Laporan Tugas Akhir BAB II STT Telematika Telkom Purwokerto

Laporan Tugas Akhir BAB II

STT Telematika Telkom Purwokerto 6 D310008

BAB II

DASAR TEORI

Pada bab II ini menjelaskan tentang teori dasar yang menunjang tugas akhir yang

meliputi perangkat keras maupun perangkat lunak yang digunakan seperti mikrokontroler

ATMega 8, sensor cahaya Light Dependent Resistor (LDR), motor DC dan teori lainnya

yang mendukung dalam melakukan perancangan dan pembuatan simulasi alat pendeteksi

hujan dengan report Short Message Service (SMS) ini seperti sistem komunikasi Global

System for Mobile Communication (GSM) terutama yang berkaitan dengan pengiriman

Short Message Service (SMS).

2.1 GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATION (GSM)[11]

Global System For Mobile Communication (GSM) adalah Teknologi yang

memanfaatkan gelombang mikro dan pengiriman sinyal yang terbagi berdasarkan

waktu tertentu, sehingga sinyal informasi yang dikirim akan sampai pada tujuan.

GSM juga teknologi selular yang banyak digunakan orang di seluruh dunia.

Kemajuan teknologi telekomunikasi khususnya telekomunikasi selular yang sangat

pesat menuntut peningkatan layanan komunikasi. Kemajuan tersebut juga merupakan

gambaran semakin meningkatnya aktivitas dan mobilitas komunikasi masyarakat

baik secara kuantitas maupun kualitas.

2.1.1 Alokasi Frekuensi Operator GSM di Indonesia[11]

Alokasi frekuensi Global System For Mobile Communication (GSM) yang

banyak dipakai di Indonesia yaitu pada pita 900 MHz, dan 1800 MHz. Kedua alokasi

frekuensi ini memiliki frekuensi downlink dan uplink. Frekuensi downlink adalah

frekuensi yang dipancarkan oleh BTS-BTS untuk berkomunikasi dengan handphone

pelanggan dan juga menghasilkan apa yang disebut sebagai coverage footprint

operator sedangkan frekuensi uplink adalah frekuensi yang digunakan oleh

handphone-handphone pelanggan agar bisa terhubung ke jaringan.

Di Indonesia, ada lima operator GSM (Telkomsel, Indosat, XL, Axis dan

Three) yang memiliki ijin operasi. Pada gambar 2.1 dapat dilihat berapa total alokasi

7 Laporan Tugas Akhir BAB II

STT Telematika Telkom Purwokerto D310008

frekuensi dari setiap operator GSM. Pada frekuensi GSM 900, hanya terdapat tiga

operator yaitu Telkomsel, Xl dan Indosat. Tetapi indosat lebih menguasai total

alokasi frekuensinya. Sementara pada frekuensi GSM 1800, terdapat lima operator

yaitu Telkomsel, Indosat, Xl, Three dan Axis. Telkomsel lebih menguasai total

alokasi frekuensinya dibandingkan dengan operator lain pada frekuensi GSM 1800.

Gambar 2.2 menunjukan total alokasi frekuensi yang dimiliki masing-masing

operator GSM di Indonesia. Terlihat bahwa Telkomsel dan Indosat memiliki jumlah

frekuensi terbanyak sedangkan Three paling sedikit.

Gambar 2.1 Alokasi Frekuensi Pita GSM 900 MHz di Indonesia [11]

Gambar 2.2 Alokasi Frekuensi Pita GSM 1800 MHz di Indonesia [11]

UPLINK

935 Mhz

DOWNLINK

10 MHZ

INDOSAT

7,5 Mhz

TELKOMSEL

7,5 Mhz

XL

952,5 Mhz 954 Mhz

10 MHZ

INDOSAT

7,5 Mhz

TELKOMSEL

7,5 Mhz

XL

952,5 Mhz 954 Mhz

960 Mhz

935 Mhz 960 Mhz

1717,5 1710 1722,5 1750 1765 1775 1730 1745

1880 1805

DOWNLINK

UPLINK

7,5Mhz

XL

7,5 Mhz

INDST

7,5Mhz

TSEL

7,5Mhz

AXIS

7,5Mhz

TSEL

7,5Mhz

INDST

7,5Mhz

TSEL

7,5 Mhz

THREE

7,5Mhz

XL

7,5 Mhz

INDST

7,5Mhz

TSEL

7,5Mhz

AXIS

7,5Mhz

TSEL

7,5Mhz

IDST

7,5Mhz

TSEL

7,5 Mhz

THREE

1812,5 1817,5 1845 1860 1870 1825 1840



2.1.2 Prinsip kerja frekuensi GSM [11]

Global System For Mobile Communication (GSM) Telkomsel di Indonesia

berjalan di dua frekuensi yaitu 900 MHz dan 1800 MHz. Di frekuensi 900 MHz,

Nilai rentang frekuensi untuk tiap slotnya adalah sebesar 200 KHz. Kemudian kedua

sub-band tersebut dibagi lagi menjadi kanal-kanal, sebuah kanal pada satu sub-band

memiliki pasangan dengan sebuah kanal pada sub-band yang lain. Tiap sub-band

dibagi menjadi 124 kanal, yang kemudian masing-masing diberi nomor yang dikenal

sebagai Absolute Radio Frequency Channel Number (ARFCN). Jadi sebuah Mobile

Station (MS) yang dialokasikan pada sebuah Absolute Radio Frequency Channel

Number (ARFCN) akan beroperasi pada satu frekuensi untuk mengirim dan satu

frekuensi untuk menerima sinyal. Untuk Global System For Mobile Communication

(GSM), setiap kanal ARFCN terdiri dari sepasang frekuensi yaitu frekuensi uplink

dan downlink yang digunakan untuk mengirim dan menerima informasi antara

Mobile Station (MS) dan Base Transceiver Controler (BTS). Pada setiap kanal

Absolute Radio Frequency Channel Number (ARFCN) antara frekuensi uplink dan

downlink dipisahkan oleh lebar pita frekuensi sebesar 45 MHz dengan tujuan untuk

menghindari interferensi.

Untuk meningkatkan kapasitas kanal GSM, maka digunakan frekuensi selain

900 MHz, yaitu frekuensi 1800 MHz. Penggunaan frekuensi ini akan meningkatkan

kemampuan untuk melayani pelanggan Global System For Mobile Communication

(GSM) tetapi memiliki sisi negatif karena daerah cakupan suatu Base Transceiver

Controler (BTS) akan menjadi semakin sempit. Hal ini dikarenakan oleh pengaruh

penggunaan frekuensi yang lebih tinggi dibandingkan dengan frekuensi 900 MHz

tersebut. GSM di frekuensi 1800 MHz biasa dikenal sebagai Digital Celluler System

(DCS) 1800. Pada DCS 1800, ada 374 kanal frekuensi pembawa yang dapat

digunakan untuk melayani pelanggan GSM. Pada tabel 2.1 merupakan tabel

perbandingan antara frekuensi 900 MHz dan 1800 MHz.



Tabel 2.1 Perbandingan pada frekuensi 900 MHz dan 1800 MHz [11]

2.1.3 Short Message Service (SMS)[13]

Short Message Service (SMS) adalah layanan wireless global yang

memungkinkan pengiriman data alphanumeric antara mobile subscriber dan

eksternal sistem sehingga Short Message Service (SMS) dapat diartikan merupakan

layanan teknologi Global System for Mobile Communication (GSM) yang dapat

mengirim dan menerima pesan-pesan singkat berupa text. Karakteristik dari layanan

Short Message Service (SMS) adalah active mobile handset artinya dapat menerima

dan mengirim pesan singkat setiap waktu. Di sisi lain Short Message Service (SMS)

merupakan layanan yang bersifat store dan forward dimana setiap Short Message

Service (SMS) tidak dikirim langsung dari pengirim ke penerima tetapi melalui

sebuah Short Message Service (SMS) center yang menangani dan mengatur pesan

tersebut. Berikut struktur dasar dari jaringan Short Message Service (SMS) yang

ditunjukan pada gambar 2.3.

Gambar 2.3 Struktur Dasar dari Sebuah Short Message Service (SMS)[13]

Keterangan Frekuensi 900

(MHz)

Frekuensi 1800

(MHz)

Lebar pita 25 75

Alokasi frekuensi uplink dan

downlink 45 95

Alokasi frekuensi uplink 890 – 915 1710 – 1785

Alokasi frekunsi downlink 935 -960 1805 – 1880

Total kanal 125 375



Pada jaringan Short Message Service (SMS) yang ditunjukan pada gambar 2.3

terdiri dari dua bagian yaitu Transceiver dan Receiver. Bagian Transceiver sebagai

bagian pengirim Short Message Service (SMS) melalui Base Transceiver Controler

(BTS) yang selanjutnya data Short Message Service (SMS) tersebut akan dikirimkan

ke bagian Base Station Controler (BSC), identitas yang digunakan untuk mengirim

pesan singkat ditangani oleh bagian Short Messaging Entity (SME) kemudian data

Short Message Service (SMS) akan diterima oleh bagian yang disebut Short Message

Servie Center (SMSC) merupakan bagian yang berfungsi menerima pesan dan

melakukan forward ke alamat Mobile Station (MS) yang dituju.

SMS-Gateway yang terdiri dari bagian MSC/VLR yang berfungsi untuk

menerima pesan dari Short Message Servie Center (SMSC) dan bagian Gateway

Mobile Switching Center (GMSC) yang berfungsi untuk mencari alamat MS yang

akan dituju sebagai Receiver atau penerima Short Message Service (SMS). Setelah

melalui SMSC data SMS tersebut akan masuk pada bagian MSC/VLR yang berada

pada bagian Receiver. Kemudian data SMS tersebut akan diterima pada bagian Base

Station Controler (BSC) dan BTS yang selanjutnya akan dikirim pada bagian Mobile

Station (MS) yang berfungsi sebagai MS Receiver atau penerima Short Message

Service (SMS).

2.2 CATU DAYA[13]

Merupakan bagian yang terpenting pada suatu rangkaian karena fungsinya

sebagai sumber energi dalam rangkaian. Semua rangkaian elektronika membutuhkan

sumber tegangan DC (Direct Current) untuk beroperasi sedangkan dalam kehidupan

sehari -hari hanya terdapat sumber AC (Alternating Current). Oleh karena itu

dibutuhkan power supply yang berguna untuk mengubah sumber AC menjadi DC.

Power supply merupakan gabungan dari beberapa unit yang terpisah sehingga

menjadi satu kesatuan. power supply DC terdiri dari beberapa bagian, yaitu trafo,

penyearah (rectifier), filter dan regulator. Masing-masing bagian memiliki fungsi

yang berbeda dan memiliki beberapa faktor yang harus dipertimbangkan dalam

penggunaannya. Power supply berfungsi untuk menyediakan tegangan untuk

rangkaian elektronik pada sistem pendeteksi suhu otomatis.



Power supply memperoleh sumber tegangan dari PLN sebesar 220 VAC yang

kemudian diturunkan menjadi 12 VAC dengan menggunakan trafo step down.

Tegangan 12 VAC lalu disearahkan dengan menggunakan dioda bridge sehinggga

menghasilkan tegangan DC keluaran dari diode bridge ini masuk ke dalam IC

regulator yang berfungsi untuk menstabilkan tegangan. IC regulator yang digunakan

adalah 7805 yang menghasilkan keluaran sebesar +5 volt. Blok power supply terdiri

dari bagian-bagian yang di tunjukan pada gambar 2.4..[13]

Gambar 2.4 Blok Diagram Power Supply

Pada Blok diagram power supply diatas dapat dijelaskan sebagai berikut:

2.2.1 Transformator[13]

Transformator merupakan suatu peralatan listrik elektromagnetik statis yang

berfungsi untuk memindahkan dan mengubah daya listrik dari suatu rangkaian

listrik ke rangkaian listrik lainnya, dengan frekuensi yang sama dan perbandingan

transformasi tertentu melalui suatu magnet dan bekerja berdasarkan prinsip induksi

elektromagnetis, dimana perbandingan tegangan antara sisi primer dan sisi

sekunder berbanding lurus dengan perbandingan jumlah lilitan dan berbanding

terbalik dengan perbandingan arusnya. Berikut bentuk fisik Transformator dan

lilitan primer serta lilitan sekunder pada gambar 2.5

Tegangan

PLN 220

Volt

Rectifier

Diode

1N4002

Filter

Kapasitor IC Regulator

7805/ 5 Volt

Beban

Trafo Step

Down 1A/

12 Volt



Gambar 2.5 Bentuk Fisik Transformator dan Lilitan Primer serta Sekunder[13]

Pada dasarnya jenis Transformator dibedakan menjadi 2 jenis yaitu Trafo

Step Up dan Trafo Step Down. Trafo Step Up digunakan untuk menaikan tegangan

listrik sedangkan Trafo Step Down digunakan untuk menurunkan tegangan listrik.

Selain itu Trafo Step Up memiliki ciri-ciri lilitan kumparan primer lebih sedikit dari

pada lilitan kumparan sekunder, tegangan primer lebih kecil dari tegangan sekunder

sedangkan ciri-ciri yang dimiliki oleh Trafo Step Down adalah lilitan kumparan

primer lebih banyak daripada lilitan kumparan sekunder, kemudian tegangan primer

lebih tinggi dari tegangan sekunder. Perbandingan antara lilitan primer (Np) dan

lilitan sekunder (Ns) disebut dengan K, dimana nilai K dapat dicari dengan rumus

berikut ini[15]

:

……………………..................................(2.1)

[15]

Keterangan :

ES =Tegangan keluaran kumparan sekunder (Volt)

EP =Tegangan Keluaran kumparan primer (Volt)

NS =Jumlah lilitan sekunder (Lilitan)

NP =Jumlah lilitan Primer (Lilitan)

Apabila nilai K>1 maka jenis trafo merupakan trafo step up, sedangkan jika

nilai K<1 maka trafo merupakan jenis trafo step down. Untuk trafo ideal dimana

K=1 atau nilai masukan sama dengan nilai keluaran.

……………………………………….............(2.2)[15]



Keterangan :

Vp = Tegangan pada kumparan Primer (Volt)

Vs = Tegangan pada kumparan sekunder (Volt)

Is = Arus pada kumparan sekunder (Ampere)

Ip = Arus pada kumparan primer (Ampere)

2.2.2 Rectifier[15]

Rectifier merupakan alat yang digunakan untuk mengubah sumber arus bolak-

balik (AC) menjadi sumber arus searah (DC). Gelombang AC yang berbentuk

gelombang sinus hanya dapat dilihat dengan menggunakan alat ukur CRO.

Rangkaian rectifier banyak menggunakan transformator step down yang digunakan

untuk menurunkan tegangan sesuai dengan perbandingan transformator yang

digunakan. Pada dasarnya penyearah dibedakan menjadi 2 macam yaitu penyearah

setengah gelombang dan penyearah gelombang penuh, sedangkan untuk penyearah

gelombang penuh dibedakan menjadi penyearah gelombang penuh dengan center

tap (CT), dan penyearah gelombang penuh dengan menggunakan diode bridge.

2.2.2.1 Penyearah Setengah Gelombang[15]

Penyearah setengah gelombang merupakan rangkaian penyearah yang

paling sederhana yaitu terdiri dari satu dioda saja. Rangkaian penyearah

setengah gelombang memperoleh masukan dari sekunder trafo yang berupa

tegangan berbentuk sinus. Prinsip kerja dari penyearah setengah gelombang

adalah bahwa pada saat sinyal input berupa siklus positif maka dioda

mendapat bias maju sehingga arus akan mengalir ke beban dan sebaliknya

bila sinyal input berupa siklus negatif maka dioda mendapat bias mundur

sehingga arus tidak akan mengalir. Berikut bentuk dari penyearah setengah

gelombang. Bentuk rangkaian dari penyearah setengah gelombang bisa

dilihat pada gambar 2.6 dibawah ini :



Gambar 2.6 Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang[15]

Pada gambar 2.6 jika dioda dianggap ideal artinya tidak ada tegangan

jatuh sebesar 0,7 volt pada kaki anode-katodenya maka tegangan puncak

keluaran sama dengan tegangan puncak keluaran.

……………………………………..(2.3)[15]

Nilai rerata tegangan keluaran untuk penyearah setengah gelombang

(Vdc) atau nilai tegangan yang terbaca sesuai volt meter arus searah (DC

Voltmeter) adalah sesuai dengan formula berikut[3]

:

…………………………………………..(2.4)

[15]

Oleh karena

= 0,318 maka rumus diatas dapat diubah menjadi

…………………………………....(2.5)[15]

Bentuk penyearah setengah gelombang dapat dilihat pada gambar 2.7 dibawah ini:

Gambar 2.7 Tegangan Output Penyearah Setengah Gelombang[15]

AC Vi RL V0

2π 0

Vp

Vout

3π 4π π

ωt



2.2.2.2 Penyearah Gelombang Penuh[15]

Kegunaan lain dari dioda yang lebih umum dipakai secara praktis

yaitu sebagai penyearah gelombang penuh , dimana bentuk susunan yang

paling banyak dipakai adalah susunan penyearah jembatan. Untuk

penyearah jembatan ini, jumlah dioda yang akan dipergunakan sebanyak 4

buah dioda. Bentuk rangkaian pada penyearah gelombang penuh dapat

dilihat pada gambar 2.8.

Gambar 2.8 Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh[15]

Penyearah gelombang penuh ini menghasilkan dua kali siklus positif

lebih banyak dibandingkan dengan penyearah setengah gelombang, maka

nilai rerata tegangan keluaran DC (Vdc) adalah

…………………………………………….(2.6)

[15]

Karena nilai dari

= 0,686 maka rumus diatas dapat diubah menjadi berikut

ini :

……………………………………………………..(2.7)[15]

Pada penyearah setengah gelombang frekuensi masukan sama dengan

frekuensi keluaran. Bila fekuensi masukan sebesar 50 Hz (frekuensi standar

jala-jala listrik di Indonesia) maka besarnya nilai periode masukan adalah

=

= 20 ms

AC Vo RL

Vi

D4

D3 D2

D1



Sedangkan pada gelombang penyearah penuh , periode sinyal

gelombang adalah setengah dari periode masukan, jadi nilai periode

keluaran sebesar.

20 ms =10 ms

Maka nilai dari frekuensi keluaran pada gelombang penyearah penuh

adalah

=

= 100 Hz

Sehingga nilai dari frekuensi keluaran adalah dua kali frekuensi

masukan.

………………………………………..(2.8)[15]

Bentuk gelombang penyearah penuh ditunjukan pada gambar 2.9.

Gambar 2.9 Tegangan Output Penyearah Gelombang Penuh[15]

2.2.2.3 Rangkaian Catu Daya Center Tap (CT)[15]

Penyearah gelombang penuh dapat pula diperoleh dengan

menyearahkan dua voltase AC yang berlawanan fase dengan penyearah

setengah gelombang. Dengan dua voltase yang berlawanan maka fase

tersebut mempunyai sambungan ditengah yang disebut center tap

seperti yang ditunjukan pada gambar 2.10.

2π 0

Vp

Vout

3π 4π π

ωt



Gambar 2.10 Rangkaian Catu Daya CT[15]

Keuntungan dari rangkaian catu daya CT adalah perbandingan

voltase dri keluaran dan voltase pada dioda yang dapat mengurangi

pemborosan daya.

2.2.3 Filter[15]

Filter atau penyaring digunakan untuk mengurangi tegangan kerut (ripple

voltage) sehingga dapat diperoleh tegangan keluaran yang lebih rata, baik untuk

penyearah gelombang setengah maupun gelombang penuh. Filter diperlukan karena

rangkaian elektronik memerlukan sumber tegangan DC yang tetap, baik untuk

keperluan sumber daya dan pembiasan yang sesuai operasi rangkaian . Ada dua

komponen yang umum digunakan sebagai rangkaian filter, yaitu induktor dan

kapasitor. Berikut gambaran rangkaian penyearah dengan filter, ditunjukan oleh

gambar 2.11.

Gambar 2.11 Gambaran Pemakaian Filter pada Penyearah[15]

PENYEARAH

GELOMBANG

PENUH

FILTER

Trafo

+

-

CT

D2

D1

C R

Vout

GND



Berdasarkan pada gambar diatas bahwa keluaran dari penyearah yang ber-

filter memiliki dua komponen yaitu komponen bolak-balik (AC) dan komponen

searah (DC). Komponen AC pada penyearah disebut juga sebagai kerut (ripple).

Semakin kecil kerut, semakin baik kualitas rangkaian penyearah tersebut. Tegangan

kerut yang lebih kecil terdapat pada filter kapasitor yang terpasang pada penyearah

gelombang penuh dibandingkan dengan yang terpasang pada penyearah setengah

gelombang.

Tegangan kerut atau ripple yang dihasilkan pada filter kapasitor masukan

dapat diperkirakan besarnya berdasarkan formula berikut ini.

Vr = I.R.L / f.C……………………………..……………………(2.9)[15]

Keterangan :

Vr = Tegangan kerut puncak ke puncak (Volt)

IRL = Arus beban DC (Ampere)

F = frekuensi kerut (Hz)

C = nilai kapasitansi terpasang (farad)

2.2.4 IC Regulator[13]

Regulator digunakan sebagai penstabil untuk memberikan tegangan keluaran

yang konstan walaupun terdapat fluktuasi baik arus beban maupun tegangan input

sumber. IC Regulator yang digunakan adalah LM 7805 untuk menghasilkan output

tegangan sebesar 5 Volt. IC regulator ini akan menstabilkan tegangan DC. Selain

IC regulator 7805 juga terdapat IC regulator yang lainnya missal LM 7812

menghasilkan tegangan keluaran +12 VDC, LM 7809 menghasilkan tegangan

keluaran +9 VDC. Berikut skema dari IC regulator dan bentuk fisik LM 7805 yang

di tunjukan pada gambar 2.12.

Gambar 2.12 IC Regulator 7805 [13]



2.3 TRANSISTOR[14]

Transistor adalah komponen elektronika yang terbuat dari bahan semi

konduktor dan memiliki tiga elektroda (triode) yaitu dasar (basis), pengumpul

(kolektor) dan pemancar (emitor). Dengan ketiga elektroda (terminal) tersebut,

tegangan atau arus yang dipasang disatu terminalnya mengatur arus yang lebih

besar yang melalui dua terminal yang lain.

Transistor merupakan gabungan dari dua kata, yaitu “transfer” yang merupakan

pemindahan dan “resistor” yang merupakan penghambat. Dengan demikian

transistor dapat diaktifkan sebagai suatu pemindahan atau peralihan bahan

setengah penghantar pada suatu keadaan tertentu. Simbol transistor ditunjukan

pada gambar 2.13.

Gambar 2.13 Jenis Dan Simbol Transistor

Transistor termasuk komponen semi konduktor yang bersifat menghantar

ddan menahan arus listrik. Dari gambar 2.13 terdapat dua jenis transistor yaitu

transistor N-P-N dan transistor P-N-P. Transistor NPN adalah transistor positif

dimana transistor ini bekerja mengalirkan arus listrik apabila basis dialiri tegangan

arus positif, sedangkan transistor PNP adalah transistor negatif yang bekerja

mengalirkan arus apabila basis dialiri tegangan negatif.

Fungsi transistor dalam sebuah rangkaian elektronika memiliki peran penting

untuk mendapatkan tegangan kerja yang baik bagi sebuah rangkaian, dimana

fungsi tersebut yaitu:

2.3.1 Transisitor Sebagai Saklar[14]

Transistor bipolar dapat difungsikan sebagai saklar elektronika dengan

memanfaatkan dua keadaan transistor yaitu keadaan saturasi (sebagai



saklar tertutup) dan keadaan cut off (sebagai saklar terbuka). Transistor

memiliki daerah-daerah kerja, yaitu daerah saturasi, daerah potong (cut

off), daerah aktif dan daerah breakdown. Daerah-daerah kerja transistor

digambarkan pada kurva karakteristik transistor, ditunjukan pada gambar

2.14.

Gambar 2.14 Kurva Karakteristik Transistor.[14]

Fungsi dasar transistor sebagai saklar, ditunjukkan oleh rangkaian

yang tampak pada Gambar 2.28 di bawah ini. Jika tegangan input, Vi,

memiliki harga kurang dari tegangan yang diperlukan untuk membuat

dioda emiter berprategangan maju, maka arus IB = 0, sehingga transistor

akan jatuh pada Daerah Potong dan IC = 0. Karena IC = 0, maka tegangan

yang melintas tahanan beban RC adalah nol dan tegangan output VO =

Vcc. Pada kondisi ini, seolah-olah Transistor seperti sebuah saklar yang

terputus (off).

Gambar 2.15 Rangkaian Transistor sebagai saklar[14]

Jika tegangan input, Vi, terus meningkat sehingga Dioda Emiter diberi

prategangan maju, Transistor akan mulai masuk ke daerah aktif, sehingga:



.......................................................................... (2.10)

[14]

Sekali Transistor mulai aktif, belum diketahui apakah Transistor

berada pada daerah aktif atau berada pada daerah saturasi. Dengan

menggunakan aturan tegangan Kirchoff (KVL) pada putaran dioda

kolektor, akan didapat:

............................................................. (2.11)[14]

sehingga:

.............................................................. (2.12)

[14]

Persamaan (2.12) adalah persamaan Garis Beban Transistor. Dalam

bentuk grafik, garis ini diperlihatkan dalam Gambar 2.16. Bersamaan

dengan terus meningkatnya arus Basis, IB, transistor dapat beroperasi

sepanjang garis beban. Hal ini terus terjadi, sehingga arus basis (IB),

mencapai harga arus maksimum (IB3). Arus ini dikenal dengan arus

saturasi dan jika Transistor beroperasi pada kondisi ini, maka dikatakan ia

berada pada daerah saturasi. Oleh karena itu, arus Kolektor adalah:

.............................................................. (2.13)

[14]

Transistor bekerja seperti sebuah saklar yang terhubung (on). Titik

perpotongan terhadap sumbu IC dan VCE diperoleh dengan cara

mengatur:

= 0 maka =

= 0 maka = . sehingga

Gambar 2.16. Garis Beban dan Titik Operasi Transistor.[14]



2.4 SENSOR HUJAN[16]

Rangkaian sensor ini dirancang untuk mendeteksi air pada saat hujan turun.

Rangkaian ini menggunakan potongan papan PCB yang dibentuk sesuai dengan

kebutuhan, kemudian tembaga yang dibentuk menyerupai sirip ikan dengan dua

jalur berbeda. Jalur pertama pada rangkaian sensor hujan terhubung dengan

tegangan sumber, sedangkan tembaga kedua terhubung dengan ground dan resistor

sebagai komponen utama serta elektroda sebagai pendeteksi air. di tunjukan pada

gambar 2.17. [16]

Gambar 2.17 Rangkaian Sensor Hujan[16]

Dari gambar 2.17 dapat dilihat dimana saat air menyentuh kedua elektroda

(tembaga) maka tegangan 5V akan terhubung dengan output dan sebagian tegangan

akan berkurang karena air berfungsi sebagai penghambat. Tegangan keluarannya

sebesar 3V sampai 4.5 V dengan jarak antara kedua elektroda ±2cm dan resistor

yang digunakan sebesar 1k Ω sampai 10k Ω.

2.5 SENSOR CAHAYA[14]

Pemakaian sensor cahaya Light Dependent Resistor (LDR) dalam simulasi

pelindung hujan, di maksudkan untuk mendeteksi perubahan cuaca yang berada

disekitar sensor dan memberi masukan kepada mikrokontroller mengenai

perubahan cahaya dan selanjutnya memproses masukan yang diterima dari sensor

cahaya Light Dependent Resistor (LDR). Sensor ini merupakan satu jenis dari

resistor yang memungkinkan mengalami perubahan pada resistansinya pada saat

menerima perubahan cahaya pada suatu tempat. Nilai hambatan yang mungkin

dapat diterima pada sensor cahaya Light Dependent Resistor (LDR) tergantung



pada besar kecilnya cahaya yang diterima oleh Light Dependent Resistor (LDR) itu

sendiri ditunjukan oleh gambar 2.18.[14]

Gambar 2.18 Sensor Cahaya Light Dependent Resistor (LDR)

Sensor ini terbuat dari cadmium sulfide yaitu merupakan bahan semi konduktor

dimana resistansinya berubah-ubah menurut banyaknya cahaya (sinar) yang didapat.

Resistansi pada Light Dependent Resistor (LDR) yang biasa terjadi pada tempat

gelap sekitar 10 M Ω, dan ditempat terang resistansinya menurun menjadi sekitar

150 Ω.

Pada rangkaian sensor hujan dan sensor cahaya Light Dependent Resistor

(LDR) ini ada sebuah tambahan komponen yaitu trimpot. Trimpot adalah sebuah

resistor yang nilai hambatan ataupun nilai tahanannya dapat dirubah secara manual

sesuai dengan kebutuhan dengan cara memutar bagian pengatur pada trimpot dengan

menggunakan obeng atau alat bantu lainnya. Bentuk fisik dan symbol dari trimpot di

tunjukan pada gambar 2.19[16]

Gambar 2.19 Bentuk Fisik dan Symbol Trimpot

2.6 SAKLAR LIMIT SWITCH

Saklar limit switch adalah jenis saklar yng dilengkapi dengan katup dimana

katup ini berfungsi untuk menggantikan tombol. Pada dasarnya prinsip kerja dari

limit switch sama dengan saklar push on yaitu hanya akan menghubung ketika

katupnya ditekan pada batas penekanan yang telah ditentukan yang kemudian akan

memutus pada saat katup tidak ditekan. Limit switch masuk dalam kategori sensor

mekanis yaitu sensor yang akan memberikan perubahan elektrik pada saat terjadi



perubahan mekanik pada sensor tersebut. Pada penerapan dari limit switch adalah

sebagai sensor posisi dalam suatu benda (objek) yang bergerak. Limit switch


Gambar 2.20 Limit Switch

Dalam pengoperasian limit switch umumnya digunakan untuk :

1. Memutuskan dan menghubungkan rangkaian menggunakan objek atau

benda lain.

2. Menghidupkan daya yang besar, dengan sarana yang keil.

3. Sebagai sensor posisi atau kondisi suatu objek.

Limit switch diaktifkan dengan penekanan pada tombolnya pada batas atau

daerah yang telah ditentukan sebelumnya sehingga terjadi pemutusan atau

penghubungan rangkaian dari rangkaian tersebut. Dalam limit switch terdapat dua

kontak yaitu Normally Open (NO) dan kontak Normally Close (NC) dimana salah

satu kontak akan aktif jika tombolnya tertekan. Kontruksi dan simbol limit switch


Gambar 2.21 Kontruksi dan Simbol Limit Switch

2.7 MIKROKONTROLER ATMEGA8[12]

Mikrokontroler Alf And Vegard’s Risc Processor (AVR) merupakan salah satu

jenis mikrokontroler yang didalamnya terdapat berbagai macam fungsi.

Mikrokontroler ATmega 8 ini diproduksi oleh ATMEL, ATMEL merupakan salah



satu vendor dibagian bidang mikro elektronika yang telah mengembangkan seri AVR

sekitar tahun 1997. Mikrokontroler jenis AVR merupakan prosesor yang sekarang ini

paling banyak digunakan dalam membuat aplikasi sistem kendali bidang

instrumentasi, dibandingkan dengan mikrokontroler keluarga MCS51 seperti AT

89C51/52.

AVR sendiri mempunyai keunggulan dibandingkan dengan mikrokontroler

lainnya. Karena itu banyak orang yang menggunakan mikrokontroler ini karena

keunggulan mikrokontroler AVR yaitu AVR memiliki kecepatan eksekusi program

lebih cepat karena sebagian besar instruksi dalam satu siklus clock, berbeda dengan

instruksi MCS51 yang membutuhkan 12 siklus clock.

Secara teknis hanya ada 2 jenis mikrokontroler yaitu RISC dan CISC dan

masing-masing mempunyai keluarga sendiri-sendiri. RISC kependekan dari Reduced

Instruction Set Computer instruksi terbatas tapi memiliki fasilitas yang lebih banyak.

CISC kependekan dari Complex Instruction Set Computer, instruksi bisa dikatakan

lebih lengkap tapi dengan fasilitas secukupnya.

Secara umum AVR dapat dikelompokan menjadi 4 kelas yaitu keluarga

ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega dan AT8RFxx. Pada dasarnya yang

membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral dan fungsinya. Dari

segi arsitektur dan instruksi yang digunakan hampir sama. Untuk gambar blok

diagram fungsional ditunjukan pada Gambar 2.22.[12]



Gambar 2.22 Blok Diagram Fungsional ATMega 8.[12]



Dari Gambar 2.21 blok diagram dapat dilihat bahwa mikrokontroler

ATMega 8 memiliki fitur-fitur dibawah ini[12]

:

a. Kinerja tinggi, rendah daya Atmel AVR 8-bit Mikrokontroler

b. Lanjutan RISC Arsitektur

1) 130 Instruksi Powerfull - Kebanyakan Single-jam Siklus Eksekusi

2) 32 × 8 General Purpose Register Kerja

3) Operasi Sepenuhnya Statis

4) Hingga 16MIPS throughput pada 16MHz

5) On-chip 2-siklus Multiplier

c. Daya tahan tinggi segmen memori non-volatile

1) 8Kbytes In-System Self-programmable memori program flash

2) 512bytes EEPROM

3) 1Kbyte internal SRAM

4) Menulis / Menghapus Siklus: 10.000 Flash/100, 000 EEPROM

5) Data retensi: 20 tahun pada 85 ° C/100 tahun pada 25 ° C

6) Opsional Boot Kode Bagian dengan Lock Bits Independen In-System

Programming oleh Program Boot On-chip Benar Baca-Sementara-

Tulis Operasi

7) Kunci Pemrograman untuk Security Software

d. Fitur peripheral

1) Dua 8-bit Timer/Counter dengan Prescaler terpisah, satu

Bandingkan Modus

2) Satu 16-bit Timer/Counter dengan Prescaler terpisah, Compare

Mode, dan Captur Modus

3) Nyata Kontra Waktu dengan Oscillator terpisah

4) Tiga PWM Channels

5) 8-channel ADC di TQFP dan QFN / MLF paket Delapan Saluran 10-

bit Akurasi

6) 6-channel ADC dalam paket PDIP Enam Saluran 10-bit Akurasi

7) Berorientasi Byte Dua-kawat Serial Antarmuka

8) Serial USART Programmable

9) Master / Slave SPI Serial Antarmuka



10) Programmable Watchdog Timer dengan terpisah Oscillator On-chip

11) On-chip Analog Comparator

e. Fitur Mikrokontroler Khusus

1) Power-on Reset dan Programmable Deteksi Brown-out

2) Internal dikalibrasi RC Oscillator

3) Eksternal dan Internal Sumber Interrupt

4) Tidur Lima Mode: Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Power-

down, dan Standby

f. I / O dan Paket

1) 23 Programmable I / O Garis

2) 28-lead PDIP, TQFP 32-lead, dan 32-pad QFN / MLF

g. Tegangan operasi

1) 2.7V - 5.5V (ATmega8L)

2) 4.5V - 5.5V (ATmega8)

h. Kelas Kecepatan

1) 0 - 8MHz (ATmega8L)

2) 0 - 16MHz (ATmega8

2.7.1 Konfigurasi pin ATMega 8[12]

ATMega8 memiliki 28 Pin, yang masing-masing pin nya memiliki

fungsi yang berbeda-beda baik sebagai port maupun fungsi yang lainnya.

Pada Gambar 2.23 merupakan gambar bentuk fisik dari ATMega 8.

Gambar 2.23 Bentuk Fisik ATMega 8.[12]



Gambar 2.24 Konfigurasi Pin ATMega 8.[12]

ATMega 8 memiliki 28 pin, yang masing-masing pin nya memiliki

fungsi yang berbeda-beda, penjelasanya seperti dibawah ini[12]

:

a. VCC merupakan input catu daya.

b. GND Digunakan untuk dihubungkan ke ground.

c. AREF Merupakan referensi bila menggunkan ADC.

d. AVCC merupakan Merupakan suplay tegangan ADC. Untuk pin ini

dihubungkan terpisah dengan VCC karena pin ini digunakan untuk

analog saja. Jika ADC digunakan sebaiknya AVcc disambung ke VCC

melalui low-pass filter.

e. Port B (PB7-PB0)

merupakan sebuah 8-bit (bi-directional) I/O dengan internal pull-up

resistor, jumlah port B adalah 8 buah pin mulai dari pin B.0 sampai B.7.

Didalam Port B terdapat XTAL1, XTAL2, TOSC1, TOSC2. Jumlah Port

B adalah 8 buah pin, mulai dari pin B.0 sampai dengan B.7. Tiap pin

dapat digunakan sebagai input maupun output. Port B merupakan sebuah



8-bit bi-directional I/O dengan internal pull-up resistor. Sebagai input,

pin-pin yang terdapat pada port B yang secara eksternal diturunkan, maka

akan mengeluarkan arus jika pull-up resistor diaktifkan. Khusus PB6

dapat digunakan sebagai input Kristal (inverting oscillator amplifier) dan

input ke rangkaian clock internal, bergantung pada pengaturan Fuse bit

yang digunakan untuk memilih sumber clock. Sedangkan untuk PB7

dapat digunakan sebagai output Kristal (output oscillator amplifier)

bergantung pada pengaturan Fuse bit yang digunakan untuk memilih

sumber clock. Jika sumber clock yang dipilih dari oscillator internal,

PB7 dan PB6 dapat digunakan sebagai I/O atau jika menggunakan

Asyncronous Timer/Counter2 maka PB6 dan PB7 (TOSC2 dan TOSC1)

digunakan untuk saluran input timer.

Tabel 2.2 Fungsi Khusus Port B

PIN FUNGSI

PB7 XTAL2 (Timer Oscillator pin 2)

(Timer Osclilator pin 2)

PB6 XTAL1 (Chip Clock Oscillator pin 1 or External clock input)

TOSC1 (Timer Oscillator pin 1)

PB5 SCK (SPI Bus Master clock Input)

PB4 MISO (SPI Bus Master Input/Slave Output)

PB3 MOSI (SPI Bus Master Output/Slave Input)

OC2 (Timer/Counter2 Output Compare Match Output)

PB2 SS (SPI Bus Master Slave select)

OC1B (Timer/Counter1 Output Compare Match B Output)

PB1 OC1A (Timer/Counter1 Output Compare Match A Output)

PB0 ICP1 (Timer/Counter1 Input Capture Pin)

f. Port C (PC6-PC0)

Merupakan sebuah 7-bit (bi-directional) I/O dengan internal pull-up

resistor, jumlah port C adalah 7 buah pin mulai dari pin C.0 sampai C.6.

Sebagai output C memiliki karakteristik yang sama yaitu sebagai ADC.



Tabel 2.3 Fungsi Khusus Port C

PIN FUNGSI

PC6 RESET (Reset pin)TOSC1 (Timer Oscillator pin 1)

PC5 ADC5 (ADC Input Channel 5)

SCL (Two-wire Serial Bus Clock Line)


SDA (Two-wire Serial Bus Data Input/Output Line)





Sedangkan untuk PC6 beda dengan port-port C lainnya port PC6 ini

digunakan sebagai RESET dengan logika low yang lebih lama dari

minimum panjang atau clock tidak berjalan.

g. Port D (PD7-PD0)

Merupakan sebuah 8-bit (bi-directional) I/O dengan internal pull-up

resistor, jumlah port D adalah 8 buah pin mulai dari pin D.0 sampai D.7.

Pada port D ini hanya berfungsi sebagai output dan input saja.

Tabel 2.4 Fungsi Khusus Port D

PIN FUNGSI

PD7 AIN1 (Analog Comparator Negative Input)

PD6 AIN0 (Analog Comparator Positive Input)

PD5 T1 (Timer/Counter 1 External Counter Input)

PD4 XCK (USART External Clock Input/Output)

T0 (Timer/Counter 0 External Counter Input)

PD3 INT1 (External Interrupt 1 Input)

PD2 INT0 (External Interrupt 0 Input)

PD1 TXD (USART Output Pin)

PD0 RXD (USART Input Pin)



2.7.2 Memori ATMega 8[12]

Mikrokontroler ATMega 8 terdiri dari 3 komponen memori yaitu

memori flash merupakan memori yang digunakan untuk penyimpanan

program. Ukuran memoro flash sebesar 8 kB, memori (SRAM) Static

Random Access Memori merupakan memori RAM yang digunakan untuk

penyimpanan data sementara, ukuran memori ini sebesar 512 Byte

sedangkan memori (EEPROM) Electrically Erasable Programmable Read

Only Memory merupakan memori data pada ATMega 8, ukuran dari memori

ini sebesar 512 Byte. Pada Gambar 2.25 adalah gambar peta memori

ATMega 8.[12]

Gambar 2.25 Peta Memori ATMega 8.[12]

a. Memori flash

Memori flash digunakan untuk menyimpan program ATMega 8 yang

dijalankan Ukuran dari memori flash sebesar 8 kB. ATMega memiliki 512

byte dengan alamat mulai dari $000 sampai $FFF. Pada Gambar 2.25

merupakan memori program pada ATMega 8.

32 General

Purpose

Register

EEPROM

64 I/O

register

Additional

I/O

Register

Internal

RAM

32 General

Purpose

Register

Flash

$000

F_END

Data

Memory

$0000

$001F

$0020

RAMEND

$005F

$0060

$000

E_END



Gambar 2.26 Memori Program ATMega 8.[12]

Memori flash dibagi menjadi 2 bagian yaitu aplikasi dan boot. Bagian

aplikasi adalah bagian-bagian program aplikasi berada sedangkan boot

adalah bagian khusus untuk booting awal.

b. Memori Data SRAM (Static Random Access Memori)

Memori Data SRAM (Static Random Access Memori) merupakan

memori RAM yang digunakan untuk penyimpanan data sementara, ukuran

memori ini sebesar 512 Byte. Ada 96 lokasi alamat file register dan memori

I/O dan 1024 lokasi alamat SRAM dan internal.

c. Memori data EEPROM

ATMega 8 mempunyai 512 byte memori data EEPROM 8 bit. Semua

Memori ATMega 8 diletakan diruang I/O. Data terpisah ruang dimana satu

byte dapat dibaca dan ditulis. Memori ini memiliki daya tahan paling

100.000 kali menulis/menghapus.

Aplication Flash

Section

Boot Flash Section



Gambar 2.27 Peta Memori Data ATMega 8.[12]

Register keperluan umum menempati space data pada alamat

terbawah yaitu $00 sampai $1F. Sementara itu register khusus untuk

menangani I/O dan control terhadap mikrokontroler menempati 64

berikutnya yaitu mulai dari $20 hingga $5F. Register tersebut register yang

khusus digunakan untuk mengatur fungsi terhadap berbagai pheripheral

mikrokontroler, seperti kontrol register, timer/counter, fungsi-fungsi I/O dan

sebagainya. Alamat memori berikutnya digunakan untuk SRAM 512 byte

yaitu pada lokasi $60 sampai dengan $45F.

$0022

- - - - - - - - -

$005D

R29

$3D

R0

R1

R2

$00

R31

R30

$01

$03

S3E

$3F

- - - - - - - - -

- - - - - - - - -

$0000

$0001

$001D

$0020

$001F

$001E

$005E

$005F

- - - - - - - - -

$0002

$0021

$045F

- - - - - - - - -

$0061

$045E

$0060

Register File Data Address Space

I/O REGISTER

Internal SRAM



2.7.3 Rangkain Reset[13]

Rangkaian reset ini berfungsi untuk mengembalikan kondisi

mikrokntroler ke kondisi semula karena terjadinya program error saat

dieksekusi. Pada mikrokontroler ATMega 8 rangkaian reset akan terhubung

ke PIN 1 dimana PIN 1 itu merupakan PIN khusus untuk reset. Di rangkaian

reset mikrokontroler terdiri dari komponen kapasitor dan resistor. Kondisi

reset terjadi karena adanya logika 1 pada kaki RST. Pada saat aliran daya

masuk ke rangkaian reset maka RST akan berlogika 1 kemudian aliran daya

tersebut masuk ke kapasitor sampai ke VCC sehingga secara langsung

tegangan yang ada pada resistor akan turun menkadi berlogika 0. Pada

Gambar 2.28 merupakan rangkaian reset.[13]

Gambar 2.28 Rangkaian Reset.[13]

Pada saat rangkaian reset konstanta waktu pengisian proses

melakukan reset pada mikrokontoler ATMega 8 dapat dihitung dengan cara

mengalikan nila dari R (resistor) dan C (capasittor).

T= R x C……………………………………………………………2.10)[13]

Keterangan :

T = Waktu yang diperlukan melakukan reset (µs)

R = Resistor yang digunakan pada rangkaian reset (ohm)

C = Kapasitor yang digunakan pada rangkaian reset (µF)

Sedangkan lama waktu untuk melakukan eksekusi 1 instruksi perintah reset

adalah sebesar :

……… ………………………………………(2.11)

[13]



Dengan :

Tinst = Waktu yang dibutuhkan untuk mengeksekusi 1 instruksi (ms)

C = Kapasitor pada rangkain reset (µF)

F = Frekuensi Kristal pada rangkaian (MHz)

2.7.4 Rangkaian Oscillator[13]

Rangkaian Oscillator adalah rangkaian yang digunakan untuk

membangkitkan frekuensi clock mikrokontroler ATMega 8. Rangkaian

oscillator terdiri dari komponen Kristal dan kapasitor yang terhubung ke

PIN 9 dan PIN 10 pada mikrokontroler. Pada Gambar 2.29 merupakan

rangkaian oscillator.[3]

Gambar 2.29 Rangkaian Oscillator.[13]

Pada dasarnya mikrokontroler terdapat osilator internal yang

memiliki nilai frekuensi osilator untuk default sebesar 1 MHz. Osilator

internal yang terdapat pada mikrokontroler ini terbuat dari oscillator.

2.7.5 Komunikasi Serial pada ATMega 8

Mikrokontroler AVR Atmega 8 memiliki Port USART pada Pin 2

dan Pin 3 untuk melakukan komunikasi data antara mikrokontroler dengan

mikrokontroler ataupun mikrokontroler dengan komputer. USART dapat

difungsikan sebagai transmisi data sinkron, dan asinkron. Sinkron berarti

clock yang digunakan antara transmiter dan receiver satu sumber clock.

Sedangkan asinkron berarti transmiter dab receiver mempunyai sumber

clock sendiri-sendiri. USART terdiri dalm tiga blok yaitu clock generator,

transmiter, dan receiver.



2.8 LIGHT EMMITING DIODE (LED)[14]

Light Emitting Diode atau diode pemancar cahaya merupakan sebuah jenis

diode yang dapat memancarkan cahaya pada saat diberikan tegangan. Fungsi dari

LED sendiri digunakan sebagai tanda atu lampu indikator. Untuk dapat menyalakan

led dibutuhkan tegangan sebesar 2 volt (normalitasnya) dengan arus 10-150 mA.

Pada Gambar 2.30 merupakan bentuk fisik dari LED.

Gambar 2.30 Light Emitting Diode (LED)[14]

2.9 KOMUNIKASI SERIAL [12]

Komunikasi serial ialah komunikasi dimana pengiriman data dilakukan per bit,

sehingga lebih lambat dibandingkan komunikasi paralel seperti pada port printer yang

mampu mengirim 8 bit sekaligus dalam sekali detak. Beberapa contoh komunikasi

serial ialah mouse dan scanner yang terhubung ke port COM1/COM2.

2.9.1 Peralatan Komunikasi Serial

Devais pada komunikasi serial port dibagi menjadi 2 (dua ) kelompok

yaitu Data Communication Equipment (DCE) dan Data Terminal Equipment

(DTE). Contoh dari DCE ialah modem, plotter, scanner dan lain-lain

sedangkan contoh dari DTE ialah terminal di komputer. Spesifikasi elektronik

dari serial port merujuk pada Electronic Industry Association (EIA) :[10]

1. “Space” (logika 0) ialah tegangan antara + 3 hingga +25 V.

2. “Mark” (logika 1) ialah tegangan antara –3 hingga –25 V.

3. Daerah antara + 3V hingga –3V tidak didefinisikan /tidak terpakai

4. Tegangan open circuit tidak boleh melebihi 25 V.

5. Arus hubungan singkat tidak boleh melebihi 500mA.

Komunikasi serial membutuhkan port sebagai saluran data. Gambar

2.31 menunjukan tampilan port serial DB9 .



Gambar 2.31 Port DB9 [12]

Tabel 2.5 merupakan tabel yang menjelaskan fungsi dari PIN yang

terdapat pada DB9. Bagian yang terpenting dalam komunikasi serial adalah

konektor DB9 seperti yang tampak pada gambar 2.30 sendiri merupakan

konektor yang dipergunakan untuk dapat menghubungkan hardware dengan

komputer atau perangkat lain yang mendukung sistem komunikasi serial.

Dalam pembuatan alat yang berjudul perancangan alat penampil isi SMS

menggunakan LCD karakter berbasis Arduino R3 ini sangat penting karena

mengguakan komunikasi serial pada masing-masing pin mempunyai fungsi

yang berbeda. Contoh fungsi dari pin TD yang berfungsi untuk pengiriman

Data Serial.

Tabel 2.5 Fungsi PIN DB9.

Nama

PIN Keterangan Fungsi

TD Transmisi Data Untuk pengiriman Data serial

RD Receive Data Untuk penerimaan Data serial

RTS Request To Send Sinyal untuk menginformasikan modem bahwa UART

siap melakuan pertukaran Data.

CTS Clear To Send Memberitahukan bahwa modem siap melakukan

pertukaran Data

DSR Data Set Ready Untuk memberitahukan UART bahwa modem siap

melakukan pertukaran Data

CD Carrier Detect Saat modem mendeteksi suatu “carrier” dari modem

lain, maka sinyal ini akan diaktifkan

DTR Data Terminal

Ready

Kebalikan dari DSR untuk memberitahu bahwa UART

siap melakukan komunikasi.

RI Ring Indicator Aktif saat mendeteksi sinyal dering dari telephone.



2.9.2 Konverter Logika RS-232 [12]

Ada dua jenis cara pengiriman data serial USART, kedua cara

tersebut dapat dibedakan berdasarkan sinyal detak (clock) yang dipakai

untuk membawa data serial tersebut, jika detak dikirim bersama-sama

dengan data serial maka cara pengiriman tersebut dengan istilah

pengiriman data serial secara sinkron (Synchronous). Bila pengiriman

data dilakukan secara tak sinkron (Asynchronous) maka detak tidak

dikirim bersama data serial, sehingga rangkaian penerima data harus

membangkitkan sendiri detak pendorong data serial.

Mikrokontroler AVR telah mendukung kedua teknik pengiriman

data serial tersebut, baik secara sinkron maupun asinkron.

Penggabungan kedua teknik tersebut dikenal dengan istilah Universal

Synchronous and Asynchronous serial Receiver and Transmitter

(USART).

2.9.2.1 Fitur pada Serial USART

Universal Synchronous And Asynchronous Serial Receiver and

Transmitter (USART) merupakan salah satu perangkat komunikasi serial

yang mempunyai tingkat fleksibilitas komunikasi yang sangat tinggi. Pada

mikrokontroler Atmel AVR, biasanya fitur USART mencakup :

a. Operasi full duplex

b. Dapat beroprasi pada mode Ansychronous dan Synchronous

c. Dapat bekerja dengan baud rate yang tinggi

d. Mendukung serial frames dengan data bit 5,6,7,8 atau 9 data bit

dan dilengkapi dengan 1 atau 2 stop bit.

e. Dilengkapi dengan fasilitas parity check dan dapat bekerja pada

parity odd atau Even.

f. Dapat beroprasi sebagai master atau Slave clock Synchronous

g. Dilengkapi dengan fitur Data OveRun Detection

h. Terdapat fasilitas frame Error Detection

i. Dilengkapi dengan filter untuk menyaring noise, yaitu digital low

pass filter



j. Mempunyai tiga interupsi yang terpisah pada TX complete, TX data

Register Empty dan RX complete

k. Mendukung komunikasi multiprosessor

l. Mempunyai bekerja pada mode komunikasi Double Speed

Asynchronous.

2.9.2.2 Menggunakan MAX232[12]

Port COM pada komputer tidak dapat secara langsung dihubungkan

pada mikrokontroler maka dibutuhkan pengemudi jalur yang berfungsi

untuk mengubah tegangan sinyal RS232 kelevel tegangan TTL agar dapat

diterima oleh mikrokontroler AVR.

Salah satu chip yang dapat digunakan adalah MAX232. Keuntungan

tambahan dari MAX232 karena chip ini hanya membutuhkan tegangan

power suplay +5V, yang sama dengan sumber tegangan mikrokontroler

AVR, sehingga tidak perlu menggunakan dua jenis tegangan power

supplay yang berbeda. MAX232 mempunyai dua perangkat pengemudi

jalur yang masing-masing dapat mengirim dan menerima data. Pengemudi

jalur yang digunakan untuk mengirimkan data (TXD) disebut T1 dan T2,

dan pengemudi jalur untuk menerima data (RXD) ditandai sebagai R1 dan

R2.

2.10 MOTOR DIRRECT CURRENT (DC) [16]

Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi

listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan sebagai penggerak.

Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan medan untuk

diubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor DC disebut stator dan

kumparan jangkar disebut rotor. Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam

pada medan magnet, maka akan timbul tegangan yang akan berubah-ubah arah pada

setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik. Prinsip kerja dari

arus searah adalah membalik phasa tegangan dari gelombang yang mempunyai nilai

positif dengan menggunakan komutator. Dengan demikian arus yang berbalik arah

dengan kumparan jangkar yang berputar dalam medan magnet. Bentuk motor paling



sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bias berputar bebas di antara kutub-

kutub magnet permanen. Bentuk fisik motor DC di tunjukan pada gambar 2.32

Gambar 2.32 Motor DC

Catu tegangan dc dari baterai menuju ke lilitan melalui sikat yang menyentuh

komutator, dua segmen yang terhubung dengan dua ujung lilitan. Kumparan satu

lilitan disebut angker dynamo. Angker dynamo adalah sebutan untuk komponen yang

berputar di antara medan magnet.

2.11 BUZZER / SPEAKER [12]

Dalam rangkaian ini, speaker digunakan sebagai indicator bahwa telah terjadi

hujan. Pada saat sensor hujan mendeteksi air hujan, maka sensor akan memberikan

tegangan pada mikrokontroler pada port yang sudah tersedia. Setelah mikrokontroler

menerima input dari sensor maka akan langsung diolah sesuai dengan program yang

sudah ada di dalam mikrokontroler tersebut, kemudian mikrokontroler akan

mengeluarkan output melalui port yang digunakan oleh speaker.

Speaker sendiri ialah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk

merubah gelombang listrik menjadi gelombang suara atau bunyi, di dalam speaker

terdapat suatu magnet yang berfungsi menangkap sinyal-sinyal yang masuk berupa

gelombang listrik. Sinyal gelombang listrik inilah yang membuat fibra speaker

bergetar dan menghasilkan suara atau bunyi, di tunjukan pada gambar 2.33.

Gambar 2.33 Buzzer



2.12 RELAY[10]

Relay merupakan suatu tombol elektrik yang bekerja berdasarkan prinsip

elektro magnet untuk menutup atau membuka kontak saklar secara otomatis. Relay

terdisi dari suatu lilitan dan switch mekanik. Switch mekanik akan bergerak jika ada

arus listrik yang mengalir melalui lilitan. Susunan kontak relay sebagai berikut :

1. Normally switch (NC) : COM akan terhubung apabila kumparan relay off.

2. Normally Open (NO) : COM akan terhubung apabila kumparan relay diberi

arus listrik.

3. Change Over Relay adalah kutub acuan (COM), memiliki kontak tengah yang

akan melepaskan diri dan membuat kontak lainnya terhubung.

Pada saat lilitan disuplai tegangan, maka arus akan mengalir pada kumparan,

sehingga pada inti besi yang dililit oleh kumparan akan timbul medan magnet.

Karena inti besi bersifat magnetis, maka jangkar akan tertarik ke inti besi sehingga

mengaktifkan kontak relay. Symbol dan bentuk fisik dari relay ditunjukan pada

gambar 2.34

Gambar 2.34 Simbol dan Bentuk Fisik Relay[10]

Berdasarkan jumlah kutub pada relay, maka relay dibedakan menjadi 4 jenis,

yaitu:

1. SPST atau single pole single throw

2. Spdt atau single pole double throw

3. Dpst atau double pole single throw

4. Dpdt atau double pole double throw

Pole adalah jumlah ommon dan throw adalah jumlah terminal output (NO dan NC)

dari relay. Skematik relay ditunjukan pada gambar 2.35.



Gambar 2.35 Skematik Jenis Relay DPDT

2.13 MODEM WAVECOM FASTRACK M1306B[12]

Modem wavestrack adalah modem alat produksi dari Wavecom yang berupa

sebuah modem eksternal yang dijalankan dengan memasukkan sim card pada

modem tersebut kemudian dihubungkan pada port serial pada komputer server dan

kemudian akan dijalankan dengan menggunakan perintah – perintah AT-Command

yang khusus untuk menjalankan kerja dari Wavecom GSM modem ini. Wavecome

GSM modem ini mempunyai beberapa model fungsi yang dapat mengerjakan

beberapa kerja tertentu diantaranya untuk interface, standart, SMS, data, fax dan

voice. Bentuk fisik dari modem wavecom di tunjukan pada gambar 2.36.

Gambar 2.36 Modem Wavecom Fastrack M1306B [12]

Perintah – perintah AT-Command merupakan susunan karakter yang

membentuk suatu bahasa mesin yang dimengerti oleh GSM modem. Dimana setiap

perintah telah dideklarasikan untuk menjalankan salah satu tugas yang diinginkan.

Dengan kata lain AT-Command adalah satu-satunya perintah yang dapat dimengerti

oleh GSM modem ini.

DPDT

NC NC NC NC



2.14 BAHASA C[7]

Bahasa pemrograman C dikenal di seluruh dunia sebagai bahasa pemrograman

yang andal, cepat dan tergolong ke dalam medium level language. Bahasa C

merupakan pengembangan dari bahasa (BCPL) Basic Combined Programming

Language yang dikembangkan oleh Martin Richards pada tahun 1967. Bahasa C

dikembangkan di Laboratorium Bell (USA) sekitar tahun 1972 oleh Dennis Ritchie,

beliau adalah seorang pakar pemrograman.

Pada tahun 1978, Dennis Ritchie bersama dengan Brian Kernighan

mempublikasikan buku yang kemudian menjadi legenda dalam sejarah

perkembangan bahasa C, yang berjudul The C Programming Language. Buku ini

diterbitkan oleh Prentice Hall. Seiring dengan berkembang pesatnya bahasa C,

banyak vendor mengembangkan compiler C menurut versi masing-masing.

Untuk dapat mengerti dengan bahasa C, terlebih dahulu harus mengerti dengan

strukur-struktur dari program. Apabila sudah mengerti dengan struktur-struktur yang

sesuai maka bisa menjalankan program dengan tidak mendapatkan kesulitan. Setiap

program C harus mengandung sedikitnya sebuah fungsi yang disebut dengan main ().

Suatu fungsi deprogram C dibuka dengan kurung kurawal “{“ dan ditutup dengan

kurang kurawal tutup “}”. Di antara kurung-kurung kurawal dapat dituliskan statmen

program C.

Struktur Pemrograman Bahasa C pada Arduino

Struktur dasar bahasa pemrograman Arduino terdiri dari dua bagian yaitu :

Void setup()

{

// Statement; perintah untuk eksekusi satu kali

}

Void loop()

{

// Statement; perintah untuk eksekusi terus menerus

}

a. Setup()

Fungsi setup() hanya dipanggil satu kali ketika program pertama kali

di jalankan. Ini digunakan untuk mendifinisikan mode pin itu memulai



komunikasi serial. Fungsi setup() harus di ikut sertakan dalam program

walaupun tidak ada statement yang di jalankan.

b. Loop()

Setelah melakukan fungsi setup() maka secara langsung akan

melakukan fungsi loop() secara berurutan dan melakukan instruksi-

instruksi yang ada dalam fungsi loop().

2.14.1 Algoritma Program

Dalam pemograman, terdapat tahapan-tahapan seperti flowchart berikut ini :

Start

New Poject pada Code

Vision AVR

Penulisan Source Code

Program

Compile

Debug Terdapat

Kesalahan

Download

Program

Finish

Yes

No

Penulisan Source Code

Program

Gambar 2.37 Flowchart Tahapan Penulisan Program

Dari gambar flowchart diatas , dapat dijelaskan bahwa dalam penulisan

program, dimulai dengan membuat proyek baru, kemudian menuliskan kode

sumber program, setelah selesai menulis program, dilanjutkan dengan compile dan

debug. Jika dalam proses debug terdapat kesalahan, maka dilakukan perbaikan



penulisan program. Jika tidak terdapat kesalahan, dilanjutkan tahap download

program ke dalam mikrokontroler.

Blok diagram pengiriman Short Message Service (SMS) yang diharapkan

dalam alat pelindung hujan otomatis yang dikendalikan mikrokontroler ATMega 8

dengan report Short Message Service (SMS) ditunjukan pada gambar 2.38.

Gambar 2.38 Flowchart Pengiriman SMS

Start

Finnish

hhhhh

Hujan

berhenti?

Hujan

turun ?

Motor bergerak

membuka atap

Modem mengirim SMS

(Short Message Service)

Modem mengirim SMS


Buzzer aktif

Motor bergerak

menutup atap

Sensor hujan



Tabel 2.6 Keterangan dari Gambar Flowchart Sub System

No Proses dalam flowchart Keterangan

1 Start Awal program.

2 Sensor hujan Pada proses ini sensor hujan sebagai input alat pelindung

otomatis jika turunnya hujan.

3 Hujan turun Pada proses ini ada dua kemungkinan. Jika kemungkinan

“Ya” maka alat akan aktif, jika pada keadaan “Tidak” maka

alat tidak aktif.

4 Buzzer aktif Pada proses ini buzzer berfungsi sebagai output dari sensor

hujan yang telah dip roses oleh mikrokontroler ATMega 8.

5 Motor bergerak menutup

atap

Pada proses ini motor bergerak menutup atap sebagai

pelindung terhadap hujan. Motor mendapat perintah dari

mikrokontroler sebagai pengendali.

6 Modem mengirim SMS


Pada saat terjadi hujan modem akan mengirimkan pesan

berupa SMS (Short Message Service) kepada user yang

menginformasikan bahwa atap tertutup.

7 Hujan berhenti Pada keadaan ini terdapat dua kemungkinan, dimana jika

kemungkinan “Ya” maka motor bergerak mambuka atap,

jika kemungkinan “Tidak” maka alat masih dalam ststus

mendeteksi adanya air hujan.

8 Motor bergerak

membuka atap

Pada saat sensor sudah tidak mendeteksi adanya air hujan

maka motor akan bergerak membuka atap.

9 Modem mengirim SMS


Pada kondisi hujan telah berhenti modem akan mengirimkan

SMS (Short Message Service) yang menginformasikan atap

terbuka.

10 Finnish Program selesai



2.15 BAHASA AT COMMAND[12]

AT Command adalah perintah yang digunakan dalam komunikasi dengan serial

Port. Dengan AT Command kita dapat mengetahui vendor dari handphone,

mengetahui kekuatan sinyal, membaca pesan SMS, mengirim SMS, menghapus

pesan dan masih banyak lagi. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam

menggunakan AT Command adalah, Command apa yang harus dimasukkan ke

terminal, langkah apa yang harus dilakukan setelah command dimasukkan dan

respon yang didapat setelah command dimasukkan. Tidak semua AT Command

memiliki tindakan dan respon yang sama. Handphone GSM dan modem dapat

dioperasikan melalui remote control menggunakan Port serial (kabel Data atau

koneksi infra red), bluetooth, atau usb, akan tetapi semua antarmuka tersebut akan

dikenali oleh komputer sebagai Serial Port. Remote Control di-implementasikan

melalui bahasa AT+C Command menurut spesifikasi dari ETSI GSM 07.07 dan

GSM 07.05. AT Command merupakan kepanjangan dari attention command, dan

selalu digunakan untuk memulai pengiriman baris perintah dari Terminal Equipment

(TE) kepada Terminal Adaptor (TA). Contoh TE adalah komputer, sedangkan contoh

TA adalah GSM Data Card. Baris perintah terdiri dari karakter string

(alphanumeric) yang dikirimkan kepada modem untuk melakukan perintah tertentu.

AT Command digunakan untuk mengoperasikan modem, dengan fungsi secara umum

adalah sebagai berikut :

Konfigurasi dan mengkontrol dari dan ke jaringan GSM.

Konfigurasi koneksi Modem melalui antarmuka Serial RS-232.

Memperoleh status informasi dari jaringan GSM.

AT Command dapat dipergunakan untuk mengistruksikan perintah mengirim

SMS dan menerima SMS seperti yang akan dilakukan alat agar dapat menerima

pesan sesuai yang diinginkan. Untuk dapat menerima SMS dari Handphone

pengirim ke modem penerima dalam pembuatan alat ini menggunakan dua perintah

yang telah ditentukan sebelumnya yaitu sebuah perintah AT+CMGR dan

AT+CMGD. Ini merupakan perintah untuk membaca SMS yang masuk dan untuk

AT+CMGD yaitu perintah untuk menghapus pesan. Adapun format pengiriman SMS

dengan menggunakan AT+CMGR (“Nomer Tujuan”) dilanjutkan dengan isi SMS

yang akan dikirimkan. Selain itu AT Command juga dapat dipergunakan untuk



melakukan uji coba terhadap modem yang dipergunakan dalam keadalain baik atau

tidak. Untuk dapat melakukan ini dapat dipergunakan sebuah aplikasi yaitu Simple

therm Untuk dapat melakukan ini hanya diperlukan untuk membuka Simple therm

dan pasangkan modem pada komputer atau laptop yang dipergunakan untuk uji coba

modem. Ketikan “AT” pada Simple therm, jika muncul “OK” ini menandakan

modem yang akan dipergunakan dalam keadaan bagus.

Jadi AT Command inilah bahasa yang dipahami oleh modem. Untuk memulai

suatu perintah AT Command, diperlukan prefiks “AT” atau “AT” dalam setiap

perintah AT Command, dan diakhiri dengan ”<CR>” (= 0x0D). Beberapa perintah

AT Command dapat dituliskan pada baris yang sama dengan hanya menggunakan

satu prefiks “AT” atau “AT”, kemudian antar perintah dibatasi oleh karakter “;”.

Beberapa perintah AT Command yang digunakan untuk keperluan SMS (pengiriman

dan penerimaan) adalah sebagai berikut :

2.15.1 At+Cmgs

Perintah AT Command ini digunakan untuk mengirimkan SMS.

Format yang digunakan adalah “AT+CMGS = <length> <CR> <PDU is

given>”. Apabila pengiriman sukses dilakukan, format respon yang diterima

adalah “+CMGS : <mr>”, dengan “<mr>” adalah message reference dari

SMSC. Sedangkan jika pengiriman gagal dilakukan, respon yang diterima

adalah “+CMS error ”.

2.15.2 At+Cmgr

Perintah ini digunakan untuk membaca sebuah pesan pada indeks

tertentu. Format yang digunakan adalah “AT+CMGR = <index>”. Apabila

perintah ini berhasil dieksekusi, format respon yang diterima adalah

“+CMGR: <stat>,,<length><CR><LF><pdu>”. “<stat>” berarti status,

parameter status pesan adalah sebagai berikut :

Perintah ini digunakan untuk membaca sebuah SMS pada program AT

Command adalah :

Pesan yang diterima dan belum dibaca, merupakan parameter standar

adalah 0.

Pesan yang diterima dan sudah dibaca adalah 1.



Pesan tersimpan pada memory SMS yang tidak terkirim adalah 2.

Pesan tersimpan pada memory SMS yang berhasil dikirimkan adalah 3.

Semua pesan pada memory SMS adalah 4.

2.15.3 At+Cmgd

Perintah ini digunakan menghapus sebuah SMS pada memory SMS.

Format yang digunakan adalah “AT=CMGD=<index>”, respon yang

diterima adalah “OK/ERROR /+CMS ERROR ”

2.15.4 At+Cmgl

Perintah ini digunakan untuk membaca daftar SMS sesuai parameter

tertentu. Format AT yang digunakan adalah “AT+CMGL [=<stat>]”.

parameter status pesan adalah sebagai berikut :

Pesan yang diterima dan belum dibaca, merupakan parameter standar

adalah 0

Pesan yang diterima dan sudah dibaca adalah 1.

Pesan tersimpan pada memory SMS yang tidak terkirim adalah 2.

Pesan tersimpan pada memory SMS yang berhasil dikirimkan adalah3.

Semua pesan pada memory SMS. Respon yang diterima adalah 4.

Apabila semua pesan telah terkirim maka sintak yang muncul adalah

sebagai berikut :

“+CMGL:<index>,<stat>,<oa/da>,[<alpha>],[<scts>][,<tooa/toda>,<le

ngth>]<CR><LF><Data>[<CR><LF>

+CMGL:

<index>,<stat>,<da/oa>,[<alpha>],[<scts>][,<tooa/toda>,<length>]<

CR><LF>

<Data>[...]] OK ”

Atau “+CMS ERROR : <err>”. “[<alpha>]”, adalah deretan

alfanumerik yang merepresentasikan nomor pengirim atau penerima. Yang

terpenting adalah mengetahui perintah AT Command untuk terima, kirim,

dan delete SMS. Kemudian perintah tersebut dimasukkan ke dalam coding

program yang telah di buat.



2.16 PROGRAM ARDUINO 0022 ATMEGA 8[8]

Arduino merupakan pengendali mikro single board yang bersifat open source

yang dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang.

Untuk arduino terdiri dari hadware dan software dimana arduino memiliki bahasa

pemrograman sendiri. Pada hadware-nya sendiri terdiri dari mikrokontroler dan

komponen elektronik lain sebagai tambahan. Hardware dari arduino memiliki

prosesor Atmel AVR. Untuk software arduino yang berupa (IDE) Integrated

Devolpment Environment yang memiliki text editor yang digunakan untuk menulis

program. Pada Gambar 2.39 merupakan tampilan IDE arduino.

Gambar 2.39 Tampilan IDE Arduino.

Pada Gambar 2.39 ada area yang berwarna putih yang digunakan untuk

menulis program. Kemudian ada area yang berwarna hitam yang disebut sebagai

progres area dimana progres digunakan untuk menampilkan pesan sukses ataupun

pesan error.

2.16.1 Melakukan Compile Program pada IDE

Untuk dapat menghasilkan program dengan ekstensi *.hex, harus

melakukan compile program yang telah dibuat. Program dengan ekstensi

*.hex merupakan program yang nantinya akan di-download ke dalam alat



dengan menggunakan software download mikrokontroler dan juga

menggunakan alat yang sering disebut dengan downloader. Untuk

memperoler program *.hex dapat dilakukan dengan cara berikut :

a. Buka program yang telah dibuat Klik tombol verify yang terdapat

pada toolbar yang berfungsi sebagai pengecekan apabila terjadi error

pada program tersebut. Apabila tidak terdapat error pada program,

maka bisa langsung di Upload ke alat dengan cara klik Upload.

Tampilan program display di tunjukan pada gambar 2.40.

Gambar 2.40 Tampilan Program Display

b. Apabila pada program tersebut masih terdapat error, maka IDE akan

menamplkan error tersebut. Error compile yang terjadi pada serial

port belum diatur serial port pada comp. tampilan error pada saat

compile ditunjukan pada gambar 2.41.

Gambar 2.41 Error pada saat Compile



Untuk memperbaiki error yang terjadi pada gambar 2.41 Dapat

dilakukan dengan cara klik pada menu tools pilih serial port.

Tampilan serial port pada menu program ditunjukan pada gambar

2.42.

Gambar 2.42 Tools Serial Port

c. Melakukan kompilasi kembali setelah mengkoreksi kesalahan yang

terjadi.

b. Jika program sudah sesuai dan sudah tidak terjadi kesalahan maka

akan tampil pada bagian hitam yang ditunjukan pada gambar 2.43.

Gambar 2.43 Down Uploading



2.15.2 Download Program ke ATMega 8

Untuk dapat meng-input program yang telah dibuat, diperlukan sebuah

alat yaitu downloader. Tampilan proses compile program ditunjukan pada

gambar 2.44

Gambar 2.44 Tampilan Awal Compile Program

Proses compile atau downloader dari program yang ditunjukan pada

gambar 2.44 menjelaskan fungsi pada downloader sendiri yaitu men-

download program yang nantinya akan di-upload ke mikrokontroler

ATMega 8 atau yang lainnya. Tools pada gambar 2.42 antara lain adalah

compile program, upload program, dan lain sebagainya.

Laporan Tugas Akhir BAB II STT Telematika Telkom Purwokerto

Documents

Transcript of Laporan Tugas Akhir BAB II STT Telematika Telkom Purwokerto