil pembakaran bahan bakarfosil, seperti minyak dan batu bara

oleh kendaraan/alat transportasi dan mesin-mesin pabrik. Gas buangan yang

mengandung zat yang berbahaya, misalnya asap, karbon monoksida (CO), karbon

dioksida (C02), sulfur oksida (S02), nitrogen oksigen (NO, N02, NOx), CFC, dan

sebagainya.

a. Asap

Asap adalah hasil pembakaran bahan organik yang tidak sempurna.

Pembakaran hutan, plastik, dan sampah organik akan menghasilkan asap yang

berdampak langsung kepada fungsi mata, saluran pernapasan, dan aktivitas manusia.

5

6

b. Karbon monoksida (CO)

Karbon monoksida (CO) adalah suatu komponen yang bersifat tidak

berwarna, tidak berbau, dan tidak mempunyai rasa, yang terdapat dalam bentuk gas

pada suhu di atas 192°C, mempunyai berat sebesar 96,9% dari berat air dan tidak

larut dalam air. Karbon monoksida merupakan gas hasil pembakaran tidak sempurna

terhadap karbon atau komponen yang mengandung karbon. Pada suhu tinggi, karbon

monoksida terurai menjadi karbon monoksida dan oksigen. Gas ini berbahaya bagi

kesehatan manusia. Gas ini mempunyai daya ikat terhadap sel darah merah lebih

tinggi dibandingkan dengan daya ikat sel darah merah terhadap oksigen. Gas CO

dapat menyebabkan pusing-pusing dan pingsan.

c. Karbon dioksida (C02)

Karbon dioksida (C02) dihasilkan dari pembakaran bahan organik, seperti

minyak bumi, batu bara, kayu, dan Iain-Iain oleh mesin pabrik dan kendaraan. C02

terbesar dihasilkan dari pembakaran bahan bakarfosil, seperti minyak bumi dan batu

bara. Kadar C02 yang tinggi dan atmosfer merupakan salah satu naiknya suhu di

permukaan bumi secara global (dikenal dengan efek rumah kaca atau green house

effect).

d. CFC (Chloro fluoro carbon)

CFC biasanya digunakan sebagai bahan pendingin pada AC dan kulkas, CFC

dipergunakan sebagai aerosol pada penyemprotan rambut, pengharum, dan pembasmi

7

serangga. CFC bersifat sangat ringan sehingga mudah terangkat ke atmosfer yang

lebih tinggi dan jika bertemu dengan ozon akan terjadi reaksi yang menyebabkan

lapisan ozon akan menipis. Lapisan ozon yang tipis dapat mengancam kehidupan

makhluk hidup di permukaan bumi.

e. Sulfur oksida (SO)

Sulfur oksida (SO) terutama disebabkan oleh dua komoponen gas yang tidak

berwarna, yaitu sulfur oksida (S02) dan sulfur trioksida (S03). Keduanya disebut

sebagai SOx. Sulfur oksida mempunyai karakteristik bau yang tajam dan tidak

terbakar di udara, sedangkan sulfur trioksida merupakan komponen yang tidak

reaktif. Pembakaran bahan-bahan yang mengandung sulfur akan menghasilkan kedua

bentuk oksida, tetapi jurmlah relatif masing-masing tidak dipengaruhi oleh jumlah

oksigen yang tersedia, meskipun udara tersedia dalam jumlah cukup, S02 selalu

terbentuk dalam jumlah terbesar.Pabrik peleburan baja merupakan industri terbesar

yang menghasilkan SOx.

Hal ini disebabkan berbagai elemen yang penting secara alami dalam bentuk

logam sulfida, misalnya tembaga (CuFeS2 dan Cu2S), zink (ZnS), merkuri (HgS),

dan timbal (PbS). Kebanyakan logam sulfida dipekatkan dan dipanggang di udara

untuk mengubah sulfida menjadi oksida yang mudah tereduksi. Selain itu, sulfur

merupakan kontaminan yang tidak dikehendaki di dalam logam dan biasanya lebih

mudah untuk menghilangkan sulfur dari logam kasar daripada menghilangkan dari

produk metal akhirnya. Polutan SOx mempunyai pengaruh terhadap manusia dan

8

hewan pada konsentrasi jauh lebih tinggi daripada yang diperlukan untuk merusak

tanaman. Kerusakan tanaman terjadi pada konsentrasi 0,5 ppm.

Pengaruh utama polutan SOx terhadap manusia adalah iritasi sistem

pernapasan. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa iritasi tenggorokan terjadi pada

konsentrasi S02 sebesar 5 ppm atau lebih.Oksida belerang atau sulfur oksida

merupakan hasil pembakaran bahan bakar fosil juga dihasilkan dari letusan gunung

berapi. Jika senyawa ini bertemu air akan bereaksi membentuk senyawa asam.Udara

terdiri atas sekitar 80% volume nitrogen dan 20% volume oksigen. Pada suhu kamar,

kedua gas ini hanya sedikit mempunyai kecenderungan untuk bereaksi satu sama lain.

Pada suhu yang lebih tinggi, keduanya dapat bereaksi membentuk nitrit oksida dalam

jumlah tinggi sehingga mengakibatkan polusi udara.NO yang dihasilkan oleh

aktivitas alam tidak terlalu menjadi masalah karena tersebar merata sehingga

jumlahnya kecil. NO yang menjadi masalah adalah polusi NO yang dihasilkan oleh

kegiatan manusia karena jumlahnya akan meningkat hanya pada tern pat¬tern pat

tertentu. Konsentrasi NOxdi udara di daerah perkotaan dapat mencapai 0,5 ppm.

Seperti halnya CO, emisi nitrogen oksida dipengaruhi oleh kepadatan penduduk

karena sumber utama NOx dari kegiatan manusia, seperti pembakaran yang

kebanyakan berasal dari kendaraan produksi energi, dan pembuangan sampah.

Sebagian besar emisi NOx yang dihasilkan manusia berasal dari pembakaran arang,

minyak, gas alam, dan bensin.

f. Nitrogen oksida (Nitrogen oksida (NOx)

9

Adalah kelompok gas yang terdapat di atmosfer yang terdiri atas gas nitrit

oksida (NO) dan nitrogen oksida (N02). Walaupun bentuk nitrogen oksida lainnya

ada, tetapi kedua gas ini paling banyak ditemui sebagai polutan udara. Nitrit oksida

merupakan gas yan tidak berwama dan tidak berbau. Sebaliknya, nitrogen dioksida

mempunyai warna cokelat kemerahan dan berbau tajam.

g. Partikel

Partikel adalah pencemar udara yang dapat berada bersama-sama

dengan bahan atau bentuk pencemar lainnya. Partikel dapat diartikan secara

murni atau sempit sebagai bahan pencemar yang berbentuk padatan (Mulia, 2005).

Partikel merupakan campuran yang sangat rumit dari berbagai senyawa

organik dan anorganik yang terbesar di udara dengan diameter yang sangat

kecil, mulai dari < 1 mikron sampai dengan maksimal 500 mikron. Partikel

tersebut akan berada di udara dalam waktu yang relatif lama dalam keadaan

melayang-layang di udara dan masuk ke dalam tubuh manusia melalui saluran

pernafasan. Partikel pada umumnya mengandung berbagai senyawa kimia yang

berbeda dengan berbagai ukuran dan bentuk yang berbada pula, tergantung dari

mana sumber emisinya (Depkes).

Berbagai proses alami yang menyebabkan penyebaran partikel di atmosfer,

misalnya letusan vulkano dan hembusan debu serta tanah oleh angin.

Aktivitas manusia juga berperan dalam penyebaran partikel, misalnya dalam bentuk

partikel- partikel debu dan asbes dari bahan bangunan, abu terbang dari proses

peleburan baja, dan asap dari proses pembakaran tidak sempurna, terutama dari

10

batu arang. Sumber partikel yang utama adalah dari pembakaran bahan bakar dari

sumbernya diikuti oleh proses-proses industri (Fardiaz, 1992).

Debu adalah partikel-partikel zat yang disebabkan oleh pengolahan,

penghancuran, pelembutan, pengepakan dan lain-lain dari bahan-bahan

organik maupun anorganik, misalnya batu, kayu, bijih logam, arang batu, butir-butir

zat padat dan sebagainya (Suma’mur, 1988). Debu umumnya berasal dari

gabungan secara mekanik dan meterial yang berukuran kasar yang melayang-

layang di udara yang bersifat toksik bagi manusia. Menurut Departemen Kesehatan

RI yang dikutip oleh Sitepu (2002), partikel-partikel debu di udara mempunyai sifat:

1. Sifat Pengendapan, adalah sifat debu yang cendrung selalu

mengendap proporsi partikel yang lebih daripada yang ada di udara.

2. Sifat Permukaan Basah, Permukaan debu akan cendrung selalu basah,

dilapisi oleh lapisan air yang sangat tipis. Sifat ini penting dalam

pengendalian debu di dalam tempat kerja.

3. Sifat Penggumpalan, oleh karena permukaan debu yang selalu basah

maka dapat menempel antara debu satu dengan yang lainnya

sehingga menjadi menggumpal Turbuelensi udara membantu

meningkatkan pembentukkan gumpalan.

4. Sifat Listrik Statis, sifat listrik statis yang dimiliki partikel debu dapat

menarik partikel lain yang berlawanan sehingga mempercepat

terjadinya proses penggumpalannya.

5. Sifat Optis, partikel debu yang basah/lembab dapat memancarkan sinar

sehingga dapat terlihat di dalam kamar yang gelap.

11

Partikel debu yang berdiameter lebih besar dari 10 mikron dihasilkan

dari proses-proses mekanis seperti erosi angin, penghancuran dan penyemprotan,

dan pelindasan benda-benda oleh kendaraan atau pejalan kaki. Partikel yang

berdiameter antara 1-10 mikron biasanya termasuk tanah dan produk-produk

pembakaran dari industri lokal. Partikel yang mempunyai diameter 0,1-1 mikron

terutama merupakan produk pembakaran dan aerosol fotokimia (Fardiaz, 1992).

1.2. Debu sebagai Partikel Bermuatan

Debu merupakan salah satu bahan yang sering disebut sebagai partikel yang

melayang di udara (Suspended Particulate Matter / SPM) dengan ukuran 1 mikron

sampai dengan 500 mikron. Dalam Kasus Pencemaran udara, debu sering dijadikan

salah satu indikator pencemaran udara.

Debu memiliki sifat pengendapan yaitu debu cenderung mengendap karena

gaya grafitasi bumi. Selain itu, debu juga mempunyai sifat listrik static

(elektrostatik) yang akan tertarik ke partikel lain yang berlawanan muatan dan

menjauhi partikel yang bermuatan sejenis. Materi yang biasanya kita alami dapat

dipandang sebagai sesuatu yang dibentuk dari tiga macam partikel yang memiliki

masa dan muatan sebagai berikut:

Tabel 2.1 Massa dan muatan Partikel

Partikel Simbol Muatan Massa

Proton P + e – 27

12

Neutron N 0 1.67 x 10 – 27

Elektron E - e 9.10 x 10 – 31

Udara sekeliling kita merupakan partikel gas bermuatan listrik, baik berupa

ion negatif dan positif. Ini diakui berabad-abad yang lalu dan dibuktikan oleh

percobaan sederhana Benyamin Franklin dengan menggunakan layang-layang dan

benang kawat sebagai konduktornya, energi listrik di udara dapat ditangkap dalam

wujud petir.

1.3. Teori Atom

Kata ini berasal dari bahasa yunani atomos yang berarti tidak dapat dipotong.

Sesuai pengertian tersebut, Atom-atom adalah partikel penyusun semua benda yang

berukuran sangat kecil. Di dalam atom juga terdapat sub-atom, yaitu partikel

penyusun atom yang ukurannya lebih kecil. Sulit bagi kita untuk membayangkan

seberapa kecil atom ini, satu titik yang ada di akhir kalimat ini saja memiliki panjang

sekitar 20 juta atom. Setiap atom memiliki inti, yang terdiri dari proton dan neutron,

serta elektron yang bergerak cepat di sekitar inti. Elektron-elektron ini terdapat pada

tingkatan energi yang berbeda-beda, yang disebut kulit, tiap kulit memiliki jumlah

batas untuk elektron, apabila elektron di kulit pertama sudah memenuhi batas, maka

elektron akan memenuhi kulit kedua dan seterusnya.

13

Elektron, neutron dan proton merupakan bagian terkecil dari atom, namun

para ilmuan modern berpendapat bahwa proton dan neutron tersusun atas partikel-

partikel yang lebih kecil lagi yang disebut kuark.

1.3.1.Teori Atom Thomson

Berdasarkan penemuan tabung katode yang lebih baik oleh William

Crookers, maka J.J. Thomson meneliti lebih lanjut tentang sinar katode dan dapat

dipastikan bahwa sinar katode merupakan partikel, sebab dapat memutar baling-

baling yang diletakkan diantara katode dan anode. Dari hasil percobaan ini, Thomson

menyatakan bahwa sinar katode merupakan partikel penyusun atom (partikel

subatom) yang bermuatan negatif dan selanjutnya disebut elektron.

Atom merupakan partikel yang bersifat netral, oleh karena elektron bermuatan

negatif, maka harus ada partikel lain yang bermuatan positif untuk menetrallkan

muatan negatif elektron tersebut. Dari penemuannya tersebut, Thomson memperbaiki

kelemahan dari teori atom dalton dan mengemukakan teori atomnya yang dikenal

sebagai Teori Atom Thomson. Yang menyatakan bahwa:

“Atom merupakan bola pejal yang bermuatan positif dan

didalamya tersebar muatan negatif elektron”.

14

Model atom ini dapat diGambarkan sebagai jambu biji yang sudah dikelupas

kulitnya. Biji jambu mengGambarkan elektron yang tersebar merata dalam bola

daging jambu yang pejal, yang pada model atom Thomson dianalogikan sebagai bola

positif yang pejal.

1.3.2.Teori Atom Rutherford

Pada awalnya Rutherford bersama dua orang muridnya (Hans Geigerdan dan

Erners Masreden) melakukan sebuah percobaan yang dikenal dengan hamburan sinar

alfa (λ) terhadap lempeng tipis emas. Namun sebelumya telah ditemukan adanya

partikel alfa, yaitu partikel yang bermuatan positif dan bergerak lurus serta berdaya

tembus besar sehingga dapat menembus lembaran tipis kertas.

Percobaan tersebut sebenarnya bertujuan untuk menguji pendapat yang

diajukan Thomson. Thomson berpendapat bahwa atom merupakan bola pejal positif

yang bila dikenai partikel alfa akan dipantulkan atau dibelokkan. Sedangkan dari

pengamatan Rutherford bersama dua orang muridnya, didapatkan fakta bahwa

apabila partikel alfa ditembakkan pada lempeng emas yang sangat tipis, maka

sebagian besar partikel alfa diteruskan (ada penyimpangan sudut kurang dari 1°) dan

ada yang dibelokkan.

15

Tetapi dari pengamatan yang dilakukan oleh Marsden diperoleh fakta bahwa

satu diantara 20.000 partikel alfa akan membelok sudut 90° bahkan lebih. Dengan

percobaan ini maka Rutherford menarik kesimpulan tentang teori atomnya yaitu:

Sebagian besar sinar alfa yang menembus pelat tipis emas terjadi disebabkan

sebagian besar atom adalah ruang kosong atau ruang terbuka. Sinar alfa yang

dibelokkan dengan sudut besar terjadi karena mendekati inti atom atau ada

gaya tarik. Sinar alfa yang dipantulkan kembali adalah sinar alfa yang

menumbuk inti atom atau adanya gaya tolak.

Dengan asumsi ini maka Rutherford mengajukan bahwa atom bukan

merupakan benda pejal seperti yang dikemukakan oleh Thomson akan tetapi atom

memiliki inti atom yang sangat pejal (massive) dimana berat atom terletak dan

elektron yang mengitari inti dengan jarak yang cukup besar jika dibandingkan dengan

diameter inti atom.

Itulah sebabnya mengapa atom sebagian besar adalah ruang kosong. Atau kita

bisa mengatakan bahwa ukuran inti atom relatif sangat kecil jika dibandingkan

dengan keseluruhan atom itu sendiri. Setelah penemuan Rutherford ini maka para

ilmuwan menyadari bahwa atom bukan merupakan zat tunggal akan tetapi dibangun

oleh subpartikel atom.

Dengan penelitian selanjutnya mereka mengetahui bahwa inti atom bermuatan

positif (dimana jumlah muatannya sama dengan nomor atom). Dan penelitian

16

selanjutnya para ilmuwan menemukan bahwa jumlah electron adalah sama dengan

nomor atom, dengan demikian atom bermuatan netral (muatan positif sama dengan

muatan negatifnya). Dari hasil di atas, Rutherford berpendapat mengenai teori

atomnya bahwa:

Sebagian besar dari atom merupakan permukaan kosong.

Atom memiliki inti atom bermuatan positif yang merupakan pusat massa

atom.

Elektron bergerak mengelilingi inti dengan kecepatan yanga sangat tinggi.

Sebagian besar partikel α lewat tanpa mengalami pembelokkan/hambatan.

Sebagian kecil dibelokkan, dan sedikit sekali yang dipantulkan.

Berdasarkan fakta-fakta yang didapatkan dari percobaan tersebut, Rutherford

mengusulkan model atom yang dikenal dengan Teori Atom Rutherford yang

menyatakan bahwa:

“Atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dan

bermuatan positif yang dikelilingi oleh elektron yang

bermuatan negatif”.

Elektron bergerak mengelilingi inti dengan lintasan yang berbentuk lingkaran

atau elips. Rutherford menduga bahwa di dalam inti atom terdapat partikel netral

yang berfungsi mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling tolak menolak.

1.4. Ikatan Kimia

Gaya yang mengikat atom-atom dalam molekul atau gabungan ion dalam

setiap senyawa disebut ikatan kimia. Konsep ini pertama kali dikemukakan pada

17

tahun 1916 oleh Gilbert Newton Lewis (1875-1946) dari Amerika dan Albrecht

Kossel (1853-1927) dari Jerman (Martin S. Silberberg, 2000). Konsep tersebut

adalah:

1. Kenyataan bahwa gas-gas mulia (He, Ne, Ar, Kr, Xe, dan Rn) sukar

membentuk senyawa merupakan bukti bahwa gas-gas mulia memiliki

susunan elektron yang stabil.

2. Setiap atom mempunyai kecenderungan untuk memiliki susunan elektron

yang stabil seperti gas mulia. Caranya dengan melepaskan elektron atau

menangkap elektron.

3. Untuk memperoleh susunan elektron yang stabil hanya dapat dicapai dengan

cara berikatan dengan atom lain, yaitu dengan cara melepaskan elektron,

menangkap elektron, maupun pemakaian elektron secara bersama-sama.

Gambar 2.3 Ikatan Atom dalam kimiaSumber: Ackerman, E., dkk., 1998, “Ilmu Biofisika”, Erlangga : Jakarta.

18

1.4.1. Ikatan Ion

Ikatan ion adalah ikatan yang terjadi akibat perpindahan elektron dari satu

atom ke atom lain (James E. Brady, 1990). Ikatan ion terbentuk antara atom yang

melepaskan elektron (logam) dengan atom yang menangkap elektron (bukan logam).

Atom logam, setelah melepaskan elektron berubah menjadi ion positif. Sedangkan

atom bukan logam, setelah menerima elektron berubah menjadi ion negatif. Antara

ion-ion yang berlawanan muatan ini terjadi tarik-menarik (gaya elektrostastis) yang

disebut ikatan ion (ikatan elektrovalen).

1.4.2. Ikatan kovalen

Menurut G.N. Lewis, Unsur-unsur logam dan bukan logam cenderung

membentuk senyawa ion untuk mencapai stabil melalui serah-terima elektron

sehingga tercapai konfigurasi elektron seperti gas mulia. Atom-atom bukan logam

dapat membentuk ikatan dengan atom-atom bukan logam melalui penggunaan

bersama pasangan atom valensinya. Ikatan kovalen biasanya terbentuk dari unsur-

unsur non logam.

Ikatan kovalen adalah ikatan yang terjadi akibat pemakaian pasangan elektron

secara bersama-sama oleh dua atom atau lebih (James E. Brady, 1990). Dalam ikatan

kovalen, setiap nucleus dalam pasangan tertarik ke dalam nucleus kedua atom. Dalam

ikatan kovalen memerlukan elektron dengan jumlah yang sesuai dengan

19

golongannya. Golongan VIIA, VIA, VA, dan IV masing-masing memerlukan satu,

dua, tiga, dan empat elektron supaya stabil, dan istimewa untuk hidrogen (H) yang

hanya memerlukan satu elektron supaya seperti helium.

IA IIIA IVA VA VIA VIIAH

2, 1B

2, 1C

2, 5N

3, 1O

3, 5F

4, 1Si

1, 8P

2, 1S

2, 5Cl

3, 0As2, 0

Se2, 4

Br2, 8

Te3, 0

I2, 5At2,2

Tarik menarik elektron inilah yang menyebabkan kedua atom terikat bersama.

Untuk pembentukan ikatan kovalen rangkap dua dalam molekul CO2 seperti Gambar

di bawah ini:

Sumber: Syukri (1999) hal.194

Tabel 2.2 Kelektronegatifan unsur-unsur elektronegatif

Gambar 2.4 Pembentukan molekul CO2

Sumber: perpustakaancyber.blogspot.com/2013/01/ikatan-kimia-terbaru.html

20

Konfigurasi elektron atom 6C= 2, 4

Untuk membentuk konfigurasi Ne (2, 8), diperlukan 4 elektron tambahan. Ke-

4 elektron ini diperoleh dari atom O. Setiap atom O menyumbang 2 elektron valensi

sehingga membentuk dua buahikatan kovalen rangkap dua.

1.5. Proses Dasar ionisasi

Inonisasi adalah proses munculnya ion disekitar elektroda karena

meningkatnya tegangan yang diterapkan. Tegangan yang menyebabkan elektron

keluar untuk pertama kalinya disebut tegangan insepsi. Kegagalan listrik yang

terjadi di udara tergantung dari jumlah elektron bebas yang ada di udara.

Penyebab tembus antara lain tekanan, temperatur, kelembaban, konfigurasi

medan, tegangan yang diterapkan, material elektroda, kondisi permukaan elektroda.

Pembangkitan ion antara lain dengan cara benturan (collision) elektron,

ionisasi thermal, fotoionisasi dan pelepasan (detachment) elektron.

1.6. Mekanisme Kegagalan Isolasi Gas

Dalam mekanisme tembus listrik bahan isolasi, ada beberapa peristiwa/proses yang

berperan di dalamnya, antara lain:

a. Ionisasi, yaitu peristiwa terlepasnya elektron dari ikatan atom netral sehingga

menghasilkan satu elektron bebas dan ion positif.

b. Deionisasi, yaitu peristiwa dimana satu ion positif menangkap elektron bebas

sehingga ion positif tersebut menjasi atom netral.

21

c. Emisi, yaitu peristiwa terlepasnya elektron dari permukaan logam menjadi

elektron bebas

Proses dasar dalam kegagalan isolasi gas adalah ionisasi benturan oleh

elektron. Ada dua jenis proses dasar yaitu :

Proses primer, yang memungkinkan terjadinya banjiran electron.

Proses sekunder, yang memungkinkan terjadinya peningkatan banjiran

electron.

Saat ini dikenal dua mekanisme kegagalan gas yaitu :

Mekanisme Townsend

Mekanisme Streamer

1.6.1. Mekanisme Kegagalan Townsend

Pada proses primer, elektron yang dibebaskan bergerak cepat sehingga timbul

energi yang cukup kuat untuk menimbulkan banjiran elektron. Jumlah elektron Ne

pada lintasan sejauh dx akan bertambah dengan dNe, sehingga elektron bebas

tambahan yang terjadi dalam lapisan dx adalah dNe = Ne.dx .

Ternyata jumlah elektron bebas dNe yang bertambah akibat proses ionisasi

sama besarnya dengan jumlah ion positif dN+ baru yang dihasilkan, sehingga:

dNe = dN+ = Ne.(t).dt

dimana :

α : koefisien ionisasi Townsend

dN+ : junlah ion positif baru yang dihasilkan

Ne : jumlah total elektron

22

Vd : kecepatan luncur elektron

Pada medan uniform, konstan, Ne = N0, x = 0 sehingga Ne = N0 x

Jumlah elektron yang menumbuk anoda per detik sejauh d dari katoda sama dengan

jumlah ion positif yaitu N+ = N0 x

Jumlah elektron yang meninggalkan katoda dan mencapai anoda adalah :

Arus ini akan naik terus sampai terjadi peralihan menjadi pelepasan yang bertahan

sendiri. Peralihan ini adalah percikan dan  diikuti oleh perubahan arus

dengan cepat dimana karena d >> 1 maka 0 d secara teoritis menjadi tak

terhingga, tetapi dalam praktek hal ini dibatasi oleh impedansi rangkaian yang

menunjukkan mulainya percikan.

1.6.2. Mekanisme Kegagalan Streamer

Ciri utama kegagalan streamer adalah postulasi sejumlah besar foto ionisasi

molekul gas dalam ruang di depan streamer dan pembesaran medan listrik setempat

oleh muatan ruang ion pada ujung streamer. Muatan ruang ini menimbulkan distorsi

medan dalam sela. Ion positif dapat dianggap stasioner dibandingkan elektron-

elektron yang begerak cepat dan banjiran elektron terjadi dalam sela dalam awan

elektron yang membelakangi muatan ruang ion positif. Medan Er yang dihasilkan

oleh muatan ruang ini pada jari jari R adalah :

23

Pada jarak dx, jumlah pasangan elektron yang dihasilkan adalah a e a x dx sehingga:

R adalah jari jari banjiran setelah menempuh jarak x, dengan rumus diffusi R=Ö

(2Dt).

Dimana t = x/V Sehingga,

dimana :

N : kerapatan ion per cm2

e : muatan elektron ( C )

e0 : permitivitas ruang bebas

R: jari jari (cm)

V : kecepatan banjiran, dan

D : koefisien diffusi.

1.7. Gasifikasi Plasma

“Plasma merupakan kondisi gas terionisasi yang terjadi di alam. Namun,

plasma juga dapat dibuat yakni dengan metode electrical discharge. Metode ini

24

dilakukan dengan menambahkan hydrogen pada gas sehingga hydrogen terlucuti dari

atom”.( Dr.Anto Tri Sugiharto)

Gasifikasi plasma merupakan suatu metode efektif dalam menguraikan

berbagai senyawa hydrogen dan anorganik menjadi elemen-elemen dasar dari sebuah

senyawa, sehingga elemen-elemen tersebut dapat digunakan kembali (reuse) dan

didaur ulang (recycle).

Senyawa adalah zat tunggal yang terbentuk dari beberapa unsur dengan

melalui reaksi kimia dan senyawa tersebut juga dapat diuraikan lagi menjadi unsur-

unsur pembentuknya dengan reaksi kimia tersebut. Senyawa dihasilkan dari reaksi

kimia antara dua unsur atau lebih melalui reaksi pembentukan. Misalnya,

karbondioksida (CO2) dihasilkan oleh reaksi karbon (C) dengan oksigen (O).

Senyawa dapat diuraikan menjadi unsur-unsur pembentuknya melalui reaksi

penguraian.

Senyawa mempunyai sifat yang berbeda dengan unsur-unsur pembentuknya.

Senyawa hanya dapt diuraikan menjadi unsur-unsur pembentuknya melalui reaksi

kimia. Pada kondisi yang sama, senyawa dapat memiliki wujud berbeda dengan

unsur-unsur pembentuknya. Sifat fisika dan kimia senyawa berbeda dengan unsur-

unsur pembentuknya. Misalnya reaksi antara gas hydrogen dan gas oksigen

membentuk senyawa air yang berwujud cair.

25

2.8. INTREGATED CIRCUIT

2.8.1.MIKROKONTROLER AVR

Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc processor) dari Atmel ini

menggunakan arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer) yang artinya

prosesor tersebut memiliki set instruksi program yang lebih sedikit dibandingkan

dengan MCS-51 yang menerapkan arsitektur CISC (Complex Instruction Set

Computer).

Hampir semua instruksi prosesor RISC adalah instruksi dasar (belum tentu

sederhana), sehingga instruksi-instruksi ini umumnya hanya memerlukan 1 siklus

mesin untuk menjalankannya. Kecuali instruksi percabangan yang membutuhkan 2

siklus mesin. RISC biasanya dibuat dengan arsitektur Harvard, karena arsitektur ini

yang memungkinkan untuk membuat eksekusi instruksi selesai dikerjakan dalam 

satu atau dua siklus mesin, sehingga akan semakin cepat dan handal. Proses

downloading programnya relatif lebih mudah karena dapat dilakukan langsung pada

sistemnya.

Sekarang ini, AVR dapat dikelompokkan menjadi 6 kelas, yaitu keluarga

ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATmega, keluarga AT90CAN, keluarga

AT90PWM dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas

26

adalah memori, peripheral, dan fungsinya, sedangkan dari segi arsitektur dan instruksi

yang digunakan, mereka hampir sama. Sebagai pengendali utama dalam pembuatan

robot ini, digunakan salah satu produk ATMEL dari keluarga ATmega yaitu

ATmega8535.

2.8.1.1. ARSITEKTUR ATMEGA8535

Mikrokontroler ATmega8535 memiliki fitur-fitur utama, seperti 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 unit Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan.

4. CPU yang terdiri atas 32 buah register.

5. Watchdog Timer dengan osilator internal.

6. SRAM sebesar 512 byte.

7. Memori Flash sebesar 8 kbytes dengan kemampuan Read While Write.

8. Unit interupsi internal dan eksternal.

9. Port antarmuka SPI.

10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.

11. Antarmuka komparator analog.

12. Port USART untuk komunikasi serial.

Mikrokontroler AVR ATMega8535 merupakan mikrokontroler produksi

Atmel dengan 8 KByte In-System Programmable-Flash, 512 Byte EEPROM dan 512

Bytes Internal SRAM. AVR ATMega8535 memiliki seluruh fitur yang dimiliki

27

AT90S8535. Selain itu, konfigurasi pin AVR ATMega8535 juga kompatibel dengan

AT90S8535.

Diagram blok arsitektur ATmega8535 ditunjukkan oleh Gambar 2.3. Terdapat

sebuah inti prosesor (processor core) yaitu Central Processing Unit, di mana terjadi

proses pengumpanan instruksi (fetching) dan komputasi data. Seluruh register umum

sebanyak 32 buah terhubung langsung dengan unit ALU (Arithmatic and Logic Unit).

Tedapat empat buah port masing-masing delapan bit dapat difungsikan sebagai

masukan maupun keluaran.

Media penyimpan program berupa Flash Memory, sedangkan penympan data

berupa SRAM (Static Ramdom Access Memory) dan EEPROM (Electrical Erasable

Programmable Read Only Memory). Untuk komunikasi data tersedia fasilitas SPI

(Serial Peripheral Interface), USART (Universal Synchronous and Asynchronous

serial Receiver and Transmitter), serta TWI (Two-wire Serial Interface).

Gambar 2.6 Arsitektur ATmega8535Sumber: Wardhana, Lingga. 2006.”Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATMega8535 Simulasi, Hardware, dan Aplikasi”. Penerbit Andi:Yogyakarta.

28

Di samping itu terdapat fitur tambahan, antara lain AC (Analog Comparator),

8 kanal 10-bit ADC (Analog to Digital Converter), 3 buah Timer/Counter, WDT

(Watchdog Timer), manajemen penghematan daya (Sleep Mode), serta osilator

internal 8 MHz. Seluruh fitur terhubung ke bus 8 bit. Unit interupsi menyediakan

sumber interupsi hingga 21 macam. Sebuah stack pointer selebar 16 bit dapat

digunakan untuk menyimpan data sementara saat interupsi.

Mikrokontroler ATmega8535 dapat dipasang pada frekuensi kerja hingga 16

MHz (maksimal 8MHz untuk versi ATmega8535L). Sumber frekuensi bisa dari luar

berupa osilator kristal, atau menggunakan osilator internal.

Keluarga AVR dapat mengeksekusi instruksi dengan cepat karena

menggunakan teknik “memegang sambil mengerjakan” (fetch during execution).

Dalam satu siklus clock, terdapat dua register independen yang dapat diakses oleh

satu instruksi.

2.8.1.2. KONFIGURASI PIN ATMEGA8535

ATMega8535 terdiri atas 40 pin dengan konfigurasi seperti pada Tabel 2.3

Nama Pin Fungsi

Gambar 2.6 Arsitektur ATmega8535Sumber: Wardhana, Lingga. 2006.”Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATMega8535 Simulasi, Hardware, dan Aplikasi”. Penerbit Andi:Yogyakarta.

Table 2.3 Deskripsi pin Atmega8535

29

VCC Catu daya

GND Ground

Port A

(PA7..PA0)

Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor pull-up internal.

Juga berfungsi sebagai masukan analog ke ADC (ADC0 s.d.

ADC7)

Port B

(PB7..PB0)

Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor pull-up internal.

Fungsi khusus masing-masing pin :

Port Pin Fungsi lain

PB0 T0 (Timer/Counter0 External Counter Input)

PB1 T1 (Timer/Counter1 External Counter Input)

PB2 AIN0 (Analog Comparator Positive Input)

PB3 AIN1 (Analog Comparator Negative Input)

PB4 SS (SPI Slave Select Input)

PB5 MOSI (SPI Bus Master Output/Slave Input)

PB6 MISO (SPI Bus Master Input/Slave Output)

PB7 SCK (SPI Bus Serial Clock)

Port C

(PC7..PC0)

Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor pull-up internal.

Dua pin yaitu PC6 dan PC7 berfungsi sebagai oscillator luar untuk

Timer/Counter2.

Port D

(PD7..PD0)

Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor pull-up internal.

Fungsi khusus masing-masing pin :

Port Pin Fungsi lain

30

PD0 RXD (UART Input Line)

PD1 TXD (UART Output Line)

PD2 INT0 (External Interrupt 0 Input)

PD3 INT1 (External Interrupt 1 Input)

PD4 OC1B (Timer/Counter1 Output CompareB Match

Output)

PD5 OC1A (Timer/Counter1 Output CompareA Match

Output)

PD6 ICP (Timer/Counter1 Input Capture Pin)

PD7 OC2 (Timer/Counter2 Output Compare Match Output)

RESET Masukan reset. Sebuah reset terjadi jika pin ini diberi logika

rendah melebihi periode minimum yang diperlukan.

XTAL1 Masukan ke inverting oscillator amplifier dan masukan ke

rangkaian clock internal.

XTAL2 Keluaran dari inverting oscillator amplifier.

AVCC Catu daya untuk port A dan ADC.

AREF Referensi masukan analog untuk ADC.

AGND Ground analog.

Gambar 2.7 Konfigurasi pin ATMega 8535

31

1.1.1. NE555

1.1.1.1. Rangkaian Monostable

IC ini didesain sedemikian rupa sehingga hanya memerlukan sedikit

komponen luar untuk bekerja. Diantaranya yang utama adalah resistor dan kapasitor

luar (eksternal). IC ini memang bekerja dengan memanfaatkan prinsip pengisian

(charging) dan pengosongan (discharging) dari kapasitor melalui resistor luar

tersebut. Untuk menjelaskan prinsip kerjanya, coba perhatikan diagram Gambar IC

555 dengan resistor dan kapasitor luar berikut ini. Rangkaian ini tidak lain adalah

sebuah rangkaian pewaktu (timer) monostable.

Gambar 2.7 Konfigurasi pin ATMega 8535

Gambar 2.8 Rangkaian pewaktu monostableSumber: http://duniainformatikaindonesia.blogspot.com/2013/03/rangkaian-

penghasil-clock.html

32

Prinsip dari rangkaian ini akan menghasilkan pulsa tunggal dengan lama

tertentu pada keluaran pin 3, jika pin 2 dari komponen ini dipicu. Perhatikan di dalam

IC ini ada dua komparator yaitu Comp A dan Comp B. Perhatikan juga di dalam IC

ini ada 3 resistor internal R yang besarnya sama. Dengan susunan seri yang demikian

terhadap VCC dan GND, rangkaian resistor internal ini merupakan pembagi

tegangan. Susunan ini memberikan tegangan referensi yang masing-masing besarnya

2/3 VCC pada input negatif komparator A dan 1/3 VCC pada input positif

komparator B.

Pada keadaan tanpa input, keluaran pin 3 adalah 0 (ground atau normally

low). Transistor Q1 yang ada di dalam IC ini selalu ON dan mencegah kapasitor

eksternal C dari proses pengisisian (charging). Ketika ada sinyal trigger dari 1 ke 0

(VCC to GND) yang diumpankan ke pin 2 dan lebih kecil dari 1/3 VCC, maka serta

merta komparator B men-set keluaran flip-flop. Ini pada gilirannya memicu transistor

Q1 menjadi OFF. Jika transistor Q1 OFF akan membuka jalan bagi resistor eksternal

R untuk mulai mengisi kapasitor C (charging). Pada saat yang sama output dari pin 3

menjadi high (VCC), dan terus high sampai satu saat tertentu yang diinginkan. Sebut

saja lamanya adalah t detik, yaitu waktu yang diperlukan untuk mengisi kapasitor C

mencapai tegangan 2/3 VCC. Tegangan C ini disambungkan ke pin 6 yang tidak lain

merupakan input positif comp A. Maka jika tegangan 2/3 VCC ini tercapai,

komparator A akan men-reset flip-flop dan serta merta transistor internal Q1 menjadi

33

ON kembali. Pada saat yang sama keluaran pin 3 dari IC 555 tersebut kembali

menjadi 0 (GND).

Berapa lama pulsa yang dihasilkan amat tergantung dari nilai resitor dan

kapasitor eksternal yang pasangkan. Dari rumus ekponensial pengisian kapasitor

diketahui bahwa :

Vt = VCC(1- e-t/RC) ….. (1)

Vt adalah tegangan pada saat waktu t. Jika t adalah waktu eksponensial yang

diperlukan untuk mengisi kapasitor sampai Vt = 2/3 VCC, maka rumus (1) dapat

disubstitusi dengan nilai ini menjadi:

2/3 = 1-e-t/RC

1/3 = e-t/RC

ln(1/3) = -t/RC dan seterusnya dapat diperoleh

t = (1.0986123)RC yang dibulatkan menjadi

t = 1.1 RC

1.1.2. Rangkaian Astable

Sedikit berdeda dengan rangkaian monostable, rangkaian astable dibuat

dengan mengubah susunan resitor dan kapasitor luar pada IC 555 seperti Gambar

berikut. Ada dua buah resistor Ra dan Rb serta satu kapasitor eksternal C yang

diperlukan. Prinsipnya rangkaian astable dibuat agar memicu dirinya sendiri

berulang-ulang sehingga rangkaian ini dapat menghasilkan sinyal osilasi pada

keluarannya. Pada saat power supply rangkaian ini di hidupkan, kapasitor C mulai

terisi melalui resistor Ra dan Rb sampai mencapai tegangan 2/3 VCC. Pada saat

34

tegangan ini tercapai, dapat dimengerti komparator A dari IC 555 mulai bekerja

mereset flip-flop dan seterusnya membuat transistor Q1 ON. Ketika transisor ON,

resitor Rb seolah dihubung singkat ke ground sehingga kapasitor C membuang

muatannya (discharging) melalui resistor Rb. Pada saat ini keluaran pin 3 menjadi 0

(GND). Ketika discharging, tegangan pada pin 2 terus turun sampai mencapai 1/3

VCC. Ketika tegangan ini tercapai, bisa dipahami giliran komparator B yang bekerja

dan kembali memicu transistor Q1 menjadi OFF. Ini menyebabkan keluaran pin 3

kembali menjadi high (VCC). Demikian seterusnya berulang-ulang sehingga

terbentuk sinyal osilasi pada keluaran pin3. Terlihat di sini sinyal pemicu (trigger)

kedua komparator tersebut bekerja bergantian pada tegangan antara 1/3 VCC dan 2/3

VCC. Inilah batasan untuk mengetahui lebar pulsa dan periode osilasi yang

dihasilkan. Misal diasumsikan t1 adalah waktu proses pengisian kapasitor yang di isi

melalui resistor R1 dan R2 dari 1/3 VCC sampai 2/3 VCC. Diasumsikan juga t2

adalah waktu discharging kapasitor melalui resistor Rb dari tegangan 2/3 VCC

menjadi 1/3 VCC. Dengan perhitungan eksponensial dengan batasan 1/3 VCC dan

2/3 VCC maka dapat diperoleh:

t1 = ln(2) (R1+R2)C = 0.693 (R1+R2)C

dan

t2 = ln(2) R2C = 0.693 R2C

35

Periode osilator adalah dapat diketahui dengan menghitung T = t1 + t2.

Persentasi duty cycle dari sinyal osilasi yang dihasilkan dihitung dari rumus t1/T. Jadi

jika diinginkan duty cycle osilator sebesar (mendekati) 50%, maka dapat digunakan

resistor R1 yang relatif jauh lebih kecil dari resistor R2.

Satu hal yang menarik dari komponen IC 555, baik timer aplikasi rangkaian

monostable maupun frekuensi osilasi dari rangkaian astable tidak tergantung dari

berapa nilai tegangan kerja VCC yang diberikan. Tegangan kerja IC 555 bisa

bervariasi antara 5 sampai 15 Vdc. Tingkat keakuratan waktu (timing) yang

dihasilkan tergantung dari nilai dan toleransi dari resistor dan kapasitor eksternal

yang digunakan. Untuk rangkaian yang tergolong time critical, biasanya digunakan

kapasitor dan resistor yang presisi dengan toleransi yang kecil. Pada banyak nota

aplikasi, biasanya juga ditambahkan kapasitor 10 nF pada pin 5 ke ground untuk

menjamin kestabilan tegangan referensi 2/3 VCC. Banyak aplikasi lain yang bisa

dibuat dngan IC 555, salah satu aplikasi yang populer lainnya adalah rangkaian PWM

(Pulse Width Modulation). IC 555 digunakan sebagai pembangkit sinyal clock untuk

menentukan besar frekuensinya digunakan rumus:

36

F= 1,44

( R1+2R2) C

1.1. SENSOR MQ-7

MQ 7 merupakan sensor gas yang digunakan dalam peralatan untuk

mendeteksi gas karbon monoksida (CO) dalam kehidupan sehari-hari, industri, atau

mobil. Fitur dari sensor gas MQ7 ini adalah mempunyai sensitivitas yang tinggi

terhadap karbon monoksida (CO), stabil, dan berumur panjang. Sensor ini

menggunakan catu daya heater : 5V AC/DC dan menggunakan catu daya rangkaian :

5VDC, jarak pengukuran : 20 - 2000ppm untuk ampu mengukur gas karbon

monoksida.

Kondisi Standar Sensor Bekerja

VC/(Tegangan Rangkaian) = 5V±0.1

VH (H)/ Tegangan Pemanas (Tinggi) = 5V±0.1

VH (L)/ Tegangan Pemanas (Rendah) = 1.4V±0.1

RL/Resistansi Beban Dapat disesuaikan

Gambar 2.10 Sensor MQ-7Sumber: www.pololu.com

37

RH Resistansi Pemanas = 33Ω±5%

TH (H) Waktu Pemanasan (Tinggi) = 60±1 seconds

TH (L) Waktu Pemanasan (Rendah) = 90±1 seconds

PH Konsumsi Pemanasan = Sekitar 350mW

Kondisi Lingkungan

Tao/Suhu Penggunaan = -20℃-50℃ Tas/Suhu Penyimpanan = -20℃-50℃

RH/Kelembapan Relatif = kurang dari 95%RH

O2 Konsentrasi Oksigen = 21%(stand condition) (Konsentrasi

Oksigen dapat mempengaruhi sensitivitas)

Karakteristik Sensitivitas

Rs/ Tahanan Permukaan Terhadap Tubuh = 2-20k pada 100ppm

Carbon Monoxide(CO)

a(300/100ppm)/ Tingkat Konsentrasi Kemiringan = Kurang dari 0.5

Rs (300ppm)/Rs(100ppm)

Standar Kondisi Bekerja = Temperature -20℃±2℃ Kelembapan

65%±5% , RL:10KΩ±5%, Vc:5V±0.1V VH:5V±0.1V,

VH:1.4V±0.1V

Waktu Panaskan Tidak kurang dari 48 jam

38

Jarak Deteksi: 20ppm-2000ppm carbon monoxide

Struktur, Konfigurasi, dan Dasar Rangkaian Pengukuran

Struktur dan konfigurasi MQ-7 sensor gas ditunjukkan pada gambar 2.11

(Konfigurasi A atau B), sensor disusun oleh mikro AL2O3 tabung keramik, Tin

Dioksida (SnO2) lapisan sensitif, elektroda pengukuran dan pemanas adalah tetap

menjadi kerak yang dibuat oleh plastik dan stainless steel bersih. Pemanas

menyediakan kondisi kerja yang diperlukan untuk pekerjaan komponen sensitif.

MQ-7 dibuat dengan 6 pin, 4 dari mereka yang digunakan untuk mengambil sinyal,

dan 2 lainnya digunakan untuk menyediakan arus pemanasan.

Gambar 2.11 Konfigurasi MQ-7Sumber: www.hwsensor.com

39

1.2. TRANFORMATOR

Transformator adalah induksi bersama (mutual induction) antara dua

rangkaian yang dihubungkan oleh fluks magnet. Dalam bentuk yang sederhana,

transformator terdiri dari dua buah kumparan yang secara listrik terpisah tetapi

secara magnet dihubungkan oleh suatu alur induksi. Kedua kumparan tersebut

mempunyai mutual induction yang tinggi. Jika salah satu kumparan dihubungkan

dengan sumber tegangan bolak-balik, fluks bolak-balik timbul di dalam inti besi

yang dihubungkan dengan kumparan yang lain menyebabkan atau menimbulkan

ggl (gaya gerak listrik) induksi (sesuai dengan induksi elektromagnet) dari

hukum faraday.

Berdasarkan hukum Faraday yang menyatakan magnitude dari

electromotive force (emf) proporsional terhadap perubahan fluks terhubung dan

hukum Lenz yang menyatakan arah dari emf berlawanan dengan arah fluks

Gambar 2.13 Rangkaian transformer

Gambar 2.12 Rangkaian dasar pengukuran sensor MQ-7Sumber: www.hwsensor.com

40

sebagai reaksi perlawanan dari perubahan

fluks tersebut didapatkan persaman :

e=−( dΦdt )

Dimana:

e = emf sesaat (instantaneous emf)

Φ = fluks terhubung (linked flux)

Dan pada transformer ideal yang dieksitasi dengan sumber sinusoidal

berlaku persamaan:

E = 4,44 Φm N f

Dimana:

E = Tegangan (rms)

N = jumlah lilitan

Φm = fluks puncak (peak flux)

f = frekuensi

dan persamaan:

E 1E 2

= N 1N 2

Dikarenakan pada transformer ideal seluruh mutual flux yang dihasilkan

salah satu kumparan akan diterima seutuhnya oleh kumparan yang lainnya tanpa

adanya leakage flux maupun loss lain misalnya berubah menjadi panas. Atas dasar

inilah didapatkan pula persamaan:

P1 = P2

41

V1.I1 = V2.I2

N1.I1 = N2.I2

1.3. PWM (Pulse Width Modulation)

Pulse Width Modulation (PWM) secara umum adalah sebuah cara

memanipulasi lebar sinyal yang dinyatakan dengan pulsa dalam suatu perioda,

untuk mendapatkan tegangan rata-rata yang berbeda. Beberapa Contoh aplikasi

PWM adalah pemodulasian data untuk telekomunikasi, pengontrolan daya atau

tegangan yang masuk ke beban, regulator tegangan, audio effect dan penguatan,

serta aplikasi-aplikasi lainnya.

Sinyal PWM pada umumnya memiliki amplitudo dan frekuensi dasar yang

tetap, namun memiliki lebar pulsa yang bervariasi. Lebar Pulsa PWM berbanding

lurus dengan amplitudo sinyal asli yang belum termodulasi. Artinya, Sinyal

PWM memiliki frekuensi gelombang yang tetap namun duty cycle bervariasi

(antara 0% hingga 100%)

T total = T on + T off

Gambar 2.14 Sinyal PWMSumber : http://ini-robot.blogspot.com

42

D = Ton

T total

V out = D xV ¿

V out = Ton

T total

x V ¿

Dimana:

T on = waktu pulsa “ high”

T off = waktu pulsa “low”

D = Duty cycle

Dari persamaan diatas diketahui bahwa perubahan duty cycle akan merubah

tegangan keluaran atau tegangan rata-rata seperti Gambar 2.15.

Pulse Width Modulation (PWM) merupakan salah satu teknik untuk

Gambar 2.15 Vrata-rata Sinyal PWMSumber : http://ini-robot.blogspot.com

43

mendapatkan signal analog dari sebuah piranti digital. Sebenarnya Sinyal PWM

dapat dibangkitkan dengan banyak cara, dapat menggunakan metode analog

dengan menggunakan rankaian op-amp atau dengan menggunakan metode digital.

Dengan metode analog setiap perubahan PWM-nya sangat halus, sedangkan

menggunakan metode digital setiap perubahan PWM dipengaruhi oleh resolusi dari

PWM itu sendiri. Resolusi adalah jumlah variasi perubahan nilai dalam PWM

tersebut. Misalkan suatu PWM memiliki resolusi 8 bit berarti PWM ini memiliki

variasi perubahan nilai sebanyak 28 = 256 variasi mulai dari 0 – 255 perubahan nilai

yang mewakili duty cycle 0 – 100% dari keluaran PWM tersebut

Gambar 2.16 Duty Cycle dan Resolusi PWMSumber : http://kecoakacau.blogspot.com