Download - 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Transcript
Page 1: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Pembangkit Pulsa ClockDitulis oleh Shato pada 27 October 2009Tidak ada komentarItem ini ditulis di dalam Electronics Bagikan ShareThis

Flip-flop dan pencacah selalu membutuhkan pulsa clock untuk memicunya. Pulsa clock ini bisa dibangkitkan oleh manusia dengan menekan suatu sakelar tekan (push button switch), bisa juga bersumber dari suatu osilator yang membangkitkan deretan pulsa dengan frekuensi tertentu. Syarat yang harus dipenuhi oleh pulsa clock ini antara lain ialah :

· Memiliki simpangan yang sesuai dengan perangkat logika yang digunakan

· Mempunyai frekuensi dalam kisaran sesuai dengan perangkat logika yang digunakan

· Bebas kerut

Agar sesuai dengan perangkat logika yang digunakan maka simpangan tegangan dari pulsa clock harus sesuai dengan kisar tegangan masukan yang dibutuhkan oleh perangkat logika yang digunakan. Sebagai contoh, TTL membutuhkan pulsa clock yang berkisar dari 0 hingga +5 Volt.

Pada CMOS kisar tegangan ini harus sesuai dengan tegangan catu yang digunakan. Jika tegangan catu yang digunakan adalah 15 Volt, maka pulsa clock harus berkisar dari 0 hingga +15 Volt.

Jika pulsa clock yang dibangkitkan oleh osilator, maka frekuensi dari clock ini harus berada dalam kisaran frekuensi yang mampu diikuti oleh perangkat logika yang digunakan. Sebagai contoh, pada TTL standard, frekuensi clock harus < 20 MHz karena perangkat TTL standard mempunyai kecepatan switching maksimum 20 MHz.

Pembangkitan pulsa dengan rangkaian debouncing

Pada beberapa pemakaian, pulsa ini dibangkitkan dengan menekan sebuah sakelar tekan dimana satu pulsa dibangkitkan setiap kali tombol ditekan. Sakelar yang digunakan umumnya adalah sakelar mekanis yang terdiri dari satu pasang atau lebih kontak diam dan kontak gerak. Pada saat sakelar ditekan, kontak gerak akan bergerak dan terhubung dengan kontak diam. Pada saat menyentuh kontak diam, kontak gerak ini akan dipantulkan beberapa kali sebelum akhirnya diam. Hal ini disebabkan oleh sifat elastis dari kedua kontak tersebut. Keadaan ini adalah sama dengan sebuah bola yang dibanting ke tanah, dimana bola tersebut akan memantul beberapa kali sebelum akhirnya diam. Pantulan ini dikenal sebagai bouncing dan meninbulkan masalah pada pembangkitan pulsa clock. Akibat bouncing maka untuk satu kali penekanan sakelar akan dibangkitkan beberapa pulsa clock. Kondisi ini diperlihatkan pada Gambar 8.1.

Page 2: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar Rangkaian pembengkit clock dan tegangan keluarannya

Jika sakelar pada Gambar 8.1a tidak ditekan maka inverter akan mendapat masukan logika tinggi sehingga keluarannya (VO) akan rendah. Jika sakelar ditekan maka masukan inverter akan rendah sehingga keluarannya akan tinggi. Tetapi jika kontak gerak dipantulkan maka hubungannya dengan kontak diam akan terputus sesaat untuk kemudian tersambung lagi. Akibatnya keluaran inverter akan rendah sesaat dan kemudian tinggi kembali. Hal ini akan terulang beberapa kali sampai proses pemantulan ini berakhir. Akibat pemantulan ini maka bentuk tegangan keluaran adalah seperti yang diperlihatkan pada Gambar 8.1b. Hal ini tentu saja tidak diinginkan karena jika digunakan pada pencacah, satu kali penekanan tombol akan mengakibatkan cacahan naik lebih dari satu. Untuk mengatasi hal ini dapat digunakan rangkaian debouncing. Rangkaian ini akan mengeliminasi bouncing dengan memanfaatkan sifat flip-flop yang akan mempertahankan suatu keadaan sebelum mendapat perintah untuk berubah ke keadaan lain melalui masukan yang sesuai. Sebagai contoh, suatu flip-flop akan set dan seterusnya set sebelum mendapat pulsa pada masukan reset-nya. Demikian pula sebaliknya. Rangkaian debouncing ini diperlihatkan pada Gambar 8.2.

Gambar Rangkaian pembangkit pulsa clock dengan debouncing

Pada rangkaian ini digunakan sebuah sakelar satu kutub dua kedudukan dan dua gerbang NAND jenis TTL yang membentuk sebuah flip-flop. Karena gerbang adalah TTL maka masukan yang terbuka akan berlogika tinggi. Dalam hal ini jika sakelar tidak ditekan maka kontak gerak selalu terhubung ke kontak-A sehingga kontak ini selalu berlogika rendah dan kontak-B yang terbuka selalu berlogika tinggi. Akibatnya flip-flop selalu akan di-reset.

Jika sakelar ditekan maka kontak gerak akan beralih dari kontak-A ke kontak-B, sehingga flip-flop akan set dan keluaran Q akan tinggi. Jika kontak gerak dipantulkan beberapa

Page 3: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

kali oleh kontak-B maka flip-flop akan mendapat pulsa SET sebanyak pantulan ini. Tetapi hal ini tidak berakibat apa-apa karena flip-flop yang sedang set akan tetap set jika diberi pulsa SET. Jika sakelar dilepas maka kontak diam akan kembali terhubung dengan kontak-A. Pada sentuhan pertama dari kedua kontak ini flip-flop akan di-reset. Jika terjadi pantulan maka flip-flop akan menerima pulsa RESET berulang-ulang namun flip-flop akan tetap dalam keadaan reset karena pemberian pulsa RESET pada flip-flop yang sedang reset tidak akan mempengaruhi keadaan flip-flop. Bentuk pulsa masukan dan keluaran dari rangkaian ini adalah seperti yang diperlihatkan pada Gambar 8.3.

Gambar 8.3 Bentuk pulsa masukan dan keluaran rangkaian debouncing

Pembangkitan pulsa dengan MMV

Pada pembangkitan pulsa yang dibahas sebelumnya, panjang pulsa yang dihasilkan adalah sama dengan lamanya penekanan sakelar. Jika sakelar ditekan untuk waktu singkat maka pulsa yang dihasilkan juga akan singkat. Jika sakelar ditekan untuk waktu yang terlalu singkat maka ada kemungkinan bahwa lebar pulsa yang dihasilkan tidak cukup untuk memicu rangkaian yang harus dipicu. Untuk mengatasi masalah ini harus digunakan suatu rangkaian MMV (monostable multi vibrator). Rangkaian MMV ini aka membangkitkan satu pulsa setiap kali dipicu dimana lebar pulsa adalah tetap dan tidak tergantung pada lamanya penekanan sakelar. Beberapa keluarga logika menyediakan piranti yang khusus dirancang untuk keperluan ini. Salah satu contohnya ialah SN74121 dari keluarga TTL yang diperlihatkan pada Gambar 8.4.

Gambar Rangkaian SN74121

Pada IC ini disediakan tiga masukan untuk pemicuan, yaitu A1, A2 dan B. Persamaan untuk pemicuan ini adalah :

Page 4: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Jadi untuk memicu MMV ini A1 atau A2 atau keduanya harus rendah dan B harus tinggi. Jika sumber pemicuan adalah tinggi maka sumber dapat dihubungkan B sementara A1 atau A2 atau keduanya dibuat rendah. Sealiknya jika sumber pemicuan rendah maka sumber dapat dihubungkan ke A1 atau A2 ata keduanya sementara B dibuat tinggi.

Lebar pulsa yang dihasilkan ditentukan oleh nilai tahanan dan kapasitor eksternal ( RX

dan CX) dan dapat dinyatakan sebagai :

tW = 0,69 RX CX

Selain dari SN74121 dari keluarga TTL, IC jenis LM555 juga dapat digunakan sebagai MMV untuk membangkitkan pulsa. IC ini pada awalnya dirancang untuk digunakan sebagai pewaktu tetapi belakangan ternyata bahwa IC ini memiliki banyak sekali kegunaan lain sehingga dapat dianggap sebagai IC serbaguna. Contoh rangkaian penggunaan IC ini dapat dilihat pada Gambar 8.5.

Lebar pulsa yang dihasilkan ialah :

tW = 0,693 RX CX

IC ini mempunyai banyak kelebihan, antara ialah kisar catu dayanya yang lebar, yaitu dari 5 sampai 15 Volt sehingga dapat digunakan pada rangkaian TTL atau CMOS. Kelebihan lain ialah keluarannya yang dapat mengeluarkan atau menarik arus sampai 200 mA.

Page 5: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar Rangkaian LM555

Rangkaian MMV dapat juga dibangun dengan menggunakan gerbang logika standard seperti NAND atau NOR. Contoh rangkaian dengan menggunakan gerbang NAND dapat dilihat pada Gambar 8.6.

Gambar Rangkaian MMV dengan gerbang NAND

Gerbang-gerbang yang digunakan disini adalah jenis CMOS untuk mendapatkan impedansi masukan yang besar. Ini perlu agar arus pengisian dan pengosongan dari kapasitor C hanya ditentukan oleh tegangan keluaran gerbang dan tahanan R. Pada saat tidak menerima trigger, keluaran N2 selalu tinggi karena kedua masukannya dibumikan oleh tahanan R sehingga berlogika rendah. Karena keluaran ini diumpanbalikkan ke N1 dan masukan kedua diberi logika tinggi oleh tahanan R1 maka keluaran N1 akan rendah. Begitu masukan trigger rendah maka masukan-2 dari N1 akan rendah selama t1 sehingga keluaran N1 akan naik. Lamanya t1 ini rendah ditentukan oleh nilai R1 dan C1. Kenaikan keluaran N1 akan membuat kedua masukan N2 tinggi selama t2 sehingga keluarannya menjadi rendah. Lamanya t2 ditentukan oleh nilai RX dan CX. Rendahnya keluaran N2 ini akan membuat masukan-1 dari N1 rendah sehingga keluarannya tetap tinggi walaupun masukan-2 telah tinggi kembali. Dengan demikian maka lebar pulsa yang dihasilkan tidak tergantung pada R1 dan C1, tetapi hanya ditentukan oleh RX dan CX. Lebarnya pulsa ini adalah sekitar :

tW ? 0,7 RX CX

Page 6: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Rangkaian ini dapat juga diimplementasikan dengan menggunakan gerbang NOR seperti yang diperlihatkan pada Gambar

Gambar Rangkaian MMV dengan gerbang NOR

Prinsip kerja rangkaian ini sama dengan rangkaian pada Gambar 8.6. Perbedaannya ialah pada rangkaian ini dibutuhkan pulsa trigger positip dan pulsa keluaran yang dihasilkan adalah pulsa positip. Lebar pulsa yang dihasilkan adalah :

tW ? 0,7 RX CX

Neraca Pegas Neraca pegas adalah neraca yang menggunakan perubahan panjang pegas sebagai indikatornya. Neraca pegas memiliki jenis dan bentuk yang berbeda-beda, begitu juga dengan tingkat ketelitiannya. Pada neraca pegas, kita harus menggantungkan benda yang akan kita ukur massanya pada pengait. Kemudian berdasarkan perubahan panjang yang terjadi akibat adanya beban pada pegas, skala tersebut akan berubah menunjukkan massa dari benda itu dengan memperhitungkan besar koefisien pegas dan percepatan gravitasi bumi. Neraca pegas dilengkapi dengan dua jenis skla, yaitu skala satuan besaran massa [kilogram] dan skla satuan besaran gaya [newton]. hal ini berart, neraca pegas dapat dipakai untuk mengukur massa dan berat benda.cara menggunakan neraca pegasBenda yang akan diukur massanya, digantung pada pengait neraca. skala yang di tunjukan oleh penunjuk neraca, sama dangan nilai massa benda yang diukur.skala satuan besaran massa yang di tunjukan oleh penunjuk neraca adalah lima.berarti

Page 7: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

massa benda tersebut adalah lima kg.

ThE bEauTy Of eLeCtRiCal Selama masih ada cinta dan harapan manusia akan tetap hidup dalam kedamaian dan cita yang asa, tanpa teknologi dunia tak berarti apa-apa, tanpa elektro maka teknologi kehilangan nyawa, bersama membangun bangsa dengan KEINDAHAN DUNIA ELEKTRONIKA (the beauty of electrical)

Sabtu, 27 Oktober 2007

RANCANG BANGUN SISTEM ENKRIPSI SEBAGAI SECURITY KOMUNIKASI HANDIE-TALKIE (HT)

RANCANG BANGUN SISTEM ENKRIPSI SEBAGAI SECURITY KOMUNIKASI HANDIE-TALKIE (HT) MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER AVR SERI ATMEGA8535

OlehYunita Susanty

I. PENDAHULUAN

Page 8: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

A. Latar Belakang

Keamanan merupakan salah satu aspek yang penting dalam sebuah sistem informasi. Banyak orang menyiasati bagaimana cara mengamankan informasi yang dikomunikasikan atau menyiasati bagaimana cara mendeteksi keaslian dari informasi yang diterimanya.Kriptogarifi adalah ilmu yang mempelajari bagaimana menjaga keamanan suatu pesan (plaintext). Tugas utama kriptografi adalah untuk menjaga agar baik pesan atau kunci ataupun keduanya tetap terjaga kerahasiaannya dari penyadap (attacker). Penyadap pesan diasumsikan mempunyai akses yang lengkap dalam saluran komunikasi antara pengirim pesan dan penerima pesan. Penyadapan sering terjadi pada komunikasi melalui saluran internet maupun saluran telepon. penyadapanDengan adanya kondisi tersebut, maka diperlukan suatu sistem yang security melalui sistem enkripsi khususnya pada perangkat telekomunikasi seperti HT (Handie-Talkie) yang tidak mengggunakan pulsa dalam kelangsungan berkomunikasi. HT merupakan perangkat komunikasi yang relatif murah karena menggunakan gelombang radio. Dengan demikian, sistem enkripsi dan deskripsi pada HT akan memberikan safety (keamanan) yang cukup terjamin sehingga informasi yang disampaikan dapat diterima oleh pihak yang diinginkan tanpa diketahui oleh pihak lain dan tanpa adanya gangguan.B. TujuanTugas akhir ini bertujuan untuk merancang dan mengimplementasikan suatu sistem enkripsi sebagai security komunikasi HT yang akan menjamin keamanan informasi yang disampaikan.C. Pokok PermasalahanMengacu pada permasalahan yang ada maka perumusan perancangan ini ditekankan pada aspek berikut :1. Merancang dan mengimplementasikan sistem enkripsi sebagai basis security komunikasi HT.2. Membuat sistem pendeteksi keamanan informasi yang ditransmisikan melalui teknik modulasi FSK untuk membedakan dan mengidentifikasikan frekuensi-frekuensi yang digunakan pada perangkat HT. 3. Mensetting pengkondisi sinyal analog yang dihasilkan oleh sistem pendeteksi (sinyal digital) sehingga informasi yang disampaikan terdengar jelas melalui band frekuensi filter.4. Membuat sistem security melalui teknik enkripsi dengan menggunakan mikrokontroler AVR seri ATMEGA8535. Sedangkan pengkondisi sinyal informasi (sinyal analog) yang diterima melalui konversi sinyal digital menjadi sinyal analog menggunakan DAC (Digital to Analog Converter).D. Batasan MasalahDalam tugas akhir ini, perancangan sistem enkripsi sebagai komunikasi HT dibatasi pada hal-hal berikut :1. Pengamanan dan proteksi informasi atau sistem enkripsi yang diimplementasikan adalah melalui pengkondisi sinyal dan penggunaan frekuensi yang digunakan.2. Besaran yang dikondisikan dalam sistem enkripsi ini adalah berupa sinyal analog yang

Page 9: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

dihasilkan melalui sumber (source) yang diubah menjadi bentuk pulsa-pulsa listrik atau gelombang elektromagnetik.3. Frekuensi suara manusia yang dikondisikan berada pada range 300 hingga 3400 Hz sedangkan frekuensi yang dihasilkan manusia umumnya 100-7500 Hz. 4. Sistem enkripsi yang diimplementasikan dalam perangkat HT tidak memperhitungkan adanya error detection dan error recovery yang mungkin bisa terjadi. 5. Untuk langkah awal, sistem enkripsi yang digunakan pada HT diupayakan dalam jarak komunikasi yang relatif dekat hingga semaksimal mungkin (sesuai dengan spesifikasi perangkat HT yang digunakan).

E. Manfaat Perancangan ini memiliki manfaat-manfaat sebagai berikut :1. Dapat menjaga keamanan dan keterjaminan informasi yang disampaikan dari sumber (source) ke tujuan (destination) tanpa diketahui oleh pihak-pihak yang tidak diharapkan melalui perangkat sederhana HT.2. Dapat mengembangkan penerapan teknologi khususnya teknologi berbasis security melalui sistem enkripsi pada perangkat HT.3. II. HipotesisPerkiraan awal yang dapat mendukung perancangan sistem enkripsi sebagai security pada komunikasi HT adalah masukan informasi berupa sinyal analog akan difilter melalui lowpass filter yang kemudian disampling dan dikuantisasi dengan menggunakan teknik PCM (Pulse Code Modulation) pada ADC internal yang ada pada mikrokontroler AVR seri ATMega 8535. Agar informasi yang akan dikirimkan tidak dapat disadap oleh orang yang tidak berkepentingan maka sinyal yang telah dikuantisasi tersebut akan di acak menggunakan teknik enkripsi yang telah diprogram pada mikrokontroler AVR seri ATMega 8535. Hasil dari enkripsi ini kemudian akan dimodulasi dengan menggunakan modulasi FSK dan diteruskan ke pemancar FM yang ada pada HT sebagai transmitter. Dengan demikian informasi yang telah di enkripsi tidak dapat diterima oleh receiver lain kecuali receiver yang memiliki sistem deskripsi yang telah disetting pada mikrokontroler yang sama yaitu mikrokontroler AVR seri ATMega8535 serta menggunakan konversi sinyal digital menjadi sinyal analog dan proses demodulasi FSK.III. Sistematika PenulisanSistematika penulisan laporan tugas akhir ini disusun sebagai berikut :I. PENDAHULUANMemuat latar belakang masalah, tujuan, batasan masalah, rumusan masalah, manfaat, hipotesis dan sistematika penulisan tugas akhir.II. TINJAUAN PUSTAKA Berisi tentang dasar teori yang mendukung perancangan ini. Beberapa dasar teori ini meliputi tentang teori sistem enkripsi dan deskripsi, cryptographic system (cryptosystem), algoritma simetri dan simulasi sistem enkripsi dan deskripsi, model komunikasi, pesawat komunikasi multiarah, mikrokontroler AVR Seri ATMega8535.III. METODEBerisi rancangan dan realisasi sistem enkripsi pada perangkat HT, meliputi alat dan bahan, tahapan perancangan, spesifikasi alat, diagram blok dan cara kerja sistem, desain sistem enkripsi dan deskripsi pada perangkat HT, dan pemancar serta penerima FM

Page 10: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

IV. PENGUJIAN DAN ANALISA Merupakan pembahasan dan analisis data yang didapat selama perancangan dilakukan.V. SIMPULAN DAN SARANMerupakan simpulan dari uraian yang telah disajikan dalam penulisan dan beberapa saran.

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Teori Sistem Enkripsi dan DeskripsiKriptografi bertujuan menjaga kerahasiaan informasi yang terkandung dalam data sehingga informasi tersebut tidak dapat diketahui oleh pihak yang tidak sah. Dalam menjaga kerahasiaan data, kriptografi mentransformasikan data jelas (plaintext) ke dalam bentuk data sandi (ciphertext) yang tidak dapat dikenali. Ciphertext inilah yang kemudian dikirimkan oleh pengirim (sender) kepada penerima (receiver). Setelah sampai di penerima, ciphertext tersebut ditranformasikan kembali ke dalam bentuk plaintext agar dapat dikenali.Proses tranformasi dari plaintext menjadi ciphertext disebut proses Encipherment atau enkripsi (encryption), sedangkan proses mentransformasikan kembali ciphertext menjadi plaintext disebut proses dekripsi (decryption).Untuk mengenkripsi dan mendekripsi data, kriptografi menggunakan suatu algoritma (cipher) dan kunci (key). Cipher adalah fungsi matematika yang digunakan untuk mengenkripsi dan mendekripsi. Sedangkan kunci merupakan sederetan bit yang diperlukan untuk mengenkripsi dan mendekripsi data. Secara sederhana istilah-istilah di atas dapat digambarkan sebagai berikut :

Gambar 1. Proses Enkripsi/Dekripsi Sederhana [3]D. Algoritma Simetri dan Simulasi Sistem Enkripsi dan DeskripsiBerikut ini adalah salah satu bentuk algoritma sistem enkripsi dan deskripsi yang akan digunakan pada HT :1. Kriptografi Caesar (Chesar Cipper)Kriptografi Caesar merupakan salah satu kriptografi yang paling tua dan paling sederhana. Menurut sejarah, ini adalah cara Julius Caesar mengirimkan surat cinta kepada kekasihnya Cleopatra. Dalam kriptografi Caesar, maka setiap huruf akan dituliskan dalam huruf lain hasil pergeseran 3 buah huruf. Kriptografi Caesar ini adalah kriptografi substitusi karena setiap huruf akan digantikan huruf lain.[8]Sebagai contoh, huruf A akan digeser 3 huruf menjadi huruf D, B akan digeser 3 huruf menjadi E, J akan digeser menjadi M, O akan menjadi R dan seterusnya. Pergeseran ini juga berputar kembali ke awal abjad sehingga sesudah huruf Z diikuti kembali oleh huruf A. Kriptografi Caesar ini dikenal sebagai monoalphabetic substitution cipher karena satu huruf tertentu pasti akan berubah menjadi huruf tertentu yang lain.Tabel 1. Tabel pergeseran huruf pada kriptografi Caesar [8]

Rumus kriptografi secara umum dapat dituliskan sebagai berikut:

Page 11: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

C = E (P ) = (P+k ) mod 26P = D (C ) = (C- k) mod 26di mana P adalah plaintext, C adalah ciphertext, k adalah pergeseran huruf sesuai dengan kunci yang dikehendaki.2. Kriptografi VigenerePada kriptografi Caesar pergeseran akan sama pada seluruh pesan. Jika kunci yang digunakan adalah huruf E, maka setiap huruf pada pesan akan bergeser 4 huruf. Begitu juga bila digunakan kunci-kunci lainnya. Pada kriptografi Vigenere, plaintext akan dienkripsi dengan pergeseran huruf seperti pada kriptografi Caesar tetapi setiap huruf di dalam plaintext akan mengalami pergeseran yang berbeda. [8] Pergeseran setiap huruf pada plaintext ditentukan oleh huruf pada posisi yang sama (lihat tabel 2). Dan pergeseran ini ditentukan oleh tabel yang sama dengan tabel pada kriptografi Caesar.Kunci pada kriptografi Vigenere adalah sebuah kata bukan sebuah huruf. Kata kunci ini akan dibuat berulang sepanjang plaintext, sehingga jumlah huruf pada kunci akan sama dengan jumlah huruf pada plaintext. Pergeseran setiap huruf pada plaintext akan ditentukan oleh huruf pada kunci yang mempunyai posisi yang sama dengan huruf pada plaintext. Kriptografi Vigenere ini dikenal sebagai polyalphabetic substitution cipher, karena enkripsi terhadap satu huruf yang sama bisa menghasilkan huruf yang berbeda.Sebagai contoh, jika plaintext adalah INI PESAN RAHASIA, maka jika kita gunakan kunci kata BESOK, maka kunci ini akan diulang sama panjang dengan plaintext. Setiap huruf pada kata BESOK mempunyai pergeseran yang berbeda, sehingga setiap huruf akan mengalami pergeseran yang berbeda. Huruf yang sama bisa menghasilkan cipher yang berbeda.Tabel 3. Contoh kriptografi Vigenere [8]

Penggunaan lebih dari satu huruf dalam suatu enkripsi ini yang membuat kriptografi Vigenere disebut polyalphabetic cipher. Keuntungan dari kriptografi polyalphabetic cipher adalah sulitnya melakukan analisa frekwensi (frequency analysis) terhadap munculnya suatu huruf dalam ciphertext. Analisa frekuensi adalah suatu cara untuk melakukan cryptanalysis terhadap suatu ciphertext dengan menghitung berapa sering suatu huruf muncul pada ciphertext tersebut dengan memperbandingkan dengan berapa sering suatu huruf muncul dalam pesan atau tulisan normal. 3. Kriptografi AutokeyKriptografi Autokey adalah pengembangan dari kriprografi Caesar dan Vigenere. Cara melakukan enkripsi sama dengan kedua kriptografi sebelumnya. Pada kriptografi Autokey juga digunakan sebuah kata sebagai kunci. Kunci ini kemudian diikuti dengan plaintext sehingga membentuk huruf-huruf yang sama panjang dengan plaintext. Urutan huruf-huruf ini yang akan digunakan sebagai kunci pada saat enkripsi. Contoh, jika plaintext adalah INI PESAN RAHASIA, maka jika kita gunakan kunci kata BESOK, maka kata BESOK akan disisipkan di depan plaintext INI PESAN RAHASIA. Kemudian enkripsi dilakukan sama dengan enkripsi Caesar dan Vigenere.Tabel 7. Contoh Kriptografi Autokey [8]

D. Pesawat Komunikasi Multiarah [10]

Page 12: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Pesawat komunikasi multiarah merupakan pesawat yang bisa digunakan untuk memancarkan dan juga bisa untuk menerima sinyal-sinyal elektromagnetik pada jalur komunikasi tertentu. Pesawat ini sering disebut peawat “transceiver” yang berasal dari kata transmitter (memancar) dan receiver (menerima). Jadi, alat ini dapat digunakan untuk pembicaraan secara langsung.Bentuk yang paling sederhana dari pesawat transceiver ini adalah walky talky yang secara sederhana hanya mampu untuk berkomunikasi kurang lebih 1 kilometer saja. Bentuk lainnya yang lebih menjangkau adalah pesawat HT (Handi-Talkie), CB (Citizen Band), 80 meter band, 11 meter band, dan sebagainya. Semua itu adalah bentuk pesawat transceiver yang sempurna. Sedang pada pesawat Walky Talky bukanlah pesawat komunikasi yang memadai karena hanya menggunakan penguat tunggal pada sistem modulatornya sehingga sifatnya hanya untuk permainan saja.Selain bentuk-bentuk pesawat tersebut, sekarang ini orang lebih tertarik dengan pesawat transceiver jalur FM yang dirasa lebih bening dan enak didengarkan, disamping antena yang digunakan juga relatif sederhana. Hanya saja pesawat transceiver jalur FM ini tidak mampu menembus jarak sejauh pesawat transceiver jalur AM.E. Mikrokontroler AVR Seri ATMega8535 [11] Mikrokontroler AVR memiliki arsitektur RISC 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16 bit dan sebagian besar instruksi dalam 1 (satu) siklus clock, berbeda dengan instruksi MCS51 yang membutuhkan 12 siklus clock. Hal ini terjadi karena kedua jenis mikrokontroler tersebut memiliki arsitektur yang berbeda. AVR berteknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing), sedangkan seri MCS51 berteknologi CISC (Complex Instruction Set Computing). Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega, dan AT86RFxx. Pada dasarnya, yang membeda-bedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan sama.1. Arsitektur ATMega8535 [11]ATMega8535 memilii abgian struktur bagian sebagai berikut :a. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D.b. ADC 10 bit sebanyak 8 saluranc. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan perbandingan.d. CPU yang terdiri atas 32 buah register.e. Watchdog Timer dengan osilator internal.f. SRAM sebesar 512 byte.g. Memori Flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write.h. Unit interupsi internal dan eksternal.i. Port antarmuka SPIj. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.k. Antarmuka komparator analog.l. Port USART untuk komunikasi serial.2. Fitur ATMega8535 [11]Kapabilitas detail dari ATMega8535 adalah sebagai berikut :a. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.b. Kapabilitas memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte, dan EEPROM (Electrically Erasable Programmable read Only Memory) sebesar 512 byte.

Page 13: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

c. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel.d. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.e. Enam pilihan mode sleep menghemat penggunaan daya listrik.III. METODOLOGI PENELITIANA. Tempat dan WaktuPenelitian Tugas Akhir ini dilakukan di Laboratorium Teknik Telekomunikasi Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung. Penelitian dimulai dari Agustus 2006 sampai dengan bulan Januari 2007.B. Alat dan BahanAlat dan Bahan-bahan yang digunakan dalam Tugas Akhir ini adalah:1. Multimeter.2. Osiloskop.3. Function generator.4. Komputer.5. Downloader.6. Solder dan peralatan pendukung untuk merealisasikan rangkaian di PCB.7. Project Board.8. HT (Handie-Talkie)C. Langkah-langkah Kerja Perancangan dan Realisasi RangkaianLangkah-langkah kerja yang dilakukan dalam perancangan dan realisasi sistem deskripsi sebagai basis security dan proteksi komunikasi HT (Handie-Talkie) menggunakan mikrokontroler AVR adalah sebagai berikut:1. Penentuan spesifikasi alatPenentuan spesifikasi alat dimaksudkan agar alat yang dibuat memiliki karakteristik sesuai dengan yang diharapkan.2. Pembuatan blok diagramPembuatan blok diagram bertujuan untuk mempermudah realisasi sistem deskripsi sistem deskripsi sebagai basis security dan proteksi komunikasi HT menggunakan mikrokontroler AVR.3. Implementasi rangkaian sistem deskripsi sistem deskripsi sebagai basis security dan proteksi komunikasi HT menggunakan mikrokontroler AVR.Implementasi rangkaian dilakukan dengan tahapan-tahapan sebagai berikut :a Menentukan komponen yang digunakan.b Merangkai dan uji coba rangkaian dari masing-masing blok diagram.c Membuat program dan melakukan download program ke mikrokontroler AVR.d Menggabungkan rangkaian dari setiap blok diagram di project board.e Melakukan uji coba rangkaian.f Setelah perangkat HT menggunakan sistem deskripsi diuji coba dan dinyatakan berhasil maka rangkaian dirangkai di PCB.4. Melakukan pengambilan data percobaan

Gambar 3.1 Diagram alir langkah kerja realisasi rangkaian.

D. Diagram Blok Sistem Enkripsi Handie-Talkie (HT)Pada awalnya telepon ini hanya merupakan gabungan antara telepon biasa dengan

Page 14: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

perangkat transciever (transmisi dan receiver/penerima) biasa. Karena itu, sangat mudah disadap oleh telepon lain atau radio scaner sehingga bukan hanya keamanan yang tidak terjamin, bahkan telepon ini bisa digunakan oleh orang yang tidak berhak yang mengetahui frekuensi operasinya.Berikut ini adalah blok diagram perancangan sistem enkripsi dan deskripsi pesawat komunikasi HT yang akan menjamin keamanan informasi yang disampaikan dari sumber ke tujuan.

Gambar 3.2 Diagram Blok Sistem Enkripsi dan Deskripsi Pesawat Komunikasi HT

E. Modulator Pengunci Pergeseran Frekuensi (Frequency Shift Keying/ FSK)Untuk mengirimkan bit-bit digital maka diperlukan suatu sistem modulasi digital agar dapat mengkonversi bit-bit tersebut ke dalam bentuk sinyal analog. Modulasi digital yang dipakai ialah sistem FSK.F. Pemancar Modulasi FrekuensiPemancar FM ini terdiri dari tiga bagian utama. Yaitu osilator, penyangga (buffer) dan penguat daya.1. OsilatorOsilator yang digunakan adalah osilator LC 2. Rangkaian Penyangga (buffer)Penyangga berfungsi untuk menstabilkan frekuensi dan/atau amplitudo osilator akibat dari pembebanan tingkat selanjutnya. Osilator yang dilengkapi dengan penyangga biasanya disebut sebagai exciter. Exciter sebenarnya sudah bisa dipakai sebagai pemancar FM dengan daya relatif kecil.3. Penguat DayaSinyal yang diperoleh dari exciter masih relatif kecil. Untuk mendapatkan daya yang lebih besar dibutuhkan penguat daya frekuensi radio.

DAFTAR PUTAKA

[1] P.H Smale. 1996. Sistem Telekomunikasi I Edisi Kedua. Terjemahan Ir. Chris Timoteus. Erlangga. Jakarta.

[2] http://www.informatika.org/~rinaldi/Kriptografi/2005- 2006/Makalah/Makalah2005-13.pdf

[3] Stallings, William. 2001. Dasar-Dasar Komunikasi Data. PT. Salemba Teknika. Jakarta.

[4] Roger L. Freeman. 1996. Telecommunication System Engineering 3rd Edition. John Willey & Sons. Inc. New York.

Page 15: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

[5] http://pinguin.stttelkom.ac.id/jurnal/Jurnal-Mix/rancang%20bangun%20 demodulator%20fsk%20u-%20transmisi%20pd%20sal%20telepon /jurnal.pdf

[6] http://rendo.no-ip.info/artikel/Sekilas%20Mengenai%20Enkripsi%20 Data.pdf

[7] Suhata.S.T. 2003. Aplikasi Mikrokontroler Sebagai Pengendali Peralatan Elektronik. PT. ElekMediaKomputindo. Jakarta.

[8] Suhana, Ir. 1984. Buku Pegangan Teknik telekomunikasi. Pradnya Paramita. Jakarta.

[9] Thomas L Floyd. 1996. Electronics Fundamental Cicuit, Devaices and Applications 4th Edition. Prentice-Hall, Inc. New Jersey

[10] http://www.itee.uq.edu.au/~aupec/aupec00/lin200.pdf#search=%22tutorial %2Bpdf%20%20DAC%200800%22

[11] http://lecturer.eepis-its.edu/~tribudi/Dig_mod_3.pdf

[12] http://lecturer.eepis-its.edu/~tribudi/Dig_mod_1.pdf

[13] http://budi.paume.itb.ac.id/courses/ec5010/2005/purnomo-report2.pdfwww.EducatorsCorner.com Diposkan oleh hermasyah di 00:10 4 komentar

PENINGKATAN PEROLEHAN ENERGI LISTRIK SEL SURYA DENGAN PENGATURAN KEMIRINGAN SUDUT MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER SERI AVR

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Krisis moneter yang dialami Indonesia dewasa ini secara langsung akan membawa dampak yang semakin nyata terhadap berbagai program pemerintah seperti distribusi penggunaan tenaga listrik ke seluruh wilayah Indonesia dan berbagai pengembangan teknologi lainnya termasuk di dalamnya program riset yang merupakan embrio bagi lahirnya revolusi teknologi. Dengan realita tersebut maka pengembangan listrik tenaga surya yang berbasis kepada efek photovoltaic dari piranti Sel Surya sebagai salah satu sumber tenaga listrik yang murah, bebas polusi, dan alami menjadi suatu pilihan yang tepat.

Namun realita yang ada sekarang ini penggunaan Sel Surya sebagai sumber listrik masih sangat minim dan belum bisa diandalkan sebagai suatu sumber tenaga alternatif yang dapat mengganti tenaga listrik (sumber: Artikel Sel Surya Danny Santoso M). Hal ini

Page 16: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

disebabkan oleh beberapa faktor seperti : kemampuan Sel Surya yang belum optimal dalam menghasilkan tenaga listrik, proses pembuatan Sel yang memerlukan operasi pembiayaan yang mahal, apalagi jika Sel tersebut masih harus diimpor bagi pembuatan modul Sel Surya, dan lain sebagainya. Teknologi Sel Surya merupakan salah satu jenis teknologi masa depan yang hingga kini para peneliti dari berbagai negara berlomba-lomba untuk memperoleh piranti Sel Surya yang murah dengan kualitas yang rasional serta dapat dijadikan produk industri yang dapat dipasarkan

Energi yang dikeluarkan oleh sinar matahari sebenarnya hanya diterima oleh permukaan bumi sebesar 69 persen dari total energi pancaran matahari. Suplai energi surya dari sinar matahari yang diterima oleh permukaan bumi sangat luar biasa besarnya yaitu mencapai 3 x 1024 joule pertahun, energi ini setara dengan 2 x 1017 Watt. Jumlah energi sebesar itu setara dengan 10.000 kali konsumsi energi di seluruh dunia saat ini. Dengan kata lain, dengan menutup 0,1 persen saja permukaan bumi dengan divais solar sel yang memiliki efisiensi 10 persen sudah mampu untuk menutupi kebutuhan energi di seluruh dunia saat ini (sumber: Artikel Iptek, Brian Yulianto).

Perolehan energi listrik yang dihasilkan menggunakan Sel Surya tersebut, belum dapat menjawab kebutuhan akan pasokan energi listrik, dan salah satu penyebabnya adalah pengaturan sudut penerimaan cahaya pada Sel Surya tersebut. Dengan pengaturan secara otomatis dan efektif, maka didapatkan perolehan energi listrik yang optimal dan sesuai kebutuhan si Pemakai.Dengan beberapa faktor tersebut di atas diharapkan juga akan semakin mendorong para peneliti Indonesia di bidang ini untuk lebih memfokuskan kemampuan membuat Sel Surya secara riil yang kompetitif dengan berbagai cara termasuk mencari terobosan baru yang sesuai dengan kondisi di Indonesia.

Saat ini salah satu kendala dalam mengendalikan Sel Surya masih secara manual, artinya, pemakai meletakkan Sel Surya pada posisi dengan kemiringan yang menurutnya sesuai dengan hasil yang diharapkan. Untuk itulah diperlukan sebuah pengontrolan gerakan dari wahana Sel Surya, agar dapat diperoleh suatu sudut kemiringan yang sesuai dan optimal dalam perolehan energi.

1.2 Rumusan Masalah

Perolehan energi listrik menggunakan Sel Surya salah satunya ditentukan kemiringan sudut penerimaan cahaya langsung dari matahari. Pasokan energi akan lebih optimal jika datangnya sinar matahari tegak lurus dengan wahana Sel Surya. Karena penerimaan cahaya yang langsung tegak lurus dengan matahari, akan meningkatkan jumlah intensitas cahaya yang jatuh pada wahana Sel Surya. Sehingga pada akhirnya akan meningkatkan nilai energi listrik yang dihasilkan oleh Sel Surya tersebut.

Wahana Sel Surya dikendalikan oleh sistem aktuator yang akan bergerak sesuai dengan sudut kemiringan yang diinginkan, ketika sensor yang terpasang dikenai sejumlah intnsitas cahaya yang datang, rangkaian pengkondisi sinyal akan memberikan isyarat

Page 17: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

masukan bagi mikrokontroler yang kemudian dapat mengatur sistem aktuator pada wahana Sel Surya. Sehingga didapatkan model kemiringan wahana Sel Surya yang tepat tegak lurus dengan sinar matahari.

1.3 Tujuan

Tujuan penulisan karya ilmiah ini adalah untuk:1. Mengatur secara otomatis wahana Sel Surya agar mendapatkan sudut yang optimal dan efektif dalam perolehan energi listrik.2. Mengukur peningkatan perolehan energi listrik dari Sel Surya yang dikendalikan dengan Mikrokontroler seri AVR.

1.4 Manfaat

Manfaat yang akan didapatkan dari penulisan karya ilmiah ini adalah :1. Sebagai bahan penunjang untuk diaplikasikan pada instrumentasi dalam meningkatkan perolehan energi listrik menggunakan Sel Surya2. Literatur yang dapat digunakan sebagai bahan penelitian untuk berbagai Sel Surya secara otomatis tanpa harus dioperatori oleh manusia.

II. TELAAH PUSTAKA

2.1 Sejarah Sel Surya

Sejarah perkembangan industri “Photovoltaic”(PV) telah berjalan sekitar 50 tahun, dan telah banyak pula penelitian dilakukan dengan harapan suatu saat dapat menghasilkan sel surya yang murah dan layak berbanding dengan tenaga listrik buatan (hidro atau nuklir) untuk memecahkan problem kebutuhan tenaga listrik yang ramah terhadap lingkungan hidup diseluruh lapisan dunia ini.

Pada sekitar akhir abad 19, aliran listrik surya diketemukan oleh ahli fisika Jermanbernama Alexandre Edmond Becquerel secara kebetulan dimana berkas sinar matahari jatuh pada larutan elektro kimia bahan penelitian, sehingga muatan elektron pada larutan meningkat, tidak ada penjelasan ilmiah pada peristiwa tersebut. Baru pada awal abad 20, Albert Einstein menamakan penemuan peristiwa listrik alami ini dengan sebutan “Photoelectric Effect”, yang kemudian merupakan pengertian dasar pada “Photovoltaic Effect” (Albert Einstein mendapat Nobel Prize Fisika) “Photoelectric Effect” didapat dari pengamatan Einstein pada selempeng metal yang melepaskan “Photon” partikel energi cahaya ketika terkena sinar matahari. Foton-foton terus menerus mendesak atom-atom

Page 18: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

metal dan terjadi partikel “Energi Foton” bersifat gelombang energi cahaya.

Gelombang cahaya sinar lembayung (ultraviolet) adalah sinar yang bermuatan energi Foton tinggi dan panjang gelombangnya pendek, sedangkan sinar merah (infra-red) adalah sinar yang bermuatan energi Foton rendah dan dalam bentuk gelombang panjang. Kemudian sekitar tahun 1930, penelitian berlanjut dan berhubungan dengan penemuan konsep “Quantum Mechanics” untuk menciptakan teknologi baru “solid-state”, dimana kemudian perusahaan Bell Telephone Research Laboratories menciptakan Sel Surya padat yang pertama. Tahun 1950 - 1960, teknologi disain dan efisiensi Sel Surya terus berlanjut dan diaplikasikan ke pesawat ruang angkasa (photovoltaic energies). Tahun 1970-an, dunia menggalakkan sumber energi alternatif yang terbarukan dan ramah lingkungan, maka PV mulai diaplikasikan ke “low power warning systems” dan “offshore buoys” (tetapi produksi PV tidak dapat banyak karena masih “handmade”).

Baru pada tahun 1980 an, perusahaan-perusahaan PV bergabung dengan instansi energi pemerintah agar dapat lebih memproduksi PV sel dalam jumlah besar, sehingga harga per sel-surya dapat lebih ditekan serendah mungkin.

2.2 Spesifikasi Sel Surya

2.2.1 Dasar Sel SuryaSel Surya diproduksi dari bahan semikonduktor yaitu silikon berperan sebagai isolator pada temperatur rendah dan sebagai konduktor bila ada energi dan panas. Sebuah Silikon Sel Surya adalah sebuah diode yang terbentuk dari lapisan atas silikon tipe n (silicon doping3 of “phosphorous”), dan lapisan bawah silikon tipe p (silicon doping of “boron”) seperti gambar 1.

Gambar 1. Diagram dari sebuah potongan Sel Surya (PV sel).(Sumber: Solar Electricity, Lorenzo Eduardo. Hal 6)

Elektron-elektron bebas terbentuk dari million photon atau benturan atom pada lapisan penghubung (junction= 0.2-0.5 micron4) menyebabkan terjadinya aliran listrik.

Page 19: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

2.2.2 Perkembangan Sel SuryaPengembangan Sel Surya semakin banyak menggunakan bahan semikonduktor yang bervariasi dan Silikon yang secara Individu (chip) banyak digunakan diantaranya :

a. Mono-crystalline (Si)Dibuat dari silikon kristal tunggal yang didapat dari peleburan silikon dalam bentukan bujur. Sekarang Mono-crystalline dapat dibuat setebal 200 mikron, dengan nilai effisiensi sekitar 24%.

b. Polycrystalline/Multi-crystalline (Si)Dibuat dari peleburan silikon dalam tungku keramik, kemudian pendinginan perlahan untuk mendapatkan bahan campuran silikon yang akan timbul diatas lapisan silikon. Sel ini kurang efektif dibanding dengan sel Polycrystalline ( efektivitas 18% ), tetapi biaya lebih murah.

c. Gallium Arsenide (GaAs)Sel Surya Galium Arsenide pada unsur periodik III-V berbahan semikonduktor ini sangat efisien dan efektif dalam menghasilkan energi listrik sekitar 25%. Banyaj digunakan pada aplikasi pemakaian Sel Surya.

Sel Surya Silikon Terpadu “Thin Film”

a. Amorphous Silikon (a-Si)Banyak dipakai pada jam tangan dan kalkulator, sekarang dikembangkan untuk sistem bangunan terpadu sebagai pengganti tinted glass yang semi-transparan.

b. Thin Film Silikon (tf-Si)Dibuat dari thin-crystalline atau polycrystalline pada grade bahan metal yang cukup murah (cladding system).

c. Cadmium Telluride (CdTe)Terbentuk dari bahan materi thin film polycrystalline secara deposit, semprot, dan evaporasi tingkat tinggi. Nilai efisiensi 16%

d. Copper Indium Diselenide (CulnSe2/CIS)Merupakan bahan dari film tipis polycrystalline. Memiliki nilai efisiensi bahan sebesar 17.7%.

2.2.3 Energi Listrik

Sebuah Sel Surya dalam menghasilkan energi listrik (energi sinar matahari menjadi Foton) tidak tergantung pada besaran luas bidang Silikon, dan secara konstan akan menghasilkan energi berkisar ± 0.5 volt maksimum 600 mV pada 2 amp6, dengan

Page 20: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

kekuatan radiasi solar matahari 1000 W/m2 = ”1 Sun” akan menghasilkan arus listrik (I) sekitar 30 mA/cm2 per sel surya.

Pada grafik I-V Curve (gambar 2) yang menggambarkan keadaan sebuah Sel Surya beroperasi secara normal. Sel Surya akan menghasilkan energi maximum jika nilai Vm dan Im juga maximum. Sedangkan Isc adalah arus listrik maximum pada nilai volt = nol; Isc berbanding langsung dengan tersedianya sinar matahari. Voc adalah volt maximum pada nilai arus nol; Voc naik secara logaritma dengan peningkatan sinar matahari, karakter ini yang memungkinkan Sel Surya untuk mengisi accu.

Gambar 2. Grafik I-V Curve.(Sumber: Solar Electricity, Lorenzo Eduardo. Hal 11)

Isc = short-circuit currentVsc = open-circuit voltageVm = voltage maximum powerIm = current maximum powerPm = Power maximum-output dari PV array (watt)

2.2.4 Faktor Pengoperasian Sel SuryaFaktor dari pengoperasian Sel Surya agar didapatkan nilai yang maksimum sangat tergantung pada :

a. Ambient air temperatureb. Radiasi matahari c. Kecepatan angin bertiupd. Keadaan atmosfir bumie. Orientasi panel atau larik PVf. Posisi letak sel surya (larik) terhadap matahari (tilt angle)

a. Sebuah Sel Surya dapat beroperasi secara maksimum jika temperatur sel tetap normal (pada 250 Celsius), kenaikan temperatur lebih tinggi dari temperatur normal pada PV sel

Page 21: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

akan melemahkan tegangan (Voc). Pada gambar 3, setiap kenaikan temperatur Sel Surya 10 Celsius (dari 250) akan berkurang sekitar 0.4 % pada total tenaga yang dihasilkan atau akan melemah dua kali (2x) lipat untuk kenaikan temperatur Sel per 100C.

Gambar 3. Effect of Cell Temperature on Voltage (V)(Sumber: Solar Electricity, Lorenzo Eduardo. Hal 12)

b. Radiasi matahari di bumi dan berbagai lokasi bervariable, dan sangat tergantung keadaan spektrum solar ke bumi. Insolation solar matahari akan banyak berpengaruh pada current (I) sedikit pada tegangan ( lihat gambar 4 ).

Gambar 4. Effect of Insolation Intensity on Current (I)(Sumber: Solar Electricity, Lorenzo Eduardo. Hal 12)

c. Kecepatan tiup angin disekitar lokasi larik PV dapat membantu mendinginkan permukaan temperatur kaca-kaca larik PV.

d. Keadaan atmosfir bumi berawan, mendung, jenis partikel debu udara, asap, uap air udara (Rh), kabut dan polusi sangat menentukan hasil maximum arus listrik dari deretan PV.

e. Orientasi dari rangkaian PV (larik) ke arah matahari secara optimum adalah penting agar panel/deretan PV dapat menghasilkan energi maksimum. Selain arah orientasi, sudut orientasi (tilt angle) dari panel/deretan PV juga sangat mempengaruhi hasil energi maksimum (lihat penjelasan tilt angle). Sebagai guidline: untuk lokasi yang terletak di belahan Utara latitude, maka panel/deretanPV sebaiknya diorientasikan ke Selatan, orientasi ke Timur Barat walaupun juga dapat menghasilkan sejumlah energi dari panel-panel/deretan PV, tetapi tidak akan mendapatkan energi matahari optimum.

f. Tilt Angle (sudut orientasi Matahari)Seperti pada gambar 5, mempertahankan sinar matahari jatuh ke sebuah permukaan panel PV secara tegak lurus akan mendapatkan energi maksimum ± 1000 W/m2 atau 1 kW/m2.

Page 22: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Kalau tidak dapat mempertahankan ketegak lurusan antara sinar matahari dengan bidang PV, maka ekstra luasan bidang panel PV dibutuhkan (bidang panel PV terhadap sun altitude yang berubah setiap jam dalam sehari).

Gambar 5. Ekstra Luasan Panel PV dalam posisi datar.(Sumber: Solar Electricity, Lorenzo Eduardo. Hal 6)

Solar Panel PV pada Equator (latitude 0 derajat) yang diletakkan mendatar (tilt angle = 0) akan menghasilkan energi maksimum, sedangkan untuk lokasi dengan latitude berbeda harus dicarikan “tilt angle” yang optimum.

Perusahaan BP Solar telah mengembangkan sebuah software untuk menghitung dan memperkirakan energi optimum dengan letak latitude, longitude, dan optimum tilt angle untuk setiap lokasi diseluruh dunia.

2.2.5 Photovoltaics (PV) GeneratorAgar dapat memperoleh sejumlah tegangan atau arus listrik yang dikehendaki, maka umumnya masing-masing sel surya dikaitkan satu sama lainnya baik secara hubungan “seri” ataupun secara “pararel” untuk membentuk suatu rangkaian PV yang lazim disebut “Modul”. Sebuah modul PV umumnya terdiri dari 36 sel surya atau 33 sel, dan 72 sel.

Beberapa modul pv dihubungkan untuk membentuk satu rangkaian tertentu disebut “PV Panel” , sedangkan jika berderet-deret modul pv dihubungkan secara baris dan kolom disebut “PV Array”seperti gambar 6.

Gambar 6. Diagram Hubungan Sel Surya, Modul Panel & Array.(Sumber: Solar Electricity, Lorenzo Eduardo. Hal 13)

Hubungan sel-sel surya dalam Modul dapat dilakukan secara “Seri” untuk mendapatkan varian tegangan umumnya 12V, dan secara “Pararel” untuk mendapatkan varian “Arus Listrik” (current) seperti gambar 7.

Page 23: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 7. Diagram Rangkaian Sel Surya (PV sel) dalam Modul(Sumber: Solar Electricity, Lorenzo Eduardo. Hal 13)

Hubungan Modul-modul PV pada larik juga dapat dihubungkan secara “Seri” untuk mendapatkan tegangan yang tinggi, dan dihubungkan secara “Paralel” untuk mendapatkan energi yang besar. ( lihat gambar 8 )

Gambar 8. Diagram Rangkaian Modul PV dalam Larik.(Sumber: Solar Electricity, Lorenzo Eduardo. Hal 14)

“Seri “ 4 modul PV @ 12 volt, 2 Ampere dihubungkan secara seri akan mendapatkan 48 volt, 2 Ampere “Paralel “ 4 modul PV @ 12 volt, 2 Ampere dihubungkan, secara seri akan mendapatkan 12 volt, 8 Ampere.

2.3 Mikrokontroler

Page 24: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Mikrokontroler yang digunakan sebagai pengendali utama sistem aktuator Sel Surya adalah 8 bit mikrokontroler dari keluarga AVR, yaitu ATmega8535. Alasan penggunaan mikrokontroler ini adalah karena harga yang relatif murah, mudah diperoleh, kemudahan dalam pemrograman, dan fitur-fitur menarik yang dimilikinya. Beberapa karakteristik dan fitur yang dimiliki mikrokontroler ATmega8535 antara lain:• Resolusi data 8 bit.• RISC arsitektur.• 8 kByte In System Programmable Flash.• 512 Bytes EEPROM.• 512 Bytes SRAM internal.• 8 channel, 10 bit resolusi ADC.• 4 channel PWM.• 2 timer/counter 8 bit.• 1 timer/counter 16 bit.• Osilator internal yang dikalibrasi.• Internal dan eksternal sumber interrupt.• 6 mode sleep.

Karena ATmega8535 memiliki 8 saluran ADC seperti gambar 9, maka untuk keperluan konversi sinyal analog menjadi data digital yang berasal dari sensor cahaya dapat langsung dilakukan prosesor utama. Beberapa karakteristik ADC internal ATmega8535 adalah :• Mudah dalam pengoperasian.• Resolusi 10 bit.• Memiliki 8 masukan analog.• Konversi pada saat CPU sleep.• Interrupt waktu konversi selesai.

Page 25: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 9. Gambar Mikrokontroler ATMEGA 8535.

2.4 Foto Transistor

Sama halnya dengan dioda foto, maka transistor foto dapat dibuat sebagai sensor cahaya. Teknis yang baik adalah dengan menggabungkan dioda foto dengan transistor foto dalam satu rangkaian.– Karakteristik transistor foto yaitu hubungan arus, tegangan dan intensitas foto– Kombinasi dioda foto dan transistor dalam satu chip– Transistor sebagai penguat arus– Linieritas dan respons frekuensi tidak sebaik dioda foto

Gambar 10. Karakteristik Transistor Foto, (a) sampai (d) Rangkaian Uji Transistor Foto.

2.5 Sel Fotovoltaik

Efek sel fotovoltaik terjadi akibat lepasnya elektron yang disebabkan adanya cahaya yang mengenai logam. Logam-logam yang tergolong golongan 1 pada sistem periodik unsur-unsur seperti Lithium, Natrium, Kalium, dan Cessium sangat mudah melepaskan elektron valensinya. Selain karena reaksi redoks, elektron valensilogam-logam tersebut juga mudah lepas olehadanya cahaya yang mengenai permukaan logam tersebut. Diantara logam-logam diatas Cessium adalah logam yang paling mudah melepaskan elektronnya, sehingga lazim digunakan sebagai foto detektor.

Tegangan yang dihasilkan oleh sensor foto voltaik (gambar 11) adalah sebanding dengan frekuensi gelombang cahaya (sesuai konstanta Plank E = h.f). Semakin kearah warna cahaya biru, makin tinggi tegangan yang dihasilkan. Tingginya intensitas listrik akan berpengaruh terhadap arus listrik. Bila foto voltaik diberi beban maka arus listrik dapat

Page 26: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

dihasilkan adalah tergantung dari intensitas cahaya yang mengenai permukaan semikonduktor.

Gambar 11. Pembangkitan Tegangan pada Foto Volatik

Berikut (gambar 12) karakteristik dari foto voltaik berdasarkan hubungan antara intensitas cahaya dengan arus dan tegangan yang dihasilkan.

Gambar 12. (a) & (b) Karakteristik Intensitas vs Arus dan Tegangandan (c) Rangkaian Penguat Tegangan.

2.6 Sistem Penggerak Motor

Pemilihan motor untuk pergerakan wahana adalah sangat penting dalam menentukan unjuk kerja sistem dalam melakukan pergerakan. Motor harus memiliki daya dan torsi yang cukup besar untuk mengatasi berat total wahana. Dalam pembangunan Sel Surya, jenis motor yang digunakan adalah motor servo, alasan penggunaan motor ini dikarenakan penggunaan motor servo tidak memerlukan gearbox serta rangkaian driver, hal ini disebabkan pada motor servo itu sendiri sudah terdapat gearbox dan driver elektronik sehingga motor servo dapat langsung dihubungkan dengan mikrokontroler. Selain itu untuk motor seukurannya motor servo mempunyai daya torsi yang cukup besar sehingga cocok untuk pembuatan sistem manipulasi wahana Sel Surya.

Page 27: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 13. Motor Servo Penggerak Kaki.

Motor servo memiliki tiga kabel terhubung seperti gambar 13, 2 untuk power supply dengan besar tegangan berkisar 5 sampai 7 volt. Kabel ketiga merupakan kabel pengendali yang dapat langsung dihubungkan ke microcontroller. Posisi perputaran motor dapat dikendalikan dengan menggunakan gelombang pulsa yang dikirimkam ke motor servo Untuk mengontrol pergerakan motor digunakan metoda PWM (Pulse Width Modulation). PWM adalah merupakan suatu metoda untuk mengatur pergerakan motor dengan cara mengatur prosentase lebar pulsa high terhadap perioda dari suatu sinyal persegi dalam bentuk tegangan periodik yang diberikan ke motor.

Motor servo akan dapat menerima pulsa setiap 20 ms. Panjang dari pulsa akan berpengaruh terhadap perputaran dari motor, sebagai contoh jika panjang pulsa 1,5 ms, akan membuat motor berputar sebanyak 900, jika lebar pulsa lebih besar dari 1.5 ms, motor akan berputar mendekati 1800 sedangkan jika lebih kecil dari 1,5 ms motor akan berputar mendekati 00. Motor servo dapat berputar sebanyak 900 sampai 1800, selain itu ada juga yang dapat berputar 3600 (lihat gambar 14).

Gambar 14. Panjang Pulsa dapat Mempengaruhi Perputaran Motor.

Gambar 15. Rangkaian Servo Controller.

Pada gambar 15 mikrokontroler ATmega 8535 diprogram sebagai controlled PWM generator. Didalam mikrokontroler ATmega 8535 akan dilakukan pemrosesan data yang diterima dari prosesor menjadi sinyal persegi yang telah termodulasi lebar pulsanya.

Page 28: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

PWM_01, PWM_02, PWM_.., dan PWM_12 adalah jalur keluaran gelombang pulsa, karena arah perputaran motor servo bergantung pada nilai pulsa yang diberikan maka untuk gerakan dari wahana hanya bergantung pada dua belas output pin ini.

Karena motor servo sudah mempunyai rangkaian driver maka mikrokontroler ATmega 8535 dapat langsung memberikan arus output maksimal ke motor servo sehingga sinyal PWM yang dihasilkan dapat langsung digunakan untuk mengoperasikan motor agar dapat beroperasi (lihat gambar 16).

Gambar 16. Hubungan antara Motor Servo dengan Pengendali Mikro.

III. METODE PENULISAN

3.1 Ruang Lingkup Penulisan

Penulisan karya ilmiah ini membahas mengenai peningkatan perolehan energi listrik dari Sel Surya dengan pengaturan penempatan sudut wahana Sel Surya terhadap titik jatuh sinar matahari. Pengaturan dilakukan dengan menggunakan mikrokontroler seri ATMEGA8535. Mikrokontroler menggerakkan motor servo yang terpasang pada wahana Sel Surya dengan dengan sistem umpan balik dari sensor Foto Transistor yang dipasang dengan sudut kemiringan yang telah ditentukan.

Adapun ruang lingkup penulisan karya ilmiah ini yaitu:1. Pemodelan bagan sistem pengendalian wahana Sel Surya berdasarkan kemiringan sudut.2. Perancangan sistem secara keseluruhan3. Pengukuran terhadap sistem pengendalian yang telah dibuat.

3.2 Studi Pustaka

Studi pustaka dilakukan dengan membaca beberapa literatur dari buku-buku di perpustakaan dan mengumpulkan sumber bacaan lain dengan memanfaatkan sistem

Page 29: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

internet di dalam dan luar lingkungan Universitas Lampung.

3.3 Perancangan, Pemodelan dan Pengukuran

3.3.1 Peralatan PerancanganUntuk keperluan perancangan digunakan seperangkat komponen dengan spesifikasi sebagai berikut:• Sel Surya (Photovoltaic)• Mikrokontroler ATMEGA 8535• Sensor Phototranistor• Motor Servo• Rangkaian pengkondisi sinyal• Rangka Sel Surya• Cermin pembalik cahaya • Baterai

3.3.2 Pemodelan

Gambar 17. Model Sistem Pengendalian Sel Surya.

Pemodelan dilakukan dengan memodelkan penempatan wahana Sel Surya pada rangka pengendali mikrokontroler yang telah dihubungkan dengan motor servo, sebagai umpan balik digunakan sensor fototransistor. Sistem dimodelkan dengan meletakkan sensor fototransistor pada lapisan dalam kerangka wahana Sel Surya. Cermin yang memantulkan cahaya matahari dengan sudut kemiringan tertentu yang telah ditentukan sebelumnya, memberikan sejumlah intensitas cahaya yang terukur oleh sensor fototransistor.

Dengan menggunakan rangkaian pengkondisi sinyal yang kemudian menjadi masukan bagi mikrokontroler, maka dapa dilakukan sistem pergerakan oleh motor servo sesuai dengan nilai perubahan intensitas cahaya matahari yang tertangkap pada sensor fototransistor tersebut.

3.3.3 Pengukuran dan Pengolahan Data

Pengukuran dilakukan dengan melihat dan mengambil data dari nilai energi listrik yang

Page 30: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

berhasil diperoleh dari penerimaan intensitas cahaya matahari. Kemudian membandingkan dengan sistem tanpa pengendalian (wahana tetap).

Pengukuran dilakukan dengan mengumpulkan semua data yang diperoleh dalam satu hari unjuk kerja pada saat cuaca cerah (intensitas cahaya matahari sedang). Dari data perbandingan yang didapatkan dapat ditentukan efisiensi penggunaan sistem pengendalian penempatan sudut kemiringan wahana Sel Surya secara otomatis dengan luaran energi listrik yang dihasilkan tanpa pengendalian sistem pergerakan wahana.

3.4 Analisis Data

Data hasil pengukuran dan pengujian dikumpulkan dengan mengambil sample satu hari percobaan pengukuran. Dengan membandingkan luaran energi listrik yang dihasilkan dengan menggunakan sistem pengendalian dan tanpa pengendalian, dapat dilihat dan diamati kinerja serta efisiensi yang terjadi dari kedua Sel Surya tersebut.

Kemudian dapat ditentukan seberapa besar peningkatan perolehan energi listrik yang dihasilkan oleh sebuah wahana Sel Surya. Sehingga dapat dijadikan acuan untuk digunakan dalam efektifitas dalam memasok energi listrik dalam ruang lingkup yang besar.

Dari analisis data yang dilakukan dapat ditentukan nilai sudut terbaik untuk penerimaan intensitas cahaya matahari yang optimal dalam membangkitkan energi listrik. Lalu dilakukan pemetaan daerah operasi dari wahana Sel Surya yang digunakan untuk dilakukan pengembangan Sel Surya yang lebih optimal, efektif dan dapat ditempatkan dimana saja sesuai kebutuhan.

3.5 Diagram Alir Penulisan

Diagram alir langkah penulisan karya ilmiah ini diperlihatkan pada gambar berikut:

Page 31: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 18. Diagram Alir Langkah Penulisan.

IV. PEMBAHASAN

Penulisan karya ilmiah ini dilakukan dengan merancang sebuah sistem Sel Surya yang dapat meningkatkan perolehan energi listrik dengan cara mengatur sudut kemiringan jatuhnya sinar matahari pada sel. Dengan adaptasi wahana Sel Surya terhadap pergerakan matahari, maka akan didapatkan sudut kemiringan yang tegak lurus (seperti gambar 19) terhadap matahari yang dengan sendirinya akan lebih efektif dalam menghasilkan pasokan energi listrik yang dibutuhkan.

Gambar 19. Sistem PV Sederhana pada Sebuah Rumah(Sumber: Solar Electricity, Lorenzo Eduardo. Hal 6)

A. Prinsip Kerja

Sensor fototransistor diletakkan sejajar dengan Sel Surya, ini digunakan untuk mendeteksi keberadaan matahari sebagai penghasil intensitas cahaya yang dibutuhkan.

Page 32: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Ketika cahaya matahari terpancar mengenai fototransistor ini, maka foto transistor akan mendeteksi keberadaan cahaya tersebut, lalu kemudian dikirimkan kepada rangkaian pengkondisi sinyal untuk memberikan masukan kepada mikrokontroler.

Rangkaian pengkondisi sinyal diatur dengan nilai yang diinginkan terhadap sudut kemiringan Sel Surya yang ada. Ketika intesitas cahaya yang jatuh pada fototransistor semakin besar, ini memberikan isyarat rangkaian pengkondisi sinyal untuk memberikan masukan kepada mikrokontroler bahwasanya motor diputar sekian dejarat sesuai dengan variasi input yang diberikan. Terjadinya pergerakan matahari yang berarti terjadi perubahan sudut kemiringan datangnya sinar matahari, dapat direspon oleh sistem pengendalian ini dan kemudian dilakukan aksi untuk mengefektifkan sudut datangnya sinar matahari agar selalu tegak lurus dengan wahana Sel Surya (lihat gambar 20).

Gambar 20. Sistem Pengendalian Sel Surya.

Batere digunakan sebagai tempat penyimpanan hasil perolehan energi listrik yang dihasilkan melalui Sel Surya. Energi listrik yang dihasilkan disimpan dan dapat digunakan untuk kepentingan lainnya sesuai dengan kebutuhan si Pemakai.

Penulisan karya ilmiah ini juga digunakan sebagai perbandingan antara penggunaan sistem pengendalian terhadap Sel Surya maupun tanpa pengendalian Sel Surya. Mempertahankan sinar matahari jatuh kesebuah permukaan Sel Surya secara tegak lurus akan mendapatkan energi maksimum 1 kW/m2. Pengambilan data dilakukan melalui pengukuran simultan dan menyeluruh terhadap sistem pengendalian wahana Sel Surya dengan perbandingan dan dengan tanpa pengendalian.

B. Blok Diagram Pengendalian

Berikut diberikan blok diagram pengendalian sistem tersebut :

Page 33: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 21. Blok Diagram Sistem Pengendalian.

Sinyal masukan yang merupakan sinyal pemberian dari sensor fototransistor yang dipasang sebagai umpan balik dari sistem pengendalian yang dirancang memberikan perbandingan masukan dan luaran sistem dengan umpan balik ini, maka diharapkan kestabilan sistem dimana perubahan yang terjadi (pergerakan matahari) dapat dideteksi dan dilakukan aksi untuk menstabilkan kembali sistem pengendalian tersebut.

Isyarat koreksi yang diberikan sensor (fototransistor) akan dibandingkan dengan masukan yang ada yakni kondisi posisi wahana Sel Surya pada suatu waktu. Kemudian terjadinya perubahan posisi matahari, maka akan ada sinyal koreksi yang akan menjadi sinyal masukan mikrokontroler dan kemudian dilakukan aksi pengontrolan yang dapat menggerakkan aktuator yakni motor dalam hal ini. Kemudian wahana akan bergerak sesuai dengan sudut kemiringan yang tegak lurus dengan sudut datangnya sinar matahari.

C. Diagram Kotak Sistem Pengendalian

Gambar 22. Gambar Diagram Kotak Sistem Pengendalian.

Pada gambar diagram kotak di atas, dapat dilihat bahwasanya system diawali dengan pendeteksian pergerakan matahari oleh sensor, kemudian sensor yang mendapat isyarat koreksi dari pergerakan matahari memberikan sinyal input kepada mikrokontroler melalui rangkaian pengkondisi sinyal yang kemudian melakukan pemberian masukan aksi bagi motor sesuai dengan isyarat pergerakan matahari yang diberikan oleh sensor. Lalu demikian seterusnya, sehingga system tersebut beradaptasi dengan pergerakan yang dilakukan matahari agar tercapat posisi sudut yang diinginkan, yakni wahana Sel Surya tegak lurus dengan arah datangnya sinar matahari.

V. SIMPULAN DAN SARAN

Page 34: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

5.1 Simpulan

Dari hasil pembahasan yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:1. Dengan Pengaturan pergerakan wahana Sel Surya, maka didapatkan perolehan energi listrik yang lebih optimal.2. Pengendalian terhadap wahana Sel Surya dapat melakukan adaptasi secara efektif dengan adanya perubahan akibat pergerakan matahari.3. Data yang didapatkan dapat dijadikan acuan dalam menentukan sudut kemiringan yang optimal di setiap daerah pemasangan Sel Surya.

3.2 Saran

Dengan harapan penulisan karya ilmiah ini membuahkan hasil yang lebih baik lagi di masa mendatang, untuk itu penulis memberikan saran sebagai berikut:1. Sebaiknya dirancang suatu sistem akuisisi data berbasis Personal Computer (PC) untuk memonitoring kondisi Sel Surya dan juga dapat digunakan untuk mendapatkan data yang menyeluruh pada pergerakan yang terjadi. 2. Sebaiknya dilakukan simulasi dengan kondisi berbeda seperti model ketinggian tempat, suhu dan kelembaban, serta parameter lingkungan lainnya yang mempengaruhi

DAFTAR PUSTAKA

Cooper, Wiliam D.1999. Instrumentasi Elektronik dan Teknik Pengukuran, Erlangga. Jakarta.

Lorenzo, Eduardo. 1994. Solar Electricity, Engineering of Photovoltaic Systems. Institute of Solar Energy. Polytechnic University of Madrid.

Mintorogo, Danny S.2003. Strategi aplikasi sel surya (photovoltaic cells) padaPerumahan dan bangunan komersial. Universitas Kristen Petra. Surabaya.

Strong, Steven J. 1987.The Solar Electric House. A Design Manual for Home-Scale Photovoltaic Power Systems. Pennsylvania. Rodale Press. Diposkan oleh hermasyah di 00:05 5 komentar

Rancang Bangun Inverter Satu Fasa 1000VA Rancang Bangun Inverter Satu Fasa 1000VABerbasis Mikrokontroller ATMEGA 8535

Page 35: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

I. Pendahuluan

A. Latar Belakang MasalahKebutuhan energi makin hari akan semakin meningkat, seiring pertumbuhan ekonomi dan peradaban manusia. Salah satu energi yang dibutuhkan oleh masyarakat di dunia adalah energi listrik. Produksi energi listrik pada saat ini pada umumnya menggunakan energi fosil seperti minyak bumi dan batubara, serta gas bumi. Namun, energi fosil tersebut merupakan salah satu energi yang tidak dapat diperbarui atau dengan kata lain suatu saat pasti akan habis persediaannya. Proses penelitian energi yang terbarukan telah dimulai sejak lama. Terdapat beberapa energi terbarukan yang telah dikembangkan menjadi penghasil energi listrik, yaitu tenaga angin dan tenaga surya, yang memerlukan peralatan tambahan yaitu alat pengendali dalam proses pembangkitan energi listrik dan alat penyimpan energi listrik dalam bentuk baterai sehingga cadangan energi listrik tetap tersedia.Energi listrik yang dihasilkan dari pembangkit listrik tenaga angin dan tenaga surya berupa tegangan DC sebesar 12 Volt, yang kemudian disimpan di dalam akumulator, yang berfungsi sebagai baterai penyimpan energi listrik. Untuk mengubah tegangan DC 12 Volt menjadi tegangan AC 220 Volt digunakan inverter. Perancangan inverter telah banyak diteliti oleh pada ahli, sesuai dengan spesifikasi dan tujuan penggunaannya. Dalam aplikasinya, alat ini dapat dipakai pada pembangkit listrik tenaga angin dan tenaga surya dalam skala kecil.Penelitian ini merupakan penelitian yang dilakukan untuk merancang dan merealisasikan inverter satu fasa dengan daya 1000VA berbasis mikrokontroler ATMEGA 8535 yang berfungsi untuk mengendalikan sinyal PWM untuk mengatur frekuensinya. Pertimbangan ekonomis dimasukkan dalam penelitian ini, sehingga didapatkan inverter yang berkualitas dengan komponen-komponen yang murah sehingga lebih ekonomis.B. Tujuan PenelitianTujuan dari penelitian dan penyusunan laporan Tugas Akhir ini antara lain:1. Melakukan perancangan inverter satu fasa dengan daya output sebesar 1000VA.2. Melakukan pembuatan inverter satu fasa dengan daya output sebesar 1000VA.3. Inverter satu fasa 1000VA dapat diaplikasikan pada pembangkit listrik tenaga surya dan tenaga angin dalam skala kecil4. Inverter satu fasa 1000VA dapat dirancang dengan komponen-komponen yang murah sehingga lebih ekonomis.C. Manfaat PenelitianManfaat yang diharapkan pada penelitian dan penulisan Tugas Akhir ini adalah diperolehnya suatu alat berupa inverter satu fasa dengan daya output 1000VA yang dapat digunakan sebagai sumber energi listrik utama atau cadangan yang bersumber dari akumuator 12 Volt DC, yang dapat diaplikasikan pada pembangkit listrik tenaga angin dan tenaga surya yang bersifat mikro, atau dapat diaplikasikan di rumah tangga sebagai tenaga listrik cadangan dengan biaya yang ekonomis.D. Batasan MasalahTugas Akhir ini membahas tentang mekanisme perancangan dan pembuatan suatu alat berupa inverter satu fasa dengan daya output 1000VA dengan batasan masalah sebagai

Page 36: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

berikut:1. Sumber listrik input pada inverter merupakan tegangan DC sebesar 12 Volt.2. Hasil energi listrik output pada inverter merupakan tegangan AC sebesar 220 Volt dengan daya output sebesar 1000VA.3. Proses pembangkitan sinyal Pulse Width Modulation (PWM) pada inverter dilakukan melalui pemrograman mikrokontroler ATMEGA85354. Tidak membahas bentuk sinyal output dan harmonisa pada output inverter.E. Rumusan MasalahPenelitian Tugas Akhir ini bertujuan untuk merancang dan merealisasikan sebuah inverter satu fasa 1000VA, yang dapat mengubah tegangan DC 12 Volt menjadi tegangan AC 220 Volt, yang dapat dipakai oleh masyarakat umum. Akan tetapi, dalam proses perancangannya dilakukan eksperimen/percobaan untuk memperoleh rangkaian implementasi yang tepat dan dapat digunakan pada proses perancangan, proses pembangkitan sinyal PWM yang merupakan bagian dari pengendali inverter berbasis mikrokontroler. Pada penelitian inverter satu fasa 1000VA ini dilakukan dengan menggunakan komponen-komponen elektronik yang umum dijumpai di pasaran sehingga memiliki harga yang jauh lebih murah dan diharapkan dapat dihasilkan produk yang berdasarkan referensi ilmu pengetahuan yang disesuaikan dengan perkembangan teknologi sehingga diupayakan untuk tidak mengurangi aspek akurasi dan keandalannya.F. HipotesisTerdapat beberapa perkiraan mengenai hasil penelitian yang akan dilakukan, yaitu :1. Proses pembangkitan sinyal PWM yang merupakan bagian dari pengendalian inverter satu fasa 1000VA dapat dilakukan melalui pemrograman mikrokontroler ATMEGA8535.2. Penggunaan transformator pulsa dengan mengakibatkan alat ini dirancang menggunakan frekuensi tinggi sehingga ukuran transformator yang digunakan relatif lebih kecil dibandingkan dengan transformator konvensional. Output alat ini tetap pada frekuensi 50 Hz.3. Proteksi internal pada inverter satu fasa 1000VA menggunakan fuse rating arus tertentu, sehingga jika terjadi beban berlebih yang mengakibatkan arus berlebih, inverter satu fasa 1000VA tetap aman dan diminimalisir dari kerusakan.

II. TEORI DASAR

A. Inverter [1]Yang dimaksud dengan inverter di sini adalah suatu rangkaian yang mampu mengubah tegangan dc menjadi ac. Ada dua jenis inverter yang umum digunakan pada sistem tenaga listrik yaitu:(1) Inverter dengan frekuensi dan tegangan keluar yang konstan CVCF (Constant Voltage Constant Frequency)(2) Inverter dengan frekuensi dan tegangan keluaran yang berubah-ubah. Umumnya inverter dengan frekuensi dan tegangan keluaran yang berubah-ubah digunakan pada pemakaian khusus seperti pemakaian pompa listrik 3 fasa dengan menggunakan sumber tegangan dc. Kerugian cara ini adalah bahwa sistem hanya dapat digunakan pada pemakaian khusus saja, sedangkan keuntungannya adalah kemampuannya untuk

Page 37: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

menggerakkan sistem (beban) dengan sumber yang berubah-ubah seperti misalnya photovoltaic atau solar cell.Inverter Satu FasaYang akan dijelaskan di sini adalah inverter dengan frekuensi dan tegangan konstan dan dengan menggunakan komponen SCR sebagai pembangkit tegangan ac-nya, dengan kemampuan menyalurkan daya yang cukup besar, meskipun tegangan output yang dihasilkan tidak begitu murni. Rangkaian dasar inverter ini terlihat pada gambar di bawah ini dengan cara kerja sebagai berikut:

Gambar 1. Rangkaian dasar inverterAnggap bahwa kedua SCR dalam keadaan off. Kemudian SCR1 dinyalakan dengan memberikan pulsa trigger pada gerbang Ig1. dengan adanya tegangan pada kumparan 1-2 sebesar +Vdc, maka kumparan 2-3 akan terinduksi juga sebesar +Vdc. Jadi tegangan yang terbentuk pada kapasitor C adalah sebesar +2Vdc. Terjadinya aliran arus dan tegangan pada saat SCR1 on. Selanjutnya SCR2 dinyalakan. Dengan penyalaan SCR2 ini, tegangan di titik b sama dengan Vdc. Dengan sifat kapasitor yang menyatakan bahwa tegangan (muatan = Q) yang ada pada kapasitor tersebut tidak dapat berubah dengan tiba-tiba, maka pada saat titik b mencapai +Vdc, tegangan yang tampak pada titik a adalah +3Vdc (Vab = Va – Vb) atau Va = Vb + Vab = Vdc + 2Vdc = 3Vdc, Vab = tegangan kapasitor sesaat sebelum SCR2 on, yaitu = 2Vdc. Dengan kondisi SCR2 on, SCR1 off. Hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut: Pada saat SCR2 on, tegangan di titik b sama dengan tegangan di titik c (Vb = Vc) = Vdc. Sedangkan Va = 3Vdc. Artinya tegangan katoda SCR1 (titik a lebih positif daripada tegangan anoda SCR1 di titik c). Sesuai dengan karakteristik SCR, maka hal ini akan menyebabkan SCR1 off. Hal lain yang terjadi akibat SCR2 on adalah terjadinya perubahan tegangan pada kumparan transformator yaitu tegangan di titik 2 = 0 (V32 = Vdc) dan kumparan 1-2 terinduksi tegangan sebesar V21 = Vdc. Sejalan dengan perubahan tegangan pada kumparan tersebut, maka kapasitor yang semula mempunyai tegangan Vab = +3Vdc akan berusaha mengubah tegangannya menjadi Vab = -2Vdc, yaitu dengan terjadinya alirana rus charging pada kapasitor c dari titik b ke 2 dan 3. untuk mengulangi proses di atas, maka◊ kumparan 1 ◊titik a SCR1 kembali di-trigger, sehingga dengan SCR1 on, SCR2 kembali off (sebab tegangan katoda dari SCR2 (titik b) lebih positif daripada tegangan anoda SCR2 (titik c = titik a). Selanjutnya prosesnya sama dengan yang telah dijelaskan di atas. Bentuk tegangan SCR1, SCR2, Vc(t) dan Ic(t) dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Gambar 2. Rangkaian ketika SCR2 on

Page 38: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 3. Rangkaian ketika SCR1 on

Gambar 4. Kondisi sinyal SCR1 dan SCR2B. Transformator [1]Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi-elektromagnet. Transformator digunakan secara luas, baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika. Penggunaan transformator dalam sistem tenaga memungkinkan terpilihnya tegangan yang sesuai, dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan misalnya kebutuhan akan tegangan tinggi dalam pengiriman daya listrik jarak jauh.Dalam bidang elektronika, transformator digunakan antara lain sebagai gandengan impedansi antara sumber dan beban; untuk memisahkan satu rangkaian dari rangkaian yang lain; dan untuk menghambat arus searah sambil tetap melakukan atau mengalirkan arus bolak-balik antara rangkaian. Berdasarkan frekuensi, transformator dapat dikelompokkan sebagai berikut:(1) frekuensi daya, 50-60 c/s;(2) frekuensi pendengaran, 50 c/s-20 kc/s;(3) frekuensi radio, di atas 30 kc/s.Kerja transformator yang berdasarkan induksi-elektromagnet, menghendaki adanya gandengan magnet antara rangkaian primer dan sekunder. Gandengan magnet ini berupa inti besi tempat melakukan fluks bersama.Berdasarkan cara melilitkan kumparan pada inti, dikenal dua macam transformator, yaitu tipe inti dan tipe cangkang.

Page 39: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 5. Transformator berdasarkan cara melilitkan kumparan pada intiC. Mikrokontroler ATMEGA 8535 [2]

Mikrokontroler ATMEGA8535 adalah salah satu jenis mikrokontroler keluarga AVR yang diproduksi oleh Atmel Corporation. ATMEGA8535 merupakan mikrokontroler 8 bit dengan aristektur RISC (Reduce Instruction Set Computer). Fitur-fitur yang dimiliki oleh mikrokontroler ATMEGA8535 antara lain:a. Lebar data 8 bit.b. Memiliki 130 buah instruksi.c. Dapat mencapai kecepatan 16 MIPS (Mega Instruction per Second) pada frekuensi clock 16 MHz.d. Memiliki 32 x 8 register aplikasi umum.e. 8 k byte flash memory untuk memori program .f. 512 byte EEPROM untuk memori data nonvolatile.g. 512 byte SRAM.h. Dua 8 bit timer/counter. i. Satu 16 bit timer/counter.j. Empat saluran untuk penghasil sinyal PWM/clock.k. 8 saluran, 10 bit ADC.2. Konfigurasi PinSusunan pin mikrokontroler ATMEGA8535 tipe DIP (dual in line package) ditunjukkan pada gambar 5.

Gambar 6. Konfigurasi pin mikrokontroler ATMEGA8535.

Page 40: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

ATMEGA8535 memiliki empat buah port (terminal) masukan/keluaran yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D. Port A selain berfungsi sebagai port I/O digital, pin-pinnya juga dapat difungsikan sebagai saluran masukan sinyal analog yang akan diubah menjadi sinyal digital oleh ADC internal. Port B terdapat pada pin nomor 1 hingga 8. Selain sebagai pin I/O digital biasa, pin-pin yang ada port B juga memiliki fungsi khusus. Pin PB0 dan PB1 memiliki fungsi lain yaitu sebagai masukan sinyal clock eksternal untuk timer/counter 0dan1. Pin PB5 (MOSI), PB6 (MISO), dan PB7(SCK) memiliki fungsi lain sebagai sebagai saluran untuk sinyal ISP (in system programming).Port D terdapat pada pin nomor 14 hingga 21. Selain berfungsi sebagai pin I/O digital biasa, pin-pin yang terdapat pada port D juga memiliki fungsi khusus. Pin PD2 (INT0) dan PD3 (INT1) berfungsi sebagai masukan untuk sinyal interrupt eksternal yang dapat menginterupsi alur program yang di eksekusi CPU. Pin PD7 (OC2) juga berfungsi sebagai pin untuk keluaran sinyal clock/PWM yang dihasilkan oleh timer 2 yang ada di dalam mikrokontroler.Pin RESET merupakan pin aktif rendah untuk mereset mikrokontroler. Dalam keadaan reset maka alur program akan kembali ke alamat 0x0.Pin VCC dan GND adalah pin yang digunakan untuk penyedia tegangan mikrokontroler. Beda tegangan yang dapat diberikan berkisar antara 4,5–5,5V. D. FilterFilter biasa diartikan sebagai proses pemisahan. Aplikasi filter pada elektronika adalah untuk melewatkan rentang frekuensi tertentu dan menghilangkan/memblok rentang frekuensi lainnya dengan melemahkan amplitudo sinyalnya. Filter elektrik mengandung komponen resistor dan kapasitor, resistor dan induktor atau gabungan ketiganya dengan menyertakan. Rangkaian filter seperti ini biasa disebut filter pasif. Filter aktif merupakan rangkaian filter pasif yang dihubungkan ke komponen aktif (op-amp, trasistor).Klasifikasi filter berdasarkan fungsi kerjanya dan rentang frekuensi yang diloloskan adalah sebagai berikut:1. Low Pass Filter (LPF)Low pass filter akan melewatkan frekuensi dari nol sampai frekuensi cut offnya. Idealnya respon frekuensi akan langsung jatuh ke nol setelah frekuensi cut off, tapi pada kenyataannya ada daerah transisi sampai nilai tertentu sebelum mencapai nol.2. High Pass Filter (HPF)Untuk high pass filter, filter ini tidak akan melewatkan frekuensi dari nol sampai daerah transisi, antara fl sampai fc.3. Band Pass Filter (BPF)Sedangkan band pass filter akan melewatkan frekuensi yang dibatasi dua frekuensi cut off. Frekuensi yang dilewatkan berada pada daerah antara fc1 dan fc2. Dari nol ke fc1 respon frekuensi akan distop, begitu juga dengan frekuensi diatas fc2, tetapi dalam prakteknya selalu ada daerah transisi antara fs dan fc.4. Band Stop Filter (BSF)BSF memiliki dua frekuensi batas, sama seperti BPF. Tetapi respon frekuensinya kebalikan dari band pass filter, filter ini justru tidak melewatkan frekuensi yang berada antara fc1 dan fc2. Untuk jelasnya, karakteristik keempat filter dapat dilihat pada gambar.

Page 41: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 7. Respon Frekuensi Sebuah Filter (a). LPF (b). HPF (c). BPF (d). BSFParameter fl dan fu adalah lower dan upper frekuensi cutoff. Band width dari filter adalah . Sehingga pada LPF didefinisikan fl = 0 sehingga B = fu sedangkan untuk highpass filter fl >. Tetapi secara fisik∝0 dan fu= filter diatas tidak mungkin dibuat. Sedangkan untuk filter sesungguhnya, untuk BPF akan dibandingkan dengan kondisi idealnya, didapatkan H(f) yang relatif lebar (tapi tidak konstan) dan stop band yang cukup kecil (tapi tidak nol). Titik akhir band yang dilewatkan atau cut off nya didefinisikan dengan2√2 H(f) max = K/√H(f) =1/ ; f = fl,fu (1) fu.≤ f ≤ Jadi H(f)2 jatuh tidak lebih rendah dari K2/2 untuk fl Bandwidth B = fu – fl disebut juga setengah daya atau bandwidth 3 dB.

Gambar 8. Rasio amplitude sebuah BPFKlasifikasi filter berdasarkan topologinya, antara lain:1. ButterworthButterworth merupakan salah satu jenis filter yang dirancang sedemikian rupa sehingga menghasilkan respon frekuensi yang flat (datar) pada rentang frekuensi pelolosan maupun frekuensi henti. Berdasarkan gambar perbandingan respon frekuensi dari beberapa topologi filter (gambar 20), kita dapat melihat bahwa filter jenis ini memiliki rolloff yang lebih lama dibanding filter lainnya. Filter ini dibentuk dengan menghubungkan rangkaian R,C ke op-amp melalui input positif dan memberi feedback pada input negatif. 2. ChebyshevFilter ini memiliki respon riak-riak pada salah satu rentang frekuensinya (frekuensi lolos atau frekuensi henti).3. Elliptic Pada respon frekuensi filter elliptic pada rentang frekuensi pelolosan maupun hentinya terdapat riak-riak. Dibandingkan jenis filter yang lain, filter ini memiliki rolloff yang cepat. Filter ini dibentuk dengan merangkai C dan L secara paralel kemudian menghubungkan dengan op-amp

Page 42: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

(a) (b)

(c) Gambar 9. (a)Rangkaian LPF Butterworh, (b) LPF Chebyshev (c) HPF Elliptic

Gambar 10. Perbandingan respon frekuensi filter E. Pembagi Tegangan [6]Pembagi tegangan digunakan untuk menyatakan tegangan melintasi salah satu diantara dua tahanan seri.

Gambar 11. Pembagi TeganganPada gambar 26 tegangan di R2 adalah:(14)Dengan cara yang serupa, tegangan yang melintasi R1adalah:(15)

III. Metodologi Penelitian

A. Waktu dan Tempat PenelitianWaktu : Maret 2007 – Juli 2007Tempat : Laboratorium Terpadu Teknik Elektro Universitas Lampung

Tabel 1. Jadwal dan aktivitas penelitian

No Aktivitas Maret 2007 April 2007 Mei 2007 Juni 2007 Juli 20071 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 41 Studi literatur 2 Perancangan blok diagram rangkaian alat inverter 3 Penentuan rangkaian dan komponen

4 Uji rangkaian tiap blok a. LPF b. HPF c. MOSFET d. Proteksi & Alarm e. Mikrokontroler ATMEGA8535 5 pembuatan proposal 6 Seminar I 7 membuat rangkaian keseluruhan 8 Uji coba inverter satu fasa 1000VA 9 Analisis dan kesimpulan 10 Pembuatan laporan

Page 43: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

11 Seminar II

B. Alat dan BahanAlat dan bahan yang digunakan pada penelitian tugas akhir ini yaitu :1. Osiloskop Digital2. Microcontroller ATMEGA85353. Transformator Pulsa4. MOSFET5. Heatsink6. Resistor (tetap dan variable)7. Capasitor (polar dan non polar)8. Relay9. Buzzer10. Multimeter11. Komputer12. Downloader ATMEGA 853513. Casing14. Solder15. Sumber tegangan +5Vdc, 12Vdc 16. Akumulator 12VdcC. Spesifikasi AlatSpesifikasi dari alat yang dibuat adalah sebagai berikut :1. Sumber tegangan DC +5 V, diperoleh dari baterai dan sumber tegangan DC 12V diperoleh dari akumulator sehingga alat yang dibuat bersifat portable.2. Microcontroller ATMEGA8535 sebagai penghasil Pulse Width Modulation (PWM) untuk mengatur frekuensi switching inverter3. Range tegangan output yang dihasilkan sebesar 11,5–12,5 Volt4. Rentang frekuensi output yang dihasilkan 50 Hz

D. Blok Diagram Rangkaian

Gambar 12. Blok diagram Perancangan Inverter Satu Fasa 1000VA1. Input Input pada rancangan inverter satu fasa 1000VA berasal dari sebuah akumulator dengan tegangan sebesar 12 Volt DC. Masukan ini berfungsi juga untuk memberikan catu daya pada rangkaian pengendali invertir, yang tegangannya disesuaikan dengan menggunakan rangkaian pembagi tegangan. Masukan 12 Volt DC kemudian menuju ke rangkaian inti inverter untuk mengubahnya menjadi tegangan AC.2. Microcontroller ATMEGA 8535Microcontroller berfungsi sebagai pembangkit sinyal Pulse Width Modulation (PWM). Dengan adanya PWM, maka lebar pulsa diatur sedemikian rupa, sehingga rangkaian

Page 44: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

pengendali dapat dikendalikan frekuensinya oleh sinyal PWM. Proses pengendalian dengan PWM yaitu dengan mengubah nilai tON dan tOFF sehingga berpengaruh terhadap besarnya frekuensi.

Gambar 13. Gambar sinyal PWM

3. Smoothing FilterSmoothing filter merupakan salah satu aplikasi filter yang digunakan untuk memperhalus tampilan sebuah sinyal. Kita dapat mengimplementasikan rangkaian Low Pass Filter (LPF) untuk proses ini. LPF berfungsi untuk meredam sinyal frekuensi-frekuensi tinggi, sehingga diharapkan sinyal pulsa inverter yang dihasilkan mempunyai bentuk dan besar gelombang yang sesuai yang diinginkan. Rangkaian implementasinya adalah sebagai berikut:

Gambar 14. Rangkaian Implementasi Filter LPF Ordo1Langkah perancangan blok ini adalah :1. Menentukan nilai frekuensi cut-offF)µ 2. Memilih nilai C (antara 0,001 – 10 3. Menentukan nilai R2 melalui persamaan : 4. Merealisasikan rangkaian implementasi LPF ordo 1 (Gambar 31)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Zuhal. 1995. Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya. Jakarta:PT Gramedia Pustaka Utama[2] Wardhana, Lingga. 2006. Mikrokontroler AVR Seri ATMEGA8535. Yogyakarta: Andi Offset[3] Webster, G.John. 1998. Medical Instrumentation. Canada: John Wiley and sons, Inc.[4] Malvino, Gunawan, Hanapi. 1995. Prinsip-prinsip Elektronik. Jakarta: Erlangga[5] Hayt.H.William. Terjemah Oleh Pantur Silaban. 1997. Rangkaian Listrik. Jakarta: Erlangga[6] Bird, B.M., et all. 1993. An Introduction to Power Electronics. Chichester: John Wiley & Sons Ltd Diposkan oleh hermasyah di 00:02 3 komentar

SMART DISPENSER SMART DISPENSERIde Utama :• Mengatur agar dispenser dapat secara otomatis mengisi tempat air sesuai dengan yang diinginkan

Page 45: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

• Mengatur agar dispenser dapat memberikan isyarat ketika galon air sudah tidak berisi air lagi• Mengatur agar dispenser dapat mengisi air sesuai dengan suhu yang diinginkan/diminta

Prinsip Kerja Ketika wadah diletakkan pada tempat penyanggah, maka saklar sensitive akan menghidupkan system.¬ ¬ User dapat menentukan berapa suhu air yang diinginkan dengan menekan keypad suhu yang ada, dimana telah terhubung dengan mikrokontroler untuk sebagai setting time untuk heater memanaskan air. Ketika suhu sudah mencapai apa yang diminta user dengan pantauan sensor suhu, maka mikrokontroler akan memerintahkan heater untuk off. User dapat¬ menentukan seberapa banyak air yang akan dituangkan kedalam gelas atau wadah. Dengan menggunakan sensor ultrasonic untuk mengukur ketinggian air yang diharapkan oleh user. Kran air terbuka dengan menggunakan motor servo dengan dikendalikan oleh mikrokontroler. Ketika isian air telah sampai apa yang diinginkan user, maka system otomatis akan memutar motor servo untuk menutup kran air dan air akan berhenti mngucur. User dapat mengetahui kapan air gallon yang diisikan¬ telah habis, dengan adanya tanda/isyarat dalam bentuk suara. Dengan menggunakan sensor tinggi permukaan air, maka dapat ditentukan apakah air galonnya telah habis atau tidak. Lalu buzzer akan mengeluarkan suara jika airnya habis.

Komponen yang diperlukan : Motor servo¬ Saklar sentuh sensitive¬ Sensor Ultrasonik¬ Sensor Temperature¬ Mikrokontroler¬ Keypad dan LCD¬ Sensor Level Permukaan¬ Galon¬ Dispenser Standar¬ Gelas Uji¬ dll¬

Page 46: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Simulasi Dispenser : Gelas/tempat air diletakkan pada tempat dispenser¬ Konsumen dapat menentukan kapasitas air yang diisi ke gelas/tempat air¬ Konsumen dapat menentukan suhu air yang diinginkan untuk dituangkan kedalam tempat air/gelas¬ Dispenser akan memanaskan air sesuai dengan setting suhu yang telah ditentukan¬ Dispenser mengisi tempat air sesuai dengan ukuran wadah dan atau keinginan konsumen¬¬ Ketika air telah penuh, atau air telah memenuhi wadah sesuai dengan kapasitas yang diinginkan oleh pemakai, maka dispenser berhenti menuangkan air kedalam tempat air/gelas Dispenser akan memberitahu¬ ketika sewaktu-waktu galon untuk persediaan air didalam dispenser telah habis dengan menggunakan suara Diposkan oleh hermasyah di 00:00 0 komentar

Jumat, 26 Oktober 2007

APAKAH PLC ITU? Sebuah PLC (kepanjangan dari Programmable Logic Controller) adalah sebuah alat yang digunakan untuk menggantikan rangkaian sederetan relai yang dijumpai pada sistem kontrol proses konvensional. PLC bekerja dengan cara mengamati masukan (melalui sensor-sensor terkait), kemudian melakukan proses dan melakukan tindakan sesuai yang dibutuhkan, yang berupa menghidupkan atau mematikan keluarannya (logik, 0 atau 1, hidup atau mati). Pengguna membuat program (yang umumnya dinamakan diagram tangga atau ladder diagram) yang kemudian harus dijalankan oleh PLC yang bersangkutan. Dengan kata lain, PLC menentukan aksi apa yang harus dilakukan pada instrumen keluaran berkaitan dengan status suatu ukuran atau besaran yang diamati.

PLC banyak digunakan pada aplikasi-aplikasi industri, misalnya pada proses pengepakan, penanganan bahan, perakitan otomatis dan lain sebagainya. Dengan kata lain, hampir semua aplikasi yang memerlukan kontrol listrik atau elektronik membutuhkan PLC.

Dengan demikian, semakin kompleks proses yang harus ditangani, semakin penting penggunaan PLC untuk mempermudah proses-proses tersebut (dan sekaligus menggantikan beberapa alat yang diperlukan). Selain itu sistem kontrol proses konvensional memiliki beberapa kelemahan, antara lain:

Perlu kerja keras saat dilakukan pengkabelan; Kesulitan saat dilakukan penggantian dan/atau perubahan; Kesulitan saat dilakukan pelacakan kesalahan; Saat terjadi masalah, waktu tunggu tidak menentu dan biasanya lama. Sedangkan penggunaan kontroler PLC memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan sistem kontrol proses konvensional, antara lain:

Page 47: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Dibandingkan dengan sistem kontrol proses konvensional, jumlah kabel yang dibutuhkan bisa berkurang hingga 80%; PLC mengkonsumsi daya lebih rendah dibandingkan dengan sistem kontrol proses konvesional (berbasis relai); Fungsi diagnostik pada sebuah kontroler PLC membolehkan pendeteksian kesalahan yang mudah dan cepat; Perubahan pada urutan operasional atau proses atau aplikasi dapat dilakukan dengan mudah, hanya dengan melakukan perubahan atau penggantian program, baik melalui terminal konsol maupun komputer PC; Tidak membutuhkan spare part yang banyak; Lebih murah dibandingkan dengan sistem konvensional, khususnya dalam kasus penggunaan instrumen I/O yang cukup banyak dan fungsi operasional prosesnya cukup kompleks; Ketahanan PLC jauh lebih baik dibandingkan dengan relai auto-mekanik. KOMPONEN-KOMPONEN DASAR PLC

PLC sesungguhnya merupakan sistem mikrokontroler khusus untuk industri, artinya seperangkat perangkat lunak dan keras yang diadaptasi untuk keperluan aplikasi dalam dunia industri. Elemen-elemen dasar sebuah PLC ditunjukkan pada gambar berikut...

PLC OMRON SYSMAC (CPM1A & SPM2A)

Tiap-tiap PLC pada dasarnya merupakan sebuah mikrokontroler (CPU-nya PLC bisa berupa mikrokontroler maupun mikroprosesor) yang dilengkapi dengan periferal yang dapat berupa masukan digital atau analog, keluaran digital atau relai. Perangkat lunak program-nya sama sekali berbeda dengan bahasa komputer seperti Pascal, Basic, C dan lain-lain, programnya menggunakan apa yang dinamakan sebagai diagram tangga atau ladder diagram.

CPM1A dan CPM2A merupakan PLC produk dari Omron, perbedaan mendasar antara CPM1A dan CPM2A adalah fungsi dan jumlah terminal masukan dan keluarannya, CPM1A 10 memiliki 6 masukan (D0 – D5) dan 4 keluaran (O0 – O3) total 10 jalur keluaran/masukan, sedangkan CPM2A 20 memiliki jumlah keluaran dan masukan yang jauh lebih banyak, yaitu 12 masukan dan 8 keluaran (total 20 jalur keluaran/masukan). Pada gambar berikut ini, ditunjukkan gambar Omron CPM2A dengan 20 keluaran/masukan.

UNTUK MENDAPATKAN KETERANGAN LEBIH DETIL/LENGKAPTENTANG PLC OMRON SYSMAC (KONSEP, PEMROGRAMAN & APLIKASI),SILAHKAN CEK DISINI...

Page 48: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

OMRON ZEN PROGRAMMABLE RELAY

ZEN Programmable Relay merupakan produk PLC lain dari Omron, sebagaimana ditunjukkan pada gambar berikut, merupakan kontroler kecil yang menyediakan 10 saluran I/O yang dapat diprogram (terdiri dari 6 masukan dan 4 keluaran, yang juga dapat diekspansi jumlahnya dengan perangkat keras tambahan). Alatnya jauh lebih murah (saat ditulis buku ini harganya sekitar 1 juta rupiah) dan lebih kompak atau kecil dibandingkan dengan seri CPM1 maupun CPM2 (lihat pembahasan pada bab sebelumnya). Saat ini sudah ada model yang baru (gambar III.1 sebelah kanan) yang menyediakan 20 saluran I/O yang dapat diprogram (terdiri dari 12 masukan dan 8 keluaran).

UNTUK MENDAPATKAN KETERANGAN LEBIH DETIL/LENGKAPTENTANG PLC ZEN (KONSEP, PEMROGRAMAN & APLIKASI),SILAHKAN CEK DISINI...

BELAJAR PLC ITU MUDAH..!

Belajar pemrograman PLC itu pada dasarnya mudah, sebagai permulaan, hal-hal yang perlu diperhatikan antara lain:

Intinya adalah belajar langsung praktek atau Learning by Doing. Mengapa? Karena kebanyakan penguasaan PLC pada pemrograman ladder-nya dan studi kasus, mo beli PLC-nya relatif mahal, tentu saja sementara pake simulator dulu, apakah Ada? Tentu saja...lihat informasi berikut... Buku yang menyediakan keterangan atau penjelasan yang mudah dan menyediakan perangkat lunak untuk belajar atau simulasi, direkomendasikan: Buku PLC: Putra, Agfianto Eko, 2004, PLC – Konsep, Pemrograman dan Aplikasi, Gava Media – Yogyakarta; Software editor dan simulasi PLC baik untuk Sysmac maupun ZEN – ada di dalam CDROM buku di atas. ZEN: ESKALATOR OTOMATIS

ZEN akan digunakan untuk otomatisasi pengoperasian eskalator atau tangga berjalan di suatu pusat pembelanjaan atau mall. Eskalator akan bekerja secara kontinyu atau terus menerus pada jam 07.00 – 10.00 dan jam 17.00 – 22.00 dari hari Senin hingga Jum’at. Selain itu eskalator hanya bekerja jika terdeteksi ada orang yang akan menggunakannya.

CPM2A: PENGEPAKAN APEL

PLC Omron akan digunakan untuk membantu proses pengepakan apel ke dalam boks

Page 49: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

(biasanya aplikasi semacam digolongkan pada aplikasi pengepakan atau packaging application dan kasusnya bisa bermacam-macam).

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐│ Main 1 - Pengepakan │└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘Diagram tangga ini digunakan untuk mengontrol prosespengepakan 10 buah apel ke dalam boks┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐│ Network 1 - Dimulai │└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘Proses awal (mulai proses)

│ 000.00 000.01 200.00├──────┤ ├─────────┬────┤/├──────────────( )─┤│ START │ STOP STAT_JALAN│ 200.00 │├──────┤ ├─────────┘│ STAT_JALAN

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐│ Network 2 - Apel │└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘Jaringan untuk menjalankan konveyor apel

│ 200.00 010.01 010.00├──────┤ ├──────────────┤/├──────────────( )─┤│ STAT_JALAN K_BOX K_APEL

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐│ Network 3 - Pencacah │└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘Jaringan untuk melakukan pencacahan 10 apel ke dalam boks(pengepakan apel: 10 buah tiap boks)

Page 50: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

│ 000.02 ┌───────────────┐├──────┤ ├─────────┤CNT ││ S_APEL ├───────────────┤│ 000.03 │000 │├──────┤/├─────────┤CACAH_APEL ││ S_BOX ├───────────────┤│ │#0010 │├─ │ ││ └───────────────┘

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐│ Network 4 - Boks │└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘Jaringan untuk menjalankan konveyor boks

│ CNT000 200.00 010.01├──────┤ ├─────────┬────┤ ├──────────────( )─┤│ CACAH_APEL │ STAT_JALAN K_BOX│ 000.03 │├──────┤/├─────────┘│ S_BOX

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐│ Network 5 - │└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

│ ┌───────────────┐├─ END(01) ││ └─────────────────┘ Diposkan oleh hermasyah di 23:56 1 komentar

APAKAH MIKROKONTROLER ITU? Jika kita bicara tentang Mikrokontroler, maka tidak terlepas dengan pengertian atau definisi tentang Komputer itu sendiri, mengapa? Ada kesamaan-kesamaan antara Mikrokontroler dengan Komputer (atau Mikrokomputer), antara lain:

Sama-sama memiliki unit pengolah pusat atau yang lebih dikenal dengan CPU (Central Processing Unit); CPU tersebut sama-sama menjalankan program dari suatu lokasi atau tempat, biasanya dari ROM (Read Only Memory) atau RAM (Random Access Memory); Sama-sama memiliki ROM, hanya saja pada komputer digunakan untuk menyimpan program BIOS (Basic Input Outsput System), sedangkan pada Mikrokontroler (yang

Page 51: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

dikenal dengan Flash PEROM) digunakan untuk menyimpan program yang akan dijalankan Mikrokontroler yang bersangkutan (sering dinamakan sebagai firmware); Sama-sama memiliki RAM yang digunakan untuk menyimpan data-data sementara atau yang lebih dikenal dengan variabel-variabel; Sama-sama memiliki beberapa keluaran dan masukan yang digunakan untuk melakukan komunikasi timbal-balik dengan dunia luar. Lantas apa yang membedakan antara Mikrokontroler dengan Komputer atau Mikrokomputer?

Begitu mungkin pertanyaan yang ada di benak kita, saat kita membaca beberapa daftar kesamaan yang sudah saya tuliskan tersebut. Sama sekali berbeda, itu jawaban yang saya berikan kepada Anda:

Mikrokontroler adalah versi mini dan untuk aplikasi khusus dari Mikrokomputer atau Komputer!Berikut saya berikan kembali daftar kesamaan yang pernah ditulis sebelumnya dengan menekankan pada perbedaan antara Mikrokontroler dan Mikrokomputer:

CPU pada Mikrokomputer berada eksternal dalam suatu sistem, sampai saat ini kecepatan operasionalnya sudah mencapai tingkat lebih dari 2 GHz, sedangkan CPU pada Mikrokontroler berada internal dalam sebuah chip, kecepatan bekerja masih cukup rendah, dalam orde MHz (misalnya, 24 MHz, 40 MHz dan lain sebagainya). Kecepatan yang relatif rendah ini sudah mencukupi untuk aplikasi-aplikasi berbasis mikrokontroler; Jika CPU pada mikrokomputer menjalankan program dalam ROM atau yang lebih dikenal dengan BIOS pada saat awal dihidupkan, kemudian mengambil atau menjalankan program yang tersimpan dalam hard disk. Sedangkan Mikrokontroler sejak awal menjalankan program yang tersimpan dalam ROM internal-nya (bisa berupa Mask ROM atau Flash PEROM). Sifat memori program ini non volatile, artinya tetap akan tersimpan walaupun tidak diberi catu daya; RAM pada mikrokomputer bisa mencapai ukuran sekian MByte dan bisa di-upgrade ke ukuran yang lebih besar dan berlokasi di luar chip CPU-nya, sedangkan RAM pada Mikrokontroler ada di dalam chip mikrokontroler yang bersangkutan dan ukurannya sangat minim, misalnya 128 byte, 256 byte dan seterusnya dan ukuran yang relatif kecil inipun dirasa cukup untuk aplikasi-aplikasi mikrokontroler. Keluaran dan masukan pada mikrokomputer jauh lebih kompleks dibandingkan dengan mikrokontroler, yang jauh lebih sederhana, selain itu, pada mikrokontroler tingkat akses keluaran dan masukan bisa dalam satuan per bit; Jika diamati lebih lanjut, bisa dikatakan bahwa Mikrokomputer atau Komputer merupakan komputer serbaguna atau general purpose computer, bisa dimanfaatkan untuk berbagai macam aplikasi (atau perangkat lunak). Sedangkan Mikrokontroler adalah special purpose computer atau komputer untuk tujuan khusus, hanya satu macam aplikasi saja. Beberapa contoh aplikasi dan penjelasannya (khusus mikrokontroler Atmel AT89) bisa Anda dapatkan di buku Mikrokontroler saya. Ciri khas mikrokontroler lainnya, antara lain:‘Tertanam’ (atau embedded) dalam beberapa piranti (umumnya merupakan produk konsumen) atau yang dikenal dengan istilah embedded system atau embedded controller;

Page 52: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Terdedikasi untuk satu macam aplikasi saja (lihat contoh-contoh yang akan saya terangkan pada bagian berikutnya dan juga yang saya terangkan dalam buku Mikrokontroler); Hanya membutuhkan daya yang rendah (low power) sekitar 50 mWatt (Anda bandingkan dengan komputer yang bisa mencapai 50 Watt lebih); Memiliki beberapa keluaran maupun masukan yang terdedikasi, untuk tujuan atau fungsi-fungsi khusus; Kecil dan relatif lebih murah (seri AT89 di pasaran serendah-rendahnya bisa mencapai Rp. 15.000,00 sedangkan Basic Stamp bisa mencapai Rp. 500.000,00); Seringkali tahan-banting, terutama untuk aplikasi-aplikasi yang berhubungan dengan mesin atau otomotif atau militer. APLIKASI MIKROKONTROLERPengukur Suhu Berbasis Mikrokontroler AT89C51

Alat ini digunakan untuk melakukan pemantauan suhu udara dengan 4 macam satuan suhu, Celcius, Reamur, Fahrenheit dan Kelvin hanya dengan menekan sebuah tombol toggle. Mikrokontroler melakukan pengukuran suhu secara periodik menggunakan sensor/transduser suhu LM35, melakukan komputasi konversi dari tegangan ke satuan suhu yang diinginkan dan menampilkan hasilnya melalui LCD 2x16 karakter berbasis HD44780.

Alat Permainan TIC TAC TOE Berbasis Mikrokontroler PIC16F628Permainan TIC TAC TOE atau yang lebih dikenal dengan tiga jadi diimplementasikan menggunakan mikrokontroler RISC PIC16F628. Permainan ini menjanjikan keasyikan tersendiri karena kita harus berusaha mengalahkan mikrokontroler itu sendiri, karena algoritma yang digunakan mengikut cara berpikir manusia yang bisa bermain strategi TIC TAC TOE. Hasilnya? Bisa saja mikro yang menang, Pemain yang menang atau Semuanya menang.

Robot Mobile Line Follower Berbasis Mikrokontroler AT89C2051Intinya adalah bagaimana sebuah robot mobile bisa mengikuti jejak garis hitam di atas kertas putih (yang penting ada tingkat kontras yang menyolok antara jalur dengan latar belakang) menggunakan sensor infra merah yang diletakkan di bawah badan robot mobile. Mikrokontroler digunakan untuk membaca sensor yang di pasang (ada 4 pasang sensor) untuk kemudian memutuskan gerakan apa yang harus dilakukan, lurus, belok kiri, belok kanan, mundur sedikit dan lain-lain.

Penjelasan detil tentang teknik pengendalian robot mobile secara simulasi bisa Anda dapatkan pada buku Pengendalian Mobile Robot (Mobot) dengan MobotSIM 1.0.

Page 53: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Penampil LCD 2x16 dan Komunikasi Serial dengan BASIC StampAlat ini digunakan sebagai prototipe penampil informasi melalui sebuah LCD 2x16 berbasis HD44780, informasi yang ditampilkan tersimpan dalam EEPROM Mikrokontroler BASIC Stamp yang bersangkutan. Informasi ini bisa diubah oleh pengguna melalui saluran komunikasi serial yang digunakan.

GPS-GSM Mobile Navigator (pemenang kontes Atmel)Mikrokontroler yang digunakan adalah seri AVR dari Atmel yaitu AT908515. Alat ini digunakan untuk memantau kapal-kapal di pelabuhan, masing-masing kapal dilengkapi dengan alat GPS-GSM Mobile Navigator. Navigator pada masing-masing kapal menerima sinyal GPS dari satelit, kemudian menghitung informasi lokasi dan mengirimkannya ke pusat kontrol. Dengan informasi lokasi kapal, pusat kontrol akan menampilkan semua posisi kapal pada sebuah peta elektronik untuk memudahkan pemantauan dan pengontrolan rute-rute mereka. Selain kontrol tracking, pusat kontrol juga dapat memelihara komunikasi nirkabel dengan unit GPS untuk menyediakan layanan lain seperti alarm, kontrol status dan pembaharuan sistem.

CISC vs RISC...

Mikrokontroler yang beredar saat ini dibedakan menjadi dua macam, berdasarkan arsitekturnya:

Tipe CISC atau Complex Instruction Set Computing yang lebih kaya instruksi tetapi fasilitas internal secukupnya saja (seri AT89 memiliki 255 instruksi); Tipe RISC atau Reduced Instruction Set Computing yang justru lebih kaya fasilitas internalnya tetapi jumlah instruksi secukupnya (seri PIC16F hanya ada sekitar 30-an instruksi). Fasilitas internal yang saya maksudkan di sini antara lain: jumlah dan macam register internal, pewaktu dan/atau pencacah, ADC atau DAC, unit komparator, interupsi eksternal maupun internal dan lain sebagainya.

Yang mana sesuai dengan Anda? Sesuaikan dengan kebutuhan dan fitur-fitur yang ditawarkan oleh masing-masing mikrokontroler. Tidak ada ukuran secara pasti suatu jenis mikrokontroler lebih baik dibandingkan mikrokontroler lainnya.

BELAJAR MIKROKONTROLER ITU MUDAH...!

Sebenarnya, siapa saja sich yang perlu belajar Mikrokontroler? Apakah hanya monopoli rekan-rekan di ELINS (Elektronika & Instrumentasi) atau Teknik Elektro saja? Tidak, sama sekali tidak. Beberapa pembaca buku saya “Belajar Mikrokontroler

Page 54: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

AT89C51/52/55: Teori dan Praktek” berasal dari (berdasar email yang masuk dari seluruh Indonesia):

Para peminat atau hobis dengan berbagai latar belakang pendidikan; Pelajar SMA dan STM, bahkan tidak menutup kemungkinan pelajar SMP-pun berhak mendapatkan ilmu mikrokontroler, jika mereka berminat; Mahasiswa teknik (khususnya Elektro, Industri dan Fisika), MIPA (khususnya ELINS dan Ilmu Komputer) maupun dari beberapa disiplin ilmu lainnya. Kenapa mudah? Karena modalnya (1) Tekad dan (2) Menguasai atau minimal memahami logika dan algoritma. Hal ini disebabkan pemrograman mikrokontroler banyak membutuhkan cara berpikir yang logis dan terstruktur.

Untuk pemula saya sarankan menggunakan BASIC Stamp, karena banyak kemudahan yang ditawarkan, mulai dari pembuatan rangkaian aplikasi hingga pemrogramannya. Lantas sarana belajar apa saja yang perlu disiapkan?

Buku-buku Mikrokontroler yang mudah dipahami, tidak hanya menggunakan bahasa yang Anda pahami (Indonesia) tetapi dituliskan atau disampaikan dengan cara yang relatif mudah dipahami; Perangkat lunak kompiler atau cross assembler yang berkaitan dengan mikrokontroler yang dipelajari. Ini digunakan untuk mengubah program kita menjadi siap untuk dieksekusi atau dijalankan oleh mikrokontroler yang bersangkutan. Bagaimana cara mendapatkan kompiler tersebut? Download saja dari website mikrokontroler yang bersangkutan (biasanya mereka menyediakan secara gratis, untuk produk Atmel, Microchip dan BASIC Stamp); Penting juga untuk menyediakan sebuah perangkat lunak lengkap yang bisa melakukan penggambaran rangkaian dan simulasi program mikrokontroler secara internal maupun visual secara real-time. Perlu juga membuat rangkaian pemrogram (donwloader) atau papan pengembang atau langsung rangkaian aplikasi untuk melihat langsung hasil pemrograman mikrokontroler yang dilakukan. Adakah perangkat lunak yang bisa untuk melakukan simulasi secara internal maupun visual? Tentu saja ada, hanya saja komersil dan harganya mahal sekali. Akan saya jelaskan pada pasal-pasal berikutnya…

MIKROKONTROLER ATMEL AT89

Merupakan produk populer di Indonesia, murah-meriah:

Terdapat berbagai macam jenis atau varian, AT89C dan AT89S (beberapa produk AT89C dikatakan sebagai not recommended for new design, karena sudah digantikan dengan varian baru yang lebih baik yaitu seri AT89S); Harganya relatif murah dan terjangkau – selera bos harga anak kost sekitar Rp. 15.000,00 hingga Rp. 50.000,00 - data tahun 2005); Perbandingan fitur menunjukkan adanya beberapa perbedaan antar varian AT89, mulai dari ukuran Flash PEROM, ada tidaknya komparator, jumlah port, kecepatan operasional,

Page 55: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

dekoder MP3 dan lain sebagainya. Sarana belajar pemrograman Mikrokontroler AT89:

Menggunakan perangkat lunak terpadu atau IDE (Integrated Development Environment), misalnya MIDE Studio for MCS-51 dari Innovative Experiment, Thailand yang bisa juga Anda download dari website buku Mikrokontroler saya. Perangkat lunak ini sudah terpadu dengan dua macam kompiler, yaitu ASEM-51 untuk penulisan program dalam Bahasa Assembly dan SDCC untuk Bahasa C; Rekomendasi buku bacaan untuk pembelajaran yang relatif mudah dipahami: Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55: Teori dan Praktek, Edisi 2 oleh Agfianto Eko Putra (Best Seller); Membuat sendiri S52 (berbasis AT89S52 atau AT89S8252) Learning Board, sebuah rangkaian downloader sekaligus papan pengembang untuk berbagai macam aplikasi, lihat gambar rangkaian berikut...

Beberapa pemrogram yang saya sarankan, selain S52 Learning Board:ISP Flash Programmer V3.0, bisa Anda dapatkan informasinya disini; Cheap Loader Cable for ASIM’s ISP for 89S51; AT89 ISP Programmer Cable; Atmel 89 Series Device Programmer; Gunakan simulator gratis seperti TopView Simulator atau Dscope-51 atau menggunakan simulator komersial (yang sangat mahal), Proteus VSM 6.7 sp3 (versi evaluasi atau demo bisa didownload dari http://www.labcenter.co.uk). MIKROKONTROLER MICROCHIP PIC16F

Produk mikrokontroler ini masuk dalam jenis RISC yang diproduksi oleh Microhip. Dan jangan kaget jika jumlah instruksi-nya hanya sekitar 30-an. Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan:

Mulai populer di Indonesia dan sudah bermunculan buku-buku berbahasa Indonesia yang mengupas PIC16 dan aplikasi-aplikasinya. Fitur-fitur antara lain:Menggunakan Arsitektur Harvard; Long word instructions; Single word instructions; Instruction Pipelining; Termasuk tipe RISC; Rangkaian pemrogram yang mudah dibuat, terutama yang berbasis rangkaian atau ide dari JDM (tanpa catu daya eksternal, mengambil langsung dari port serial komputer). Perangkat lunak pemrogramannya bisa menggunakan IC-prog yang bisa didownload dari http://www.ic-prog.com. Menggunakan perangkat lunak terpadu yang bisa didownload dari internet, yaitu MPLAB 5.62 yang merupakan jenis IDE. Untuk simulasi bisa digunakan PIC Simulator IDE 5.22 yang komersil, atau menggunakan perangkat lunak terpadu uDEV dengan dukungan bahasa Assembly dan JAL – Just Another Language atau Virtual Breadboard. Atau menggunakan Proteus VSM 6.7 SP3, perangkat lunak ini mendukung simulasi

Page 56: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

berbagai macam mikrokontroler, yaitu: MCS-51 dan kompatibelnya (Atmel AT89 dan Philips), beberapa mikrokontroler Motorola (termasuk 68HC11 dan lain-lain), Microchip PIC (termasuk PIC12 maupun PIC16) serta BASIC Stamp (semua seri). MIKROKONTROLER BASIC STAMP

Mikrokontroler ini sangat cocok untuk mereka yang baru memulai atau baru belajar mikrokontroler. Hal ini dikarenakan selain kemudahan membuat rangkaian aplikasinya, pemrogramannya menggunakan bahasa tingkat tinggi, yaitu Bahasa PBASIC yang mudah dipelajari.

Namun kemudahan-kemudahan tersebut harus ditebus dengan harga yang cukup mahal, untuk Parallax BASIC Stamp sekitar 400 – 600 ribu rupiah, sedangkan yang produksi Thailand (dengan nama i-Stamp) harganya sekitar 300 – 325 ribu rupiah.Untuk sarana belajar, Parallax sudah menyediakan paket Stamp in Class mulai dari paket ekonomis hingga paket lengkap sampai tingkat aplikasi robotika dengan buku-bukunya yang bisa didownload secara gratis dari Internet. Untuk permulaan, saya sarankan membaca atau mempraktekkan:

What’s Microcontroller (versi 2.1) yang bisa langsung didownload dari website Parallax (http://www.parallax.com); Yang lengkap, gunakan Stamp Works (versi 2.1), yang dilengkapi dengan buku dan berkas-berkas percobaan dalam format Proteus VSM, misalnya sebagaimana gambar berikut... Diposkan oleh hermasyah di 23:52 1 komentar

Membuat Skematik dan PCB sederhana Membuat Skematik dan PCB sederhana

Pelajaran pertama adalah bagaimana cara membuat suatu skematik sederhana dan membuat layout PCB (Printed Circuit Board) dengan menggunakan program Diptrace.

Skematik dibawah ini adalah skematik contoh yang akan anda buat menggunakan Diptrace schematic.Untuk membuka program Diptrace Schematic: klik Start - All Program – Diptrace – schematic.

Page 57: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar rangkaian yang akan dibuat

1. Menentukan Ukuran Skematik dan Menempatkan Judul

Untuk menentukan ukuran skematik pada Diptrace yaitu klik pada menu utama “ File – Title & Sheet Setup”, setelah muncul dialog box “ Title & Sheet Setup ” pada bagian atas terdapat “Sheet Templates” ubahlah “none” menjadi “ANSI A” ini digunakan untuk menentukan bentuk tampilan yang kita buat. Kemudian lihatlah pada bagian bawah dari dialog box “ Title & Sheet Setup ” terdapat dua kotak cek list yaitu Display Titles dan Display Sheet. Display Titles digunakan untuk menampilkan Header (kepala gambar) dan garis tepi pada skematik, Display Sheet digunakan untuk menampilkan bentuk kertas.

Page 58: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 1 tampilan dialog box “title and sheet setup”

Untuk menyembunyikan atau memunculkan Titles and Sheet (kepala gambar dan garis tepi) pilihlah View pada menu utama kemudian plih “Display Titles” atau “Display Sheet” kalau ingin menampilkan cek list saja pada salah satu atau keduanya.

Untuk melihat atau mengubah ukuran layar (zoom} dapat dilakukan dengan menekan tombol ( - ) atau ( + ). Tombol ( - ) digunakan untuk zoom-out dan tombol ( + ) untuk zoom-in atau bisa juga dengan mengubah nilai pada scale box standard panel.

Gambar 2 Tampilan Display Titles dan Display Sheet on

Untuk memasukan teks ke dalam kepala gambar, pindahkan kursor mouse pada kepala gambar (apabila kursor menyentuh area pada garis kepala gambar, maka garisnya akan tampak berwarna hijau), kemudian klik kiri pada area kepala gambar maka akan muncul dialog box field properties. Di dalam dialog box ini anda dapat menuliskan text, menentukan aligment (rata kiri, tengah atau kanan) dan jenis huruf yang digunakan. Sebagai contoh ketikan “Astable Flip-flop” (lihat gambar dibawah) kemudian klik tombol Font, maka akan keluar dialog box “Font”, pada dialog box font aturlah ukuran huruf menjadi 12. Kemudian klik " OK" untuk menutup dialog box dan untuk melihat hasilnya.

Page 59: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 3 Tampilan Kepala Gambar yang ditunjuk oleh kursor sehingga berwarna hijau

Untuk menyimpan (men-save), pada menu file pilih “save as” lalu ketikan nama file yang digunakan

2. Configuring Libraries

Sebelum menggunakan skematik dan PCB Layout, yang harus di ketahui adalah Libraries setup. Library disini digunakan untuk menyimpan berbagai komponen. Untuk melihat isi dari library dapat dengan cara klik “Library – Library Setup” pada menu utama, maka akan muncul dilog box “Library Setup” seperti pada gambar dibawah ini:

Page 60: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 4 Library Setup

Dari gambar diatas lihatlah pada bagian kanan anda akan melihat “All Libraries” lalu cobalah geser kebawah dengan menggunakan scroll bar, pada “All Library” ini anda dapat melihat seluruh library yang sudah ada dari bawaan software-nya (DipTrace).

Diptrace mempunyai dua mode untuk mengaktifkan libraries:1. Untuk mendapatkan Libraries dari suatu folder:Jika cek box “Get Libraries From Folder” diceklist (lihat gambar diatas pada kolom active bagian ujung kiri “Library Setup”) maka ini akan mengaktifkan mode pengambilan library dari suatu folder. Untuk mengambilnya dengan cara memilih/mengklik “….” Pada sisi kiri. Maka dialog box “Select Folder” akan muncul, disini anda dapat mencari library yang ada pada folder.

2. Untuk mengaktifkan Libraries menggunakan list:Jika cek box “Get Libraries From Folder” tidak diceklist maka mode ini (aktif pada sebelah kiri). Library active enable jika cek box “Get Libraries From Folder” tidak di cek list, pada mode ini anda bisa meng-edit (menambah atau menghapus) list library active, dengan menggunakan klik tombol “<<” pada bagian tengah dialog box maka anda dapat menambahkan/memasukkan dari list “all library’” ke dalam list “library active” (tentunya setelah dipilih pada “all library” baru klik tombol “<<” untuk memasukkannya). Fungsi-fungsi tombol yang berada di tengah dialog box “library setup”, tombol “..” digunakan untuk menambahkan library dari hard drive, “Panah keatas” digunakan untuk melihat library active keatas, “Panah Kebawah” untuk melihat library active kebawah, “Del” untuk menghapus select library dari list active library.

Page 61: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Semua library dikenal ditempatkan secara otomatis di daftar All library ( pada sisi kanan dialog box). Anda juga dapat menambahkan atau menghapus library dari daftar dengan menggunakan tombol “ Add” atau “ Delete”.Keluarlah dari dialog box library setup dan semua active digunakan untuk library panel.

3. Membuat Skematik

Bukalah program Skematic dan gunakan kursor untuk memilih suatu library dengan nama “Transistor” pada bagian kanan atas layer skematik (dibawah baris toolbar) adalah library panel dan pada library panel pilihlah “Transistor”. Anda bisa meng-scroll library kekiri dan kekanan dengan menggunakan tombol panah pada bagian kanan dari library panel.Disebelah kiri dibawa library panel anda dapat melihat daftar komponen, setelah kita memilih panel library transistor maka isi dari daftar kompoen adalah macam-macam dari transistor. Scroll down dari daftar komponen pada bagian kiri dari screen, lalu carilah transistor 2N4410 kemudian klik. Maka symbol transistor bisa untuk di pindah ke skematik (symbol otomatis menempel pada kursor). Pindahkan kursor pada area kerja skematik dan klik kiri, itu akan menempatkan transistor pada area kerja skematik. Klik kanan untuk menggagalkan penempatan komponen yang dipilih.

Gambar 5 Penempatan Transistor pada area kerja skematik

Jika ingin memindahkan komponen yang ada pada area kerja, klik kiri dan tahan pada symbol kemudian pindahkan pada tempat yang sesuai. Jika anda ingin memindahkan

Page 62: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

beberapa komponen, anda harus memilih/memblok kemudian drag-and-drop. Dan jika anda ingin memilih beberapa symbol komponen, tekan dan tahan tombol “shift” pada keyboard dan klik symbolnya yang ingin anda pilih sebagai group.Reference Designator (simbol komponen) dari transistor adalah U1. Ubahlah U1 menjadi Q1, caranya pindahkan kursor pada komponen lalu klik kanan. Kemudian pilih item-nya (“U1”) dari sub-menu. Maka dialog box “Component RefDes” muncul, ketikan designator baru, dalam hal ini “Q1”.

Gambar 6 dialog box “Component RefDes”Dari gambar rangkaian diawal kita memerlukan dua buah transistor untuk skematik, jadi pilih “2N4401” pada daftar komponen dan tempatkan pada area kerja. Anda tidak perlu menuliskan transistor kedua dengan Q2 karena ini sudah otomatis (jika sebelumnya anda sudah menuliskannya). Jika ingin merubah posisi (rotate) symbol sebelum ditempatkan pada skematik, tekan Space Bar atau tombol “R” pada keyboard.

Gambar 7

Pilih nama library “Discrete” pada “panel library” untuk membuat resistor dan carilah lambang Resistor. Pilihlah RES400, dimana perancangan resistor dengan 400 mils sebagai ukuran. Jika lebih suka menggambar menggunakan satuan meter, gantilah dengan memilih “View – units – mm “

Page 63: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 8 Menentukan satuan ukuran

Ubah reference designator dari resistor menjadi R1. dengan cara yang sama seperti pada transistor, klik pada U1 dan pada dialog box ubah U1 dengan R1. kemudian tekan “Ok”

Gambar 9Dari gambar rangkaian yang ingin kita buat, kita membutuhkan 4 buah resistor pada skematik. Anda bisa menempatkannya dari panel komponen yang ada pada sebelah kiri, sama seperti penempatan Q1 dan Q2, tetapi kita akan mencoba menggunakan cara yang berbeda. Pilihlah resistor seperti yang terlihat pada gambar diatas kemudian copy menjadi 3.

Page 64: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Ada 2 cara untuk mengcopy symbol:1. Cara sederhana pilih menu Edit kemudian pilih copy, setelah itu pilih lagi menu Edit lalu paste sebanyak 3 kali. Atau klik dimana ingin ditempatan copy dan paste. 2. Cara yang kedua dinamakan “ Copy Matrix”. Pilih resistor kemudian “Edit – Copy Matrix” pada main menu (atau tekan “Ctrl+M”)

Gambar 10 tampilan dialog box Copy Matrix

Maka akan muncul dialog box Matrix, pada dialog Box “Copy Matrix” terdapat ukuran dari kolom dan baris (columns dan Row), untuk yang kita pakai adalah coloumns = 2 dan Row = 2 , untuk mendapatkan 4 buah resistor dan spacing (yang kita pakai 1 inch untuk jarak antar column dan 0,4 inch untuk jarak antar Row). kemudian tekan tombol OK. Ingat satuan masih dalam inc, dan dapat dilihat hasil matrix dari resistor pada gambar dibawah:

Gambar 11 Tampilan hasil Copy Matrix (Resistor yang di copy)

Pindahkan resistor pada tempat yang sesuai pada skematik dan putar sejauh 90 derajat, gunakan tombol Space Bar atau “R” untuk memutar symbol. Cara lainnya untuk memutar symbol adalah dengan cara pada main menu pilih Edit lalu pilih command Rotate atau klik kanan mouse pada symbol kemudian pilih Rotate pada submenu.

Page 65: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 12 posisi Resistor setelah dirotate menggunakan “R” atau space

Sekarang kita akan melihat tampilan tipe komponen dari transistor: pilih komponen Q1 dan Q2 kemudian klik kanan pada salah satu dari kedua gambar lalu pilih “Properties” pada Submenu. Klik pada “Marking” pada dialog box Component Properties.

Gambar 13 dialog box “Component Properties”

Pada kolom Additional Marking pilihlah “Show” gantilah “Default” dengan “Type”. Ini

Page 66: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

akan menunjukkan jenis komponen dari komponen yang dipilih. Sekarang descriptor siap untuk ditampilkan dan “Default” menunjukan setting umum schematic yang digunakan untuk komponen, jadi tampilan RefDes adalah property umum (yang biasa digunakan). Klik “OK” untuk keluar dari tampilan dialog Box dan untuk melihat tampilan dari tipe transistor.Jika penomoran kaki-kakinya belum ada maka dapat ditampilkan dengan cara: pada main menu pilih “View – Pin Number – Show”. Untuk melihatnya anda harus men-zoom-nya, pada transistor akan terdapat penomoran kaki seperti E, B, C.

“Type” marking dan Pin number (B, C, E) cross sampai pada simbol graphic, jadi harus dipindahkan. Pilih “View – Part Marking – Move Tool” digunakan untuk memindahkan text. Atau dapat dengan cara menekan tombol “F10” pada keyboard lalu pindahkan Type dan Pin Number (tipe komponen dan nomor kaki). Dapat juga diputar saat memindahkan tekan “R” atau “Space”.

Gambar 14 lihat pada transistor hasil tampilan dari additional Marking – show – type Catatan: anda bisa menggunakan perintah " Edit - Undo" atau klik pada tombol kembali (corresponding button) pada bagian atas skematik jika ingin kembali pada posisi sebelumnya di skematik. Program dapat dilakukan sampai 50 kali undo. Dan bisa juga menggunakan tombol “Redo” yang fungsinya untuk kebalikan dari undo.

Untuk menyimpan skematik pilihlah “File – Save” pada main menu atau klik tombol save pada bagian kiri atas. Jika skematik belum pernah di save, maka dialog box “Save As” akan muncul untuk meminta nama file yang akan di save.

Page 67: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 15 Dialog box save As

Menghubungkan komponen resistor R1 ke kaki Basis (B) transistor Q1: tempatkan kursor pada bagian ujung dari resistor R1 dan klik. Pindah/Gerakkanlah kursor menuju ke kaki basis (B) transistor Q1 dan klik kiri untuk menghubungkan kabel antara R1 dan basis (B) dari transistor Q1.

Tempatkan kursor pada Q2 kemudian klik kanan lalu pilih “Flip – Horizontal” Untuk membuat mirror transistor Q2.

Gambar 16 Memutar posisi transistor

Dengan cara yang sama hubungkan R4 ke Basis dari Q2, R2 ke kaki “C” Q1 dan R3 ke “C” Q2:

Page 68: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 17 Menghubungkan Resistor dengan Transistor

Pada daftar komponen pilihlah CAP100RP dengan panel library masih pada “Discreate” dan buatlah dua buah. Kemudian ubah U1 dan U2 reference designatorsnya ke C1 dan C2.

Gambar 18 Menambahkan Komponen kapasitor

Putar (Flip) C2, sehingga tanda plus berada pada sisi kanan, dengan mengklik kanan diatasnya lalu pilih “Flip – Horizontal” pada Submenu.Pindahkan kapasitor C1 dan C2 diantara transistor Q1 dan Q2

Page 69: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 19 Meng-group dan menggeser Q2, R3 dan R4 serta memindahkan kapasitor Q1 dan Q2

Hubungkan C1(+) ke kolektor (C) Q1: gerakkan kursor ke pin C1(+), klik kiri mouse, gerakan ke penghubung antara R2 (A) dan Q1 (C) lalu hubungkan juga C1( - ) dengan Basis (C) Q2, kemudian klik kiri untuk menghubungkan. Hubungkan C2 ( - ) ke basis (B) Q1 dan C2 (+) ke kolektor (C) Q2.

Page 70: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 20 Menghubungkan Capasitor dengan Rangkaian

Scroll kebawah pada list komponen dan panel library masih pada discreate, untuk mencari 2 buah LED dan letakkan pada skematik. Kemudian ubah reference designators menjadi "LED1" dan "LED2", putar LED dengan cara menekan "R" atau Space tiga kali,setelah itu hubungkan ke transistor: untuk leibh jelasnya lihat gambar disamping.

Gambar 21 Menambahkan serta menghubungkan LED

Buatlah simbol sumber tegangan (batere) dengan mengubah Panel Library menjadi “Disc_Sch” setelah itu pada list komponen carilah “BAT” lalu letakkan pada skematik. Ubahlah Refdes-nya menjadi 3 V dan hubungkan kaki-kakinya pada skmatik ( lihat pada gambar di bawah).

Page 71: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 22 Hasil dari skematik

Jika anda ingin memindahkan jalur yang ada, letakkan kursor diatas jalur yang ingin dipindahkan (jalur harus berwarna terang dan kursor akan menunjukkan arah kemungkinan bergerak) kemudian klik kiri dan tahan lalu pindahkan jalur ke posisi baru yang diinginkan. Saat men-klik pada diatas jalur yang diklik anda akan memulai untuk membuat jalur baru, ini merupakan fungsi dari mode "place wire" (mode "Place Wire" enable secara otomatis ketika anda mencoba untuk menempatkan jalur dengan meng-klik pada diatas suatu jalur, juga anda dapat memakainya dengan memilih "Object – Circuit – Place Wire” atau tombol yang yang bersesuaian pada panel object sebelah atas window).Jika anda ingin menghapus jalur yang terhubung dari titik ke titik (hubungan node ke node) cobalah pindahkan kursor diatasnya, kemudian klik kanan untuk membuka submenu, lalu pilihlah Delete Wire. Untuk menghapus jalur yang panjang dan di walaupun dalamnya terdapat titik-titik penghubung (node) cobalah gunakan “Delete Line”. Pada dasarnya Delete Wire dengan Delete Line hampir sama namun delete wire digunakan untuk menghapus antara titik ke titik penghubung, kalau delete line akan menghapus satu garis penghubung walaupun didalamnya terdapat titik-titik penghubung. Anda dapat menggunakan “Undo” untuk kembali kesebelumnya.

Pada Diptrace dapat menampilkan nilai-nilai dari komponen. Tentu saja tidak akan langsung tampil. Untuk menampilkannya cobalah klik kanan pada "R1", pilih "Properties” dari submenu, kemudian tuliskan "47k" pada field “Value” di tab “Main”. Kemudian kliklah pada Tab "Marking" dan lihatlah pada Show di main Marking gantilah default menjadi “value”, kemudian pada additional Marking kolom Show gantilah dengan RefDes lalu klik OK. buatlah nilai dari resistor dan kapasitor yang lain dengan cara yang sama. Tampilan ini akan membuat tipe komponen berubah menjadi nilai/harga komponen.

Page 72: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 23 mengubah “Component Properties”

Hasilnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini

Gambar 24 Tampilan hasil ubahan RefDes

Simbol sumber tegangan (bat) didapatkan dari library “Disc_Sch”. Seluruh library *Sch hanya berisi symbol tanpa pattern (pola). Jika anda ingin mengkonversi dari skematik ke PCB anda perlu menyertakan pattern terkait terlebih dahulu, jika tidak disertakan, konversi akan tetap diproses tetapi akan menunjukkan kesalahan (error) yang bagaimanapun harus dikoreksi. Untuk mengatasinya kita harus membuat batere menjadi

Page 73: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

pattern. Cobalah pindahkan kursor pada lambing sumber tegangan (batere), klik kanan untuk menampilkan submenu dan pilih “Attached Pattern”.Tambahkan Pattern Libraries ke dialog box dengan meng-klik tombol “Add” yang terletak dibagian kanan atas dan pilihlah library pada hard drive ( semua library standard berada pada folder “< Drive>:\Program Files\Diptrace\Lib”). Setelah anda memilih library maka akan banyak file library yang keluar, pattern symbol betere terdapat pada “misc.lib”. anda dapat mencarinya pada file library satu per satu atau ketikan saja misc lalu open. Maka kotak yang terdapat dibawah add akan terisi oleh C:\Program Files\DipTrace\Lib\Misc.lib. kliklah pada C:\Program Files\DipTrace\Lib\Misc.lib maka pada kotak sebelah kanan bawah akan terisi, lalu pilihlah BAT-2 maka kotak yang berada pada tengah dialog box “Attached Pattern” akan terisi oleh ambing batere. Buatlah hubungan kaki ke “titik” pada komponen: yaitu dengan meng-klik kiri ke salah satu pada table pin (NEG atau POS) (sisi sebelah kiri dari dialog box) kemudian klik pada salah satu titik dari gambar batere yang ada ditengah dialog box “Attached Pattern”, maka pada table number akan berubah menjadi angka pada baris NEG atau POS yang dipilih. Hubungkan juga sisanya dari table pin yang belum dihubungkan dengan titik yang belum dihubungkan juga pada gambar batere.

Gambar 25 posisi awal sebelum kotak tengah diisi

Page 74: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 26 setelah memilih BAT-2 (lihat pada bagian kanan bawah)

Setelah semua kaki dengan “titik” sudah terhubung, klik “OK” dan ini akan menutup dialog box dan apply changes Catatan: beberapa symbol mungkin ada yang tidak ada attached pattern ( sebagai contoh VCC, GND atau logical connectors ex “Net Ports”) dan itu akan ditunjukkan dalam kesalahan (error) selama konversi ke PCB.Sekarang skematik siap untuk di convert ke PCB. Jangan lupa untuk men-save-nya.

4. Mengubah ke PCB

Anda dapat membuka file skematik Diptrace dengan format (*. Dch) dari program layout PCB, Tetapi untuk menghemat waktu setelah membuat skematik pilihlah “File – Convert to PCB” atau tekan “Ctrl+B” pada program schematic dan dengan gambar layout PCB akan terbuka secara otomatis.Untuk Win 98/Me sangat dianjurkan untuk menyimpan file skematik terlebih dahulu, lalu keluar dari program kemudian run PCB layout dan buka file *.dch. pembagian Memori pada 9x/ME dapat menyebabkan program “crash” sewaktu menjalankan beberapa program dalam waktu bersamaan. Dan untuk Win NT/2000/XP dapat menggunakan Program DipTrace secara bersamaan dengan program lain tanpa mengalami masalah.

Jika terdapat masalah keluarlah dari program atau jika lupa untuk men-save project, ini dapat di “recover“ pada pekerjaan yang terakhir dengan cara memilih “File – Recover Schematic” pada Schematic atau “File – Recover Board” pada PCB Layout.

Page 75: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 27 Tampilan setelah dikonversi ke PCB

Tempatkan komponen sesuai dengan keinginan anda. Pindahkan komponen disekitarnya dan tempatkan kursor pada komponen serta geser ketempat yang sesuai. Tekanlah Spasi atau "R" untuk memutar komponen sejauh 90 derajat. Ini merupakan suatu penerapan yang baik untuk menjaga power supply pada satu area dan blok fungsional mengelompokkan bersama-sama. Jika rangkaian adalah frekuensi tinggi, terapkan layout rules.

Anda dapat memperbaharui PCB dari file update schematic dengan penempatan komponen dan routed trace. Pilihlah "File – Renew Design From Schematic” kemudian cari dan buka file updated schematic 5. Designing the PCB

5.1 Mempersiapkan Jalur PCB

Pada tampilan PCB, buatlah tampilan reference designator terlihat yaitu dengan cara: memiilih " View – Pattern Marking – RefDes”. Perintah ini mengijinkan global Refdes terlihat dan menampilkan semua reference designators pada layar ( kecuali komponen dengan settingan sendiri ). Jika Marking justification tidak terlihat, pilihlah " View – Pattern Marking – Main – justify – Auto ” atau mode lain yang diinginkan, fungsi ini digunakan untuk menentukan justify dari tampilan RefDes-nya.

Untuk mengubah parameter komponen pada komponen yang dipilih: klik kanan pada komponen yang dipilih kemudian pilih “Properties – Marking” . Gunakanlah tombol "F10" atau " View – Pattern Marking – Move Tool” untuk memindahkan letak designator.Kemungkinan komponen yang dihubungkan setelah penempatan tidak sesuai jika anda mencoba route secara manual (memindah-mindahkan komponen lebih dekat dan rapi) maka jalur akan nampak berantakan untuk merapikannya cobalah menggunakan connection optimize untuk merapikan jalur yang ada. Pada menu utama Pilihlah “View – Connections – Optimize”.

Page 76: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 28

Jika anda bermaksud menambahkan beberapa titik pada rangkaian tanpa membuat koneksi (sebagai contoh anda tidak ingin mencari untuk titik pada komponen) pindahkan kursor diatas titik itu, klik kanan dan pilih "Add to Net – Select from List”.

Jika anda ingin menambahkan hubungan dari titik awal ketujuan atau dengan kata lain anda ingin membuat koneksi jalur baru, cukup dengan meng-klik kiri pada titik awal jalur kemudian secara otomatis akan tertarik garis yang mengikuti kemana saja kursor bergerak kemudian pindahkan kursor pada titik tujuan akhir lalu klik kanan. Untuk membatalkan penambahan jalur cukup dengan meng-klik kanan pada mouse. Anda dapat mengubah struktur rangkaian dengan menggunakan connection manager. Untuk membukanya, pilihlah "Route – Connection Manager” dari main menu dan disini anda dapat membuat rangkaian baru, menambahkan dan menghapus titik pada rangkaian. Connection Manager tidak akn dijelaskan secara detail karena mungkin terlalu rumit, jadi cukup diketahui saja.

Jika anda sudah mengubah struktur dari rangkaian dan ingin kembali ke keadaan sebelumnya tekanan " Undo" sampai struktur disain kembali. Dan jika anda kehilangan disain atau skematik karena tidak sengaja keluar dari program sebelum di-save, gunakanlah "File – Recover Board” pada tampilan PCB dan “File – Recover Schematic” pada Skhematic Capture untuk recover project sebelumnya.

Sebelumnya kita belum pernah menentukan garis pada rangkaian. Sewaktu menggunakan auto-router, area route dibuat secara otomatis bergantung pada spesifikasi toleransi pada auto-router setup. Tetapi dalam banyak kesempatan kita memerlukan suatu ukuran papan yang fix dan harus ditentukan sebelum penempatan komponen dan routing. Untuk melakukannya, pilih "Route – Place Board" atau tekan tombol yang bersesuaian pada panel routing disebelah atas layar, kemudian tempatkan garis papan polygon (segi banyak) dengan meng-klik pada key point (titik awal), lalu klik kanan pada titik akhir dan pilih "Enter”, buatlah papan persegi untuk bentuk yang sederhana.

Page 77: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 29 board

Anda dapat membuat board key point dan ukuran dialog box Board Point. Untuk membukanya, pilih "Route – Board Point" dari menu utama.

Gambar 30 Dialog box “Board”

Pada dialog box diatas anda bisa Menambahkan, Memasukkan/Menyisipkan dan Menghapus titik. Titik koordinat bisa dimunculkan dan diubah pada absolute dan mode incremental. Jika anda memeriksa "Arc” kotak untuk beberapa titik, titik itu akan menjadi

Page 78: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

pertengahan busur dan titik – titik yang berdekatan antara start dan akhir. Untuk papan rectangular, periksa kotak "Create Rectangular Board" dan buat titik awal (base), tingginya dan lebar papan. Kemudian klik " OK" untuk menerapkan perubahan atau "Cancel" untuk menutup dialog box. Anda dapat menggunakan "Route – Delete Board” dari menu utama jika anda ingin menghapus papan rangkaian.

Perancangan yang dibuat belum ditentukan origin-nya. Dengan default, program akan menempatkan origin pada tengah-tengah layar dan tidak ditampilkannya. Untuk menampilkan origin dapat dengan cara memilih "View – Display Origin" pada menu utama atau tekan F1. Sekarang origin ( dua garis biru) telah ditampilkan, bagaimanapun posisinya adalah tidak sesuai pada papan rangkaian kita, jadi pilihlah origin tool pada bagian atas layer dekat Tombol panah (itu menunjukan isyarat "Define Origin") setelah anda klik origin tool cobalah klik pada tengah-tengah papan, mak secara otomatis papan akan ber ada pada tengah-tengah origin (garis biru), sekarang cobalah klik pada ujung kiri bawah untuk membuat papan rangkaian berada pada kuadran I.

Gambar 31 Display Origin (lihat garis warna biri diluar board)

Semua titik koordinat pada program akan ditampilkan dan hasil ubahan dari origin. Dapat juga diubah posisinya dikapan saja.Semua pattern mempunyai origin sendiri yang dapat dilihat pada Pattern Editor- kita akan melakukannya selagi merancang library dan posisi pattern koordinat dari pattern origin. Ini akan ditampilkan sewaktu menempatkan pattern atau membuka skematik jika berbeda dari titik tengah pattern. Untuk menampilkan atau menyembunyikan origin dari pattern yang dipilih, klik kanan salah satu darinya dan pilih “Pattern Origin” dari Sub-Menu.

5.2 Autorouting

Sekarang adalah waktu untuk route dari rangkaian. Diptrace mempunyai suatu high

Page 79: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Quality router, lebih pandai daripada banyak PCB layout lain yang tersedia. suatu PCB sederhana seperti yang sering ditunjukkan, memakai satu lapisan (lapisan bottom), yang mana dapat memberikan banyak manfaat untuk membuat rangkaian, seperti efisiensi dan kecepatan dalam suatu prototype.

Pertama yang harus dilakukan dari route adalah men-setup: pilihlah “Route – Autorouter Setup” Pada dialog box “Grid Router setup”, unchek-lah kotak “Use All Layer” dan ganti angka dari layer “2” menjadi” 1”. Hal ini dimaksudkan kita membuat papan PCb dengan satu lapisan apabila kita menggunakan angka 2 maka lapisan yang digunakan adalah dua lapis.

Anda dapat mengubah autorouting Quality dengan mengubah parameter “Auto Setup”, kalau anda menggunakan kualitas autorouting yang tinggi maka akan menghabiskan banyak waktu. Cobalah untuk memakai beberapa quality autorouting dan pilihlah layout yang terbaik. Pada single layer akan memungkin autoroute menggunakan jumper. Pada rangkaian sederhana yang kita buat adalah tidak terlalu kompleks jadi kita dapat me-route tanpa menggunakan jumper, akan lebih baik jika memilih AutoSetup dalam mode normal.Mode Quick digunakan untuk rangkaian PCB lapisan ganda yang tidak kompleks (dua layer). atau jika anda mencoba mempersiapkan autorouting untuk PCB berlapis-lapis (di mana routing akan memakan banyak waktu). Jika sudah selesai tekan OK untuk memberlakukan perubahan.Untuk mengubah toleransi pada rangkaian dapat dengan menggunakan "Route – Route Setup"

Page 80: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 32 Dialog box “Route Setup”

Pad clearance tidak bisa lebih kecil dibanding Trace Clearence, maka jika anda membuat pad clearence menjadi 13mil dan Trace menjadi 20mil, semua pad untuk trace dan pad to pad clearance tidak akan kurang dari 20mil, tetapi anda dapat membuatnya sebagai contoh 13 mil untuk Clearence trace dan 20 mil untuk sebuah pad.

Anda dapat mengubah lebar jalur untuk masing-masing net. Pindahkanlah kursor diatas beberapa titik dari net yang ingin anda ubah settingnya, klik kanan, kemudian pilihlah "Net Properties". Pada dialog box Net Properties anda dapat membuat lebar jalur dan jarak antar jalur ke jalur hanya dengan memilih net saja. Klik “OK” atau “Cancel” untuk keluar dari dialog box. Anda bisa juga menggunakan templates untuk mempermudah merubah lebar dan “clearance” pada dialog box dan menu yang berbeda (seperti manual routing). Jika anda ingin mengatur jalur templates pilihlah "Route – Trace Template” dari menu utama

Page 81: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 33 Dialog box “Net Properties”

Waktu untuk Me-route rangkaian: "Route – Run Autorouter" Rangkaian akan me-route. Jika satu atau lebih penghubung tidak routed cobalah route kembali: pilihlah "Undo” atau “Route – Unroute All”, kemudian jalankan autorouter lagi. Jika anda menggunakan qualitas "Best” pada dialog box Autorouter Setup untuk mendapatkan hasil yang optimal. Cobalah untuk mengulangi route lagi atau mengubah mode yang lain untuk mendapatkan hasil yang sesuai.

Page 82: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 34 Hasil dari autoRouting

DRC (Design Rule Check) running setelah autorouting dan menunjukkan kemungkinan kesalahan jika ada ( lingkaran biru dan merah). Cobalah periksa kesalahan (error) dan ulangi DRC dengan memilih "Route – Check Design “ dari menu utama atau pilihlah tombol yang bersesuaian disebelah atas layar. Untuk mengubah aturan disain pilihlah "Route – Design Rules“ dari menu utama. Untuk menyembunyikan lingkaran merah pilihlah "Route – Hide Error". Juga anda dapat men-Disable DRC setelah autorouting, uncheck kotak yang bersesuaian pada dialog box route setup (pada main menu “ Route – Route Setup”).

Jika anda ingin menyelesaikan projek mu lebih cepat, anda dapat melompati semua topik sampai " Printing " (5.7) sebab PCB mu adalah sudah siap. Tetapi jika anda ingin belajar beberapa feature PCB Layout ( bahwa dapat dipelajari dengan disain ini dan mungkin akan bermanfaat untuk proyekmu lebih lanjut )

5.3 Working with layers

Jalur yang dapat anda lihat adalah berwarna gray dan ini karena trace ditempatkan pada lapisan bawah (bottom) dan lapisan aktifmu adalah atas (top). Juga program mempunyai mode "Contrast “ untuk menampilkan lapisan dengan default. Ubahlah lapisan aktif: pindahkan kursor pada list box pada bagian atas dengan text "Top" dan pilihlah " Bottom ". Ada dua daftar seperti itu: yang pertama digunakan untuk memilih sisi penempatan ( terletak pada panel object dekat component placement tool) dan yang kedua untuk mengubah lapisan signal/plane aktif ( yang terletak pada sudut kanan panel route); anda dapat pindahkan kursor diatas kotak itu dan mengidentifikasinya dengan hint (isyarat).

Page 83: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 35 Layout posisi bottom

Anda mungkin bukan pada mode contrast dan warna hitam dari lapisan Signal/Plane mari kita ubah settingnya. Pilihlah "Layer – Display Mode" dari menu utama. Dari submenu yang muncul anda dapat memilih mode untuk menampilkan lapisan yang anda suka. Pilihlah " All Layer " untuk menampilkan semua lapisan dari disain dengan kontras yang sama. Jika anda ingin melihat lapisan yang sekarang saja, kemudian pilih "Current".

Gambar 36

Untuk mengubah warna dan setting dari lapisan lain, pilihlah " Layer – Layer Setup " dari menu utama. Pada dialog box “Layer Setup“, pilihlah lapisan dan tekanan tombol "…" untuk mengubah warnanya. Kita sudah mengubah warna:lapisan atas (Top) – berwarna merah dan lapisan bawah (Bottom) – berwarna Biru. Anda dapat juga me-rename lapisan, menambahkan dan menghapus lapisan dari dialog box ( Top dan Bottom tidak bisa dihapus). Anda dapat juga menambahkan lapisan plane ( tidak bisa berisi jalur), membuat net untuk plane (pada umumnya ini untuk Ground dan Power) dan metoda untuk membangun lapisan metal dari plate hole untuk lapisan plane-mu. Disarankan untuk membuat lapisan signal/plane dan untuk mengatur parameter lapisan plane sebelum autorouting.

Page 84: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 37 dialog box “Layer Setup”Anda dapat melihat tampilan sisi bawah (Bottom) dengan memilih "View – Mirror " dari menu utama. Anda tidak bisa mengedit disainmu pada mode ini ( hanya view dan Printing saja ), pilihlah item yang sama dari menu utama lagi untuk melanjutkan.

5.4 Manual RoutingKarena project sederhana kita sudah menerima versi yang akhir dari route board dengan menggunakan autorouter tetapi untuk project yang lebih rumit untuk mendapatkan hasil yang terbaik, anda mungkin harus melakukan suatu koreksi manual setelah autorouting.

Pertama untuk mengedit jalur yang ada: kalau anda berada pada layer type “plane” maka anda tidak akan bisa mengedit jalur yang ada, maka solusinya anda harus mengubah layer type plane ke type “signal” yaitu dengan masuk ke “layer setup” yang terdapat pada layer di menu utama. kalau sudah diganti maka cobalah pindahkan kursor diatas jalur, kemudian drag-and-drop jalur pada posisi baru. Pada mode ini, jalur yang dibuat bergantung pada sudut dan sudutnya dapat berupa 90 atau 45 derajat tetapi anda dapat juga memotong sudut 90+ derajat dengan menambahkan segmen baru.

Diptrace mengijinkan anda untuk mengedit jalur dengan bebas dengan memilih "Route – Tool – Free Edit Traces” dari menu utama atau pilihlah tombol yang bersesuaian pada Route Panel disebelah atas layar. Sekarang anda bisa pindahkan node dan segmen tanpa pembatasan.

Page 85: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 38 Manual Routing

Pesan yang anda dapat mengubah ukuran grid dari list box pada Standard Panel disebelah sisi kiri dari Scale box. Jika anda ingin mengedit jalur dan membuat object tanpa grid, caranya tekan "F11" untuk men-disable grid atau memilih "View – Grid" dari menu utama maka grid yang ada dilayar akan menghilang.

Pindahkan kursor pada jalur dan klik kanan tombol mouse. Anda dapat melihat net sub-menu dan di sini anda dapat membuat nama dari net mu, menambahkan node baru ke jalur, mengubah lapisan dan lebar, menghapus segmen dan jalur. Tolong catat bahwa Diptrace tidak mempunyai object via seperti suatu obyek terpisah ( tapi anda dapat membuatnya dengan menempatan pad), tetapi buatlah via secara otomatis antara dua segmen ditempatkan pada lapisan berbeda. pilihlah "Switch Line Layer – Top”- anda akan melihat bahwa jalur segmen yang anda klik on, telah dipindah ke Lapisan atas (Top) dan disitu ada dua via antara segmen ini dan sebelahnya.

Page 86: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 39 men-switch layer

Sekarang ubahlah lapisan ke bagian atas (Top), klik kanan pada segmen dan gerakkan kembali ke Bawah (Bottom).

Sekarang kita akan mencoba routing secara manual, klik kanan tombol mouse pada salah satu dari net mu, kemudian pilihlah " Unroute Net " dari submenu. Perintah "Unroute Net" dari submenu net diberlakukan bagi semua net yang terpilih: di dalam kasus kita tidak ada net yang terpilih dan hanya net yang anda klik pada atas yang akan jadi unroute. Kemudian pilihlah "Route – Tools – Route Manual” dari menu utama atau pilihlah tombol bersesuaian pada Panel Route ( sekarang anda berada pada mode Manual routing ). Pindahkan kursor di atas salah satu titik pada net yang non-route (terlihat berwarna merah), kemudian klik kiri dan buatlah keypoint dari jalurmu step-by-step gunakan klik kiri. Cobalah untuk klik kanan tombol mouse manakala penempatan jalurmu, submenu " Route Manual " ditampilkan. Sekarang anda dapat menyelesaikan menempatkan jalur mu, cancel, move step backward, mengubah mode route ( 90&45 free), mengubah lapisan ( via akan ditempatkan dan anda akan bisa untuk me-route lapisan yang berikutnya), lebar jalur segmen berikutnya atau panempatan jumper wire.

Pesan perintah sub-menu diduplicate dengan hot key untuk membuat proses manual routing lebih mudah: " M"-Switch antara mode routing, " T"-Switch ke atas (Top), " B'-Switch ke bawah (Bottom), " J"-Switch ke jumper wire atau kembali ( jika anda di dalam Lapisan bawah (bottom), jumper wire akan ditempatkan bagian top, dan jika di dalam atas (Top)- jumper akan ditempatkan di bawah (bottom) ), " 1"- " 0" pada keyboard – digunakan untuk menswitch antara lapisan.

Sekarang gantilah lapisan menjadi lapisan atas (Top).

Page 87: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 40Anda dapat melihat bahwa dari last specified key point, trace akan berada pada lapisan baru, kemudian pindahkan kursor ke bottom left dan klik kanan tombol mouse dan pilihlah dari sub-menu " Enter " atau tekanan " Enter " pada keyboard. Sekarang anda didalam Lapisan atas (Top) dan trace ditempatkan, tetapi tidak dihubungkan.

Gambar 41Sekarang pindahkan kursor di atas jalur end, yang mana tidak dihubungkan, dan buatlah garis ke titik kedua dari jalur/jaringan anda ( catatan: anda harus pada mode " Route Manual " ). Trace dihubungkan kepada pad yang kedua :

Page 88: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 42

5.5 Working with Vias

Sekarang pada project kita hanya mempunyai satu via antara lapisan bawah (bottom) dan atas (Top), maka untuk mencoba bekerja dengan via kita akan membuatnya lagi. Pilihlah lapisan bottom dari kotak " Signal – Plane Layer " pada panel Route, pindahkan cursor pada beberapa trace, klik kanan dan pilih "Switch Line Layer – Top" dari net sub-menu.

Page 89: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 43Sekarang kita mempunyai 3 via. Pilihlah " Layer – Via Properties" pada menu utama.Di dalam dialog box menunjukkan anda dapat mengubah pengaturan default via untuk program ini. Ubahlah diameter sebelah luar dan diameter hole ke nilai yang lain ( kita akan meningkatkannya sedikit). Buatlah your attention untuk group " Apply To " - "Default Only” harus terpilih dengan memilih default, ini dmaksudkan hanya via sebelumnya default size/type akan diubah. Anda dapat mengubah pengaturan default tanpa apply them menampilkan via atau apply them untuk seluruh via yang ada. Pilihlah " Apply To : All “dan tekanan " OK" untuk membuat perubahan dan menutup dialog box.

Gambar 44Sekarang cobalah gerakan cursor pada salah satu dari via, klik kanan dan pilih " Via Properties”. Pada dialog box menunjukan anda bias mengubah pengayuran Via untuk titik, trace atau net. Ubahlah settingnya dan tekan “Ok”.

Gambar 45

Page 90: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Jika anda mencoba untuk mengubah setting untuk titik saja dan tidak ada apapun terjadi, mungkin anda meng-klik pada trace segmen yang lain. Maka cobalah untuk klik sedikit lebih dekat pada titik atau ubah lapisan current signal ( pada kasus kita yang ini dapat terjadi dengan upper-right via dan mengubah lapisan ke Top atau pindahkan mouse lebih dekat pada segment vertical untuk memecahkan masalah).

Sekarang cobalah tekan Undo beberapa kali untuk kembali ke board pada saat setelah autorouting, kemudian pilih " Layer – Via Properties " pada menu utama dan ubah parameter yang biasanya digunakan.

5.6 Placing Text and Graphics

Anda mungkin ingin menambahkan beberapa grafik atau teks ke boardmu ( dengan Diptrace anda dapat menambahkan suatu logo dalam format Bmp atau Jpeg dan ekspor ke Gerber atau DXF). Sekarang kita akan menambahkan teks ke board PCB. pertama Anda perlu memilih suatu lapisan untuk menempatkan bentuk, logo dan teks. Pindahlah mouse pada list box dengan teks "Top Assy" disebelah atas dan pilih " Top Silk" dari daftar itu. Sekarang semua object grafis akan ditempatkan pada Lapisan Top Silk. Program PCB layout mempunyai daftar yang berbeda untuk memilih lapisan Signal/Plane sekarang dan lapisan untuk menempatkan grafik, juga jika anda memilih Signal/Plane sebagai lapisan untuk menempatkan grafik, semua bentuk, logo dan teks akan ditempatkan pada lapisan Signal atau lapisan Plane. Ini nampak lebih rumit dibanding membuat hanya satu list, tetapi cobalah feature ini dan anda akan melihat bagaimana itu mempersingkat waktu anda.

Page 91: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 46

Anda perlu membuat board sedikit lebih besar untuk menempatkan obyek tambahan, maka gerakkan kursor ke sebelah kiri atas vertex pada board outline, kemudian drag-and-drop pada lapisan atas (Top). Lakukan yang sama dengan bagian kanan atas. Anda dapat menambahkan vertices ke board outline (cobalah untuk men-drag and drop segmen (not vertex) dari board outline.

Gambar 47Jika anda ingin memindahkan board outline, pilihlah ( tekan Shift dan klik kiri pada bagian board outline), pindahkan kursor pada board outline lalu drag and drop.

Ingat bahwa jika anda tidak bisa menyoroti beberapa object dan mengeditnya, mungkin anda adalah tidak pada mode default, sangat sederhananya untuk mengubahnya klik kanan tombol mouse untuk batalkan mode itu. Object yang ditempatkan di dalam lapisan non-aktip signal/plane tidak bisa diedit.

Pilih tool "Text" pada panel drawing ( tombol dengan " Abc"), kemudian klik kiri di mana anda ingin menempatkan teks-mu, masukkan text dan tekan enter atau klik pada tombol mouse. Gunakanlah mouse untuk memindahkan teksmu di sekitar disain sampai temukan posisi yang cocok untuk itu. Jika anda ingin mengubah ukuran dan font nama (jenis huruf) dengan memilih " Object – Drawing Properties – Font " pada menu utama.

Page 92: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 48

Anda dapat mengubah suatu lapisan object teks dan grafik pada setiap waktu. Sederhananya pilih object mu, klik kanan pada salah satunya, kemudian pilihlah "Properties” dari submenu. Di dalam dialog box “Shape Properties” gantilah “Type” dan “Layer” untuk memindahkan objek yang terpilih ke lapisan lainnya atau membuat properties yang berbeda ( seperti “Route Obstacle” ini digunakan untuk autorouting}.

Sekarang pilihlah "Signal/Plane " didalam kotak pada panel drawing, kemudian " Top " di dalam kotak lapisan Signal/Plane dan tempatkan objek poligon ke lapisan bagian atas (Top) dengan appropriate tool dan defining key point.

5.7 Copper Pour

Bagaimana menambahkan Copper Pour pada lapisan bottom (bawah)? Ini mungkin tidak dibutuhkan (seperti text dan beberapa hal lainnya ) untuk PCB yang sederhana, beri aku kesempatan untuk menunjukkan bagaimana cara menambahkan dan kemudian menghapusnya. Pilihlah Lapisan bottom (bawah), kemudian pilihlah " Object – Place Copper Pour " dari menu utama atau tool " Copper Pour " pada panel object (pada bagian kiri atas). Kemudian tempatkan copper outline polygon dengan membuat key point dan klik kanan setelah selesai. Anda akan lihat dialog kotak berikut :

Page 93: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 49

Diptrace mempunyai system Shape-Based Copper Pour. Area copper dibentuk dari garis dengan lebar yang tetap. Parameter “Line Spacing” digunakan hanya jika anda memilih non-solid fiil untuk copper pour.Anda dapat menghubungkan area copper-mu ke net dan memilih jenis koneksi, tetapi kita tidak akan lakukan ini untuk board ini . Klik " OK" untuk menempatkan copper pour. Tool " Depending on Board" dapat digunakan untuk mempermudah dan untuk membuat copper outline secara otomatis, jika anda ingin menggunakan feature ini, buatlah dua titik secara random sederhana acak menunjuk dan klik kanan pada mouse sewaktu menempatkan copper pour, kemudian periksa “Depending On Board” dan masukan garis board ke copper outline spacing.

Page 94: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 49

Obyek Copper Pour memiliki dua mode dari (fill): non-Poured dan Poured. Gaya yang kedua adalah lebih baik jika anda ingin mengedit object pada layer di mana copper pour ditempatkan. Untuk mengubah status Copper Pour, properties dan perbaharui, klik kanan pada tombol mouse pada atas copper outline dan pilih item yang anda ingin dari sub-menu.jika lapisan aktif mu adalah " Top ", anda bisa lihat dan mengedit object yang ditempatkan di bagian top, lapisan silk top atau top Assy terlebih dulu. Untuk board ini dengan copper pour lebih baik menggunakan mode “Contras” untuk menampilkan lapisan:

Page 95: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 50

5.8 Design Rule Check

DRC feature salah satu feature yang paling utama, yang mengijinkan anda untuk memeriksa jarak antara object dan ukuran bisa diijinkan. PCB yang kita buat tidak mempunyai kesalahan sebab PCB yang kita buat adalah sederhana. Pilihlah tombol DRC pada route panel atau memilih " Verification – Check Design" dari menu utama untuk memeriksa keseluruhan disain, pada list error atau pesan "No Errors” akan ditampilkan. Sekarang pilih " Verification – design Rules" untuk men-setup DRC feature

Gambar 51 dialog box “design Rules”

Di dalam dialog box design rules anda dapat membuat clearances untuk tipe objek yang berbeda. Pilihlah kotak "Check Copper Pour" dan tekan " OK" untuk menerapkan perubahan dan menutupnya. Sekarang switch ke lapisan bawah (bottom layer) ( pilih "Bottom " pada route panel ), matikan grid (F11) dan gerakkan beberapa segmen trace untuk biarkannya melewati copper pour, kemudian run DRC dengan memilih tombol yang sesuai pada route panel.

Page 96: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 52

Anda dapat lihat daftar kesalahan. Mungkin anda menggunakan 1280x1024 atau bahkan yang lebih tinggi resolusi, sehingga list error akan jadi lebih kecil jika dibandingkan dengan mendisain area ( contoh layar dibuat pada 800x600 mengijinkan anda melihat semua kendali lebih baik). Klik dua kali diatas item yang error - kesalahan akan ditempatkan dan akan dipindahkan ke center dari layar. Error circle targeted untuk membuat anda mengenalinya lebih mudah. Sekarang koreksi kesalahan tanpa menutup DRC, kemudian rerun DRC untuk memperbaharui daftar.

5.9 Design Information

Bagaimana mengetahui jumlah titik atau board area pada design kita. Ini merupakan bukan sesuatu yang sulit, PilihLah " File – Design Information" pada menu utama.

Gambar 53

Di dalam dialog box design information anda dapat menampilkan number dari objek yang berbeda, layers, ukuran papan dan ukuran lubang. Untuk membukanya “Holes by

Page 97: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Size” pilihlah tombol “….” Pada bagian tengah kiri.

Sekarang hapuslah copper pour dari disain mu.

5.10 Printing

Disarankan untuk menggunakan dialog box Print Preview untuk mencetak design PCB. Untuk membukanya pilihlah “File – Preview” pada menu utama atau dengan memilih tombol yang sesuai pada Standar Panel yang berada pada sebelah kiri atas dari screen. Notice: kita menggunakan creating Titles pada bagian “Designing PCB”. Jika anda ingin menampilkan title seperti pada screenshot, pilihlah “File – Titles and Sheet” pada menu utama dan pilihlah “ANSI A” pada kotak “Sheet Templates”, berilah tanda cek pada “Display Titles” dan keluar darai dialog box, sebelum membuka PrintPreview.

Gambar 54

Page 98: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Pada dialog box " Print Preview " anda dapat mengubah berbagai tampilan dari PCB dengan memberikan tanda cek atau menghilangkannya pada kotak “Objects”. Jika anda bermaksud mengubah design skala cetak, kemudian pilihlah dari kotak “Print scale” atau tekan tombol “Zoom In”,”Zoom Out” disisi sebelah kanan dari layar. Untuk memindahkan PCB mu ke sekitarnya pilihlah tombol "Move Board” dibagian sisi kanan ( pilihlah pada gambar) dan pindahkan PCB mu. Pada dialog box Print Preview anda bisa memilih “Signal/Plane” layer dan mode untuk menampilkan layer. Jika anda ingin membuat mirror text PCB pada kotak “Mirror” dan “Flip Text “ berilah tanda cek. Untuk mencetak, kliklah pada tombol “Print”. Untuk menyimpannya dalam format Bmp atau Jpeg, pilihlah “Save”.

Gambar 56Keluarlah dari dialog box “Print Preview” Diposkan oleh hermasyah di 23:51 3 komentar

SENSOR OPTIK SENSOR OPTIK (CAHAYA)

Sensor dan transduser merupakan peralatan atau komponen yang mempunyai peranan penting dalam sebuah sistem pengaturan otomatis. Ketepatan dan kesesuaian dalam

Page 99: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

memilih sebuah sensor akan sangat menentukan kinerja dari sistem pengaturan secara otomatis. Besaran masukan pada kebanyakan sistem kendali adalah bukan besaran listrik, seperti besaran fisika, kimia, mekanis dan sebagainya. Untuk memakaikan besaran listrik pada sistem pengukuran, atau sistem manipulasi atau sistem pengontrolan, maka biasanya besaran yang bukan listrik diubah terlebih dahulu menjadi suatu sinyal listrik melalui sebuah alat yang disebut transducer D Sharon, dkk (1982), mengatakan sensor adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk mendeteksi gejala-gejala atau sinyal-sinyal yang berasal dari perubahan suatu energi seperti energi listrik, energi fisika, energi kimia, energi biologi, energi mekanik dan sebagainya.. Contoh; Camera sebagai sensor penglihatan, telinga sebagai sensor pendengaran, kulit sebagai sensor peraba, LDR (light dependent resistance) sebagai sensor cahaya, dan lainnya.William D.C, (1993), mengatakan transduser adalah sebuah alat yang bila digerakan oleh suatu energi di dalam sebuah sistem transmisi, akan menyalurkan energi tersebut dalam bentuk yang sama atau dalam bentuk yang berlainan ke sistem transmisi berikutnya”. Transmisi energi ini bisa berupa listrik, mekanik, kimia, optic (radiasi) atau thermal (panas). Contoh; generator adalah transduser yang merubah energi mekanik menjadi energi listrik, motor adalah transduser yang merubah energi listrik menjadi energi mekanik, dan sebagainya.Sensor optic atau cahaya adalah sensor yang mendeteksi perubahan cahaya dari sumber cahaya, pantulan cahaya ataupun bias cahaya yang mengenai benda atau ruangan.Contoh; photo cell, photo transistor, photo diode, photo voltaic, photo multiplier, pyrometer optic, dsb.Elemen-elemen sensitive cahaya merupakan alat terandalkan untuk mendeteksi energi cahaya. Alat ini melebihi sensitivitas mata manusia terhadap semua spectrum warna dan juga bekerja dalam daerah-daerah ultraviolet dan infra merah. Energi cahaya bila diolah dengan cara yang tepat akan dapat dimanfaatkan secara maksimal untuk teknik pengukuran, teknik pengontrolan dan teknik kompensasi. Penggunaan praktis alat sensitif cahaya ditemukan dalam berbagai pemakaian teknik seperti halnya :♣ Tabung cahaya atau fototabung vakum (vaccum type phototubes), paling menguntungkan digunakan dalam pemakaian yang memerlukan pengamatan pulsa cahaya yang waktunya singkat, atau cahaya yang dimodulasi pada frekuensi yang relative tinggi. Tabung cahaya gas (gas type phototubes), digunakan dalam industri gambar hidup sebagai pengindra suara pada film.♣♣ Tabung cahaya pengali atau pemfotodarap (multiplier phottubes), dengan kemampuan penguatan yang sangat tinggi, sangat banyak digunakan pada pengukuran fotoelektrik dan alat-alat kontrol dan juga sebagai alat cacah kelipan (scientillation counter). Sel-sel fotokonduktif♣ (photoconductive cell), juga disebut tahanan cahaya (photo resistor) atau tahanan yang bergantung cahaya (LDR-light dependent resistor), dipakai luas dalam industri dan penerapan pengontrolan di laboratorium.♣ Sel-sel foto tegangan (photovoltatic cells), adalah alat semikonduktor untuk mengubah energi radiasi daya listrik. Contoh yang sangat baik adalah sel matahari (solar cell) yang

Page 100: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

digunakan dalam teknik ruang angkasa.

Jenis-jenis Divais sensor optis1. Divais Elektrooptis Cahaya merupakan gelombang elektromagnetis (EM) yang memiliki spectrum warna yang berbeda satu sama lain. Setiap warna dalam spectrum mempunyai energi, frekuensi dan panjang gelombang yang berbeda. Hubungan spektrum optis dan energi dapat dilihat pada formula dan gambar berikut. Energi photon (Ep) setiap warna dalam spektrum cahaya nilainya adalah:

Dimana : Wp = energi photon (eV)h = konstanta Planck’s (6,63 x 10-34 J-s)c = kecepatan cahaya, Electro Magnetic (2,998 x 108 m/s) λ = panjang gelombang (m)f = frekuensi (Hz)

Frekuensi foton bergantung pada energi yang dilepas atau diterima saat elektron berpindah tingkat energinya. Spektrum gelombang optis diperlihatkan pada gambar berikut, spektrum warna cahaya terdiri dari ultra violet dengan panjang gelombang 200 sampai 400 nanometer (nm), visible adalah spektrum warna cahaya yang dapat dilihat oleh mata dengan panjang gelombang 400 sampai 800 nm yaitu warna violet, hijau dan merah, sedangkan spektrum warna infrared mulai dari 800 sampai 1600 nm adalah warna cahaya dengan frekuensi terpendek.

Gambar 4.1. Spektrum Gelombang EM

Densitas daya spektral cahaya adalah:

Gambar 4.2. Kurva Output Sinyal Optis

Sumber-sumber energi photon:Bahan-bahan yang dapat dijadikan sumber energi selain matahari adalah antara lain:♣ Incandescent Lamp yaitu lampu yang menghasilkan energi cahaya dari pijaran filament bertekanan tinggi, misalnya lampu mobil, lampu spot light, lampu flashlight. Energi Atom, yaitu memanfaatkan loncatan atom dari valensi energi 1 ke level energi

Page 101: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

berikutnya.♣ ♣ Fluorescense, yaitu sumber cahaya yang berasal dari perpendaran bahan fluorescence yang terkena cahaya tajam. Seperti Layar Osciloskop ♣ Sinar LASER adalah sumber energi mutakhir yang dimanfaatkan untuk sebagai cahaya dengan kelebihannya antara lain : monochromatic (cahaya tunggal atau membentuk garis lurus), coherent (cahaya seragam dari sumber sampai ke beban sama), dan divergence (simpangan sangat kecil yaitu 0,001 radians).

2. Photo SemikonduktorDivais photo semikonduktor memanfaatkan efek kuantum pada junction, energi yang diterima oleh elektron yang memungkinkan elektron pindah dari ban valensi ke ban konduksi pada kondisi bias mundur. Bahan semikonduktor seperti Germanium (Ge) dan Silikon (Si) mempunyai 4 buah electron valensi, masing-masing electron dalam atom saling terikat sehingga electron valensi genap menjadi 8 untuk setiap atom, itulah sebabnya kristal silicon memiliki konduktivitas listrik yang rendah, karena setiap electron terikan oleh atom-atom yang berada disekelilingnya. Untuk membentuk semikonduktor tipe P pada bahan tersebut disisipkan pengotor dari unsure golongan III, sehingga bahan tersebut menjadi lebih bermuatan positif, karena terjadi kekosongan electron pada struktur kristalnya.Bila semikonduktor jenis N disinari cahaya, maka elektron yang tidak terikat pada struktur kristal akan mudah lepas. Kemudian bila dihubungkan semikonduktor jenis P dan jenis N dan kemudian disinari cahaya, maka akan terjadi beda tegangan diantara kedua bahan tersebut. Beda potensial pada bahan ilikon umumnya berkisar antara 0,6 volt sampai 0,8 volt.

(a) (b)

(c)Gambar 4.3. Konstruksi Dioda Foto (a) junction harus dekat permukaan (b) lensa untuk memfokuskan cahaya (c) rangkaian dioda foto

Ada beberapa karakteristik dioda foto yang perlu diketahui antara lain: Arus bergantung linier pada intensitas cahaya♣ Respons frekuensi bergantung pada bahan (Si 900nm, GaAs 1500nm, Ge 2000nm)♣ Digunakan sebagai sumber arus♣ Junction capacitance turun menurut tegangan bias mundurnya♣ Junction capacitance menentukan respons frekuensi arus yang diperoleh♣

Gambar 4.4. Karakteristik Dioda Foto (a) intensitas cahaya (b) panjang gelombang(c) reverse voltage vs arus dan (d) reverse voltage vs kapasitansi

• Rangkaian pengubah arus ke tegangan

Page 102: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Untuk mendapatkan perubahan arus ke tegangan yang dapat dimanfaatkan maka dapat dibuat gambar rangkaian seperti berikut yaitu dengan memasangkan resistor dan op-amp jenis field effect transistor.

Gambar 4.5. Rangkaian pengubah arus ke tegangan

3. Photo Transistor Sama halnya dioda foto, maka transistor foto juga dapat dibuat sebagai sensor cahaya. Teknis yang baik adalah dengan menggabungkan dioda foto dengan transistor foto dalam satu rangkain.– Karakteristik transistor foto yaitu hubungan arus, tegangan dan intensitas foto– Kombinasi dioda foto dan transistor dalam satu chip– Transistor sebagai penguat arus– Linieritas dan respons frekuensi tidak sebaik dioda foto

Gambar 4.6. Karakteristik transistor foto, (a) sampai (d) rangkaian uji transistor foto

4. Sel PhotovoltaikEfek sel photovoltaik terjadi akibat lepasnya elektron yang disebabkan adanya cahaya yang mengenai logam. Logam-logam yang tergolong golongan 1 pada sistem periodik unsur-unsur seperti Lithium, Natrium, Kalium, dan Cessium sangat mudah melepaskan elektron valensinya. Selain karena reaksi redoks, elektron valensilogam-logam tersebut juga mudah lepas olehadanya cahaya yang mengenai permukaan logam tersebut. Diantara logam-logam diatas Cessium adalah logam yang paling mudah melepaskan elektronnya, sehingga lazim digunakan sebagai foto detektor.Tegangan yang dihasilan oleh sensor foto voltaik adalah sebanding dengan frekuensi gelombang cahaya (sesuai konstanta Plank E = h.f). Semakin kearah warna cahaya biru, makin tinggi tegangan yang dihasilkan. Tingginya intensitas listrik akan berpengaruh terhadap arus listrik. Bila foto voltaik diberi beban maka arus listrik dapat dihasilkan adalah tergantung dari intensitas cahaya yang mengenai permukaan semikonduktor.

Gambar 4.7. Pembangkitan tegangan pada Foto volatik

Berikut karakteristik dari foto voltaik berdasarkan hubungan antara intensitas cahaya dengan arus dan tegangan yang dihasilkan.

Page 103: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 4.8. (a) & (b) Karakteristik Intensitas vs Arus dan Tegangandan (c) Rangakain penguat tegangan.

5. Light Emitting Diode (LED)– Prinsip kerja kebalikan dari dioda foto– Warna (panjang gelombang) ditentukan oleh band-gap– Intensitas cahaya hasil berbanding lurus dengan arus– Non linieritas tampak pada arus rendah dan tinggi– Pemanasan sendiri (self heating) menurunkan efisiensi pada arus tinggi

Gambar 4.9. Karakteristik LED

• Karakteristik Arus Tegangan– Mirip dengan dioda biasa– Cahaya biru nampak pada tegangan 1,4 – 2,7 volt– Tegangan threshold dan energi foton naik menurut energi band-gap– Junction mengalami kerusakan pada tegangan 3 volt– Gunakan resistor seri untuk membatasi arus/tegangan

6. Photosel – Konduktansi sebagai fungsi intensitas cahaya masuk– Resistansi berkisar dari 10MW (gelap) hingga 10W (terang)– Waktu respons lambat hingga 10ms– Sensitivitas dan stabilitas tidak sebaik dioda foto– Untuk ukuran besar lebih murah dari sel fotovoltaik– Digunakan karena biaya murah

Gambar 4.10. Konstruksi dan Karakteristik Fotosel

7. Photomultiplier– Memanfaatkan efek fotoelektrik– Foton dengan nergi lebih tinggi dari workfunction melepaskan elektron dari permukaan katoda– Elektron dikumpulkan (dipercepat) oleh anoda dengan tegangan (tinggi)– Multiplikasi arus (elektron) diperoleh dengan dynode bertingkat– Katoda dibuat dari bahan semi transparan

Gambar 4.11. Konstruksi Photomultiplier

Page 104: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

• Rangkaian untuk Photomultiplier– Perbedaan tegangan (tinggi) tegangan katoda (negatif) dan dynode(positif)– Beban resistor terhubung pada dynoda– Common (ground) dihubungkan dengan terminal tegangan positif catu daya– Rangkaian koverter arus-tegangan dapat digunakan– Dioda ditempatkan sebagai surge protection

Gambar 4.12. Rangkaian Ekivalen dan uji Photomultiplier

• Pemanfaatan– Sangat sensitif, dapat digunakan sebagai penghitung pulsa– Pada beban resistansi rendah 50-1000 W, lebar pulsa tipikal 5-50 ns– Gunakan peak detektor untuk mengukur tingat energi

• Kerugian– Mudah rusak bila terekspos pada cahaya berlebih (terlalu sensitif)– Perlu catu tegangan tinggi– Mahal

8. Lensa Dioda Photo – Lensa dimanfaatkan untuk memfokuskan atau menyebarkan cahaya– Lensa detektor cahaya sebaiknya ditempatkan dalam selonsong dengan filter sehingga hanya menerima cahaya pada satu arah dan panjang gelombang tertentu saja (misal menghindari cahaya lampu TL dan sinar matahari)– Gunakan modulasi bila interferensi tinggi dan tidak diperlukan sensitivitas tinggi

Gambar 4.13. Kontruksi dan karakteristik lensa dioda foto

9. Pyrometer Optis dan Detektor Radiasi Thermal– Salah satu sensor radiasi elektro magnetik: flowmeter– Radiasi dikumpulkan dengan lensa untuk diserap pada bahan penyerap radiasi– Energi yang terserap menyebabkan pemanasan pada bahan yang kemudian diukur temperaturnya menggunakan thermistor, termokopel dsb– Sensitivitas dan respons waktu buruk, akurasi baik karena mudah dikalibrasi (dengan pembanding panas standar dari resistor)– Lensa dapat digantikan dengan cermin

Gambar 4.14. Instalasi Pyrolektrik

– Detektor sejenis: film pyroelektrik– Dari bahan sejenis piezoelektrik yang menghasilkan tegangan akibat pemanasan– Hanya ber-respons pada perubahan bukan DC– Pirometer optik dapat diguanakanuntuk mengukur atau mendeteksi totalradiation dan

Page 105: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

monochromatic radiation.10. Isolasi Optis dan Transmiter-Receiver serat optik– Cahaya dari LED dan diterima oleh dioda foto digunakan sebagai pembawa informasi menggantikan arus listrik– Keuntungan: isolasi listrik antara dua rangkaian (tegangan tembus hingga 3kV)– Dimanfaatkan untuk safety dan pada rangkaian berbeda ground– Hubungan input-output cukup linier, respons frekuensi hingga di atas 1 MHz

Gambar 4.15. Kontruksi dan karakteristik lensa dioda foto

• Rangkaian untuk isolasi elektrik– Driver: konverter tegangan ke arus, receiver: konverter arus ke tegangan– Hanya sinyal positif yang ditransmisikan– Dioda dan resistor digunakan untuk membatasi arus– Penguatan keseluruhan bergantung temperatur (tidak ada umpan balik)– Untuk komunikasi dengan serat optik media antara LED dan dioda foto dihubungan dengan serat optik

Gambar 4.16. Rangkaian isolasi elektrik menggunakan serat optik

11. Display Digital dengan LED– Paling umum berupa peraga 7 segmen dan peraga heksadesimal , masing-masing segmen dibuat dari LED– Hubungan antar segmen tersedai dalam anoda atau katoda bersama (common anode atau common cathode)– Resistor digunakan sebagai pembatas arus 100-470 W– Tersedia pula dengan dekoder terintegrasi

Gambar 4.17. Seven segment dan rangkaian uji

Gambar 4.18. LED bar display pengganti VU meter pada amplifier

• Peraga Arus dan Tegangan Tinggi– Peraga 7 segmen berupa gas discharge, neon atau lampu pijar– Cara penggunaan mirip dengan peraga 7 segmen LED tetapi tegangan yang digunakan

Page 106: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

tinggi– Untuk neon dan lampu pijar dapat digunakan transistor dan resistor untuk membatasi arusnya– Untuk lampu pijar arus kecil diberikan pada saat off untuk mengurangi daya penyalaan yang tinggi– Vacuum fluorecent display (VFD) menggunakan tegangan 15-35 volt di atas tegangan filament– Untuk LED dengan arus tinggi dapat digunakan driver open collector yang umunya berupa current sink

Gambar 4.19. Seven segment neon menggunakan tegangan tinggi

12. Liquid Crystal Display (LCD)– Menggunakan molekul asimetrik dalam cairan organic transparan– Orientasi molekul diatur dengan medan listrik eksternal– Polarizer membatasi cahaya lewat hanya untuk polarisasi optik tertentu saja, cahaya ini dapat kembali lolos setelah dipantulkan bila polarisasinya tidak berubah– Medan listrik pada liquid crystal mengubah polarisasi 90o, sehingga pantulan tidak dapat melewati polarizer (tampak gelap).

Gambar 4.20. Kontruksi Liquid Crystal Display (LCD)– Tegangan pembentuk medan listrik dibuat intermiten untuk memperpanjang umur pemakaian

Gambar 4.21. Rangkaian uji Liquid Crystal Display (LCD)

Contoh-contoh dari robot The Vision Unila• White Floor Detector White floor detector digunakan untuk mendeteksi keberadaan lantai putih pada saat robot berada pada home , pintu ruangan, dan daerah dekat lilin. White floor detector harus kebal terhadap pengaruh pencahayaan ruangan. Untuk melindungi dari pengaruh pencahayaan ruangan, detektor diletakkan pada kotak hitam dan dipasang di bawah chasis pertama menghadap lantai dengan jarak sedekat mungkin. Rangkaian pengkondisi sinyal white floor detector ditunjukkan pada gambar 19.

Gambar 19Rangkaian white floor detector Rangkaian diatas menggunakan LED infra merah sebagai emiter dan phototransistor PN163 sebagai receiver. PN163 memiliki range pendeteksian cahaya untuk panjang gelombang 700 – 1100 nm dengan puncak sensitifitas pada panjang gelombang 850 nm.

Page 107: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Penggunaan cahaya infra merah pada sistem detektor garis putih ditujukan untuk meminimalisir kesalahan deteksi karena pengaruh kondisi pencahayaan ruangan. Output rangkaian (WFD) adalah normal high dan apabila ada lantai putih yang terdeteksi maka output bernilai low. Pada saat lantai putih tepat berada dibawah detektor maka cahaya infra merah yang dipancarkan oleh D1 akan dipantulkan oleh lantai yang berwarna putih ke permukaan photransistor, akibatnya pada phototransistor akan mengalir sejumlah arus yang cukup besar. Kenaikan arus ini akan mengakibatkan kenaikan tegangan pada pada R2. Tegangan pada R2 kemudian dibuffer oleh U1A dengan tujuan untuk meningkatkan impendansi output. Tegangan pada output U1A kemudian akan dibandingkan dengan tegangan referensi pada output R5. Jika Jika tegangan output U1A lebih besar dari tegangan referensi maka WFD akan bernilai logika 0 (tegangan ˜ 0 Volt) dan jika sebaliknya maka WFD akan bernilai high (tegangan ˜ 3.8 Volt). Kondisi WFD yang bernilai low akan membangkitkan interrupt pada prosessor sehingga prosessor dapat melakukan aksi yang sesuai dengan dideteksinya lantai putih. • Flame Navigator Flame navigator merupakan sistem yang digunakan untuk mencari letak lilin dalam ruangan yang diletakkan secara acak. Setelah memasuki ruangan, untuk dapat memadamkan api lilin maka robot harus mengetahui letak lilin dalam ruangan tersebut. Flame navigator terdiri atas dua buah phototransistor dan rangkaian pengkodisi sinyal. Masing-masing phototransistor diletakkan dalam sebuah casing yang dibentuk sedemikian rupa sehingga cahaya lampu ruangan tidak mengenai permukaan phototransistor. Rangkaian pengkondisi sinyal flame navigator untuk phototransistor kanan (untuk phototransistor kiri sama saja) ditunjukkan pada gambar 21.

Gambar 21Rangkaian yang membangun sistem flame navigator . Rangkaian ini menggunakan phototransistor PN163 sebagai detector infra merah yang dipancarkan lilin. Potensiometer yang dirangkai seri dengan phototransistor digunakan untuk mengatur level tegangan yang akan masuk ke input non inverting op-amp LM324. Sinyal yang masuk ke input non inverting kemudian akan diperkuat oleh rangkaian op-amp non inverting sebesar 501 kali. Output dari rangkaian kemudian diteruskan ke ADC agar data bisa diolah oleh prosesor. Dengan mengatur nilai tahanan pada potensiometer, intensitas cahaya terkuat dapat diatur untuk menyebabkan output dari op-amp bernilai 2,56 Volt sehingga sesuai dengan level input ADC.

• Candle Detector Sistem pendeteksian lilin digunakan oleh robot untuk memeriksa apakah suatu ruangan terdapat lilin atau tidak. Karena faktor waktu maka dalam pendeteksian keberadaan lilin dalam suatu ruangan harus dilakukan secepat mungkin. Sistem pendeteksian lilin menggunakan dua buah detektor lilin yang masing-masing detektor lilin terdiri atas tiga buah sensor infra merah. Detektor lilin dipasang pada sisi kanan dan sisi kiri robot pada chasis dasar permukaan atas seperti ditunjukkan pada gambar 24. Right Candle detector

Page 108: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Left Candle detector

Gambar 24Instalalasi candle detector Right candle detector digunakan untuk memeriksa keberadaan lilin jika ruangan berada dikanan robot sedangkan left candle detector digunakan untuk memeriksa keberadaan lilin jika ruang yang diperiksa ada sebelah kiri robot. Masing–masing detektor lilin terdiri atas tiga buah sensor infra merah. Sensor infra merah serong depan digunakan untuk mendeteksi intensitas infra merah pada sisi serong depan robot, sensor infra merah samping untuk mendeteksi intesitas infra merah disamping robot, dan sensor infra merah serong belakang digunakan untuk mendeteksi intensitas cahaya infra merah pada sisi serong belakang. Sensor yang digunakan untuk mendeteksi intesitas cahaya infra merah adalah photodiode BPW41N. Photodioda BPW41N dapat mendeteksi cahaya infra merah dengan panjang gelombang berkisar antara 800 – 1100 nm dengan puncak sensitivitas pada panjang gelombang 950 nm sebagaimana ditunjukkan pada gambar 25.

Gambar 25Grafik hubungan sensitivitas photodiode BPW41N dengan panjang gelombang Penggunaan dioda dengan range panjang gelombang seperti ini dimaksudkan agar detektor dapat mendeteksi nyala lilin melalui penyinaran baik langsung pada permukaan detektor atau melalui pantulan dinding. Rangkaian pengkondisi sinyal untuk setiap sensor infra merah diwakili oleh gambar 26.

Gambar 26Rangkaian pengkondisi sinyal sensor infra merah Untuk menghemat pemakaian jumlah IC, pada rangkaian pengkondisi sinyal digunakan IC LM324 yang dalam satu kemasan terdapat empat buah op-amp. IC LM324 tidak memerlukan rangkaian kompensasi eksternal dan memiliki arus dan tegangan offset yang kecil yaitu sebesar 5nA dan 2mV. Pada gambar 26 U1A digunakan sebagai konverter arus ke tegangan dengan faktor sebesar 1000 kali (diatur oleh R3) karena arus balik photodioda berkisar antara 1 sampai 100 uA maka ouput dari U1A adalah berkisar dari -1 sampai -100 mV. Tegangan negative ini kemudian diperkuat lagi oleh rangkaian inverting amplifier hingga pada nilai yang sesuai dengan level input ADC yang bekerja pada tegangan referensi 2,56 V. Besarnya penguatan ini dilakukan dengan mengatur nilai potensimeter R1. Karena terdapat 6 buah sensor infra merah maka jika pembacaan dan pengolahan data langsung dilakukan prosesor utama (AT89S52) maka tentu akan menurunkan unjuk kerja sistem sehingga untuk keperluan ini digunakan kontroler tambahan. Kontroler yang digunakan untuk melakukan pembacaan data intesitas cahaya infra merah serta pengolahan data adalah mikrokontroler AT89C2051. Diagram rangkaian kontroler untuk candle detector ditunjukkan pad gambar 27.

Gambar 27Kontroler untuk candle detector

Page 109: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Pada rangkaian kontroler candle detector, pin CLK, X_CLK, SEL, READ, IR_INT terhubung ke prosesor utama. Pin CLK menerima sinyal detak 500 kHz untuk keperluan konversi data ADC. Pin X_CLK merupakan pin yang menerima clock eksternal agar mikrokontroler AT89C2051 dapat bekerja. Pin SEL dan READ merupakan pin control pembacaan data oleh prosesor terhadap kontoler dan pin IR_INT akan menginformasikan kepada prosesor mengenai hasil pembacaan detektor lilin. Jika sinyal READ low maka kontroler akan mulai melakukan pembacaan data intesitas cahaya infra merah dari detektor yang ditunjukkan oleh sinyal SEL. Jika Sinyal SEL low maka akan dilakukan pembacaan intensitas oleh sensor infra merah pada left candle detector dan jika SEL high maka akan dilakukan pembacaan oleh sensor infra merah pada right candle detector . Hasil pembacaan kemudian akan dibandingkan dengan intensitas infra merah referensi. Jika hasil pembacaan intensitas dari ketiga sensor infra merah lebih kecil dari intensitas referensi maka pin IR_INT tetap dipertahankan high dan pembacaan intensitas cahaya inframerah tetap dilakukan. Namun jika intensitas cahaya infra merah yang terukur lebih besar dari intensitas referensi maka kontroler akan menghentikan pembacaan dan menset pin IR_INT low untuk menginformasikan kepada prosesor bahwa telah ditemukan lilin pada ruangan yang diperiksa (kanan atau kiri robot).

Sistem Pengendalian Sistem pengendalian robot yang dilakukan oleh prosesor ditunjukkan pada gambar 8.

Gambar 8 Diagram sistem pengendalian robot

Objek utama dalam sistem pengendalian robot adalah kecepatan perputaran motor kanan dan motor kiri yang terporos dengan roda kanan dan roda kiri, serta penyalaan motor kipas. Arah dan kecepatan perputaran motor kanan dan motor kiri menentukan jenis pergerakan robot. Dalam menentukan kecepatan pergerakan robot, prosesor memperoleh umpan balik data kecepatan perpindahan linear dari velocity detector . Untuk menentukan arah pergerakan robot pada saat menjelajahi arena, prosesor memperoleh data posisi robot dari proximity detector . Sistem pendeteksi jarak ini memberikan informasi posisi robot terhadap dinding kanan, dinding kiri dan dinding depan. Robot akan start setelah memperoleh perintah berupa sinyal suara 3,5 kHz yang dibunyikan selama 2 detik. Untuk mendeteksi sinyal ini, prosesor memperoleh informasi dari 3,5 kHz tone detector . Candle detector menentukan apakah dalam suatu ruangan yang diperiksa terdapat nyala api lilin atau tidak. Informasi ini digunakan oleh robot untuk menentukan apakah robot akan memasuki ruangan tersebut atau tidak untuk melakukan pemadaman api. Jika didalam ruangan di informasikan ada lilin maka robot akan memasuki ruangan sambil memeriksa informasi yang diperoleh white floor detector . Sistem ini akan memeriksa keberadaan garis putih yang terdapat pada pintu masuk ruangan. Selain itu detektor ini juga digunakan untuk mendeteksi lingkaran putih pada home dan tempat peletakan lilin. Setelah berada dalam ruangan, robot memerlukan informasi letak lilin dalam ruangan tersebut. Informasi ini diberikan oleh intensitas cahaya yang dideteksi oleh sistem flame navigator . Robot kemudian akan mendekati lilin hingga dideteksi kembali garis putih. Setelah garis putih terdeteksi kembali, robot akan berhenti dan menyalakan motor kipas.

Page 110: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Sinyal output dari proximity detector, velocity detector, dan flame navigator adalah berupa sinyal analog sehingga dibutuhkan ADC (Analog to Digital Converter) untuk mengubah data analog menjadi data digital agar prosesor dapat memperoleh informasi dari sistem tersebut. Sedangkan sinyal keluaran dari candle detector, 3,5 kHz tone detector, dan white floor detector adalah berupa sinyal dengan level logika (0 dan 5 volt) sehingga sinyal ini tidak memerlukan pengkonversian data oleh ADC. • Sub Rutin Go to Candle Sub rutin go to candle adalah cara robot mendekati lilin pada saat lilin telah ditemukan. Pada sub rutin ini robot menggunakan informasi intensitas cahaya yang diterima oleh flame navigator yang terdiri atas dua sensor cahaya kanan dan kiri. Robot akan membandingkan intesitas cahaya yang diterima sensor cahaya kanan dan intensitas cahaya yang diterima sensor cahaya kiri. Jika kedua intesitas cahaya telah sama maka artinya robot telah menghadap ke lilin. Sistem pengendalian motor kanan pada rutin go to candle ditunjukkan pada gambar 15. Pengendalian untuk motor kiri adalah sama dengan gambar 15 kecuali output dari sistem K pi adalah dijumlahkan dengan S d .

Gambar 15 Diagram sistem pengendalian motor kanan pada sub rutin go to candle

Pada gambar 15, ? menyatakan sudut antara muka depan robot dengan lilin. Jika lilin lebih berada pada arah sisi kiri robot maka ? negatif dan jika lilin berada lebih pada arah sisi kanan robot maka ? positif. ? negatif akan mengakibatkan I R < I L sehingga sistem kontrol akan mempercepat perputaran motor kanan dan memperlambat motor kiri dan sebaliknya jika ? positif maka I R > I L sehingga sistem kontrol akan memperlambat perputaran motor kanan dan mempercepat perputaran motor kiri. Jika I R = I L maka robot akan berjalan dengan kecepatan konstan sebesar S d hingga white floor detector menemukan lingkaran putih tempat peletakan lilin.Sesuai dengan gambar 15 maka duty cycle yang diberikan untuk masing-masing motor adalah :

• Sub Rutin Turn Right Turn right adalah sub rutin berbelok kekanan ketika jarak antara robot dengan dinding depan telah berada pada nilai tertentu. Sub rutin ini banyak digunakan untuk dikombinasikan dengan sub rutin left wall following ketika dijumpai ada dinding didepan robot. Sub rutin turn right sangat mirip dengan sub rutin left wall following kecuali bahwa jarak yang diukur (D) adalah jarak antara robot dengan dinding depan dan D d adalah jarak referensi antara robot dengan dinding depan untuk mulai melakukan sub rutin turn right. • Sub Rutin Turn Left Adalah sub rutin berbelok kekiri ketika jarak antara robot dengan dinding depan telah berada pada nilai referensi tertentu dimana pada saat itu robot sedang melakukan sub rutin right wall following . Sub rutin turn left sangat mirip dengan rutin right wall following kecuali bahwa jarak yang diukur (D) adalah jarak antara robot dengan dinding depan dan D d adalah jarak referensi antara robot dengan dinding depan untuk mulai

Page 111: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

melakukan rutin t urn left. • Sub Rutin Turn Left Open Sub rutin ini digunakan untuk memutar badan robot kekiri sejauh 90 0 dengan tanpa mengambil feedback dari alat instrumentasi robot. Dengan memutar roda kanan kedepan dan roda kiri kebelakang dengan jumlah putaran tertentu maka robot akan berputar kearah kiri sejauh 90 0 .• Sub Rutin Turn Right Open Sama seperti sub rutin turn left open hanya saja arahnya ke kanan.• Sub Rutin Pivot Right Sub Rutin pivot right adalah sub rutin berputar kekanan hingga sudut tertentu sesuai dengan feedback posisi robot yang diperoleh. Sub rutin ini akan digunakan pada rutin pulang ke home untuk ruangan 1.• Sub rutin Pivot Left Sama seperti sub rutin pivot right hanya saja arahnya kekiri. Sub rutin ini digunakan pada rutin pulang ke home untuk ruangan 2, 3, dan 4. Diposkan oleh hermasyah di 23:29 3 komentar

Aplikasi Pengukur Ketinggian Air Mengunakan Modul Sensor InfraRed Object Detector

Aplikasi Pengukur Ketinggian Air Mengunakan Modul Sensor InfraRed Object Detector

Pada tempat-tempat penampungan air seringkali diperlukan suatu mekanisme untuk mengetahui ketinggian permukaan air. Seringkali mekanisme tersebut masih berupa cara-cara manual, semisal dengan melihat dan melakukan pengukuran langsung pada tempat penampungan air tersebut. Mungkin cara tersebut merupakan cara yang paling sederhana dan gampang, tetapi akan sedikit sulit jika misalnya letak penampungan air tersebut sulit dijangkau manusia, misalnya diatas atap bangunan atau jika malam hari dan penerangan sekitar penampungan tersebut kurang. Sehingga kadang-kadang diperlukan suatu mekanisme pengukur ketinggian permukaan air secara otomatis, salah satunya dengan membuat semacam sensor pengukur ketinggian air. Sensor ini kemudian dipasangkan pada penampung air teresebut. Tampilan untuk melihat hasil pengukuran sensor tersebut tidak perlu dekat dengan sensor, dapat ditempatkan di tempat lain sesuai kebutuhan, sehingga hasil pengukuran dapat dilihat setiap saat dengan mudah.Banyak macam cara yang dapat digunakan untuk mengukur ketinggian permukaan air, pada aplikasi yang akan dicontohkan kali ini cara yang digunakan untuk membuat semacam sensor pengukur ketinggian air yaitu dengan menggunakan pelampung dan sensor pengukur jarak. Cara ini dapat digunakan jika ukuran tinggi maksimal permukaan air adalah tetap dan telah diketahui nilainya dengan pasti, misalnya pada tandon air. Pada prinsipnya dengan mengukur selisih ketinggian antara batas tinggi maksimal permukaan air dengan posisi ketinggian pelampung maka tinggi permukaan air dapat diketahui. Untuk mengukur selisih ketinggian antara tinggi maksimal permukaan air dengan posisi ketinggian pelampung digunakan sensor pengukur jarak, karena selisih ketinggian antara tinggi maksimal permukaan air dengan posisi ketinggian pelampung adalah sama dengan jarak antara batas maksimal permukaan air dengan posisi pelampung yang akan diukur. Sehingga dengan menempatkan sensor pengukur jarak pada posisi batas maksimal

Page 112: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

ketinggian air, maka jarak yang terukur antara sensor dengan pelampung adalah sama dengan selisih ketinggian air maksimum dengan ketinggian pelampung. Jika ketinggian air maksimum adalah tetap dan pasti nilainya, maka dengan mengurangkan nilai tersebut dengan nilai selisih ketinggian pelampung, maka ketinggian air dapat diketahui. Untuk memperjelas sebagai contoh adalah seperti pada gambar 1:Seperti contoh pada gambar 1, misalkan tinggi maksimum permukaan air adalah (T) = 100cm, dan jarak antara posisi tinggi maksimum dengan posisi pelampung adalah (t) = 30cm, maka tinggi permukaan air adalah (tair) =T – t =100–30=70cm. Karena sensor pengukur jarak yang akan dipergunakan menggunakan metode pantulan cahaya infra merah, maka pada pelampung diberi lapisan sebagai pemantul cahaya infra merah sensor. Untuk mengurangi gangguan maka pelampung dan sensor ditempatkan pada sebuah tabung silinder yang tertutup, dengan sebuah lubang pada dasarnya sebagai tempat air masuk. Tabung ini juga berfungsi sebagai semacam tempat pelampung agar dapat bergerak naik turun mengikuti perubahan ketinggian permukaan air. Dari penjelasan diatas maka dengan hanya menggunakan sebuah sensor pengukur jarak maka ketinggian air dapat diukur.Sensor pengukur jarak yang digunakan adalah modul sensor InfraRed Object Detector, yaitu modul sensor pendeteksi benda dengan menggunakan infra merah. Modul ini menggunakan rangkaian sensor yang telah berbentuk modul jadi siap pakai, dengan cara penggunaan yang relatif mudah dan mempunyai ukuran yang cukup kecil, sehingga dapat menghemat tempat dan praktis untuk untuk digunakan. Salah satu bentuk aplikasi dari modul sensor ini adalah sebagai modul sensor pengukur jarak.Modul-modul yang digunakan pada aplikasi pengukur ketinggian air ini adalah modul sensor InfrRed Object Detector, modul OP-01, modul ADC0809, modul DST-52 dan modul LCD. Seperti yang telah dijelsakan diatas, jarak yang akan diukur adalah jarak antara obyek (pelampung) dengan sensor. Prinsip kerja dari aplikasi ini adalah mendeteksi keberadaan obyek didepan sensor yaitu pelampung, mengukur berapa jauh jarak obyek tersebut, kemudian dari hasil pengukuran dilakukan penghitungan untuk mendapatkan posisi ketinggian air. Jarak obyek (pelampung) dengan sensor dapat dihitung dengan mengukur besarnya tegangan output pada sensor InfraRed Object Detector. Output dari sensor adalah berupa tegangan DC. Semakin dekat jarak obyek dengan sensor maka semakin tinggi pula tegangan yang dikeluarkan oleh output sensor. Besarnya tegangan pada output sensor akan diperbarui secara terus-menerus kira-kira setiap 32ms sekali. Nilai perubahan tegangan output sensor terhadap perubahan jarak obyek adalah seperti yang terdapat pada gambar 2 grafik respon sensor, yaitu grafik yang menunjukkan besarnya tegangan output sensor sesuai dengan jarak obyek yang terukur. Tegangan output sensor tersebut diumpankan ke modul ADC0809. Sebelum diumpankan ke input modul ADC, tegangan output sensor tersebut terlebih dahulu diatur tegangan offset nol nya dan diperkuat sebagai proses kalibrasi. Untuk pengaturan tegangan offset dan penguatan menggunakan modul OP-01. Sebagai pengatur tegangan offset menggunakan rangkaian Op Amp sebagai substractor, dimana tegangan output dari sensor dikurangkan dengan tegangan referensi sampai tegangan pada output substractor mencapai level 0. Pengurangan tegangan ini dimaksudkan untuk mengkalibrasi titik 0 output sensor. Kemudian tegangan dari output rangkaian substracktor ini diperkuat menggunakan rangkaian Op Amp sebagai penguat non-

Page 113: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

inverting. Tingkat penguatan pada rangkaian ini dapat diatur sesuai dengan kebutuhan, pada aplikasi kali ini tingkat penguatan yang dipakai adalah 1x. Contoh gambar rangkaian cara menghubungkan sensor dengan rangkaian pengatur tegangan offset dan penguat dengan menggunakan modul OP-01 adalah seperti pada gambar 3 dan 4.Setelah output sensor diperkuat, kemudian diumpankan ke modul ADC0809 yang berguna untuk mengkonversi analog ke digital. Dari output biner hasil konversi modul ADC0809 inilah, jarak obyek (pelampung) terhadap sensor dapat diketahui. Karena tegangan referensi ADC yang digunakan adalah 5VDC maka resolusi ADC adalah sebesar 0,0196V. Jadi setiap terjadi perubahan pada input ADC sebesar 0.0196V maka pada output terjadi perubahan data sebesar 1 bit. Dari data digital output ADC, kemudian disesuaikan dengan grafik pada gambar 2, maka jarak obyek (pelampung) dengan sensor dapat diketahui. Misalnya output dari ADC adalah bernilai 0x49H, maka tegangan output sensor adalah:

Hasil Konversi ADC: 0x49H = 73 desimalTegangan Output Sensor : 73 x 0,019V = 1,387V

Jika tegangan output sensor telah diketahui sebesar1,387V, maka sesuai dengan grafik pada gambar 1, jarak obyek (pelampung) terhadap sensor adalah sekitar 20cm. Hasil konversi dari modul ADC0809 ini kemudian diumpankan ke modul DST-52, untuk proses menghitung tinggi permukaan air. Sesuai dengan penjelasan diatas, jika jarak antara tinggi permukaan air maksimum dengan permukaan air telah diketahui, maka ketinggian permukaan air dapat dihitung. Seperti pada contoh diatas, sesuai dengan gambar 1, jika dengan pengukuran diketahui jarak antara batas tinggi maksimum (sensor) dengan pelampung (t) adalah sebesar 20cm, dan ketinggian maksimal permukaan air dari dasar (T) adalah 100cm, maka ketinggian permukaan air dari dasar (tair) adalah tair=T-t=100-20=80cm. Hasil perhitungan ketinggian air ini kemudian ditampilkan pada modul LCD. Contoh program pengambilan data dari modul ADC0809 adalah seperti pada potongan program 1. Pertama-tama modul ADC diperintahkan untuk mulai proses konversi, yaitu dengan memberi perintah menulis data ke memori eksternal dengan alamat data adalah alamat modul ADC, dalam hal ini adalah 0800H, seperti pada potongan program 1 baris 4. Kemudian menunggu proses konversi, lalu data diambil dengan memberi perintah membaca data dari memori eksternal dengan alamat data adalah alamat ADC. Data hasil konversi kemudian disimpan pada Accumulator, seperti pada potongan program 1 baris 8. Setelah data diperoleh dilanjutkan dengan proses penghitungan tinggi air, seperti pada contoh potongan program 2. Data hasil konversi ADC ini kemudian dirubah menjadi data jarak sensor dengan pelampung. Untuk memudahkan, data jarak tersebut telah ditabelkan terlebih dahulu, baru kemudian isi tabel tersebut dibaca sesuai dengan nilai konversi ADC, seperti pada potongan program 2 baris 4. Hasil pembacaan tabel jarak tersebut kemudian disimpan pada variabel jarak, seperti pada potongan program 2 baris 5. Kemudian setelah jarak sensor dengan pelampung diketahui, maka selanjutnya adalah proses perhitungan tinggi air dengan rumus:

tair=T-t

Page 114: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Seperti pada potongan program 2 baris 7 dan 8, nilai T disimpan pada Accumulator, lalu nilai Accumulator tersebut dikurangi dengan nilai yang disimpan pada variabel JARAK, yaitu nilai t, hasil pengurangan ini adalah nilai ketinggian air yang diukur (tair), dan disimpan pada Accumulator. Nilai ketinggian air ini kemudian disimpan pada variabel TINGGIAIR dan kemudian ditampilkan pada modul LCD.AsoB 050505, Delta Electronic.

Potongan Program 11. ADC: 2. 2. MOV DPTR,#0800H3. 3. MOV A,#00H4. 4. MOVX @DPTR,A5. 5. JB INT0,*6. 6. ACALL DELAY7. 7. MOV A,#00H8. 8. MOVX A,@DPTR9. 9. RET

Potongan Program 21. 1. HITUNG_JARAK_TINGGI:2. 2. AMBIL_TABEL_JARAK:3. 3. MOV DPTR,#TABEL_JARAK4. 4. MOVC A,@A+DPTR5. 5. MOV JARAK,A6. 6. CLR C7. 7. MOV A,TINGGITEMPAT8. 8. SUBB A,JARAK9. 9. MOV TINGGIAIR,A10. 10. RET

Gambar 1

Gambar 2

Gambar 3

Gambar 4

.DATA

Page 115: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Org 60H

JARAK DS 1TINGGIAIR DS 1TINGGITEMPAT DS 1

.CODE

ASCII_Out EQU 00CBH ;Mengirim data ke port serial dalam 2 byte ASCII;- Akumulator diisi dengan data yang akan dikirim

Out_DPTR EQU 00D4H ;Mengirim nilai DPTR dalam bentuk 4 byte ASCII ke port serial

Enter_Code EQU 00DFH ;Mengirim kode ke port serial

Init_Serial EQU 00ECH ;Inisialisasi Port Serial 9600 bps

Serial_Out EQU 00FCH ;Kirim nilai akumulator ke port serial

Serial_In EQU 010EH ;Ambil data dari port serial dan simpan di akumulator

KirimPesan_Serial EQU 0116H ;Kirim data di alamat yang ditunjuk oleh DPTR hingga data 0F;- DPTR diisi dengan alamat dari data yang akan dikirim;- Memori yang diakses adalah memori CODE/PROGRAM

;=============;HD44780;=============GeserDisplay_Kanan EQU 05BDH ;Menggeser tampilan LCD HD44780 ke kanan

GeserDisplay_Kiri EQU 05C4H ;Menggeser tampilan LCD HD44780 ke kiri

Posisi_Awal EQU 05CBH

Page 116: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

;Mengatur posisi cursor LCD ke posisi awal

GeserCursor_Kiri EQU 05D2H ;Menggeser Cursor LCD ke kiri

GeserCursor_Kanan EQU 05D9H ;Menggeser Cursor LCD ke kanan

KirimPesan_LCD EQU 05E0H ;Mengirim data di alamat yang ditunjuk oleh DPTR ke LCD hingga data 0F;- DPTR diisi dengan alamat awal data yang dikirim;- Akhir data adalah 0FH

Init_LCD EQU 05ECH ;Inisialisasi LCD

Kirim_Perintah EQU 062BH ;Mengirim data ke register perintah LCD;- Data diisi di akumulator

Kirim_Karakter EQU 064AH ;Mengirim data ke register data LCD;- Data diisi di akumulator

Baris2 EQU 0654H ;Memindah posisi cursor ke baris 2

ROM EQU 2000H

ORG ROM ;Reset VectorLJMP START ;ORG ROM+3H ;External Interrupt 0 VectorRETI ;ORG ROM+0BH ;Timer 0 Interrupt VectorRETI ;ORG ROM+13H ;External Interrupt 1 VectorRETI ;ORG ROM+1BH ;Timer 1 Interrupt VectorRETI ;ORG ROM+23H ;Serial Interrupt VectorRETI ;

ADC:MOV DPTR,#0800HMOV A,#00H

Page 117: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

MOVX @DPTR,AJB INT0,*ACALL DELAYMOV A,#00HMOVX A,@DPTRRET

HITUNG_JARAK_TINGGI:AMBIL_TABEL_JARAK:MOV DPTR,#TABEL_JARAKMOVC A,@A+DPTRMOV JARAK,ACLR CMOV A,TINGGITEMPATSUBB A,JARAKMOV TINGGIAIR,ARET

HEX2DEC:MOV B,#10DIV ABSWAP AANL A,#0F0HORL A,BRET

TAMPILKAN_HASIL:LCALL POSISI_AWALMOV DPTR,#TAMPILAN_JARAKLCALL KIRIMPESAN_LCDMOV A,JARAKACALL HEX2DECPUSH ALCALL ASCII_OUTPOP A PUSH AANL A,#0F0HSWAP AADD A,#30HLCALL KIRIM_KARAKTERPOP AANL A,#0FHADD A,#30HLCALL KIRIM_KARAKTERMOV DPTR,#TAMPILAN_CM

Page 118: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

LCALL KIRIMPESAN_LCDLCALL BARIS2MOV DPTR,#TAMPILAN_TINGGILCALL KIRIMPESAN_LCDMOV A,TINGGIAIRACALL HEX2DECPUSH AANL A,#0F0HSWAP AADD A,#30HLCALL KIRIM_KARAKTERPOP AANL A,#0FHADD A,#30HLCALL KIRIM_KARAKTERMOV DPTR,#TAMPILAN_CMLCALL KIRIMPESAN_LCDRET

DELAY:PUSH BMOV B,#0FFHDJNZ B,*POP BRET

START:LCALL INIT_SERIALLCALL INIT_LCDMOV TINGGITEMPAT,#100

LOOP:ACALL ADCACALL HITUNG_JARAK_TINGGIACALL TAMPILKAN_HASILLCALL DELAY_1DETIKMOV A,#' 'LCALL SERIAL_OUTSJMP LOOP

TAMPILAN_JARAK:DB 'Jarak:',0FH

Page 119: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

TAMPILAN_TINGGI:DB 'Tinggi Air:',0FH

TAMPILAN_CM:DB 'cm',0FH

TABEL_JARAK:DB 80,80,80,80,80,80,80,80,80,80,80 ;10DB 80,80,80,80,80,80,80,80,80,80 ;20DB 80,80,80,75,75,75,70,65,60,60 ;30DB 55,55,50,50,50,50,45,45,40,40 ;40DB 40,40,40,40,40,40,35,35,35,35 ;50DB 35,35,30,30,30,30,30,30,30,25 ;60DB 25,25,25,25,25,25,25,25,25,25 ;70DB 25,25,20,20,20,20,20,20,20,20 ;80DB 20,20,20,18,18,18,18,18,18,18 ;90DB 18,16,16,16,16,16,16,16,16,14 ;100DB 14,14,14,14,14,14,14,14,14,14 ;110DB 14,14,12,12,12,12,12,12,12,12 ;120DB 12,12,12,12,12,12,10,10,10,10 ;130DB 10,10,10,10,10,10,10,10,10,10 ;140DB 10,10,10,10,10,10,10,10,10,10 ;150DB 10,10,10,10,10,10,10,10,10,10 ;160DB 10,10,10,10,10,10,10,10,10,10 ;170DB 10,10,10,10,10,10,10,10,10,10 ;180DB 10,10,10,10,10,10,10,10,10,10 ;190DB 10,10,10,10,10,10,10,10,10,10 ;200DB 10,10,10,10,10,10,10,10,10,10 ;210DB 10,10,10,10,10,10,10,10,10,10 ;220DB 10,10,10,10,10,10,10,10,10,10 ;230DB 10,10,10,10,10,10,10,10,10,10 ;240DB 10,10,10,10,10,10,10,10,10,10 ;250DB 10,10,10,10,10 Diposkan oleh hermasyah di 23:27 1 komentar

MEMBANGUN BISNIS KOMPONEN MIKROTRONIKA PROJECT“ MEMBANGUN BISNIS KOMPONEN MIKROTRONIKA “

1. Visi

“Terciptanya Suatu Kawasan Pusat Perdagangan Mikrotronika Berkompetensi Internasional, Berdaya Saing Nasional, dan Merintis Terbangunnya Kemajuan Teknologi Lokal.

Page 120: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

2. Misi

a. Membangun bisnis komponen mikrotronika berbasis laboratoriumb. Membuka peluang pasar di berbagai universitas di Sumatera khususnya dan Indonesia umumnyac. Membangun jaringan bisnis berbasis media internetd. Membuka kerjasama dengan perusahaan bisnis raksasa tingkat dunia dalam kualifikasi produke. Membangun kepercayaan public dengan berpartisipasi aktif dalam event-event penyelenggaraan kegiatan berbasis Teknologi.

3. Gambaran Bisnis

a. Nama : Mikrotronics Center (MC)b. Bentuk Usaha : Penjualan komponen mikrotronikac. Tempat : Laboratorium Elektro Universitas Lampungd. Objek Usaha : Konsumen pemakai produk yang membutuhkan komponen mikrotronikae. Subjek Usaha : Mahasiswa dan dosen yang berkompetensi f. Sektor Usaha : Lampung-Sumatera bag. Selatan-Sumatera-Jawa-Nasionalg. Waktu : 24 jam dengan pelayanan internet dan telekomunikasi PSTNh. Produk : komponen mikrotronika, rangkaian dan konsultasi.

4. Kompetensi Inti Bisnis

a. Mutu : Produk yang dipasarkan berkompetensi Internasionalb. Layanan : Berbasis inernet, telekomunikasi, Antar-Cepat, Up to Datec. Team : Terdiri dari dosen dan mahasiswa yang memiliki daya saing yang handal dalam kemajuan teknologi.d. Fleksibilitas : Dapat sekaligus melakukan konsultasi dan sharing informasi ITe. Cepat Tanggap : Up to date terhadap kemajuan teknologi.f. Akademisi : Para pelaku bisnis ini semuanya merupakan akademisi yang memiliki daya

integritas dan intelektual yang kuat.

5. Segmen Pasar

a. Pebisnis : Orang-orang yang membutuhkan komponen untuk bisnis usaha IT-nyab. Pelajar : Kebutuhan untuk pembelajaran, penelitian dan pengembangan diric. Umum : Masyarakat yang membutuhkan komponen untuk perbaikan dan membuat produk baru.d. Instansi : Pemenuhan kebutuhan untuk instansi yang bersangkutane. Peserta Lomba : Perlombaan pembuatan instrument teknologif. Peneliti : penelitian dan pembuatan suatu instrument teknologi

6. Analisa SWOT

Page 121: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

• Kekuatana. Pelaku usaha bergerak di bidang elektro sehingga dapat lebih mudah memahami bisnis yang digeluti.b. Laboratorium telah menjadi sebuah tempat yang tepat untuk memasarkan industri dengan adanya otonomi kampus, dimana segala pembiayaan harus ditanggung oleh perguruan tinggi yang bersangkutan, sehingga adanya bisnis ini dapat menopang pembangunan otonomi kampus tersebut.c. Alumni Universitas Lampung telah banyak dan tersebar di berbagai kawasan bidang maupun industri, yang dapat dimanfaatkan untuk pemasaran dan penyebaran produk maupun informasi produk.d. Nama Universitas Lampung yang telah terkenal dengan team robotnya, mampu memberikan citra yang baik dalam penyebaran dan pemasaran informasi produk kepada khalayak ramai.e. Letak Universitas Lampung yang berbatasan dengan pintu Sumatera dan Jawa sehingga memungkinkan sekali untuk pemasaran yang berbasis kompetensi ini.f. Pelaku bisnis merupakan komponen mahasiswa yang memiliki basis semangat baru yang siap untuk bergerak lebih cepat dan sigap

• Kelemahana. Belum dikenal oleh khalayak ramai mengenai adanya penjualan komponen elektronika di Universitas Lampungb. Belum adanya standarisasi yang ditetapkan sebagai suatu kelayakan penjualan komponen-komponen yang dijualc. Informasi dan pengalaman mengenai sebuah rangkaian dan komponen Mikrotronika yang masih minim, yang menyebabkan sulitnya dalam mencari dan merumuskan barang-barang yang akan dipasarkan

• Peluanga. Kebutuhan akan komponen elektronika yang semakin lama semakin pesatb. Karena berada dibawah jurusan teknik elektro yang notabenenya melakukan penelitian dan banyak bergelut dengan dunia elektronika, maka tidak dipungkiri lagi akan banyak permintaan pasar dari Jurusan ini, sehingga akan meningkatkan daya saing dari jurusan sendiric. Pemasaran atas nama Universitas, lebih khusus Laboratorium Elektro akan lebih meyakinkan masyarakat akan kompetensi yang diberikan.d. Alumni Universitas Lampung yang dapat dijadikan salah satu wahana dalam memasarkan produk

• Ancamana. Persaingan yang cukup kuat dari kios-kios penjual komponen yang telah lama eksis di Bandar Lampungb. Telah banyak bermunculan beraneka rupa penjualan komponen elektronika, sehingga persaingan yang terlalu ketat dapat menghilangkan pangsa pasar.c. Kondisi perekonomian negara yang selalu berubah tidak menentu, dapat menjadi boomerang buat usaha-usaha yang sedang berkembang.

Page 122: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

7. Faktor-Faktor Kunci Keberhasilana. Semangat yang ada dari pelaku bisnis, yakni mahasiswa dan dosenb. Nama Universitas Lampung sebagai pemenang sekaligus peserta aktif dalam kontes Robot dapat dijual untuk pemasaran produkc. Pemasaran melalui media Internet dan Media massa dapat menjadi kelebihan tersendiri dalam memasarkan barangd. Bisnis komponen ini menjual produk-produk yang memang sangat dicari dan dibutuhkan konsumen yang mungkin jarang ditemui di toko-toko elektronik biasa.

8. Analisa Pesainga. Pesaing local biasanya jarang menjual komponen-komponen tertentu yang sangat dibutuhkan oleh masyarakat, untuk itulah perlu melihat dan mesarakan barang-barang yang jarang dijual oleh pesaing local tersebutb. Pesaing Global banyak mengandalkan media internet untuk pemasaran produknya, namun terlalu berbelit dan terlalu lama. Untuk itulah perlu juga dilakukan pemasaran menggunakan media internet, dengan pelayanan yang cepat dan siap antar. c. Pesaing yang memiliki modal yang cukup besar, lebih lama eksis dan dikenal masyarakat, untuk itulah perlu dilakukan persaingan yang sehat dengan lebih meyakinkan konsumen akan barang yang kita produksi tersebut.

9. Tujuan dan Cita-cita Bisnisa. Eksisnya bisnis komponen mikrotronika ini di kawasan Lampung, lalu sumatera dan kemudian Nasional.b. Membangun kawasan bisnis mikrotronika di Lampung khususnya dan Sumatera pada akhirnya.

10. Formulasi Strategia. Membangun Basis pasar yang kuatb. Memberikan Citra yang baik dan positif mengenai bisnis ini kepada masyarakat.

11. Rencana Strategisa. Membangun basis pasar yang kuat1. Penjualan yang menyeluruh dan global kepada semua lapisan,2. Membuka link-link ke bisnis yang lebihmapan3. Menarik konsumen mancanegara4. Membuka cabang waralaba di beberapa tempat yang strategis

b. Memberikan Citra yang baik dan positif mengenai bisnis ini kepada masyarakat1. Menjalin hubungan yang baik dan erat dengan para konsumen2. Memberikan keyakinan dengan pelayanan yang cepat, sigap dan berkualiatas3. Selalu aktif dalam event-event yang besar dalam bidang teknologi dan perancangannya4. Membuat lisensi dan standarisasi yang utuh pada pruduk yang dipasarkan

12. Evaluasi dan Pengendalian

Page 123: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

1. Mengedit dan melakukan pembahasan mengenai segmen pasar dan pelaku bisnis yang mungkin saja telah mengalami kejenuhan dalam bergelut denga bisnis ini.2. Monitoring pasar dan jumlah pesaing yang mulai memasuki rananh bisnis yang kita jalani3. Meyakinkan pembeli dengan selalu melakukan hubungan kontak yang baik dengan telekomunikasi atau media email dari internet4. Mengevaluasi dan membuat rencana strategis terhadap kinerja bisnis yang dilakukan minimal 1 bulan sekali terhadap gejolak yang terjadi5. Memberikan pertanggung jawaban kepada pimpinan Universitas terhadap peranan dan perkembangan Laboratorium dalam mendukung program otonomi kampus Diposkan oleh hermasyah di 23:23 0 komentar

Downloader AT89C52 Makalah Downloader AT89C52PERANCANGAN SISTEM OTOMATIK

Disusun Oleh :

Adika Rama 0315031027Aditya B Rianto 0315031001Hermansyah 0315031057Lioty Utami 0315031018Sudarmawan Purba 0315031086

Page 124: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

JURUSAN TEKNIK ELEKTROFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMPUNGBANDAR LAMPUNG2007

I. PendahuluanMikrokontroler adalah prosesor mikro yang terdiri dari CPU di tambah dengan RAM, ROM, I/O ports, dan timer yang jumlahnya tetap dan dikemas dalam satu chip. Mikrokontroler merupakan salah satu bagian dasar dari suatu sistem komputer. Meskipun mempunyai bentuk yang jauh lebih kecil dari komputer pribadi dan komputer mainframe, mikrokontroler dibangun dari elemen-elemen dasar yang sama. Secara sederhana, komputer akan menghasilkan output spesifik berdasarkan input yang diterima dan program yang dikerjakan [Mazidi 2000, Agfianto 2002].

Terdapat perbedaan yang signifikan antara mikrokontroler dan mikroprosessor. Perbedaan utama dapat dilihat dari dua faktor utama yaitu arsitektur perangkat keras (hardware architecture) dan aplikasi masing-masing. Ditinjau dari segi arsitekturnya, mikroprosesor hanya merupakan single chip CPU, sedangkan mikrokontroler dalam chip-nya selain CPU juga terdapat komponen lain yang memungkinkan mikrokontroler berfungsi sebagai suatu single chip computer. Dalam sebuah IC mikrokontroler telah terdapat ROM, RAM, EPROM, serial interface dan paralel interface, timer, interrupt controller, konverter Analog ke Digital, dan lainnya (bergantung fitur yang melengkapi mikrokontroler tersebut). Sedangkan dari segi aplikasinya, mikroprosessor hanya berfungsi sebagai Central Processing Unit yang menjadi otak komputer, sedangkan mikrokontroler, dalam bentuknya yang mungil. Pada umumnya ditujukan untuk melakukan tugas-tugas yang berorientasi pengaturan pada rangkaian yang membutuhkan jumlah komponen minimum dan biaya rendah (low cost) [Mazidi 2000, Agfianto 2002].

II. Tinjauan PustakaMikrokontroler AT89C51 merupakan salah satu jenis mikrokontroler CMOS 8 bit yang memiliki performa yang tinggi dengan disipasi daya yang rendah, cocok dengan produk MCS-51. Kemudian memiliki sistem pemograman kembali Flash Memori 4 Kbyte dengan daya tahan 1000 kali write/erase. Disampig itu terdapat RAM Internal dengan kapasitas128 x 8 bit. Dan frekuensi pengoperasian hingga 24 MHz. Mikrokontroler ini juga memiliki 32 port I/O yang terbagi menjadi 4 buah port dengan 8 jalur I/O, kemudian terdapat pula Sebuah port serial dengan kontrol serial full duplex, dua timer/counter 16 bit dan sebuah osilator internal dan rangkaian pewaktu.

a. Organisasi Memori MCS-51 (Diagram Blok dan Konfigurasi)Mikrokontroler AT89C51 merupakan mikrokomputer CMOS 8 bit dengan 4 KBytes Flash Programmable. Mikrokontroler AT89C51 memiliki kapasitas 4 KBytes of Reprogrammable Flash Memory, kecepatan sebesar (maksimum) 24 Mhz (Fully Static Operation: 0 Hz to 24 MHz), konsumsi daya yang rendah, daya tahan 1000 kali

Page 125: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

tulis/hapus, jangkauan 3 V sampai 6 V Operating Range, Two-Level Program Memory Lock, 128 x 8-Bit Internal RAM Two 16-Bit Timer/Counters, Six Interrupt Sources.

Berikut ini adalah gambar dari organisasi dan strukur dari MCS 51 Semua perangkat MCS-51 memiliki ruang alamat tersendiri untuk Program Memori dan data memori. Pemisahan program dan data memori ini memungkinkan pengaksesan data memori dengan pengalamatan 8 bit, sehingga dapat langsung disimpan dan dimanipulasi oleh mikrokontroler dengan kapasitas akses 8 bit. Namun demikian, untuk pengaksesan data memori dengan alamat 16 bit, harus dilakukan dengan menggunakan register DPTR (Data Pointer) Program Memori hanya dapat dibaca saja (diletakkan pada ROM/ EPROM). Untuk membaca Program Memori eksternal, mikrokontroler akan mengirim sinyal PSEN (Program Store Enable). Sebagai data memori eksternal dapat digunakan RAM eksternal (maksimum 64 Kbyte). Dalam pengaksesannya mikrokontroler akan mengirimkan sinyal RD (Read, melakukan operasi pembacaan data) dan WR (Write, melakukan operasi penulisan data). Bila diperlukan, Program Memori dan Eksternal Data dapat dikombinasikan dengan menyatukan sinyal RD dan PSEN ke dalam input gerbang AND dan menggunakan output dari gerbang tersebut sebagai sinyal read (baca) untuk Program Memori/ Eksternal Data [Agfianto 2002].

Gambar 1. Arsitektur sistem mikrokontroler AT89C51

Central Processing Unit (CPU) memulai eksekusi program dari lokasi alamat 0000H. Setiap interupsi diberi lokasi tersendiri pada Program Memori (ketentuan tersebut dikenal sebagai vektor interupsi). Interupsi yang dilakukan menyebabkan CPU melompat ke alamat interupsi yang berisi sebuah rutin khusus dan kemudian mengeksekusinya. Jika program interupsi cukup pendek, maka program tersebut dapat dimulai pada alamat vektor interupsi yang ditentukan.

Kapasitas 4K (atau 8K, atau 16K) dari Program Memori dapat difungsikan sebagai on-chip ROM (internal) atau sebagai ROM eksternal. Pemilihan ROM internal atau eksternal pada saat pembacaan oleh mikrokontroler, dilakukan dengan mengkondisikan pin EA (External Access) pada kondisi high/ low (EA = high, untuk ROM internal; EA = low, untuk ROM eksternal). Pada mikroPengaturanler dengan kapasitas ROM 4K, jika sinyal EA = Vcc, maka program dari alamat 0000H sampai 0FFFH akan diambil sebagai ROM internal. Sedangkan program dengan alamat 1000H sampai FFFFH akan dianggap sebagai program pada ROM eksternal.

Mikrokontroler AT89C51memiliki banyak register yang meliputi akumulator, register R, register B, DPTR (Data Pointer), PC (Program Counter), dan SP (Stack Pointer). Akumulator, sebagaimana namanya, digunakan sebagai register umum untuk mengakumulasikan hasil dari instruksi-instruksi. Akumulator dapat menampung 8 bit (1 byte) data dan merupakan register yang paling sering dipakai. Hampir lebih dari separuh dari instruksi mikrokontroler AT89C51 menggunakan akumulator. Sebagai contoh, jika ada operasi penjumlahan 10 dengan 20, yang menghasilkan 30, akan disimpan dalam

Page 126: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

akumulator.

KonfigurasiMikrokontroler ini memiliki 40 konfigurasi pin seperti digambarkan pada gambar 2.

Gambar 2. Blok Diagram Micro Controller 89C51Fungsi dari tiap – tiap dapat dikelompokkan menjadi sumber tegangan, kristal, kontrol, dan inputoutput. Disamping itu mikrokontroler ini dapat ditambahkan sebuah minimum memori eksternal atau komponen ekternal lain. Dari kedelapan line dapat digunakan sebagai suatu unit yang berhubungan ke perangkat paralel seperti printer, pengubah digital ke analog, dan sebagainya, atau tiap line dapat mengoperasikan sendiri ke perangkat single bit seperti saklar, LED, transistor, selenoid, motor, dan speaker. Sedangkan fungsi pin dari mikrokontroler seperti berikut ini.

A. Pin 1 sampai 8Ini adalah port 1 yang merupakan saluran/bus I/O 8 bit dua arah. Dengan internal pull-up yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan. Pada port ini juga digunakan sebagai saluran alamat pada saat pemograman dan verifikasi.

B. Pin 9Merupakan masukan reset (aktif tinggi), pulsa transisi dari rendah ke tinggi akan me-reset mikrokontroler ini.

C. Pin 10 sampai 17Ini adalah port 3 merupakan saluran/bus I/O 8 bit dua arah dengan internal pull-ups yang memiliki fungsi pengganti. Bila fungsi pengganti tidak dipakai, maka – ini dapat digunakan sebagai port paralel 8 bit serbaguna. Selain itu sebagian dari port 3 dapat berfungsi sebagai sinyal kontrol pada saat proses pemograman dan verifikasi. Adapun fungsi penggantinya seperti pada tabel 1.

D. Pin 18 dan 19Ini merupakan masukan ke penguat osilator berpenguat tinggi. Pada mikrokontroler ini memiliki seluruh rangkaian osilator yang diperlukan pada serpih yang sama (on chip) kecuali rangkaian kristal yang mengendalikan frekuensi osilator. Karenanya 18 dan 19 sangat diperlukan untuk dihubungkan dengan kristal. Selain itu XTAL 1 dapatjuga sebagai input untuk inverting oscilator amplifier dan input ke rangkaian internal clock sedangkan XTAL 2 merupakan output dari inverting oscilator amplifier Tabel 1. Fungsi pengganti dari port 3..

E. Pin 20Merupakan ground sumber tegangan yang diberi simbol GND.

F. Pin 21 sampai 28Ini adalah port 2 yang merupakan saluran/bus I/O 8 bit dua arah dengan internal pull-ups. Saat pengambilan data dari program memori eksternal atau selama mengakses data

Page 127: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

memori eksternal yang menggunakan alamat 16 bit (MOVX @ DPTR), port 2 berfungsi sebagai saluran/bus alamat tinggi (A8 – A15). Sedangkan pada saat mengakses ke data memori eksternal yang menggunakan alamat 8 bit (MOVX @ R1), port 2 mengeluarkan isi dari P2 pada Special Function Register.

G. Pin 29Program Store Enable (PSEN) merupakan sinyal pengontrol untuk mengakses program memori eksternal masuk ke dalam bus selama proses pemberian/pengambilan instruksi (fetching).

H. Pin 30Address Latch Enable (ALE)/PROG merupakan penahan alamat memori eksternal (pada port 1) selama mengakses ke memori eksternal. Pena ini juga sebagai pulsa/sinyal input pemograman (PROG) selama prosespemograman.I. Pin 31External Access Enable (EA) merupakan sinyal kontrol untuk pembacaan memori program. Apabila diset rendah (L) maka mikrokontroler akan melaksanakan seluruh instruksi dari memori program eksternal, sedangkan apabila diset tinggi (H) maka mikrokontroler akan melaksanakan instruksi dari memori program internal ketika isi program counter kurang dari 4096. ini juga berfungsi sebagai tegangan pemograman (VPP = +12V) selama proses pemograman.

J. Pin 32 sampai 39Ini adalah port 0 yang merupakan saluran/bus I/O 8 bit open colector, dapat juga digunakan sebagai multipleks bus alamat rendah dan bus data selama adanya akses ke memori program eksternal. Pada saat proses pemograman dan verifikasi port 0 digunakan sebagai saluran/bus data. External pull-ups diperlukan selama proses verifikasi.

K. Pin 40Merupakan positif sumber tegangan yang diberi simbol VCC.

b. Operasi Serial PortMikrokontroler AT89C51 mempunyai On Chip Serial Port yang dapat digunakan untuk komunikasi data serial secara Full Duplex sehingga Port Serial ini masih dapat menerima data pada saat proses pengiriman data terjadi. Untuk menampung data yang diterima atau data yang akan dikirimkan, 89C51 mempunyai sebuah register yaitu SBUF yang terletak pada alamat 99H di mana register ini berfungsi sebagai buffer sehingga pada saat mikrokontroler ini membaca data yang pertama dan data kedua belum diterima secara penuh, maka data ini tidak akan hilang. Pada kenyataannya register SBUF terdiri dari dua buah register yang memang menempati alamat yang sama yaitu 99H.

Gambar 3. Blok Diagram Port Serial

Register tersebut adalah Transmit Buffer Register yang bersifat write only (hanya dapat

Page 128: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

ditulis) dan Receive Buffer Register yang bersifat read only (hanya dapat dibaca). Pada proses penerimaan data dari Port Serial, data yang masuk ke dalam Port Serial akan ditampung pada Receive Buffer Register terlebih dahulu dan diteruskan ke jalur bus internal pada saat pembacaan register SBUF sedangkan pada proses pengiriman data ke Port Serial, data yang dituliskan dari bus internal akan ditampung pada Transmit Buffer Register terlebih dahulu sebelum dikirim ke Port Serial.Port Serial 89C51 dapat digunakan untuk komunikasi data secara sinkron maupun asinkron Komunikasi data serial secara sinkron adalah merupakan bentuk komunikasi data serial yang memerlukan sinyal clock untuk sinkronisasi di mana sinyal clock tersebut akan tersulut pada setiap bit pengiriman data sedangkan komunikasi asinkron tidak memerlukan sinyal clock sebagai sinkronisasi. Pengiriman data pada komunikasi serial 89C51 dilakukan mulai dari bit yang paling rendah (LSB) hingga bit yang paling tinggi (MSB)

c. Komunikasi SinkronSinyal clock pada komunikasi sinkron diperlukan oleh peralatan penerima data untuk mengetahui adanya pengiriman setiap bit data. Peralatan atau komponen penerima akan mengetahui adanya pengiriman bit yang pertama ataupun perubahan bit data dengan mendeteksi sinyal clock. Pada aplikasinya, komunikasi sinkron dari serial port AT89C51 selalu digunakan untuk mengakses shift register, PISO (Parallel In Serial Out) untuk proses penerimaan data dari PISO ke Port Serial AT89C51 atau SIPO (Serial In Parallel Out) untuk proses pengiriman data dari AT89C51 ke SIPO.

Shift Register tersebut dapat berupa IC Shift Register seperti 74164, 74165 atau berupa internal shift register dari mikrokontroler lain seperti Port Serial AT89C51 pula. Gambar 3.2 menunjukkan kondisi yang terjadi pada saat pengiriman data dari Register SBUF AT89C51 ke SIPO dan penerimaan data oleh Register SBUF dari PISO. Hal yang perlu diperhatikan apabila Shift Register menggunakan IC 74164 atau 74165 adalah, bentuk komunikasi serial Shift Register ini dimulai dari bit tertinggi (MSB) hingga bit terendah (LSB) sehingga data yang terkirim ataupun diterima selalu mempunyai posisi yang terbalik bobot bitnya.

II. Prosedur KerjaJika kita membutuhkan ruang kode yang lebih untuk aplikasi yang kita inginkan dengan menggunakan perancangan 89Cxx dengan bahasa C, maka Easy Downloader Versi 2.0 adalah solusi yang tepat. Versi ini mampu menulis file intel-HEX menjadi sebuah bentuk 89C51 (4kB), 89C52 (8kB) dan 89C55 (20kB).

a. Perangkat KerasGambar 4 menunjukkan skematik Easy Downloader Versi 2.0. 89C51 dengan ez52.hex menerima sekelompok data serial dengan baud 9600 dari PC dan menghasilkan sinyal yang tepat terhadap socket ZIP. P0 untuk pengiriman data dua arah. P1 menyediakan A0-A7, P2.0-P2.6 untuk A8-A14. jika kita lihat pada A14, perangkat lunaknya menggunakan P2.6 sementara ATMEL menggunakan P3.0 sebagai gantinya. Mode pemilihan

Page 129: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

pemrograman dilakukan oleh P3.4-P3.7. Tegangan yang digunakan untuk pemrograman menunjukkan sebuah bit yang berbeda dari versi 1.1, pin Vpp hanya membutuhkan tegangan +5V dan +12V dan diaktifkan oleh P3.3. Masukan clock pin X1 dari soket ZIP didapat dari X2 tanpa menyangga. Hal ini sudah diuji dan tidak menimbulkan masalah.

Gambar 4. Skematik Easy Donwloader Vesi 2.0

Gambar 5. Komponen Easy Donwloader Vesi 2.0Easy Downloader Versi 2.0 terdiri atas sebuah MAX232 sebagai ganti dari DS275, sebuah LED hijau untuk indikator 5Vcc dan sebuah LED merah untuk indicator 5/12Vcc, sebuah penghubung DB9F untuk hubungan serial. Sumber tegangan untuk programmer adalah sekitar +15Vcc dan masukan melalui sebuah jembatan dioda. Sekitar LM317 terdapat 3 hambatan yang membutuhkan nilai yang sangat akurat.b. Transfer ProgramProgram yang akan dimasukkan ke Easy Downloader Versi 2.0 ditransfer menggunakan bantuan aplikasi SYN TEXT EDITOR. Berikut adalah cara instalasi aplikasi tersebut.1. InstalasiJalankan syssetup-2.1.0.46.exe ( di direktori TextEditor_Syn pada CD) dan ikuti petunjuknya.2. Menggabungkan SDCCJalankan sys Text Editor ( Star->Program-> syn Text Editor). Untuk memasang kompailer SDCC ( dapat juga program yang lainnya seperti DScope, Topview Simulator, Easy Downloader, dll), klik Tool atau ikon palu ( lihat gambar 6).

Gambar 6Kemudian klik ikon add ( bagian yang dilingkari dari gambar 7).

Gambar 7. Gambar 8.

Kemudian isi: (lihat gambar 8)- Icon File = File dari icon yang akan digunakan - Toolkind = Launch Program- Program = sdcc.exe (untuk program yang lainnya mungkin diperlukan full path).- Argument = klik pilih “Active Document Title (Long)”.- Workingdirectory = klik pilih “Document Path”.- Pilih ( ) Capture Console, Hidden, dan Save befor run.3. Membuat File BaruDari menu file, pilih New atau tekan ikon . Pilih C++ dan With Highlighter kosongkan Filename. (lihat gambar 9). Teks editor siap untuk menulis program. Sebelum melakukan kompilasi ( menjalankan SDCC) program yang sudah ditulis harus disimpan dahulu dengan ekstensi .c ( mis: contoh1.c).

Gambar 9.

Page 130: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

4. Menjalankan SDCC ( atau program lain yang digabungkan)Untuk menjalankan sdcc: dari menu Tools tekan “sdcc” atau tekan ikon ( lihat gambar 10)

Gambar 10.

Berikut adalah listing program yang akan dimasukkan untuk menjalankan Easy Downloader Versi 2.0 untuk mikrokontroller AT89C51/52./*Easy-Downloader V2.0 for ATMEL 89C51/52/55 (sdcc version)Copyright(c) 2004 Wichit Sirichote, [email protected], January 5, 2004

*/

#include #include

#define xon 0x11#define xoff 0x13

int i;unsigned char ACCU,temp,blank,chip,VPP;char command;unsigned int address,chksum;

char code title[] = "\n\r Easy-Downloader V2.0 for ATMEL 89C51/52/55 (sdcc version)";char code prompt[] = "\n\r >";char code ok[] = "\n\r ok";unsigned int count,bytes,nonblank;

#define LM317 P3_5#define LE P3_7#define prog P2_7#define Vpp P3_3#define rdy P3_2#define xtal P3_1#define p26 P3_4#define p27 P3_5

Page 131: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

#define p36 P3_6#define p37 P3_7#define p10 P1_0#define p11 P1_1#define p12 P1_2#define p13 P1_3#define p14 P1_4

pulseProg(){prog = 0;prog = 0;prog = 0;prog = 1;}

time1ms() /* 1 ms delay with XTAL 11.0592MHz */{int i;for (i = 0; i<50; i++) // the value shown in this line, 50 was calibrated for 1ms ; // you may change it!}

delay(int n) /* do nothing n*1ms */{int i;for (i=0; i< n ; i++)time1ms();}

delay10us(){int i;for (i=0;i<1;i++);

}char getchar(void){char c;while(!RI);RI =0;c = SBUF;putchar(c); // echo to terminalreturn SBUF;}

Page 132: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

char getchr(void){while(!RI);RI =0;return SBUF; // no echo for command write}

// external function for sending character through serial portvoid putchar(char c){while(!TI); TI=0;SBUF = c;}

// send ASCII string to screen, the string must be stored in code memoryputstr(char *s) {char i=0;char c;while((c=*(s+(i++)))!= 0) putchar(c); // while byte is not terminator, keep sending}

sendprompt(){putstr(prompt);}

prompting(){if (command == 0x0d) // send title and prompt when get ENTER key{putstr(title);sendprompt();}}

// need flow control with host pcunsigned int getnum(){char s[6]; char c;char i;unsigned int temp16; c = 0;

Page 133: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

i=0;for (i = 0; c != 0xa; i++) // loop until CR has entered{ putchar(xon); // send xon to signal host to send bytec = getchar(); // get character from serial portif(c == 0xd) c=0xa; // convert CR to LF to make it compatible with ez31 and ez41s[i] = c; // save character to array}s[i-1] = 0; // put terminator at the end of string

// convert ascii to integer (atoi(s))temp16 = 0;for(i=0; s[i] != 0; i++) temp16 = 10*temp16 + s[i]-'0';return temp16; // return 16-bit for number of byte counting}

getcommand(){if (RI) command = getchar(); // else command = -1; /* no cammand has entered */}

putok(){putstr(ok);sendprompt();}

send_hex(unsigned char n){if(n<=9) putchar(n+'0'); // send 0-9else putchar(n+55); // send A-F}

puthex(unsigned char n){unsigned char temp;temp = n&0xf0;temp >>=4;send_hex(temp); temp = n&0xf;send_hex(temp);}

puthex16(unsigned int n)

Page 134: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

{puthex(n>>8);puthex(n);}

putnum(unsigned int n){unsigned int k;char s[6];s[0] = n/10000+'0';k = n%10000;s[1] = k/1000+'0';k = k%1000;s[2] = k/100+'0';k = k%100;s[3] = k/10+'0';k = k%10;s[4] = k%10+'0';

for(k = 0; s[k] == '0' && k<5; k++);if (k==5) k--; // if all bytes are '0', get back one positiondo putchar(s[k++]); while (k<5);}

getconsole(){if (RI) command = getchr();else command = -1;}

chkXOFF() /* use XON and XOFF for controlling flow with host */

{if(getconsole() == xoff){do;while(getconsole() != xon);}}

erase(){if (command == 'e'){Vpp = 1;

Page 135: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

p26 = 1;p27 = 0;p36 = 0;p37 = 0;delay10us();Vpp = 0;delay(100);for (i=0; i < 1; i++) /* erase entire PEROM array (2kB) */{prog = 0;delay(10); /* 10 ms prog pulse */prog = 1;delay(10);}Vpp = 1;delay(100);putok();}}

write() /* call sequence before write: 's', 't','e','w' */{if (command == 'w'){Vpp = 1;p26 = 0;p27 = 1;p36 = 1;p37 = 1;prog = 1;

delay10us();if (VPP == 0xff) /* skip if VPP != 0xff,i.e., need 5Vpp for programming */Vpp = 0;delay(100); /* raise programming voltage to 12V */chksum = 0;for (i = 0; i < count; i++){ /* use XON & XOFF flow control */putchar(xon); /* send XON */address = i;P1 = address;P2 = (address>>8)|0x80;

delay10us();P0 = getchr(); /* read raw bytes from console */putchar(xoff); /* send XOFF */

Page 136: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

chksum += P0; /* summing chksum */pulseProg();

while(!rdy); // wait until ready

}Vpp = 1; /* bring Vpp back to 5V */delay(100);putok();}}

read() /* read ACCUording to number of bytes by 'c' command */{ unsigned int i;if (command=='r'){chksum = 0; /* reset check sum word */Vpp = 1;prog = 1;p26 = 0;p27 = 1;p36 = 1;p37 = 1;

blank = '1';for(i = 0; i < count; i++){address = i;P1 = address;P2 = (address>>8)|0x80;p27 = 0;

delay10us();P0 = 0xff;chksum += P0;puthex(P0); /* read in HEX */p27 = 1;chkXOFF();}putok();}}

blanktest() /* if all bytes are 0FFH then blank =FF, else blank = 0 */

Page 137: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

{if (P0 != 0xff){ blank = '0'; /* full */nonblank++;}}

lock() /* only protection mode 4 can be programmed,i.e., disabled furtherprogram, verify, and external execution */

{if (command == 'l'){Vpp = 0;prog = 1;p26 = p27 = p36 = p37 = 1;

delay(100);pulseProg();delay(5);p36 = p37 = 0;

delay10us();pulseProg();delay(5);p27 = 0;p36 = 1;p37 = 0;

delay10us();pulseProg();delay(5);putok();}

}

printchksum(){if (command == 'c'){putstr("\n\r CHKSUM = "); puthex16(~chksum+1);putok();}}

Page 138: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

signature() /* read signature ATMEL chip 51/52/55 12V or 5V Vpp */{Vpp = prog = 1;p26 = 0;p27 = 1;p36 = p37 = 0;

address = 0x31;P1 = address;P2 = (address>>8)|0x80;p27 = 0;

delay10us();P0 = 0xff;chip = P0;p27 = 1;address++;P1 = address;P2 = (address>>8)|0x80;p27 = 0;delay10us();P0 = 0xff; /* put FF before read back */VPP = P0; /* save Vpp 12V (FF) or 5V (5) into VPP */

}

testblank() /* need to call signature function pior calling testblank */{unsigned int i;signature();switch(chip){case (0x51): /* 89C51 */bytes = 4096; /* if chip == 0x51 or 0x61 then bytes = 4kB */break;case (0x61): /* 89LV51 */bytes = 4096;break;case (0x52): /* 89C52 */bytes = 8192; /* if chip == 0x52 or 0x62 then bytes = 8kB */break;case (0x62): /* 89LV52 */bytes = 8192;break;case (0x55): /* 89C55 */bytes = 20480; /* if chip == 0x55 or 0x65 then bytes = 20kB */break;

Page 139: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

case (0x65): /* 89LV55 */bytes = 20480;break;case 0xff:bytes = 0;}chksum = 0; /* reset check sum word */nonblank = 0; /* reset nonblank bytes counter */Vpp = prog = 1;p26 = 0;p27 = p36 = p37 =1;blank = '1';for(i = 0; i < bytes; i++){address = i;P1 = address;P2 = (address>>8)|0x80;p27 = 0;

delay10us();P0 = 0xff; /* put FF before read back */chksum += P0;blanktest();p27 = 1; /* next address */}}

setcounter()

{if (command == 's'){count = getnum();putok();}}

getinfo(){if (command =='g'){testblank();if(chip!=0xff){putstr("\n\r found 89C");puthex(chip);

Page 140: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

if (VPP==0xff)putstr("-12V");if (VPP==5)putstr("-5V");putstr("\n\r nonblank ");putnum(nonblank);putstr(" bytes");putstr("\n\r bytes counter ");putnum(count);}else(putstr("\n\r Not found 89Cxx"));putok();}}

PGMparameters() /* for simple host interfacing */{if (command=='p'){testblank();puthex(chip);putchar(',');putnum(nonblank);putchar(',');putnum(count); // use getnum instead of printf_fast to reduce size//printf_fast("%x,%u,%u",chip,nonblank,count);putok();}

}

void main(void){i=0;count =0;SCON = 0x52; // 8-bit UART modeTMOD = 0x20; // timer 1 mode 2 auto reloadTH1= 0xfd; // 9600 8n1TR1 = 1; // run timer1getchar();putstr(title);sendprompt();

while(1){getcommand();

Page 141: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

prompting();setcounter();erase();write();read();lock();printchksum();getinfo();PGMparameters();}}

IV. Kesimpulan

• Mikrokontroller umumnya ditujukan untuk melakukan tugas-tugas yang berorientasi pengaturan pada rangkaian yang membutuhkan jumlah komponen minimum dan biaya rendah (low cost).• Mikrokontroler AT89C51 merupakan salah satu jenis mikrokontroler CMOS 8 bit yang memiliki performa yang tinggi dengan disipasi daya yang rendah, cocok dengan produk MCS-51.• Semua produk mikrokontroller flash AT89C51/52 dari atmel memiliki ruang alamat memori data dan program yang terpisah.• Easy Downloader Versi 2.0 adalah solusi yang tepat untuk aplikasi dengan ruang kode yang lebih mampu menulis file intel-HEX menjadi sebuah bentuk 89C51 (4kB), 89C52 (8kB) dan 89C55 (20kB).• Penggunaan aplikasi SDCC memudahkan dalam menggunakan Easy Downloader Versi 2.0.

Page 142: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

DAFTAR PUSTAKA

Agfianto, Eko Putro. 2002. Belajar Mikrokontroller AT89C51/52/55. Gava Media. Yogyakarta

Budioko, Totok.2005.Pemrograman bahasa C dangan SDCC pada mikrokontroller AT89X051/AT89C51/521.Gava Media. Jogjakarta

Anonymous, Mikrokontroller AT89C51. http://batara.s5.com diakses 25 April 2006

Atmel, 1997, “Flash microcontroller : Architectural overview”, Atmel Inc.

Anonymous,http://atmel.com diakses 25 April 2007. Diposkan oleh hermasyah di 23:16 1 komentar

Downloader AT89C52 Makalah Downloader AT89C52PERANCANGAN SISTEM OTOMATIK

Disusun Oleh :

Adika Rama 0315031027Aditya B Rianto 0315031001Hermansyah 0315031057Lioty Utami 0315031018Sudarmawan Purba 0315031086

Page 143: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

JURUSAN TEKNIK ELEKTROFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMPUNGBANDAR LAMPUNG2007

I. PendahuluanMikrokontroler adalah prosesor mikro yang terdiri dari CPU di tambah dengan RAM, ROM, I/O ports, dan timer yang jumlahnya tetap dan dikemas dalam satu chip. Mikrokontroler merupakan salah satu bagian dasar dari suatu sistem komputer. Meskipun mempunyai bentuk yang jauh lebih kecil dari komputer pribadi dan komputer mainframe, mikrokontroler dibangun dari elemen-elemen dasar yang sama. Secara sederhana, komputer akan menghasilkan output spesifik berdasarkan input yang diterima dan program yang dikerjakan [Mazidi 2000, Agfianto 2002].

Terdapat perbedaan yang signifikan antara mikrokontroler dan mikroprosessor. Perbedaan utama dapat dilihat dari dua faktor utama yaitu arsitektur perangkat keras (hardware architecture) dan aplikasi masing-masing. Ditinjau dari segi arsitekturnya, mikroprosesor hanya merupakan single chip CPU, sedangkan mikrokontroler dalam chip-nya selain CPU juga terdapat komponen lain yang memungkinkan mikrokontroler berfungsi sebagai suatu single chip computer. Dalam sebuah IC mikrokontroler telah terdapat ROM, RAM, EPROM, serial interface dan paralel interface, timer, interrupt controller, konverter Analog ke Digital, dan lainnya (bergantung fitur yang melengkapi mikrokontroler tersebut). Sedangkan dari segi aplikasinya, mikroprosessor hanya berfungsi sebagai Central Processing Unit yang menjadi otak komputer, sedangkan mikrokontroler, dalam bentuknya yang mungil. Pada umumnya ditujukan untuk melakukan tugas-tugas yang berorientasi pengaturan pada rangkaian yang membutuhkan jumlah komponen minimum dan biaya rendah (low cost) [Mazidi 2000, Agfianto 2002].

II. Tinjauan PustakaMikrokontroler AT89C51 merupakan salah satu jenis mikrokontroler CMOS 8 bit yang memiliki performa yang tinggi dengan disipasi daya yang rendah, cocok dengan produk MCS-51. Kemudian memiliki sistem pemograman kembali Flash Memori 4 Kbyte dengan daya tahan 1000 kali write/erase. Disampig itu terdapat RAM Internal dengan kapasitas128 x 8 bit. Dan frekuensi pengoperasian hingga 24 MHz. Mikrokontroler ini juga memiliki 32 port I/O yang terbagi menjadi 4 buah port dengan 8 jalur I/O, kemudian terdapat pula Sebuah port serial dengan kontrol serial full duplex, dua timer/counter 16 bit dan sebuah osilator internal dan rangkaian pewaktu.

Page 144: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

a. Organisasi Memori MCS-51 (Diagram Blok dan Konfigurasi)Mikrokontroler AT89C51 merupakan mikrokomputer CMOS 8 bit dengan 4 KBytes Flash Programmable. Mikrokontroler AT89C51 memiliki kapasitas 4 KBytes of Reprogrammable Flash Memory, kecepatan sebesar (maksimum) 24 Mhz (Fully Static Operation: 0 Hz to 24 MHz), konsumsi daya yang rendah, daya tahan 1000 kali tulis/hapus, jangkauan 3 V sampai 6 V Operating Range, Two-Level Program Memory Lock, 128 x 8-Bit Internal RAM Two 16-Bit Timer/Counters, Six Interrupt Sources.

Berikut ini adalah gambar dari organisasi dan strukur dari MCS 51 Semua perangkat MCS-51 memiliki ruang alamat tersendiri untuk Program Memori dan data memori. Pemisahan program dan data memori ini memungkinkan pengaksesan data memori dengan pengalamatan 8 bit, sehingga dapat langsung disimpan dan dimanipulasi oleh mikrokontroler dengan kapasitas akses 8 bit. Namun demikian, untuk pengaksesan data memori dengan alamat 16 bit, harus dilakukan dengan menggunakan register DPTR (Data Pointer) Program Memori hanya dapat dibaca saja (diletakkan pada ROM/ EPROM). Untuk membaca Program Memori eksternal, mikrokontroler akan mengirim sinyal PSEN (Program Store Enable). Sebagai data memori eksternal dapat digunakan RAM eksternal (maksimum 64 Kbyte). Dalam pengaksesannya mikrokontroler akan mengirimkan sinyal RD (Read, melakukan operasi pembacaan data) dan WR (Write, melakukan operasi penulisan data). Bila diperlukan, Program Memori dan Eksternal Data dapat dikombinasikan dengan menyatukan sinyal RD dan PSEN ke dalam input gerbang AND dan menggunakan output dari gerbang tersebut sebagai sinyal read (baca) untuk Program Memori/ Eksternal Data [Agfianto 2002].

Gambar 1. Arsitektur sistem mikrokontroler AT89C51

Central Processing Unit (CPU) memulai eksekusi program dari lokasi alamat 0000H. Setiap interupsi diberi lokasi tersendiri pada Program Memori (ketentuan tersebut dikenal sebagai vektor interupsi). Interupsi yang dilakukan menyebabkan CPU melompat ke alamat interupsi yang berisi sebuah rutin khusus dan kemudian mengeksekusinya. Jika program interupsi cukup pendek, maka program tersebut dapat dimulai pada alamat vektor interupsi yang ditentukan.

Kapasitas 4K (atau 8K, atau 16K) dari Program Memori dapat difungsikan sebagai on-chip ROM (internal) atau sebagai ROM eksternal. Pemilihan ROM internal atau eksternal pada saat pembacaan oleh mikrokontroler, dilakukan dengan mengkondisikan pin EA (External Access) pada kondisi high/ low (EA = high, untuk ROM internal; EA = low, untuk ROM eksternal). Pada mikroPengaturanler dengan kapasitas ROM 4K, jika sinyal EA = Vcc, maka program dari alamat 0000H sampai 0FFFH akan diambil sebagai ROM internal. Sedangkan program dengan alamat 1000H sampai FFFFH akan dianggap sebagai program pada ROM eksternal.

Mikrokontroler AT89C51memiliki banyak register yang meliputi akumulator, register R,

Page 145: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

register B, DPTR (Data Pointer), PC (Program Counter), dan SP (Stack Pointer). Akumulator, sebagaimana namanya, digunakan sebagai register umum untuk mengakumulasikan hasil dari instruksi-instruksi. Akumulator dapat menampung 8 bit (1 byte) data dan merupakan register yang paling sering dipakai. Hampir lebih dari separuh dari instruksi mikrokontroler AT89C51 menggunakan akumulator. Sebagai contoh, jika ada operasi penjumlahan 10 dengan 20, yang menghasilkan 30, akan disimpan dalam akumulator.

KonfigurasiMikrokontroler ini memiliki 40 konfigurasi pin seperti digambarkan pada gambar 2.

Gambar 2. Blok Diagram Micro Controller 89C51Fungsi dari tiap – tiap dapat dikelompokkan menjadi sumber tegangan, kristal, kontrol, dan inputoutput. Disamping itu mikrokontroler ini dapat ditambahkan sebuah minimum memori eksternal atau komponen ekternal lain. Dari kedelapan line dapat digunakan sebagai suatu unit yang berhubungan ke perangkat paralel seperti printer, pengubah digital ke analog, dan sebagainya, atau tiap line dapat mengoperasikan sendiri ke perangkat single bit seperti saklar, LED, transistor, selenoid, motor, dan speaker. Sedangkan fungsi pin dari mikrokontroler seperti berikut ini.

A. Pin 1 sampai 8Ini adalah port 1 yang merupakan saluran/bus I/O 8 bit dua arah. Dengan internal pull-up yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan. Pada port ini juga digunakan sebagai saluran alamat pada saat pemograman dan verifikasi.

B. Pin 9Merupakan masukan reset (aktif tinggi), pulsa transisi dari rendah ke tinggi akan me-reset mikrokontroler ini.

C. Pin 10 sampai 17Ini adalah port 3 merupakan saluran/bus I/O 8 bit dua arah dengan internal pull-ups yang memiliki fungsi pengganti. Bila fungsi pengganti tidak dipakai, maka – ini dapat digunakan sebagai port paralel 8 bit serbaguna. Selain itu sebagian dari port 3 dapat berfungsi sebagai sinyal kontrol pada saat proses pemograman dan verifikasi. Adapun fungsi penggantinya seperti pada tabel 1.

D. Pin 18 dan 19Ini merupakan masukan ke penguat osilator berpenguat tinggi. Pada mikrokontroler ini memiliki seluruh rangkaian osilator yang diperlukan pada serpih yang sama (on chip) kecuali rangkaian kristal yang mengendalikan frekuensi osilator. Karenanya 18 dan 19 sangat diperlukan untuk dihubungkan dengan kristal. Selain itu XTAL 1 dapatjuga sebagai input untuk inverting oscilator amplifier dan input ke rangkaian internal clock sedangkan XTAL 2 merupakan output dari inverting oscilator amplifier Tabel 1. Fungsi pengganti dari port 3..

Page 146: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

E. Pin 20Merupakan ground sumber tegangan yang diberi simbol GND.

F. Pin 21 sampai 28Ini adalah port 2 yang merupakan saluran/bus I/O 8 bit dua arah dengan internal pull-ups. Saat pengambilan data dari program memori eksternal atau selama mengakses data memori eksternal yang menggunakan alamat 16 bit (MOVX @ DPTR), port 2 berfungsi sebagai saluran/bus alamat tinggi (A8 – A15). Sedangkan pada saat mengakses ke data memori eksternal yang menggunakan alamat 8 bit (MOVX @ R1), port 2 mengeluarkan isi dari P2 pada Special Function Register.

G. Pin 29Program Store Enable (PSEN) merupakan sinyal pengontrol untuk mengakses program memori eksternal masuk ke dalam bus selama proses pemberian/pengambilan instruksi (fetching).

H. Pin 30Address Latch Enable (ALE)/PROG merupakan penahan alamat memori eksternal (pada port 1) selama mengakses ke memori eksternal. Pena ini juga sebagai pulsa/sinyal input pemograman (PROG) selama prosespemograman.I. Pin 31External Access Enable (EA) merupakan sinyal kontrol untuk pembacaan memori program. Apabila diset rendah (L) maka mikrokontroler akan melaksanakan seluruh instruksi dari memori program eksternal, sedangkan apabila diset tinggi (H) maka mikrokontroler akan melaksanakan instruksi dari memori program internal ketika isi program counter kurang dari 4096. ini juga berfungsi sebagai tegangan pemograman (VPP = +12V) selama proses pemograman.

J. Pin 32 sampai 39Ini adalah port 0 yang merupakan saluran/bus I/O 8 bit open colector, dapat juga digunakan sebagai multipleks bus alamat rendah dan bus data selama adanya akses ke memori program eksternal. Pada saat proses pemograman dan verifikasi port 0 digunakan sebagai saluran/bus data. External pull-ups diperlukan selama proses verifikasi.

K. Pin 40Merupakan positif sumber tegangan yang diberi simbol VCC.

b. Operasi Serial PortMikrokontroler AT89C51 mempunyai On Chip Serial Port yang dapat digunakan untuk komunikasi data serial secara Full Duplex sehingga Port Serial ini masih dapat menerima data pada saat proses pengiriman data terjadi. Untuk menampung data yang diterima atau data yang akan dikirimkan, 89C51 mempunyai sebuah register yaitu SBUF yang terletak pada alamat 99H di mana register ini berfungsi sebagai buffer sehingga pada saat mikrokontroler ini membaca data yang pertama dan data kedua belum diterima secara

Page 147: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

penuh, maka data ini tidak akan hilang. Pada kenyataannya register SBUF terdiri dari dua buah register yang memang menempati alamat yang sama yaitu 99H.

Gambar 3. Blok Diagram Port Serial

Register tersebut adalah Transmit Buffer Register yang bersifat write only (hanya dapat ditulis) dan Receive Buffer Register yang bersifat read only (hanya dapat dibaca). Pada proses penerimaan data dari Port Serial, data yang masuk ke dalam Port Serial akan ditampung pada Receive Buffer Register terlebih dahulu dan diteruskan ke jalur bus internal pada saat pembacaan register SBUF sedangkan pada proses pengiriman data ke Port Serial, data yang dituliskan dari bus internal akan ditampung pada Transmit Buffer Register terlebih dahulu sebelum dikirim ke Port Serial.Port Serial 89C51 dapat digunakan untuk komunikasi data secara sinkron maupun asinkron Komunikasi data serial secara sinkron adalah merupakan bentuk komunikasi data serial yang memerlukan sinyal clock untuk sinkronisasi di mana sinyal clock tersebut akan tersulut pada setiap bit pengiriman data sedangkan komunikasi asinkron tidak memerlukan sinyal clock sebagai sinkronisasi. Pengiriman data pada komunikasi serial 89C51 dilakukan mulai dari bit yang paling rendah (LSB) hingga bit yang paling tinggi (MSB)

c. Komunikasi SinkronSinyal clock pada komunikasi sinkron diperlukan oleh peralatan penerima data untuk mengetahui adanya pengiriman setiap bit data. Peralatan atau komponen penerima akan mengetahui adanya pengiriman bit yang pertama ataupun perubahan bit data dengan mendeteksi sinyal clock. Pada aplikasinya, komunikasi sinkron dari serial port AT89C51 selalu digunakan untuk mengakses shift register, PISO (Parallel In Serial Out) untuk proses penerimaan data dari PISO ke Port Serial AT89C51 atau SIPO (Serial In Parallel Out) untuk proses pengiriman data dari AT89C51 ke SIPO.

Shift Register tersebut dapat berupa IC Shift Register seperti 74164, 74165 atau berupa internal shift register dari mikrokontroler lain seperti Port Serial AT89C51 pula. Gambar 3.2 menunjukkan kondisi yang terjadi pada saat pengiriman data dari Register SBUF AT89C51 ke SIPO dan penerimaan data oleh Register SBUF dari PISO. Hal yang perlu diperhatikan apabila Shift Register menggunakan IC 74164 atau 74165 adalah, bentuk komunikasi serial Shift Register ini dimulai dari bit tertinggi (MSB) hingga bit terendah (LSB) sehingga data yang terkirim ataupun diterima selalu mempunyai posisi yang terbalik bobot bitnya.

II. Prosedur KerjaJika kita membutuhkan ruang kode yang lebih untuk aplikasi yang kita inginkan dengan menggunakan perancangan 89Cxx dengan bahasa C, maka Easy Downloader Versi 2.0 adalah solusi yang tepat. Versi ini mampu menulis file intel-HEX menjadi sebuah bentuk 89C51 (4kB), 89C52 (8kB) dan 89C55 (20kB).

Page 148: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

a. Perangkat KerasGambar 4 menunjukkan skematik Easy Downloader Versi 2.0. 89C51 dengan ez52.hex menerima sekelompok data serial dengan baud 9600 dari PC dan menghasilkan sinyal yang tepat terhadap socket ZIP. P0 untuk pengiriman data dua arah. P1 menyediakan A0-A7, P2.0-P2.6 untuk A8-A14. jika kita lihat pada A14, perangkat lunaknya menggunakan P2.6 sementara ATMEL menggunakan P3.0 sebagai gantinya. Mode pemilihan pemrograman dilakukan oleh P3.4-P3.7. Tegangan yang digunakan untuk pemrograman menunjukkan sebuah bit yang berbeda dari versi 1.1, pin Vpp hanya membutuhkan tegangan +5V dan +12V dan diaktifkan oleh P3.3. Masukan clock pin X1 dari soket ZIP didapat dari X2 tanpa menyangga. Hal ini sudah diuji dan tidak menimbulkan masalah.

Gambar 4. Skematik Easy Donwloader Vesi 2.0

Gambar 5. Komponen Easy Donwloader Vesi 2.0Easy Downloader Versi 2.0 terdiri atas sebuah MAX232 sebagai ganti dari DS275, sebuah LED hijau untuk indikator 5Vcc dan sebuah LED merah untuk indicator 5/12Vcc, sebuah penghubung DB9F untuk hubungan serial. Sumber tegangan untuk programmer adalah sekitar +15Vcc dan masukan melalui sebuah jembatan dioda. Sekitar LM317 terdapat 3 hambatan yang membutuhkan nilai yang sangat akurat.b. Transfer ProgramProgram yang akan dimasukkan ke Easy Downloader Versi 2.0 ditransfer menggunakan bantuan aplikasi SYN TEXT EDITOR. Berikut adalah cara instalasi aplikasi tersebut.1. InstalasiJalankan syssetup-2.1.0.46.exe ( di direktori TextEditor_Syn pada CD) dan ikuti petunjuknya.2. Menggabungkan SDCCJalankan sys Text Editor ( Star->Program-> syn Text Editor). Untuk memasang kompailer SDCC ( dapat juga program yang lainnya seperti DScope, Topview Simulator, Easy Downloader, dll), klik Tool atau ikon palu ( lihat gambar 6).

Gambar 6Kemudian klik ikon add ( bagian yang dilingkari dari gambar 7).

Gambar 7. Gambar 8.

Kemudian isi: (lihat gambar 8)- Icon File = File dari icon yang akan digunakan - Toolkind = Launch Program- Program = sdcc.exe (untuk program yang lainnya mungkin diperlukan full path).- Argument = klik pilih “Active Document Title (Long)”.- Workingdirectory = klik pilih “Document Path”.- Pilih ( ) Capture Console, Hidden, dan Save befor run.3. Membuat File Baru

Page 149: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Dari menu file, pilih New atau tekan ikon . Pilih C++ dan With Highlighter kosongkan Filename. (lihat gambar 9). Teks editor siap untuk menulis program. Sebelum melakukan kompilasi ( menjalankan SDCC) program yang sudah ditulis harus disimpan dahulu dengan ekstensi .c ( mis: contoh1.c).

Gambar 9.

4. Menjalankan SDCC ( atau program lain yang digabungkan)Untuk menjalankan sdcc: dari menu Tools tekan “sdcc” atau tekan ikon ( lihat gambar 10)

Gambar 10.

Berikut adalah listing program yang akan dimasukkan untuk menjalankan Easy Downloader Versi 2.0 untuk mikrokontroller AT89C51/52./*Easy-Downloader V2.0 for ATMEL 89C51/52/55 (sdcc version)Copyright(c) 2004 Wichit Sirichote, [email protected], January 5, 2004

*/

#include #include

#define xon 0x11#define xoff 0x13

int i;unsigned char ACCU,temp,blank,chip,VPP;char command;unsigned int address,chksum;

char code title[] = "\n\r Easy-Downloader V2.0 for ATMEL 89C51/52/55 (sdcc version)";char code prompt[] = "\n\r >";char code ok[] = "\n\r ok";unsigned int count,bytes,nonblank;

#define LM317 P3_5#define LE P3_7

Page 150: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

#define prog P2_7#define Vpp P3_3#define rdy P3_2#define xtal P3_1#define p26 P3_4#define p27 P3_5#define p36 P3_6#define p37 P3_7#define p10 P1_0#define p11 P1_1#define p12 P1_2#define p13 P1_3#define p14 P1_4

pulseProg(){prog = 0;prog = 0;prog = 0;prog = 1;}

time1ms() /* 1 ms delay with XTAL 11.0592MHz */{int i;for (i = 0; i<50; i++) // the value shown in this line, 50 was calibrated for 1ms ; // you may change it!}

delay(int n) /* do nothing n*1ms */{int i;for (i=0; i< n ; i++)time1ms();}

delay10us(){int i;for (i=0;i<1;i++);

}char getchar(void){char c;

Page 151: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

while(!RI);RI =0;c = SBUF;putchar(c); // echo to terminalreturn SBUF;}

char getchr(void){while(!RI);RI =0;return SBUF; // no echo for command write}

// external function for sending character through serial portvoid putchar(char c){while(!TI); TI=0;SBUF = c;}

// send ASCII string to screen, the string must be stored in code memoryputstr(char *s) {char i=0;char c;while((c=*(s+(i++)))!= 0) putchar(c); // while byte is not terminator, keep sending}

sendprompt(){putstr(prompt);}

prompting(){if (command == 0x0d) // send title and prompt when get ENTER key{putstr(title);sendprompt();}}

// need flow control with host pcunsigned int getnum()

Page 152: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

{char s[6]; char c;char i;unsigned int temp16; c = 0;i=0;for (i = 0; c != 0xa; i++) // loop until CR has entered{ putchar(xon); // send xon to signal host to send bytec = getchar(); // get character from serial portif(c == 0xd) c=0xa; // convert CR to LF to make it compatible with ez31 and ez41s[i] = c; // save character to array}s[i-1] = 0; // put terminator at the end of string

// convert ascii to integer (atoi(s))temp16 = 0;for(i=0; s[i] != 0; i++) temp16 = 10*temp16 + s[i]-'0';return temp16; // return 16-bit for number of byte counting}

getcommand(){if (RI) command = getchar(); // else command = -1; /* no cammand has entered */}

putok(){putstr(ok);sendprompt();}

send_hex(unsigned char n){if(n<=9) putchar(n+'0'); // send 0-9else putchar(n+55); // send A-F}

puthex(unsigned char n){unsigned char temp;temp = n&0xf0;temp >>=4;

Page 153: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

send_hex(temp); temp = n&0xf;send_hex(temp);}

puthex16(unsigned int n){puthex(n>>8);puthex(n);}

putnum(unsigned int n){unsigned int k;char s[6];s[0] = n/10000+'0';k = n%10000;s[1] = k/1000+'0';k = k%1000;s[2] = k/100+'0';k = k%100;s[3] = k/10+'0';k = k%10;s[4] = k%10+'0';

for(k = 0; s[k] == '0' && k<5; k++);if (k==5) k--; // if all bytes are '0', get back one positiondo putchar(s[k++]); while (k<5);}

getconsole(){if (RI) command = getchr();else command = -1;}

chkXOFF() /* use XON and XOFF for controlling flow with host */

{if(getconsole() == xoff){do;while(getconsole() != xon);}}

Page 154: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

erase(){if (command == 'e'){Vpp = 1;p26 = 1;p27 = 0;p36 = 0;p37 = 0;delay10us();Vpp = 0;delay(100);for (i=0; i < 1; i++) /* erase entire PEROM array (2kB) */{prog = 0;delay(10); /* 10 ms prog pulse */prog = 1;delay(10);}Vpp = 1;delay(100);putok();}}

write() /* call sequence before write: 's', 't','e','w' */{if (command == 'w'){Vpp = 1;p26 = 0;p27 = 1;p36 = 1;p37 = 1;prog = 1;

delay10us();if (VPP == 0xff) /* skip if VPP != 0xff,i.e., need 5Vpp for programming */Vpp = 0;delay(100); /* raise programming voltage to 12V */chksum = 0;for (i = 0; i < count; i++){ /* use XON & XOFF flow control */putchar(xon); /* send XON */address = i;

Page 155: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

P1 = address;P2 = (address>>8)|0x80;

delay10us();P0 = getchr(); /* read raw bytes from console */putchar(xoff); /* send XOFF */chksum += P0; /* summing chksum */pulseProg();

while(!rdy); // wait until ready

}Vpp = 1; /* bring Vpp back to 5V */delay(100);putok();}}

read() /* read ACCUording to number of bytes by 'c' command */{ unsigned int i;if (command=='r'){chksum = 0; /* reset check sum word */Vpp = 1;prog = 1;p26 = 0;p27 = 1;p36 = 1;p37 = 1;

blank = '1';for(i = 0; i < count; i++){address = i;P1 = address;P2 = (address>>8)|0x80;p27 = 0;

delay10us();P0 = 0xff;chksum += P0;puthex(P0); /* read in HEX */p27 = 1;chkXOFF();

Page 156: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

}putok();}}

blanktest() /* if all bytes are 0FFH then blank =FF, else blank = 0 */{if (P0 != 0xff){ blank = '0'; /* full */nonblank++;}}

lock() /* only protection mode 4 can be programmed,i.e., disabled furtherprogram, verify, and external execution */

{if (command == 'l'){Vpp = 0;prog = 1;p26 = p27 = p36 = p37 = 1;

delay(100);pulseProg();delay(5);p36 = p37 = 0;

delay10us();pulseProg();delay(5);p27 = 0;p36 = 1;p37 = 0;

delay10us();pulseProg();delay(5);putok();}

}

printchksum(){if (command == 'c')

Page 157: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

{putstr("\n\r CHKSUM = "); puthex16(~chksum+1);putok();}}

signature() /* read signature ATMEL chip 51/52/55 12V or 5V Vpp */{Vpp = prog = 1;p26 = 0;p27 = 1;p36 = p37 = 0;

address = 0x31;P1 = address;P2 = (address>>8)|0x80;p27 = 0;

delay10us();P0 = 0xff;chip = P0;p27 = 1;address++;P1 = address;P2 = (address>>8)|0x80;p27 = 0;delay10us();P0 = 0xff; /* put FF before read back */VPP = P0; /* save Vpp 12V (FF) or 5V (5) into VPP */

}

testblank() /* need to call signature function pior calling testblank */{unsigned int i;signature();switch(chip){case (0x51): /* 89C51 */bytes = 4096; /* if chip == 0x51 or 0x61 then bytes = 4kB */break;case (0x61): /* 89LV51 */bytes = 4096;break;case (0x52): /* 89C52 */bytes = 8192; /* if chip == 0x52 or 0x62 then bytes = 8kB */break;

Page 158: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

case (0x62): /* 89LV52 */bytes = 8192;break;case (0x55): /* 89C55 */bytes = 20480; /* if chip == 0x55 or 0x65 then bytes = 20kB */break;case (0x65): /* 89LV55 */bytes = 20480;break;case 0xff:bytes = 0;}chksum = 0; /* reset check sum word */nonblank = 0; /* reset nonblank bytes counter */Vpp = prog = 1;p26 = 0;p27 = p36 = p37 =1;blank = '1';for(i = 0; i < bytes; i++){address = i;P1 = address;P2 = (address>>8)|0x80;p27 = 0;

delay10us();P0 = 0xff; /* put FF before read back */chksum += P0;blanktest();p27 = 1; /* next address */}}

setcounter()

{if (command == 's'){count = getnum();putok();}}

getinfo(){if (command =='g')

Page 159: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

{testblank();if(chip!=0xff){putstr("\n\r found 89C");puthex(chip);if (VPP==0xff)putstr("-12V");if (VPP==5)putstr("-5V");putstr("\n\r nonblank ");putnum(nonblank);putstr(" bytes");putstr("\n\r bytes counter ");putnum(count);}else(putstr("\n\r Not found 89Cxx"));putok();}}

PGMparameters() /* for simple host interfacing */{if (command=='p'){testblank();puthex(chip);putchar(',');putnum(nonblank);putchar(',');putnum(count); // use getnum instead of printf_fast to reduce size//printf_fast("%x,%u,%u",chip,nonblank,count);putok();}

}

void main(void){i=0;count =0;SCON = 0x52; // 8-bit UART modeTMOD = 0x20; // timer 1 mode 2 auto reloadTH1= 0xfd; // 9600 8n1TR1 = 1; // run timer1getchar();

Page 160: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

putstr(title);sendprompt();

while(1){getcommand();prompting();setcounter();erase();write();read();lock();printchksum();getinfo();PGMparameters();}}

IV. Kesimpulan

• Mikrokontroller umumnya ditujukan untuk melakukan tugas-tugas yang berorientasi pengaturan pada rangkaian yang membutuhkan jumlah komponen minimum dan biaya rendah (low cost).• Mikrokontroler AT89C51 merupakan salah satu jenis mikrokontroler CMOS 8 bit yang memiliki performa yang tinggi dengan disipasi daya yang rendah, cocok dengan produk MCS-51.• Semua produk mikrokontroller flash AT89C51/52 dari atmel memiliki ruang alamat memori data dan program yang terpisah.• Easy Downloader Versi 2.0 adalah solusi yang tepat untuk aplikasi dengan ruang kode yang lebih mampu menulis file intel-HEX menjadi sebuah bentuk 89C51 (4kB), 89C52 (8kB) dan 89C55 (20kB).• Penggunaan aplikasi SDCC memudahkan dalam menggunakan Easy Downloader Versi 2.0.

Page 161: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

DAFTAR PUSTAKA

Agfianto, Eko Putro. 2002. Belajar Mikrokontroller AT89C51/52/55. Gava Media. Yogyakarta

Budioko, Totok.2005.Pemrograman bahasa C dangan SDCC pada mikrokontroller AT89X051/AT89C51/521.Gava Media. Jogjakarta

Anonymous, Mikrokontroller AT89C51. http://batara.s5.com diakses 25 April 2006

Atmel, 1997, “Flash microcontroller : Architectural overview”, Atmel Inc.

Anonymous,http://atmel.com diakses 25 April 2007. Diposkan oleh hermasyah di 23:16 0 komentar

KINEMATIK DAN DINAMIK ROBOT

KINEMATIK DAN DINAMIK ROBOT

1. PENDAHULUAN

Robot dapat dianalisa dalam dua domain kajian, yaitu analisa kinematik dan dinamik. Analisa kinematik berkaitan dengan gerakan robot tanpa memandang efek kelembaman (inersia) yang terjadi ketika robot melakukan gerakan, sedangkan analisa dinamik berhubungan dengan efek inersia dari struktur robot secara fisik hasil dari gerakan yang ditimbulkan oleh torsi aktuator ketika robot sedang melakukan pergerakan.

2. PRINSIP DASAR PEMODELAN MATEMATIK DALAM SISTEM ROBOTIK

Sistem robotik secara garis besar terdiri dari sistem kontroler, elektronik dan mekanik robot. Dalam bentuk diagram dapat dinyatakan seperti Gambar-1 sbb.

G(s)

H(s)

Page 162: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Robot

Kontroler (elektronik & mekanik)

n + e u y

-

Gambar-1. Diagram sistem robotik

G(s) adalah persamaan matematik kontroler sedangkan H(s) adalah persamaan untuk sistem robot secara fisik termasuk aktuator dan sistem elektroniknya. Komponen ri adalah referensi input yang dalam aplikasinya dapat berupa referensi posisi, kecepatan dan akselerasi. Dalam fungsi waktu, nilai input ini dapat bervariasi dan kontinyu yang membentuk suatu konfigurasi trajektori. Komponen e adalah error dan komponen u adalah output kontroler. Output y adalah fungsi gerak robot yang diharapkan selalu sama dengan referensi (gerak) yang didefinisikan pada input ri.

Jika input merupakan fungsi dari suatu koordinat vektor posisi dan orientasi P(x,y,z) dan output adalah θ(θ1, θ2, … θn) dimana n adalah jumlah sendi atau DOF, maka Gambar-1 dapat digambar ulang sbb.:

Transformasi

Koordinat G(s)

P ke θ

H(s)

Transformasi koordinat

θ ke P

Page 163: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Robot

Kontroler (elektronik & mekanik)

P(x,y,z) + ep u θ(θ1,θ2,…θn)

-

Kinematik invers

Kinematik maju

Ruang

Ruang Kartesian /3D sendi/sudut

Gambar-2. Diagram sistem kontrol robotik

Pada Gambar-2 diatas, output yang diukur dari gerakan robot adalah dalam domain sudut dari sendi-sendi, baik sendi pada sistem tangan/kaki ataupun sudut dari perputaran roda jika robot adalah mobile robot. Sedang yang dibutuhkan oleh user dalam pemrograman atau dalam pemetaan ruang kerja robot adalah posisi (ujung tangan atau titik tertentu pada bagian robot) yang dinyatakan sebagai koordinat 2D (Kartesian) atau 3D. dengan demikian perlu dilakukan transformasi koordinat antara ruang Kartesian dengan ruang sendi/sudut. Didalam Gambar-2 dinyatakan sebagai kinematik invers dan kinematik maju. Kombinasi antara transformasi koordinat P ke θ dengan kontroler G(s) disebut sebagai kontroler kinematik. Inputnya berupa sinyal error ep sedangkan outputnya adalah sinyal kemudi u untuk aktuator. Dalam konteks praktis, u adalah sinyal-sinyal analog dari DAC untuk seluruh aktuator robot.

2.1 Konsep Kinematik

Page 164: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Dalam Gambar-2, kontroler dinyatakan sebagai kontroler kinematik karena mengandung komponen transformasi ruang kartesian ke ruang sendi. Dengan demikian diperoleh output kontroler u yang bekerja dalam ruang sendi, u(θ1, θ2, … θn). sebaliknya, kontroler membutuhkan feedback dalam bentuk koordinat karena referensi diberikan dalam bentuk koordinat. Penjelasan ini diilustrasikan dalam Gambar-3 sbb.

Ruang

Kartesian / 2D-3D

P(x,y,z)

Ruang

Sudut / Sendi

(r, θ)

Kinematik invers

Kinematik maju

Gambar-3. Transformasi kinematik maju dan kinematik invers

Dari gambar diatas diperoleh dua pernyataan mendasar, yaitu :

• Jika jari-jari r dan θ dari suatu struktur robot n-DOF diketahui maka posisi P(x,y,z) dapat dihitung. Jika θ merupakan sebuah fungsi berdasarkan waktu, θ(t), maka posisi dan orientasi P(t) dapat dihitung secara pasti juga. Transformasi koordinat ini dikenal sebagai kinematik maju

Page 165: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

• Sebaliknya, jika posisi dan orientasi P(t) diketahui maka θ(t) tidak langsung dapat dihitung tanpa mendefinisikan berapa DOF struktur robot itu. Jumlah sendi n dari n-DOF yang bisa dibuat untuk melaksanakan tugas sesuai dengan posisi dan orientasi P(t) itu dapat bernilai n = (m, m+1, m+2, … m+p) dimana m adalah jumlah sendi minimum dan p adalah jumlah sendi yang dapat ditambahkan. Robot berstruktur m-DOF disebut sebagai robot non-redundant, sedangkan bila (m+p)-DOF maka disebut sebagai robot redundant. Transformasi ini dikenal sebagai kinematik invers.

Dari pernyataan diatas nampak bahwa analisa kinematik maju adalah relatif sederhana dan mudah diimplementasikan. Di sisi lain, karena variabel-variabel bebas pada robot yang diperlukan dalam aktuasi kontrol adalah berupa variabel-variabel sendi (aktuator), sedangkan tugas (task) yang didefinisikan hampir selalu dalam referensi koordinat kartesian maka analisa kinematik invers lebih sering digunakan dan dikaji secara mendalam dalam dunia robotik.

Jadi, kinematik dalam robotik adalah suatu bentuk pernyataan yang berisi tentang deskripsi matematik geometri dari suatu struktur robot. Dari persamaan matematik dapat diperoleh hubungan antara konsep geometri ruang sendi pada robot dengan konsep koordinat yang biasa dipakai untuk menentukan kedudukan dari suatu objek. Dengan model kinematik, programmer dapat menentukan konfigurasi referensi input yang harus diumpankan ke tiap aktuator agar robot dapat melakukan gerakan simultan (seluruh sendi) untuk mencapai posisi yang dikehendaki. Sebaliknya, informasi kedudukan (sudut) yang dinyatakan oleh tiap sendi ketika robot sedang melakukan suatu gerakan, dengan analisa kinematik programmer dapat menentukan dimana posisi ujung lengan atau bagian robot yang bergerak itu dalam koordinat ruang.

Secara umum persamaan kinematik maju untuk setiap sendi 1 DOF secara parsial dapat dinyatakan sebagai,

P(x,y) = f(r,θ) …. ….. ( 1 )

dengan r adalah jari-jari lengan (link) dan θ adalah sudut sendi. Dalam hal ini P adalah koordinat (x, y) yang relatif terhadap koordinat tetap/acuan (0, 0) pada titik sendi. Jika r adalah tetap dengan asumsi lengan bergerak secara rotasi maka r dianggap konstan. Dengan demikian perubahan P hanya dipengaruhi oleh perubahan θ. Persamaan kinematik invers-nya dapat dinyatakan sebagai,

(r,θ) = f(P) …. …. ( 2 )

Jika robot berstruktur n-DOF dengan tugas dinyatakan sebagai suatu fungsi trajektori P(t) dan posisi/orientasi tiap lengan sendi dinyatakan sebagai q(t) = (r,θ(t)) maka kinematik majunya dapat diekspresikan sebagai,

P(t) = f(q(t)) …. …. ( 3 )

Page 166: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

dengan

q1(t)

q2(t)

:

:

qn(t)

…. …. ( 4 )

q(t) =

atau ditulis

q(t) = {q1(t), q2(t),…, qn(t)}T ….. ( 5 )

dengan demikian kinematik invers-nya dapat ditulis sebagai,

q(t) = f-1(X(t)) …. …. ( 6 )

dengan P adalah posisi dan orientasi posisi ujung lengan (tip-end position). Perlu diketahui bahwa jika struktur manipulator ini difungsikan sebagai kaki dalam suatu robot berjalan (walking robot) seperti biped robot (robot dua kaki) maka ujung struktur adalah posisi dan orientasi (sudut) akhir dari (misalnya) telapak kaki.

2.2 Konsep Dinamik

Secara fisik robot adalah benda yang memiliki struktur tertentu dengan massa tertentu yang dalam pergerakannya tunduk kepada hukum-hukum alam yang berkaitan dengan gravitasi dan/atau massa/kelembaman. Jika robot berada di permukaan bumi maka kedua efek, gravitasi dan massa ini, akan mempengaruhi kualitas gerakan. Sedangkan bila robot berada di luar angkasa yang bebas gravitasi maka massa saja yang dapat menimbulkan efek inersia. Dalam konteks inilah dikatakan bahwa model dinamik dari suatu robot

Page 167: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

berhubungan dengan struktur dan massa. Setiap struktur dan massa yang berbeda akan memberikan efek inersia yang berbeda pula sehingga penanganan dalam pemberian torsi pada tiap sendi (dpl: sinyal pengemudian aktuator/motor tiap sendi) seharusnya berbeda pula.

Model Dinamik

Robot

τ ( θ, θ, θ )

Gambar-4. Diagram Model Dinamik Robot

Perhatikan Gambar-2 kembali. Jika u adalah sinyal aktuasi pada aktuator motor DC (torsi) maka input yang masuk pada model dinamik robot dapat dinyatakan sebagai torsi τ,

τ = I . Ktn …….. …….. ( 7 )

seperti yang diperlihatkan dalam Gambar-6, dimana:

I : sinyal analog (arus motor) yang dikeluarkan oleh kontroler,

Ktn : konstanta motor.

Karena torsi pada sendi akan menghasilkan gerakan maka output (dinamik) robot dapat dinyatakan memiliki 3 komponen yang menyatu dalam fenomena gerak rotasi tiap lengan sendi, yaitu sudut θ, kecepatan sudut θ, dan percepatan sudut θ. Gambar-5 memperlihatkan skema kontrol robotik berorientasi dinamik dengan penggambaran lebih detil tentang torsi yang dihasilkan oleh aktuator.

Transformasi

Koordinat G(s)

P ke θ

H-1(s)

Transformasi koordinat

θ ke P

Ktn

Page 168: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Kontroler

Pref ep

+

kinematik invers dinamik invers robot

kinematik maju

Pact

Gambar-5: Diagram sistem kontrol robotik berorientasi dinamik

Jika output sistem , ‘ , ‘’ (1,2, … n) dinyatakan sebagai q maka torsi yang diberikan kepada sendi-sendi robot adalah,

τ = f (q) ….. ….. ( 8 )

Persamaan ini dikenal sebagai dinamik maju (forward / direct dynamics). Model dinamik nya dapat ditulis sebagai H(s). sebaliknya, jika torsi τ diketahui (sebagai input), bagaimanakah q, ini dikenal sebagai dinamik invers (inverse dynamics). Model dinamiknya dinyatakan sebagai H-1(s). persamaannya adalah,

q = f-1(τ) …. …. ( 9 )

Hubungan model matematik dinamik invers dan dinamik maju diilustrasikan melalui Gambar-6 sbb.

τ

Page 169: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Dinamik invers

H-1(s)

Dinamik maju

H(s)

q

Torsi ( θ, θ, θ )

Gambar-6. Transformasi dinamik invers dan dinamik maju

2.3 Kontrol Kinematik vs Kontrol Dinamik

Untuk mendapatkan sistem kontrol gerakan (motion control) robot yang ideal, yaitu gabungan kontrol kinematik dan kontrol dinamik, model dinamik dari dinamik robot seharusnya dapat dideskripsikan dengan jelas. Seperti lazimnya dalam persamaan matematik, diperlukan solusi penyelesaian dengan memilih nilai variabel-variabel yang benar. Dengan pendekatan kontrol dinamik maka sinyal aktuasi kontroler dapat lebih presisi dengan dimasukkannya unsur perbaikan torsi yang sesuai dengan efek dinamik ketika robot bergerak. Jika kontrol kinematik lebih berfungsi untuk menjaga kestabilan gerak (biasanya dalam level posisi dan kecepatan) maka kontrol dinamik berfungsi untuk meningkatkan kelasakan/kekokohan (robustness) terhadap gangguan (disturbance) yang dapat muncul selama operasi. Kontrol dinamik sering dinyatakan sebagai kontrol gaya (force control), kontrol torsi (torque control). Di sisi lain, kontrol percepatan dapat juga dimasukkan sebagai kontrol dinamik dengan pertimbangan bahwa sesuai dengan hukum Newton ke-2, F = m.a, dengan m (massa) tetap, mengontrol a adalah identik dengan mengontrol F (Force).

Namun demikian, untuk robot yang memiliki struktur dinamik yang rumit seringkali model matematik dinamiknya tidak mungkin dideskripsikan secara rinci dan ideal. Faktor-faktor seperti gravitasi, friksi pada joint, backlash pada girboks, perubahan

Page 170: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

pembebanan, sampai dengan interaksi kopel antar bagian tubuh robot adalah masalah-masalah klasik dalam pemodelan dinamik yang amat kompleks. Kenyataannya, dalam aplikasi, para insinyur lebih suka menghindari analisis dinamik yang rumit, dan sebagai gantinya, lebih memfokuskan kajiannya dalam mempercanggih kontrol kinematik. Kajian-kajian seperti penghindaran rintangan (obstacle avoidance), bebas tabrakan (collision free), perencanaan alur (path planning), robot berbasis tingkah-laku (behaviour-based robot, robot vision, machine/robot learning, dan masih banyak lagi yang berkaitan dengan pergerakan robot, mengabaikan unsur dinamik dalam analisisnya. Dalam hal ini kepresisian gerak adalah bukan tujuan utama. Yang penting robot dapat dikontrol (controlable) selama dan sepanjang referensi trajektori diberikan.

Dalam konteks inilah kemudian dalam robotik dikenal dua pendekatan dasar, yaitu model-based control dan nonmodel-based control. Model-based control didisain dengan mempertimbangkan model matematik dinamik robot secara rinci dalam disain kontroler sehingga didapat penyelesaian kontrol yang secara matematis dapat dipertanggung-jawabkan. Yang termasuk dalam kategori ini misalnya nonlinier control, optimal control, (classical) adaptive control, Iterative Learning Control (ILC) dan berbagai kombinasi yang didapat dari turunan model dinamik sistem. Sedangkan nonmodel-based control banyak didisain dengan mengaplikasikan metode-metode AI. Kontroler fuzzy adalah salah satu contohnya.

Perlu digarisbawahi disini bahwa model matematik dari dinamik robot memang diperlukan dalam disain kontrol yang melibatkan kontrol dinamik. Model matematik robot perlu dikaji untuk mendapatkan kontrol dinamik yang sesuai disamping kontrol kinematik yang diperlukan untuk pergerakan robot. Model dinamik juga mutlak diperlukan dalam disain dan analisis kontrol dinamik terutama dalam proses simulasi. Simulasi untuk sistem robotik ataupun otomasi yang kompleks seperti rekacipta pesawat terbang tanpa awak, sangatlah diperlukan. Pemodelan dinamik yang tepat akan mengurangi resiko kesalahan ketika kontrol diterapkan pada robot atau sistem yang sebenarnya.

Ketika sistem kontrol diterapkan pada sistem yang sesungguhnya, model matematik dinamik, H(s) ini sudah “dikeluarkan” dari sistem analisa dalam diagram blok kontrolnya karena digantikan oleh robot secara fisik. Disinilah kemudian muncul dilema bahwa seringkali robot yang dibuat tidak dapat memenuhi model matematik secara ideal seperti yang dideskripsikan. Atau sebaliknya, robot yang telah dibuat tidak dapat dimodelkan secara matematis dengan sempurna. Akibatnya, kontrol dinamik yang didisain –sebagai pelengkap dari kontrol kinematiknya- tetap perlu diatur lagi (readjustment) sesuai dengan kondisi operasi yang sebenarnya.

3. ANALISA KINEMATIK SISTEM HOLONOMIC

Model kinematik robot dapat dibedakan dalam dua kelompok model pergerakan, yaitu:

• Holonomic, dan • Nonholonomic.

Page 171: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gerak holonomic dapat diumpamakan seperti menulis dengan menggunakan pensil atau pulpen (ballpoint) diatas kertas. Kita dapat menggerakkan ujung pensil atau pulpen ini ke segala arah di permukaan kertas sesuai dengan keinginan, bentuk atau huruf yang kita tulis. Gerak ujung pensil/pulpen ini disebut sebagai gerak holonomic. Dalam robotik dapat diambil contoh misalnya robot manipulator dua sendi yang dipasang secara planar sejajar dengan permukaan bumi. Ujung robot tangan ini (tip position) dapat menjangkau daerah kerja Kartesian dari satu titik koordinat ke titik koordinat yang lain secara langsung. Trajektori yang dibentuk untuk berpindah dari satu titik ke titik lain dalam posisi manapun di daerah Kartesian ini dapat ditempuh dalam gerakan seperti garis lurus. Gambar-7 mengilustrasikan gerakan holonomic dari ujung sebuah pensil. Kita dapat menggerakkan atau menuliskan ujung pensil ini di atas kertas ke segala arah dengan ujung pensil yang tetap menempel di permukaan kertas. Gerakan berbentuk garis, kurva melengkung, bahkan sudut tajam dapat dibuat secara langsung oleh ujung pensil ini.

Gambar-7. Gerakan holonomic.

Tidak demikian halnya dengan gerakan nonholonomic. Ujung atau suatu titik yang memiliki sifat nonholonomic memiliki keterbatasan dalam arah gerakan. Fungsi geometri tertentu yang berhubungan dengan “arah hadap” harus dipenuhi untuk mendapatkan gerak yang sesuai. Gerak nonholonomic dapat dapat diilustrasikan seperti kita menggoreskan ujung pisau atau cutter ke atas permukaan kayu. Tidak seperti pada gerakan holonomic, arah gerak nonholonomic ini dibatasi oleh efek sentuhan ujung pipih yang menempel di atas permukaan kayu. Kita tidak dapat menggerakkan dengan bebas ke kiri atau ke kanan tanpa mengikuti arah sisi yang tajam dalam “memotong/menggores” permukaan kayu. Jika diinginkan gerak melengkung ataupun sudut tajam terlebih dahulu kita harus mengarahkan sisi pisau yang tajam ini ke arah yang segaris dengan arah gerak yang diinginkan. Penjelasan ini diilustrasikan dalam Gambar-8 sbb.

Gambar-8. Gerakan nonholonomic

Contoh klasik kinematik dalam robotik yang memiliki sifat nonholonomic ini adalah sistem penggerak dua roda kiri kanan pada mobile robot dengan satu atau lebih roda bebas (castor) untuk menjaga keseimbangan. Mobile robot ini tidak dapat bergeser ke kiri atau ke kanan tanpa melakukan manuver (maju atau mundur sambil berbelok) seperti kalau kita memarkir mobil. Struktur 4 roda pada mobil yang dikenal sebagai model/struktur Ackermann dengan setir/kemudi dua roda depan juga dikenal sebagai sistem kinematik nonholonomic. Demikian pula struktur seperti pada kendaraan-kendaraan berat untuk industri seperti Excavator yang memiliki sistem setir roda belakang, four-wheel steering system, dan sebagainya. Robot berjalan seperti biped robot, robot serangga seperti hexapod, dan robot berkaki lainnya tidak dapat dimasukkan ke dalam kelompok nonholonomic jika memiliki kemampuan bergerak ke samping secara langsung. Untuk lebih jelas, sebagai ilustrasi Gambar-9 memperlihatkan perbedaan gerakan pada robot manipulator yang bersifat holonomic dengan mobile robot yang memiliki sifat nonholonomic.

Gambar-9. Holonomic vs Nonholonomic.

Page 172: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Diposkan oleh hermasyah di 23:13 1 komentar

Kecerdasan buatan

Kecerdasan buatanKecerdasan Buatan (bahasa Inggris: Artificial Intelligence atau AI) didefinisikan sebagai kecerdasan yang ditunjukkan oleh suatu entitas buatan. Sistem seperti ini umumnya dianggap komputer. Kecerdasan diciptakan dan dimasukkan ke dalam suatu mesin (komputer) agar dapat melakukan pekerjaan seperti yang dapat dilakukan manusia. Beberapa macam bidang yang menggunakan kecerdasan buatan antara lain sistem pakar, permainan komputer (games), logika fuzzy, jaringan syaraf tiruan dan robotika.

Banyak hal yang kelihatannya sulit untuk kecerdasan manusia, tetapi untuk Informatika relative tidak bermasalah. Seperti contoh: mentransformasikan persamaan, menyelesaikan persamaan integral, membuat permainan catur atau Backgammon. Di sisi lain, hal yang bagi manusia kelihatannya menuntut sedikit kecerdasan, sampai sekarang masih sulit untuk direalisasikan dalam Informatika. Seperti contoh: Pengenalan Obyek/Muka, bermain Sepakbola.

Walaupun AI memiliki konotasi fiksi ilmiah yang kuat, AI membentuk cabang yang sangat penting pada ilmu komputer, berhubungan dengan perilaku, pembelajaran dan adaptasi yang cerdas dalam sebuah mesin. Penelitian dalam AI menyangkut pembuatan mesin untuk mengotomatisasikan tugas-tugas yang membutuhkan perilaku cerdas. Termasuk contohnya adalah pengendalian, perencanaan dan penjadwalan, kemampuan untuk menjawab diagnosa dan pertanyaan pelanggan, serta pengenalan tulisan tangan, suara dan wajah. Hal-hal seperti itu telah menjadi disiplin ilmu tersendiri, yang memusatkan perhatian pada penyediaan solusi masalah kehidupan yang nyata. Sistem AI sekarang ini sering digunakan dalam bidang ekonomi, obat-obatan, teknik dan militer, seperti yang telah dibangun dalam beberapa aplikasi perangkat lunak komputer rumah dan video game.

'Kecerdasan buatan' ini bukan hanya ingin mengerti apa itu sistem kecerdasan, tapi juga mengkonstruksinya.

Tidak ada definisi yang memuaskan untuk 'kecerdasan':

1. kecerdasan: kemampuan untuk memperoleh pengetahuan dan menggunakannya2. atau kecerdasan yaitu apa yang diukur oleh sebuah 'Test Kecerdasan'

Faham Pemikiran

Page 173: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Secara garis besar, AI terbagi ke dalam dua faham pemikiran yaitu AI Konvensional dan Kecerdasan Komputasional (CI, Computational Intelligence). AI konvensional kebanyakan melibatkan metoda-metoda yang sekarang diklasifiksikan sebagai pembelajaran mesin, yang ditandai dengan formalisme dan analisis statistik. Dikenal juga sebagai AI simbolis, AI logis, AI murni dan AI cara lama (GOFAI, Good Old Fashioned Artificial Intelligence). Metoda-metodanya meliputi:

1. Sistem pakar : menerapkan kapabilitas pertimbangan untuk mencapai kesimpulan. Sebuah sistem pakar dapat memproses sejumlah besar informasi yang diketahui dan menyediakan kesimpulan-kesimpulan berdasarkan pada informasi-informasi tersebut.2. Petimbangan berdasar kasus 3. Jaringan Bayesian 4. AI berdasar tingkah laku : metoda modular pada pembentukan sistem AI secara manual

Kecerdasan komputasional melibatkan pengembangan atau pembelajaran iteratif (misalnya penalaan parameter seperti dalam sistem koneksionis. Pembelajaran ini berdasarkan pada data empiris dan diasosiasikan dengan AI non-simbolis, AI yang tak teratur dan perhitungan lunak. Metoda-metoda pokoknya meliputi:

1. Jaringan Syaraf : sistem dengan kemampuan pengenalan pola yang sangat kuat2. Sistem Fuzzy : teknik-teknik untuk pertimbangan di bawah ketidakpastian, telah digunakan secara meluas dalam industri modern dan sistem kendali produk konsumen.3. Komputasi Evolusioner : menerapkan konsep-konsep yang terinspirasi secara biologis seperti populasi, mutasi dan “survival of the fittest” untuk menghasilkan pemecahan masalah yang lebih baik.

Metoda-metoda ini terutama dibagi menjadi algoritma evolusioner (misalnya algoritma genetik) dan kecerdasan berkelompok (misalnya algoritma semut)

Dengan sistem cerdas hibrid, percobaan-percobaan dibuat untuk menggabungkan kedua kelompok ini. Aturan inferensi pakar dapat dibangkitkan melalui jaringan syaraf atau aturan produksi dari pembelajaran statistik seperti dalam ACT-R. Sebuah pendekatan baru yang menjanjikan disebutkan bahwa penguatan kecerdasan mencoba untuk mencapai kecerdasan buatan dalam proses pengembangan evolusioner sebagai efek samping dari penguatan kecerdasan manusia melalui teknologi.

Sejarah

Pada awal abad 17, René Descartes mengemukakan bahwa tubuh hewan bukanlah apa-apa melainkan hanya mesin-mesin yang rumit. Blaise Pascal menciptakan mesin penghitung digital mekanis pertama pada 1642. Pada 19, Charles Babbage dan Ada Lovelace bekerja pada mesin penghitung mekanis yang dapat diprogram.

Page 174: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Bertrand Russell dan Alfred North Whitehead menerbitkan Principia Mathematica, yang merombak logika formal. Warren McCulloch dan Walter Pitts menerbitkan "Kalkulus Logis Gagasan yang tetap ada dalam Aktivitas " pada 1943 yang meletakkan pondasi untuk jaringan syaraf.

Tahun 1950-an adalah periode usaha aktif dalam AI. Program AI pertama yang bekerja ditulis pada 1951 untuk menjalankan mesin Ferranti Mark I di University of Manchester (UK): sebuah program permainan naskah yang ditulis oleh Christopher Strachey dan program permainan catur yang ditulis oleh Dietrich Prinz. John McCarthy membuat istilah "kecerdasan buatan " pada konferensi pertama yang disediakan untuk pokok persoalan ini, pada 1956. Dia juga menemukan bahasa pemrograman Lisp. Alan Turing memperkenalkan "Turing test" sebagai sebuah cara untuk mengoperasionalkan test perilaku cerdas. Joseph Weizenbaum membangun ELIZA, sebuah chatterbot yang menerapkan psikoterapi Rogerian.

Selama tahun 1960-an dan 1970-an, Joel Moses mendemonstrasikan kekuatan pertimbangan simbolis untuk mengintegrasikan masalah di dalam program Macsyma, program berbasis pengetahuan yang sukses pertama kali dalam bidang matematika. Marvin Minsky dan Seymour Papert menerbitkan Perceptrons, yang mendemostrasikan batas jaringan syaraf sederhana dan Alain Colmerauer mengembangkan bahasa komputer Prolog. Ted Shortliffe mendemonstrasikan kekuatan sistem berbasis aturan untuk representasi pengetahuan dan inferensi dalam diagnosa dan terapi medis yang kadangkala disebut sebagai sistem pakar pertama. Hans Moravec mengembangkan kendaraan terkendali komputer pertama untuk mengatasi jalan berintang yang kusut secara mandiri.

Pada tahun 1980-an, jaringan syaraf digunakan secara meluas dengan algoritma perambatan balik, pertama kali diterangkan oleh Paul John Werbos pada 1974. Tahun 1990-an ditandai perolehan besar dalam berbagai bidang AI dan demonstrasi berbagai macam aplikasi. Lebih khusus Deep Blue, sebuah komputer permainan catur, mengalahkan Garry Kasparov dalam sebuah pertandingan 6 game yang terkenal pada tahun 1997. DARPA menyatakan bahwa biaya yang disimpan melalui penerapan metode AI untuk unit penjadwalan dalam Perang Teluk pertama telah mengganti seluruh investasi dalam penelitian AI sejak tahun 1950 pada pemerintah AS.

Tantangan Hebat DARPA, yang dimulai pada 2004 dan berlanjut hingga hari ini, adalah sebuah pacuan untuk hadiah $2 juta dimana kendaraan dikemudikan sendiri tanpa komunikasi dengan manusia, menggunakan GPS, komputer dan susunan sensor yang canggih, melintasi beberapa ratus mil daerah gurun yang menantang.

Filosofi

Perdebatan tentang AI yang kuat dengan AI yang lemah masih menjadi topik hangat diantara filosof AI. Hal ini melibatkan filsafat pemikiran dan masalah pikiran-tubuh. Roger Penrose dalam bukunya The Emperor's New Mind dan John Searle dengan eksperimen pemikiran "ruang China" berargumen bahwa kesadaran sejati tidak dapat dicapai oleh sistem logis formal, sementara Douglas Hofstadter dalam Gödel, Escher,

Page 175: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Bach dan Daniel Dennett dalam Consciousness Explained memperlihatkan duukungannya atas fungsionalisme. Dalam pendapat banyak pendukung AI yang kuat, kesadaran buatan dianggap sebagai urat suci (holy grail) kecerdasan buatan.

Fiksi sains

Dalam fiksi sains, AI umumnya dilukiskan sebagai kekuatan masa depan yang akan mencoba menggulingkan otoritas manusia seperti dalam HAL 9000, Skynet, Colossus and The Matrix atau sebagai penyerupaan manusia untuk memberikan layanan seperti C-3PO, Data, the Bicentennial Man, the Mechas dalam A.I. atau Sonny dalam I, Robot. Sifat dominasi dunia AI yang tak dapat dielakkan, kadang-kadang disebut "the Singularity", juga dibantah oleh beberapa penulis sains seperti Isaac Asimov, Vernor Vinge dan Kevin Warwick. Dalam pekerjaan seperti manga Ghost in the Shell-nya orang Jepang, keberadaan mesin cerdas mempersoalkan definisi hidup sebagai organisme lebih dari sekedar kategori entitas mandiri yang lebih luas, membangun konsep kecerdasan sistemik yang bergagasan. Lihat daftar komputer fiksional(list of fictional computers) dan daftar robot dan android fiksional (list of fictional robots and androids).

Seri televisi BBC Blake's 7 menonjolkan sejumlah komputer cerdas, termasuk Zen (Blake's 7), kompuer kontrol pesawat bintang Liberator (Blake's 7); Orac, superkomputer lanjut tingkat tinggi dalam kotak perspex portabel yang mempunyai kemampuan memikirkan dan bahkan memprediksikan masa depan; dan Slave, komputer pada pesawat bintang Scorpio.

Logika Fuzzy adalah peningkatan dari logika Boolean yang berhadapan dengan konsep kebenaran sebagian. Di mana logika klasik menyatakan bahwa segala hal dapat diekspresikan dalam istilah binary (0 atau 1, hitam atau putih, ya atau tidak), logika fuzzy menggantikan kebenaran boolean dengan tingkat kebenaran.

Logika Fuzzy memungkinkan nilai keanggotaan antara 0 dan 1, tingkat keabuan dan juga hitam dan putih, dan dalam bentuk linguistik, konsep tidak pasti seperti "sedikit", "lumayan", dan "sangat". Dia berhubungan dengan set fuzzy dan teori kemungkinan. Dia diperkenalkan oleh Dr. Lotfi Zadeh dari Universitas California, Berkeley pada 1965.

Jaringan saraf tiruan (JST) (Bahasa Inggris: artificial neural network (ANN), atau juga disebut simulated neural network (SNN), atau umumnya hanya disebut neural network (NN)), adalah sekelompok jaringan saraf (neuron) buatan yang menggunakan model matematis atau komputasi untuk pemrosesan informasi berdasarkan pendekatan terhubung pada komputasi. Pada kebanyakan kasus, JST merupakan sistem adaptif yang merubah strukturnya berdasarkan informasi eksternal maupun internal yang mengalir melalui jaringan tersebut.

Istilah yang lebih praktis untuk jaringan syaraf adalah bahwa dia merupakan alat pemodelan data statistik non-linier. JST dapat digunakan untuk memodelkan hubungan yang kompleks antara input dan output untuk menemukan pola-pola data.

Page 176: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Dewasa ini sistem kecerdasan buatan dalam usahanya menirukan intelegensi manusia, belum mengadakan pendekatan dalam bentuk fisiknya melainkan dari sisi yang lain. Pertama-tama diadakan studi mengenai teori dasar mekanisme proses terjadinya intelegensi. Bidang ini disebut ‘Cognitive Science’. Dari teori dasar ini dibuatlah suatu model untuk disimulasikan pada komputer, dan dalam perkembangannya yang lebih lanjut dikenal berbagai sistem kecerdasan buatan yang salah satunya adalah jaringan syaraf tiruan. Dibandingkan dengan bidang ilmu yang lain maka, jaringan syaraf tiruan relatif masih baru. Sejumlah literatur menganggap bahwa konsep jaringan syaraf tiruan bermula pada makalah Waffen McCulloch dan Walter Pitts pada tahun 1943. Dalam makalah tersebut mereka mencoba untuk memformulasikan model matematis sel-sel otak. Metode yang dikembangkan berdasarkan sistem syaraf biologi ini, merupakan suatu langkah maju dalam industri komputer.

Elemen yang paling mendasar dari jaringan syaraf adalah sel syaraf. Sel-sel syaraf inilah membentuk bagian kesadaran manusia yang meliputi beberapa kemampuan umum. Pada dasarnya sel syaraf biologi menerima masukan dari sumber yang lain dan mengkombinasikannya dengan beberapa cara, melaksanakan suatu operasi yang non-linear untuk mendapatkan hasil dan kemudian mengeluarkan hasil akhir tersebut.

Dalam tubuh manusia terdapat banyak variasi tipe dasar sel syaraf, sehingga proses berpikir manusia menjadi sulit untuk direplikasi secara elektrik. Sekalipun demikian, semua sel syaraf alami mempunyai empat komponen dasar yang sama. Keempat komponen dasar ini diketahui berdasarkan nama biologinya yaitu, dendrites, soma, axon, dan synapses. Dendrites merupakan suatu perluasan dari soma yang menyerupai rambut dan bertindak sebagai saluran masukan. Saluran masukan ini menerima masukan dari sel syaraf lainnya melalui sinapsis. Soma dalam hal ini kemudian memproses nilai masukan menjadi sebuah output yang kemudian dikirim ke sel syaraf lainnya melalui axon dan sinapsis.

Penelitian terbaru memberikan bukti lebih lanjut bahwa sel syaraf biologi mempunyai struktur yang lebih kompleks dan lebih canggih daripada sel syaraf buatan yang kemudian dibentuk menjadi jaringan syaraf buatan yang ada sekarang ini. Ilmu biologi menyediakan suatu pemahaman yang lebih baik tentang sel syaraf sehingga memberikan keuntungan kepada para perancang jaringan untuk dapat terus meningkatkan sistem jaringan syaraf buatan yang ada berdasarkan pada pemahaman terhadap otak biologi.

Sel syaraf-sel syaraf ini terhubung satu dengan yang lainnya melalui sinapsi. Sel syaraf dapat menerima rangsangan berupa sinyal elektrokimiawi dari sel syaraf-sel syaraf yang lain. Berdasarkan rangsangan tersebut, sel syaraf akan mengirimkan sinyal atau tidak berdasarkan kondisi tertentu. Konsep dasar semacam inilah yang ingin dicoba para ahli dalam menciptakan sel tiruan.

Suatu jaringan syaraf tiruan memproses sejumlah besar informasi secara paralel dan terdistribusi, hal ini terinspirasi oleh model kerja otak biologis. Beberapa definisi tentang jaringan syaraf tiruan adalah sebagai berikut di bawah ini.

Page 177: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Hecht-Nielsend (1988) mendefinisikan sistem neural buatan sebagai berikut:

"Suatu neural network (NN), adalah suatu struktur pemroses informasi yang terdistribusi dan bekerja secara paralel, yang terdiri atas elemen pemroses (yang memiliki memori lokal dan beroperasi dengan informasi lokal) yang diinterkoneksi bersama dengan alur sinyal searah yang disebut koneksi. Setiap elemen pemroses memiliki koneksi keluaran tunggal yang bercabang (fan out) ke sejumlah koneksi collateral yang diinginkan (setiap koneksi membawa sinyal yang sama dari keluaran elemen pemroses tersebut). Keluaran dari elemen pemroses tersebut dapat merupakan sebarang jenis persamaan matematis yang diinginkan. Seluruh proses yang berlangsung pada setiap elemen pemroses harus benar-benar dilakukan secara lokal, yaitu keluaran hanya bergantung pada nilai masukan pada saat itu yang diperoleh melalui koneksi dan nilai yang tersimpan dalam memori lokal".

Menurut Haykin, S. (1994), Neural Networks: A Comprehensive Foundation, NY, Macmillan, mendefinisikan jaringan syaraf sebagai berikut:

“Sebuah jaringan syaraf adalah sebuah prosesor yang terdistribusi paralel dan mempuyai kecenderungan untuk menyimpan pengetahuan yang didapatkannya dari pengalaman dan membuatnya tetap tersedia untuk digunakan. Hal ini menyerupai kerja otak dalam dua hal yaitu: 1. Pengetahuan diperoleh oleh jaringan melalui suatu proses belajar. 2. Kekuatan hubungan antar sel syaraf yang dikenal dengan bobot synaptic digunakan untuk menyimpan pengetahuan.

Dan menurut Zurada, J.M. (1992), Introduction To Artificial Neural Systems, Boston: PWS Publishing Company, mendefinisikan sebagai berikut:

“Sistem syaraf tiruan atau jaringan syaraf tiruan adalah sistem selular fisik yang dapat memperoleh, menyimpan dan menggunakan pengetahuan yang didapatkan dari pengalaman”.

Sistem pakar adalah suatu program komputer yang mengandung pengetahuan dari satu atau lebih pakar manusia mengenai suatu bidang spesifik. Jenis program ini pertama kali dikembangkan oleh periset kecerdasan buatan pada dasawarsa 1960-an dan 1970-an dan diterapkan secara komersial selama 1980-an. Bentuk umum sistem pakar adalah suatu program yang dibuat berdasarkan suatu set aturan yang menganalisis informasi (biasanya diberikan oleh pengguna suatu sistem) mengenai suatu kelas masalah spesifik serta analisis matematis dari masalah tersebut. Tergantung dari desainnya, sistem pakar juga mamupu merekomendasikan suatu rangkaian tindakan pengguna untuk dapat menerapkan koreksi. Sistem ini memanfaatkan kapabilitas penalaran untuk mencapai suatu simpulan.

Algoritma genetik adalah teknik pencarian yang di dalam ilmu komputer untuk menemukan penyelesaian perkiraan untuk optimisasi dan masalah pencarian. Algoritma genetik adalah kelas khusus dari algoritma evolusioner dengan menggunakan teknik yang terinspirasi oleh biologi evolusioner seperti warisan, mutasi, seleksi alam dan rekombinasi (atau crossover)

Page 178: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Algoritma Genetik pertama kali dikembangkan oleh John Holland pada tahun 1970-an di New York, Amerika Serikat. Dia beserta murid-murid dan teman kerjanya menghasilkan buku berjudul "Adaption in Natural and Artificial Systems" pada tahun 1975.

Algoritma Genetik khususnya diterapkan sebagai simulasi komputer dimana sebuah populasi representasi abstrak (disebut kromosom) dari solusi-solusi calon (disebut individual) pada sebuah masalah optimisasi akan berkembang menjadi solusi-solusi yang lebih baik. Secara tradisional, solusi-solusi dilambangkan dalam biner sebagai string '0' dan '1', walaupun dimungkinkan juga penggunaan penyandian (encoding) yang berbeda. Evolusi dimulai dari sebuah populasi individual acak yang lengkap dan terjadi dalam generasi-generasi. Dalam tiap generasi, kemampuan keseluruhan populasi dievaluasi, kemudian multiple individuals dipilih dari populasi sekarang (current) tersebut secara stochastic (berdasarkan kemampuan mereka), lalu dimodifikasi (melalui mutasi atau rekombinasi) menjadi bentuk populasi baru yang menjadi populasi sekarang (current) pada iterasi berikutnya dari algoritma.

Prosedur Algoritma Genetik

Algoritma genetik yang umum menyaratkan dua hal untuk didefinisikan: (1) representasi genetik dari penyelesaian, (2) fungsi kemampuan untuk mengevaluasinya.

Representasi baku adalah sebuah larik bit-bit. Larik jenis dan struktur lain dapat digunakan dengan cara yang sama. Hal utama yang membuat representasi genetik ini menjadi tepat adalah bahwa bagian-bagiannya mudah diatur karena ukurannya yang tetap, yang memudahkan operasi persilangan sederhana. Representasi panjang variabel juga digunakan, tetapi implementasi persilangan lebih kompleks dalam kasus ini. Representasi seperti pohon diselidiki dalam pemrograman genetik dan representasi bentuk bebas diselidiki di dalam HBGA.

Fungsi kemampuan didefinisikan di atas representasi genetik dan mengukur kualitas penyelesaian yang diwakili. Fungsi kemampuan selalu tergantung pada masalah. Sebagai contoh, jika pada ransel kita ingin memaksimalkan jumlah benda (obyek) yang dapat kita masukkan ke dalamnya pada beberapa kapasitas yang tetap. Representasi penyelesaian mungkin berbentuk larik bits, dimana tiap bit mewakili obyek yang berbeda, dan nilai bit (0 atau 1) menggambarkan apakah obyek tersebut ada di dalam ransel atau tidak. Tidak setiap representasi seperti ini valid, karena ukuran obyek dapat melebihi kapasitas ransel. Kemampuan penyelesaian adalah jumlah nilai dari semua obyek di dalam ransel jika representasi itu valid, atau jika tidak 0. Dalam beberapa masalah, susah atau bahkan tidak mungkin untuk mendefinisikan lambang kemampuan, maka pada kasus ini digunakan IGA.

Sekali kita mendefinisikan representasi genetik dan fungsi kemampuan, algoritma genetik akan memproses inisialisasi populasi penyelesaian secara acak, dan memperbaikinya melalui aplikasi pengulangan dengan aplikasi operator-operator mutasi, persilangan, dan seleksi.

Page 179: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Secara sederhana, algoritma umum dari algoritma genetik ini dapat dirumuskan menjadi beberapa langkah, yaitu:

1. Membentuk suatu populasi individual dengan keadaan acak2. Mengevaluasi kecocokan setiap individual keadaan dengan hasil yang diinginkan3. Memilih individual dengan kecocokan yang tertinggi4. Bereproduksi, mengadakan persilangan antar individual terpilih diselingi mutasi5. Mengulangi langkah 2 - 4 sampai ditemukan individual dengan hasil yang diinginkan

SOFTCOMPUTING

Softcomputing merupakan metode yang dapat mengolah data-data yang bersifat tidak pasti, impresisi dan dapat diimplementasikan dengan biaya yang murah (low-cost solution). Beberapa metode yang termasuk dalam kategori softcomputing misalnya fuzzy logic, artificial neural network, probabilistyc reasoning.

Softcomputing bukanlah suatu metode yang berjalan sendiri dalam menyelesaikan masalah, melainkan lebih pada kerjasama serasi antara metode-metode di atas, sehingga segi positif tiap metode dapat berkontribusi secara aktif.

DEFINISI SOFTCOMPUTING

Berbagai macam definisi softcomputing diberikan oleh para ahli. Salah satu definisinya adalah sebagaimana disampaikan oleh pencetus softcomputing, yaitu Prof. Lotfi A. Zadeh, di homepage BISC [2], sbb.

“Berbeda dengan pendekatan konvensional hardcomputing, softcomputing dapat bekerja dengan baik walaupun terdapat ketidakpastian, ketidakakuratan maupun kebenaran parsial pada data yang diolah. Hal inilah yang melatarbelakangi fenomena dimana kebanyakan metode softcomputing mengambil human-mind sebagai model.”.

Mengapakah human-mind merupakan model yang menarik bagi pengembangan softcomputing ? Kunci dari pertanyaan ini sebenarnya terletak pada struktur dan fungsi dari otak manusia. Otak manusia merupakan mesin molekuler, yang terdiri dari dua jenis sel: neuron dan glia. Dalam otak kita terdapat sekitar 1011 sel neuron, sedangkan sel glia sekitar 3 sampai 4 kali lipatnya. Sel neuron

berfungsi sebagai pemroses informasi yang diterima oleh otak. Sel neuron terhubung antara satu dengan yang lain dengan benang-benang panjang. Berat otak manusia saat lahir sekitar 400 gram, sedangkan saat dewasa sekitar 1500 gram. Pertambahan berat ini

Page 180: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

disebabkan oleh bertambahpanjangnya benang-benang tersebut, disamping pertambahan sel glia.

Pertambahan panjang ini berkaitan erat dengan proses pembelajaran yang dialami oleh manusia. Hal ini merupakan ide awal bagi pengembangan metode softcomputing: artificial neural network, yang memiliki kemampuan pembelajaran terhadap informasi yang telah diterima. Selain kemampuan pembelajaran, otak manusia juga memiliki kemampuan untuk mengambil keputusan walaupun informasi mengandung unsur ketakpastian dan kekurangtegasan, seperti “manis”, “pahit”,

“tinggi”, “rendah”, dsb. Hal ini merupakan konsep yang mendasari pengembangan metode fuzzy, yang mencerminkan cara berfikir manusia. Selain neural network dan fuzzy, masih banyak lagi jenis-jenis metode softcomputing, yang ide awalnya bersumber dari otak manusia maupun mekanisme biologi yang terdapat di alam semesta.

METODE-METODE SOFTCOMPUTING

Mengacu pada definisi yang diberikan oleh Zadeh, metode-metode dalam softcomputing dapat dikategorikan ke dalam tiga kategori besar:

• Fuzzy Logic (FL)

• Neural Network Theory (NN)

• Probabilistic Reasoning (PR)

Metode-metode ini sebenarnya bukanlah sesuatu yang baru diadakan setelah konsep softcomputing dirumuskan. Yang terjadi justru sebaliknya. Metode-metode Fuzzy Logic, Neural Network maupun Probabilistic Reasoning telah ada lebih dahulu. Fuzzy Logic telah berkembang sejak tahun 1965. Konsep-konsep dasar neural network telah digali sejak tahun 1940-an. Probabilistic Reasoning juga bukanlah hal yang baru sama sekali. Karena itu, Zadeh menyebut softcomputing sebagai reinkarnasi dari metode-metode di atas.

Lebih lanjut lagi, dalam konsep softcomputing, ketiga jenis metode ini ibarat pilar, saling mendukung dan bekerjasama dalam memecahkan suatu permasalahan. Keunggulan yang diperoleh dari kerjasama metode-metode itu lebih ditekankan daripada keunggulan individual salah satu daripadanya. Kekurangan satu metode akan ditutup dengan kelebihan metode yang lain. Keunggulan satu metode disumbangkan, sehingga segi-segi positif dari metode yang ada tersebut dapat dimanfaatkan secara optimal.

Berikut diuraikan konsep dan gambaran mengenai masing-masing pilar dalam softcomputing.

a. Fuzzy Logic (FL)

Page 181: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Fuzzy merupakan representasi suatu pengetahuan yang dikonstruksikan dengan if-then rules. Karakteristik dari metode ini adalah

• pemecahan masalah dilakukan dengan menjelaskan sistem bukan lewat angka-angka, melainkan secara linguistik, atau variable-variable yang mengandung ketakpastian/ketidaktegasan.

• Pemakaian if-then rules untuk menjelaskan kaitan antara satu variable dengan yang lain.

• Menjelaskan sistem memakai algoritma fuzzy

Berawal dari paper-paper Zadeh di tahun1965 mengenai fuzzy-sets, ilmu ini berkembang pesat, dan mulai menemukan aplikasinya di bidang control pada tahun 1974. Pada saat itu, Mamdani memperkenalkan aplikasi fuzzy sebagai alat kontrol steam-engine. Hal ini merupakan momentum penting, sebagai awal bagi teknologi fuzzy untuk menemukan lading aplikasi di dunia industri.

Fuzzy memiliki kelebihan-kelebihan, diantaranya

• Dapat mengekspresikan konsep yang sulit untuk dirumuskan, seperti misalnya “suhu ruangan yang nyaman”

• Pemakaian membership-function memungkinkan fuzzy untuk melakukan observasi obyektif terhadap nilai-nilai yang subyektif. Selanjutnya membership-function ini dapat dikombinasikan untuk membuat pengungkapan konsep yang lebih jelas.

• Penerapan logika dalam pengambilan keputusan

Dewasa ini, fuzzy merupakan salah satu metode memiliki aplikasi luas di bidang kontrol. Hal ini disebabkan a.l.

• kontrol memiliki potensi aplikasi yang sangat luas dan dibutuhkan di berbagai bidang

• kuantitas suatu materi dalam system kontrol sangat jelas, dan dapat diekspresikan dengan istilah-istilah yang fuzzy seperti “besar”, “banyak”

• aturan dalam kontrol mudah untukm didefinisikan memakai kata-kata. Misalnya “jika suhu dalam ruangan terlalu dingin, naikkan suhu penghangat”

• perkembangan teori fuzzy sangat pesat, sehingga batas-batasnya dapat dirumuskan dengan jelas.

b. Neural Networks (NN)

Neural Networks (Jaringan Saraf Tiruan) menurut Haykin didefinisikan sebagai berikut :

Page 182: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

“Sebuah neural network (JST: Jaringan Saraf Tiruan) adalah prosesor yang terdistribusi paralel, terbuat dari unit-unit yang sederhana, dan memiliki kemampuan untuk menyimpan pengetahuan yang diperoleh secara eksperimental dan siap pakai untuk berbagai tujuan. Neural network ini meniru otak manusia dari sudut : 1) Pengetahuan diperoleh oleh network dari lingkungan, melalui suatu proses pembelajaran. 2) Kekuatan koneksi antar unit yang disebut synaptic weights, berfungsi untuk menyimpan pengetahuan yang telah diperoleh oleh jaringan tersebut.”

Pada tahun 1943, Mc.Culloch dan Pitts memperkenalkan model matematika yang merupakan penyederhanaan dari struktur sel saraf yang sebenarnya (lihat gambar 1).

Gambar 2 McCulloch & Pitts neuron model

Gambar 2 memperlihatkan bahwa sebuah neuron memiliki tiga komponen:

• synapse (w1 , w2 ,…,wn) T

• alat penambah (adder)

• fungsi aktifasi (f)

Korelasi antara ketiga komponen ini dirumuskan pada persamaan (1)

Signal x berupa vektor berdimensi n (x1 , x2 ,…,xn)T akan mengalami penguatan oleh synapse w (w1, w2 ,…,wn)T. Selanjutnya akumulasi dari penguatan tersebut akan mengalami transformasi oleh fungsi aktifasi f.

Page 183: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Fungsi f ini akan memonitor, bila akumulasi penguatan signal itu telah melebihi batas tertentu, maka sel neuron yang semula berada dalam kondisi “0”, akan mengeluarkan signal “1”. Berdasarkan nilai output tersebut (=y), sebuah neuron dapat berada dalam dua status: “0” atau “1”. Neuron disebut dalam kondisi firing bila menghasilkan output bernilai “1”.

Sebuah neural network dapat dianalisa dari dua sisi:

• bagaimana neuron-neuron tersebut dirangkaikan dalam suatu jaringan (arsitektur)

• bagaimana jaringan tersebut dilatih agar memberikan output sesuai dengan yang dikehendaki (algoritma pembelajaran).

Algoritma pembelajaran ini menentukan cara bagaimana nilai penguatan yang optimal diperoleh secara otomatis. Berdasarkan arsitekturnya, neural network dapat dikategorikan, antara lain, single-layer neural network, multilayer neural network, recurrent neural network dsb. Berbagai algoritma pembelajaran antara lain Hebb’s law, Delta rule, Backpropagation algorithm, Self Organizing Feature Map, dsb.

Berawal dari diperkenalkannya model matematika neuron oleh McCulloch & Pitts, penelitian di bidang neural network berkembang cukup pesat, dan mencapai puncak keemasan pertama pada era tahun 60, dan puncak kedua pada pertengahan tahun 80-an.

Penelitian dalam bidang ini, dapat dibagi dalam tiga kategori:

• Riset untuk meneliti proses informasi yang terjadi pada otak dan jaringan saraf. Tema ini merupakan porsi penelitian para ahli medis dan neuroscientist.

• Penelitian teoritis untuk mendalami konsep dasar proses informasi pada otak. Kategori ini memerlukan ketajaman analisa matematika untuk menggali dasar-dasar teori dari proses tersebut.

• Penelitian yang bertujuan memanfaatkan teori-teori yang telah ada untuk aplikasi. Dalam hal ini, perlu sekali memperhatikan tingkat akurasi sistem, dan menekan biaya serendah mungkin (low cost solution).

Dewasa ini, neural network telah diaplikasikan di berbagai bidang. Hal ini dikarenakan neural network memiliki kelebihan-kelebihan sbb.

• Dapat memecahkan problema non-linear yang umum dijumpai di aplikasi

• Kemampuan memberikan jawaban terhadap pattern yang belum pernah dipelajari (generalization)

• Dapat secara otomatis mempelajari data numerik yang diajarkan pada jaringan tersebut

Page 184: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

c. Probabilistic Reasoning (PR) dan Genetic Algorithm (GA)

Reasoning berarti mengambil suatu keputusan atas suatu alasan atau sebab tertentu. Dua jenis reasoning adalah logical reasoning dan probabilistic reasoning. Salah satu kelebihan probabilistic reasoning dibandingkan logical reasoning terletak pada kemampuan untuk mengambil keputusan yang rasional, walaupun informasi yang diolah kurang lengkap atau mengandung unsur ketidakpastian. Termasuk dalam kategori PR antara lain teori Chaos, Belief Networks, Genetic Algorithm. Diskusi dalam makalah ini difokuskan pada salah satu metode dalam PR, yaitu Genetic Algorithm (GA).

Gambar 3 Urutan proses pada GA

Dasar-dasar GA digali oleh John Holland pada pertengahan tahun 70-an. GA adalah metode komputasi yang meniru proses evolusi dan seleksi alam. Metode ini sering dimanfaatkan untuk mencari nilai optimal suatu fungsi/permasalahan.

Gambar 3 menunjukkan urutan tahapan dalam GA. Untuk mencari nilai optimal tersebut, pertama-tama parameter-parameter permasalahan ditransfer kedalam bentuk genetik sebuah kromosom individu yang disebut genotype. Kromosom ini terdiri dari sederetan string (misalnya angka “0” dan

“1”) yang merupakan analogi dari rantai DNA: A, T, G dan C yang sebenarnya, pada tubuh makhluk hidup. Selanjutnya suatu populasi yang terdiri dari ribuan kromosom individu ini mengalami proses seleksi, crossover (persilangan) dan mutasi yang meniru proses biologi yang terjadi di alam.

Page 185: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Operasi ini diulang-ulang, dari satu generasi ke generasi berikutnya. Kualitas suatu individu ditunjukkan oleh nilai fitness, yang diukur dengan suatu kriteria yang mencerminkan sejauh mana kromosom individu tersebut mendekati nilai optimal yang diinginkan. Kriteria ini menjadi alat kontrol bagi proses evolusi, agar kondisi fitness generasi yang mendatang lebih baik daripada generasi-generasi sebelumnya. Setelah melewati ratusan atau mungkin ribuan generasi, proses evolusi ini akan menghasilkan individu-individu dengan nilai fitness yang tinggi. Hal ini mencerminkan diperolehnya jawaban yang merupakan pendekatan terhadap nilai optimal yang diinginkan.

Beberapa keunggulan yang dimiliki oleh GA adalah sbb.

• GA memiliki kemampuan untuk mencari nilai optimal secara paralel, melalui proses kerjasama antara berbagai unit, yang disebut kromosom individu.

• GA tidak memerlukan perhitungan matematika yang rumit seperti differensial yang diperlukan oleh algoritma optimisasi yang lain.

Namun demikian GA memiliki juga kelemahan dan keterbatasan.

• Tidak memiliki rumusan yang pasti, bagaimana mentransfer parameter permasalahan ke dalam kode genetik. Dengan kata lain, hal ini memerlukan pengalaman dan wawasan dari desainer.

• Banyak parameter yang perlu diset secara baik agar proses evolusi dalam GA berjalan sesuai dengan yang diharapkan.

• Penentuan rumus menghitung fitness merupakan hal yang sangat penting dan mempengaruhi proses evolusi pada GA. Sayangnya tidak ada prosedur yang baku bagaimana menentukan rumus tsb.

Dalam hal ini pengalaman dari desainer memegang peranan penting. Terlepas dari kendala yang ada, GA merupakan alternatif solusi yang dikenal cukup handal dalam berbagai masalah optimisasi.

4. RISET DAN APLIKASI SOFTCOMPUTING

Dewasa ini penelitian di bidang softcomputing berkembang dengan pesat dan aplikasinya dapat ditemukan di berbagai bidang. Hal ini disebabkan softcomputing menawarkan solusi yang sangat sesuai dengan karakteristik informasi pada real-life domain yang senantiasa diikuti dengan factor impresisi, ketidakpastian, dan memerlukan kemampuan pembelajaran.

Berawal dari pemakaiannya untuk alat kontrol mesin uap, dewasa ini fuzzy memiliki wilayah aplikasi yang luas terutama dalam bidang kontrol, robotika, pattern recognition, sistem cerdas, dll. Selain paper dan artikel yang dipublikasikan oleh berbagai journal

Page 186: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

ilmiah, diskusi mengenai fuzzy ini dapat diikuti di berbagai milis, maupun newsgroup seperti comp.ai.fuzzy.

Arsip posting newsgroup ini dapat dibaca lewat http://groups.google.com/ dengan mengetikkan “comp.ai.fuzzy” pada kotak pencarian.

Neural Network memiliki aplikasi yang sangat luas di bidang pattern recognition, seperti voice recognition, character recognition maupun aplikasi-aplikasi pada bidang ekonomi, bisnis dan bioteknologi. Salah satu forum diskusi virtual (newsgroup) yang terkenal di bidang ini adalah comp.ai.neural-nets yang arsipnya dapat dilihat di google, dengan cara sama sebagaimana uraian sebelumnya. Kumpulan dari materi diskusi yang berlangsung sejak 1994 di forum ini, kemudian dirangkumkan oleh Warren Sale sebagai FAQ (Frequently Asked Questions) yang dapat dilihat arsipnya di ftp://ftp.sas.com/pub/neural/FAQ.html

Aplikasi Genetic Algorithm dapat ditemukan di problem optimisasi seperti job-scheduling, optimisasi rute mobil, penentuan kandidat gen yang memiliki potensi kedokteran dan farmasi pada bidang bioinformatika. Salah satu forum diskusi yang cukup hangat mengenai riset di bidang GA adalah comp.ai.genetic (newsgroup). Arsip diskusi pada forum ini dapat dicari dengan cara sebagaimana diuraikan di atas. Selain itu, informasi mengenai Genetic Algorithm ini dapat juga dilihat pada situs http://www.aic.nrl.navy.mil/galist/ Salah satu journal yang didedikasikan untuk mempublikasikan penelitian di bidang softcomputing di antaranya adalah “Soft Computing - Fusion of Foundations, Methodologies and Applications” terbitan Springer-Verlag Heidelberg. Journal lain

adalah Applied Soft Computing yang diterbitkan oleh Elsevier. Disamping itu, paper mengenai teori dan aplikasi softcomputing dapat dibaca pada journal-journal IEEE, IEICE, maupun proseding seminar-seminar internasional dalam bidang tsb.

Ciri khas dari softcomputing adalah penekanan pada partnership atau kerjasama yang saling menguntungkan dari berbagai metode yang ada. Tiap metode memiliki segi positif yang dapat disumbangkan secara komplementer, menutupi kekurangan dari metode yang lain. Contoh populer dari kerjasama komplementer ini adalah system neurofuzzy. Aplikasi dari kombinasi kedua metode ini dapat dimanfaatkan untuk system control pada AC, mesin cuci dan berbagai macam alat kebutuhan sehari-hari konsumen. Kombinasi lain dapat ditemukan pada system neuroGA, dimana GA dimanfaatkan untuk menentukan struktur yang optimal dari suatu neural network.

Diposkan oleh hermasyah di 23:11 1 komentar

TEMPERATURE RECORDING SYSTEM

TEMPERATURE RECORDING SYSTEM

A. Model Fisis System

Page 187: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Temperature

Thermocouple

Amplifier

Recorder

Pen Trace

Qo

Qi

B. Transfer Function

C. Persamaan Ruang Keadaan

Persamaan Karakteristik system

Page 188: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Maka Persamaan Ruang Keadaannya adalah :

D. Analisis Controllability and Observeability

1. Mencari persamaan awal karakteristik ystem

Page 189: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Dimana

2. Mencari matriks transformasi T=M.W

Page 190: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Untuk Matriks Observeabilitynya adalah :

Maka Matriks Transformasinya adalah :

Mencari T-1

Page 191: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

3. Menentukan Nilai K

E. Respon Transient Sistem

Page 192: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

F. Uji Coba Di Mathlab

>> %menentukan persamaan keadaan sistem

>> num=[1597.44];

>> den=[1 60.06 2396.17 31948.88];

>> [A,B,C,D]=tf2ss(num,den)

A =

1.0e+004 *

-0.0060 -0.2396 -3.1949

0.0001 0 0

0 0.0001 0

B =

1

0

0

Page 193: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

C =

1.0e+003 *

0 0 1.5974

D =

0

>> %menentukan fungsi alih dari persamaan keadaan

>> A=[0 1 0;0 0 1;-31948.88 -2396.17 -60.06];

>> B=[0;0;1];

>> C=[1 0 0 ];

>> D=[0];

>> H=tf(ss(A,B,C,D)

Transfer function:

1

------------------------------------

s^3 + 60.06 s^2 + 2396 s + 3.195e004

>> %Menentukan kestabilan sistem uji observeability

>> A=[0 1 0;0 0 1;-31948.88 -2396.17 -60.06];

>> B=[0;0;1];

>> C=[1 0 0 ];

>> D=[0];

>> W=[B A*B A^2*B]

W =

1.0e+003 *

Page 194: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

0 0 0.0010

0 0.0010 -0.0601

0.0010 -0.0601 1.2110

>> d=det(W)

d =

-1

>> %uji Observeability

>> A=[0 1 0;0 0 1;-31948.88 -2396.17 -60.06];

>> B=[0;0;1];

>> C=[1 0 0 ];

>> test=obsv(A,C);

>> rank(obsv(A,C))

ans =

3

G. LQR Dengan Waktu Tak Hingga

>> A=[0 1 0;

0 0 1;

-3194.88 -2396.17 -60.06];

Page 195: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

>> B=[0;0;1];

>> Q=[1 0 0;

0 1 0;

0 0 1];

>> R=[1];

>> [K,S,e] = lqr(A,B,Q,R)

K =

0.0002 0.0116 0.0085

S =

37.3351 27.2203 0.0002

27.2203 21.1030 0.0116

0.0002 0.0116 0.0085

e =

-29.3443 +38.1328i

-29.3443 -38.1328i

-1.3800

Page 196: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

>> H=[1 -60,06 -2396,17 -3194,88]

H =

Columns 1 through 4

1 -60 6 -2396

Columns 5 through 7

17 -3194 88

>> G=roots(H)

G =

60.5545

-0.2791 + 6.1742i

-0.2791 - 6.1742i

Page 197: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

-0.0119 + 1.1753i

-0.0119 - 1.1753i

0.0275

Uji di Mathlab

• A =[-60.06 -2396 -31949;

• 1 0 0;

• 0 1 0];

• B =[1;0;0];

• C =[0 0 1597.4];

• D =[0];

• Q=[2200 0 0;

• 0 0 0;

• 0 0 0];

• R=[1];

• K=lqr(A,B,Q,R)

• [K,P,E]=lqr(A,B,Q,R)

• k1=K(1);k2=K(2);k3=K(3);

• AA=A-B*K;

• BB=B*k1;

• CC=C;

• DD=D;

Page 198: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

• t=1:1:1;

• [y,x,t]=step(AA,BB,CC,DD,1,t)

• plot(t,y)

• grid

• title('Respon unit step untuk temperature recording')

• xlabel('Time(sec)')

• ylabel('Amplitude')

Step Response

Q=[2500 0 0;0 0 0;0 0 0];

Page 199: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Step Response

Q=[2300 0 0;0 0 0;0 0 0];

Step Response

Kesimpulan

Page 200: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Dari hasil analisa dan uji coba di mathlab, maka dapat kami simpulkan sebagai berikut :

1. Yang akan dioptimalkan pada temperature recording system ini adalah pada system penyimpannya (recorder) yang diharapkan mampu secara optimal merekam data suhu/temperature yang diukur

2. Sebelum dioptimalkan, terjadi overshoot yang cukup panjang sampai 1,8 sekon dan masih belum stabil

3. Setelah dioptimalkan, overshoot hanya terjadi selama 0.2 sekon, dan kemudian stabil

4. Untuk mengoptimalkan sistem recorder tersebut, maka pada matriks Q nilai a11

berkisar pada 23005. Semakin tinggi dari 2300 nilai a11 pada matriks Q, maka kestabilan tidak terjadi

pada posisi 1, dan begitu sebaliknya.

Diposkan oleh hermasyah di 21:50 0 komentar

SISTEM KENDALI POSISI SAYAP

SISTEM KENDALI POSISI SAYAP

Dari

SUATU PESAWAT MODERN

PreAmp

Penguat Daya dengan Arus FB

Motor DC

Roda Gigi

Beban

Takometer

Perintah

Sensor

Posisi control permukaan

+

-

Page 201: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

+

-

θr

Θy

Model System

Kt

K2

Kb

Ks

K

K1

Ki

N

Sensor

θr

θe

E

+

Page 202: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

-

+

-

-

+

Ea

Ia

Tm

ωm

θm

Penguat daya

Balikan Arus

Balikan Takometer

Rasio Gir

Page 203: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Tujuan system kendali adalah untuk mengendalikan posisi sirip kendali dari suatu pesawat modern. Sehubungan dengan permintaan perbaikan respons dan keandalan, permukaan kendali dari pesawat modern dikendalikan dengan actuator listrik dengan pengendalian elektronika.

Tujuan system adalah supaya keluaran system θy(t) mengikuti masukan θr(t). Parameter system diberikan sebagai berikut :

Bati encoder Ks=1 V/rad

Bati preamplifier K = variable

Bati amplifier daya K1 = 10 V/V

Bati balikan arus K2 = o.5 V/A

Bati balikan takometer Kt = 0 V/rad/det

Hambatan jangkar motor Ra = 5,0 Ώ

Induktansi jagkar motor La = 0,003 H

Konstanta torsi motor Ki = 9,0 oz-in./A

Konstanta emf-balik motor Kb = 0,0636 V/rad/det

Inersia Rotor motor Jm = 0,0001 oz-in.-det2

Inersia beban JL = 0,01 oz-in.-det2

Koefisien gesekan viskos motor Bm = 0,005 0z-in.-det

Koefisien gesekan viskos beban BL = 1,0 oz-in.-det

Perbandingan rentetan roda gigi antara motor dan beban N = θy/θm = 1/10

Karena batang motor digabungkan ke beban dengan suatu rentetan roda gigi dengan perbandingan roda gigi N, θy = Nθm, inersia total dan koefisien gesekan viskos dilihat dari motor secara berurutan adalah :

Page 204: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Fungsi alih lintasan maju dari system balikan satuan ditulis dengan menerapkan rumus bati grafik aliran sinyal :

Jika system kendali posisi dengan induktansi jangkar La = 0,003 H. Fungsi alih lintasan majunya adalah :

jika K=7,248 maka :

Maka persamaan karakteristiknya adalah :

maka persamaan differensialnya adalah :

Dengan menyusun ulang persamaan terakhir sehingga bagian turunan orde tertinggi dihasilkan persamaannya, didapat :

Variabel keadaan ditentukan sebagai :

Page 205: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Kemudian persamaan keadaan dinyatakan dengan persamaan vector matriks

dengan x(t) adalah vector keadaan (2x1), u(t) masukan scalar, dan

Persamaan keluarannya adalah

Persamaan Keadaan :

Uji controllability system

1.Mencari persamaan awal karakteristik system

=

det.

=

Page 206: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

2. Mencari matriks transformasi T=M.W

=

=

Page 207: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

3. Menentukan Nilai K

Page 208: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Uji di Mathlab

1.Menentukan persamaan keadaan system dari transfer function

num=[1.5*10^7];

den=[1 3408.3 1204000 1.5*10^7];

[A,B,C,D]=tf2ss(num,den)

A =

1.0e+007 *

-0.0003 -0.1204 -1.5000

0.0000 0 0

0 0.0000 0

B =

1

0

0

Page 209: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

C =

0 0 15000000

D =

0

2.Menentukan fungsi alih dari persamaan keadaan

A =[-0.0003*10^7 -0.1204*10^7 -1.5000*10^7;

1 0 0;

0 1 0];

B =[1;0;0];

C =[ 0 0 15000000];

D =[0];

H=tf(ss(A,B,C,D))

Transfer function:

1.5e007

--------------------------------------

s^3 + 3000 s^2 + 1.204e006 s + 1.5e007

3.Uji controlability

A =[-0.0003*10^7 -0.1204*10^7 -1.5000*10^7;

1 0 0;

0 1 0];

B =[1;0;0];

C =[ 0 0 15000000];

D =[0];

Page 210: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

W=[B A*B A^2*B]

W =

1.0e+006 *

0.0000 -0.0030 7.7960

0 0.0000 -0.0030

0 0 0.0000

d=det(W)

d =

1

4.Uji Observeability

A =[-0.0003*10^7 -0.1204*10^7 -1.5000*10^7;

1 0 0;

0 1 0];

B =[1;0;0];

C =[ 0 0 15000000];

D =[0];

test=obsv(A,C);

rank(obsv(A,C))

ans =

3

5.LQR dengan waktu tak hingga

A =[-0.0003*10^7 -0.1204*10^7 -1.5000*10^7;

Page 211: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

1 0 0;

0 1 0];

B =[1;0;0];

C =[ 0 0 15000000];

D =[0];

Q=[5993 0 0;

0 0 0;

0 0 0];

R=[1];

K=lqr(A,B,Q,R)

[K,P,E]=lqr(A,B,Q,R)

k1=K(1);k2=K(2);k3=K(3);

AA=A-B*K;

BB=B*k1;

CC=C;

DD=D;

t=1:1:1;

[y,x,t]=step(AA,BB,CC,DD,1,t)

plot(t,y)

grid

title('Respon unit step untuk temperature recording')

xlabel('Time(sec)')

ylabel('Amplitude')

Page 212: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

K =

1.0028 12.4937 -0.0000

K =

1.0028 12.4937 -0.0000

P =

1.0e+008 *

0.0000 0.0000 -0.0000

0.0000 0.0124 0.1504

-0.0000 0.1504 1.8741

E =

1.0e+003 *

-2.5269

-0.4613

-0.0129

Page 214: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Resistor adalah komponen dasar

elektronika yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu

rangkaian. Sesuai dengan namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari

bahan karbon . Dari hukum Ohms diketahui, resistansi berbanding terbalik dengan

jumlah arus yang mengalir melaluinya. Satuan resistansi dari suatu resistor disebut Ohm

atau dilambangkan dengan simbol W (Omega). Tipe resistor yang umum adalah

berbentuk tabung dengan dua kaki tembaga di kiri dan kanan. Pada badannya terdapat

lingkaran membentuk gelang kode warna untuk memudahkan pemakai mengenali besar

resistansi tanpa mengukur besarnya dengan Ohmmeter. Kode warna tersebut adalah

standar manufaktur yang dikeluarkan oleh EIA (Electronic Industries Association) seperti

yang ditunjukkan pada tabel berikut. Waktu penulis masuk pendaftaran kuliah elektro,

ada satu test yang harus dipenuhi yaitu diharuskan tidak buta warna. Belakangan baru

diketahui bahwa mahasiswa elektro wajib untuk bisa membaca warna gelang resistor

(barangkali).

Gambar I.1 Kode Warna

Page 215: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar 1.2 Contoh Resistor

Resistansi dibaca dari warna gelang yang paling depan ke arah gelang toleransi

berwarna coklat, merah, emas atau perak. Biasanya warna gelang toleransi ini berada

pada badan resistor yang paling pojok atau juga dengan lebar yang lebih menonjol,

sedangkan warna gelang yang pertama agak sedikit ke dalam. Dengan demikian pemakai

sudah langsung mengetahui berapa toleransi dari resistor tersebut. Kalau anda telah bisa

menentukan mana gelang yang pertama selanjutnya adalah membaca nilai resistansinya.

Jumlah gelang yang melingkar pada resistor umumnya sesuai dengan besar

toleransinya. Biasanya resistor dengan toleransi 5%, 10% atau 20% memiliki 3 gelang

(tidak termasuk gelang toleransi). Tetapi resistor dengan toleransi 1% atau 2% (toleransi

kecil) memiliki 4 gelang (tidak termasuk gelang toleransi). Gelang pertama dan

seterusnya berturut-turut menunjukkan besar nilai satuan, dan gelang terakhir adalah

faktor pengalinya.

Misalnya resistor dengan gelang kuning, violet, merah dan emas. Gelang

berwarna emas adalah gelang toleransi. Dengan demikian urutan warna gelang resitor ini

adalah, gelang pertama berwarna kuning, gelang kedua berwana violet dan gelang ke tiga

berwarna merah. Gelang ke empat tentu saja yang berwarna emas dan ini adalah gelang

toleransi. Dari tabel-1 diketahui jika gelang toleransi berwarna emas, berarti resitor ini

memiliki toleransi 5%. Nilai resistansisnya dihitung sesuai dengan urutan warnanya.

Pertama yang dilakukan adalah menentukan nilai satuan dari resistor ini. Karena resitor

ini resistor 5% (yang biasanya memiliki tiga gelang selain gelang toleransi), maka nilai

satuannya ditentukan oleh gelang pertama dan gelang kedua. Masih dari tabel-1 diketahui

gelang kuning nilainya = 4 dan gelang violet nilainya = 7. Jadi gelang pertama dan kedua

atau kuning dan violet berurutan, nilai satuannya adalah 47. Gelang ketiga adalah faktor

pengali, dan jika warna gelangnya merah berarti faktor pengalinya adalah 100. Sehingga

dengan ini diketahui nilai resistansi resistor tersebut adalah nilai satuan x faktor pengali

atau 47 x 100 = 4.7K Ohm dan toleransinya adalah 5%.

Page 216: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Spesifikasi lain yang perlu diperhatikan dalam memilih resitor pada suatu

rancangan selain besar resistansi adalah besar watt-nya. Karena resistor bekerja dengan

dialiri arus listrik, maka akan terjadi disipasi daya berupa panas sebesar W=I2R watt.

Semakin besar ukuran fisik suatu resistor bisa menunjukkan semakin besar kemampuan

disipasi daya resistor tersebut.

Umumnya di pasar tersedia ukuran 1/8, 1/4, 1, 2, 5, 10 dan 20 watt. Resistor yang

memiliki disipasi daya 5, 10 dan 20 watt umumnya berbentuk kubik memanjang persegi

empat berwarna putih, namun ada juga yang berbentuk silinder. Tetapi biasanya untuk

resistor ukuran jumbo ini nilai resistansi dicetak langsung dibadannya, misalnya

100W5W.

I.2 Kapasitor

I.2.1 Prinsip dasar dan spesifikasi elektriknya

Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik.

Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan

dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik,

gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-

muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat

yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan

positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif

tidak bisa menuju ke ujung kutup positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-

konduktif. Muatan elektrik ini "tersimpan" selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung

kakinya. Di alam bebas, phenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-

muatan positif dan negatif di awan.

Page 217: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar I.3 prinsip dasar kapasitor

1.2.2 Kapasitansi

Kapasitansi didefenisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat

menampung muatan elektron. Coulombs pada abad 18 menghitung bahwa 1 coulomb =

6.25 x 1018 elektron. Kemudian Michael Faraday membuat postulat bahwa sebuah

kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan tegangan 1 volt dapat

memuat muatan elektron sebanyak 1 coulombs. Dengan rumus dapat ditulis :

Q = CV …………….(1)

Q = muatan elektron dalam C (coulombs)

C = nilai kapasitansi dalam F (farads)

V = besar tegangan dalam V (volt)

Dalam praktek pembuatan kapasitor, kapasitansi dihitung dengan mengetahui luas

area plat metal (A), jarak (t) antara kedua plat metal (tebal dielektrik) dan konstanta (k)

bahan dielektrik. Dengan rumusan dapat ditulis sebagai berikut :

C = (8.85 x 10-12) (k A/t) ...(2)

Berikut adalah tabel contoh konstanta (k) dari beberapa bahan dielektrik yang

disederhanakan.

Udara vakum k = 1

Aluminium oksida k = 8

Keramik k = 100 - 1000

Gelas k = 8

Polyethylene k = 3

Tabel I.1 Tabel Konstanta Bahan Dielektrik

Untuk rangkain elektronik praktis, satuan farads adalah sangat besar sekali.

Umumnya kapasitor yang ada di pasar memiliki satuan uF (10-6 F), nF (10-9 F) dan pF

Page 218: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

(10-12 F). Konversi satuan penting diketahui untuk memudahkan membaca besaran

sebuah kapasitor. Misalnya 0.047uF dapat juga dibaca sebagai 47nF, atau contoh lain

0.1nF sama dengan 100pF.

I.2.3 Tipe Kapasitor

Kapasitor terdiri dari beberapa tipe, tergantung dari bahan dielektriknya. Untuk lebih

sederhana dapat dibagi menjadi 3 bagian, yaitu kapasitor electrostatic, electrolytic dan

electrochemical.

I.2.3.1 Kapasitor Electrostatic

Kapasitor electrostatic adalah kelompok kapasitor yang dibuat dengan bahan

dielektrik dari keramik, film dan mika. Keramik dan mika adalah bahan yang popular

serta murah untuk membuat kapasitor yang kapasitansinya kecil. Tersedia dari besaran pF

sampai beberapa uF, yang biasanya untuk aplikasi rangkaian yang berkenaan dengan

frekuensi tinggi. Termasuk kelompok bahan dielektrik film adalah bahan-bahan material

seperti polyester (polyethylene terephthalate atau dikenal dengan sebutan mylar),

polystyrene, polyprophylene, polycarbonate, metalized paper dan lainnya.

Mylar, MKM, MKT adalah beberapa contoh sebutan merek dagang untuk

kapasitor dengan bahan-bahan dielektrik film. Umumnya kapasitor kelompok ini adalah

non-polar.

I.2.3.2 Kapasitor Electrolytic

Kelompok kapasitor electrolytic terdiri dari kapasitor-kapasitor yang bahan

dielektriknya adalah lapisan metal-oksida. Umumnya kapasitor yang termasuk kelompok

ini adalah kapasitor polar dengan tanda + dan - di badannya. Mengapa kapasitor ini dapat

memiliki polaritas, adalah karena proses pembuatannya menggunakan elektrolisa

sehingga terbentuk kutup positif anoda dan kutup negatif katoda.

Telah lama diketahui beberapa metal seperti tantalum, aluminium, magnesium,

titanium, niobium, zirconium dan seng (zinc) permukaannya dapat dioksidasi sehingga

Page 219: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

membentuk lapisan metal-oksida (oxide film). Lapisan oksidasi ini terbentuk melalui

proses elektrolisa, seperti pada proses penyepuhan emas. Elektroda metal yang dicelup

kedalam larutan electrolit (sodium borate) lalu diberi tegangan positif (anoda) dan larutan

electrolit diberi tegangan negatif (katoda). Oksigen pada larutan electrolyte terlepas dan

mengoksidai permukaan plat metal. Contohnya, jika digunakan Aluminium, maka akan

terbentuk lapisan Aluminium-oksida (Al2O3) pada permukaannya.

Gambar I.4 Kapasitor Elco

Dengan demikian berturut-turut plat metal (anoda), lapisan-metal-oksida dan

electrolyte(katoda) membentuk kapasitor. Dalam hal ini lapisan-metal-oksida sebagai

dielektrik. Dari rumus (2) diketahui besar kapasitansi berbanding terbalik dengan tebal

dielektrik. Lapisan metal-oksida ini sangat tipis, sehingga dengan demikian dapat dibuat

kapasitor yang kapasitansinya cukup besar.

Karena alasan ekonomis dan praktis, umumnya bahan metal yang banyak

digunakan adalah aluminium dan tantalum. Bahan yang paling banyak dan murah adalah

Aluminium. Untuk mendapatkan permukaan yang luas, bahan plat Aluminium ini

biasanya digulung radial. Sehingga dengan cara itu dapat diperoleh kapasitor yang

kapasitansinya besar. Sebagai contoh 100uF, 470uF, 4700uF dan lain-lain, yang sering

juga disebut kapasitor elco.

Bahan electrolyte pada kapasitor Tantalum ada yang cair tetapi ada juga yang

padat. Disebut electrolyte padat, tetapi sebenarnya bukan larutan electrolit yang menjadi

elektroda negatif-nya, melainkan bahan lain yaitu manganese-dioksida. Dengan demikian

Page 220: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

kapasitor jenis ini bisa memiliki kapasitansi yang besar namun menjadi lebih ramping

dan mungil. Selain itu karena seluruhnya padat, maka waktu kerjanya (lifetime) menjadi

lebih tahan lama. Kapasitor tipe ini juga memiliki arus bocor yang sangat kecil Jadi dapat

dipahami mengapa kapasitor Tantalum menjadi relatif mahal.

I.2.3.3 Kapasitor Electrochemical

Satu jenis kapasitor lain adalah kapasitor electrochemical. Termasuk kapasitor

jenis ini adalah batere dan accu. Pada kenyataanya batere dan accu adalah kapasitor yang

sangat baik, karena memiliki kapasitansi yang besar dan arus bocor (leakage current)

yang sangat kecil. Tipe kapasitor jenis ini juga masih dalam pengembangan untuk

mendapatkan kapasitansi yang besar namun kecil dan ringan, misalnya untuk applikasi

mobil elektrik dan telepon selular.

1.2.4 Membaca Kapasitansi

Pada kapasitor yang berukuran besar, nilai kapasitansi umumnya ditulis dengan

angka yang jelas. Lengkap dengan nilai tegangan maksimum dan polaritasnya. Misalnya

pada kapasitor elco dengan jelas tertulis kapasitansinya sebesar 22uF/25v.

Kapasitor yang ukuran fisiknya mungil dan kecil biasanya hanya bertuliskan 2

(dua) atau 3 (tiga) angka saja. Jika hanya ada dua angka satuannya adalah pF (pico

farads). Sebagai contoh, kapasitor yang bertuliskan dua angka 47, maka kapasitansi

kapasitor tersebut adalah 47 pF.

Jika ada 3 digit, angka pertama dan kedua menunjukkan nilai nominal, sedangkan

angka ke-3 adalah faktor pengali. Faktor pengali sesuai dengan angka nominalnya,

berturut-turut 1 = 10, 2 = 100, 3 = 1.000, 4 = 10.000 dan seterusnya. Misalnya pada

kapasitor keramik tertulis 104, maka kapasitansinya adalah 10 x 10.000 = 100.000pF atau

= 100nF. Contoh lain misalnya tertulis 222, artinya kapasitansi kapasitor tersebut adalah

22 x 100 = 2200 pF = 2.2 nF.

Page 221: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Selain dari kapasitansi ada beberapa karakteristik penting lainnya yang perlu

diperhatikan. Biasanya spesifikasi karakteristik ini disajikan oleh pabrik pembuat didalam

datasheet. Berikut ini adalah beberapa spesifikasi penting tersebut.

1.2.5 Tegangan Kerja (working voltage)

Tegangan kerja adalah tegangan maksimum yang diijinkan sehingga kapasitor

masih dapat bekerja dengan baik. Para elektro- mania barangkali pernah mengalami

kapasitor yang meledak karena kelebihan tegangan. Misalnya kapasitor 10uF 25V, maka

tegangan yang bisa diberikan tidak boleh melebihi 25 volt dc. Umumnya kapasitor-

kapasitor polar bekerja pada tegangan DC dan kapasitor non-polar bekerja pada tegangan

AC.

1.2.6 Temperatur Kerja

Kapasitor masih memenuhi spesifikasinya jika bekerja pada suhu yang sesuai.

Pabrikan pembuat kapasitor umumnya membuat kapasitor yang mengacu pada standar

popular. Ada 4 standar popular yang biasanya tertera di badan kapasitor seperti C0G

(ultra stable), X7R (stable) serta Z5U dan Y5V (general purpose). Secara lengkap kode-

kode tersebut disajikan pada table berikut.

Tabel I.2 Kode karakteristik kapasitor kelas I

Koefisien

Suhu

Faktor Pengali

Koefisien Suhu

Toleransi

Koefisien Suhu

Simbol PPM

per Co Simbol Pengali Simbol

PPM

per Co C 0.0 0 -1 G +/-30 B 0.3 1 -10 H +/-60 A 0.9 2 -100 J +/-120 M 1.0 3 -1000 K +/-250 P 1.5 4 -10000 L +/-500

ppm = part per million

Tabel I.3 Kode karakteristik kapasitor kelas II dan III

Page 222: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

suhu kerja

minimum

suhu kerja

maksimum

Toleransi

Kapasitansi

Simbol Co Simbol Co Simbol Persen

Z +10 2 +45 A +/- 1.0%

Y -30 4 +65 B+/- 1.5%

X -55 5 +85 C+/- 2.2%

6 +105 D+/-

3.3%

7 +125 E+/-

4.7%

8 +150 F+/-

7.5%

9 +200 P+/-

10.0%

R+/-

15.0%

S+/-

22.0%

T+22% /

-33%

U+22% /

-56%

V+22% /

-82%

I2.7 Toleransi

Seperti komponen lainnya, besar kapasitansi nominal ada toleransinya. Tabel

diatas menyajikan nilai toleransi dengan kode-kode angka atau huruf tertentu. Dengan

table di atas pemakai dapat dengan mudah mengetahui toleransi kapasitor yang biasanya

tertera menyertai nilai nominal kapasitor. Misalnya jika tertulis 104 X7R, maka

kapasitasinya adalah 100nF dengan toleransi +/-15%. Sekaligus dikethaui juga bahwa

Page 223: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

suhu kerja yang direkomendasikan adalah antara -55Co sampai +125Co (lihat tabel kode

karakteristik)

I.2.8 Insulation Resistance (IR)

Walaupun bahan dielektrik merupakan bahan yang non-konduktor, namun tetap

saja ada arus yang dapat melewatinya. Artinya, bahan dielektrik juga memiliki resistansi.

walaupun nilainya sangat besar sekali. Phenomena ini dinamakan arus bocor DCL (DC

Leakage Current) dan resistansi dielektrik ini dinamakan Insulation Resistance (IR).

Untuk menjelaskan ini, berikut adalah model rangkaian kapasitor.

model kapasitor :

C = Capacitance

ESR = Equivalent Series Resistance

L = Inductance

IR = Insulation Resistance

Jika tidak diberi beban, semestinya kapasitor dapat menyimpan muatan selama-lamanya.

Namun dari model di atas, diketahui ada resitansi dielektrik IR(Insulation Resistance)

yang paralel terhadap kapasitor. Insulation resistance (IR) ini sangat besar (MOhm).

Konsekuensinya tentu saja arus bocor (DCL) sangat kecil (uA). Untuk mendapatkan

kapasitansi yang besar diperlukan permukaan elektroda yang luas, tetapi ini akan

menyebabkan resistansi dielektrik makin kecil. Karena besar IR selalu berbanding

terbalik dengan kapasitansi (C), karakteristik resistansi dielektrik ini biasa juga disajikan

dengan besaran RC (IR x C) yang satuannya ohm-farads atau megaohm-micro farads.

I.2.9 Dissipation Factor (DF) dan Impedansi (Z)

Page 224: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Dissipation Factor adalah besar persentasi rugi-rugi (losses) kapasitansi jika

kapasitor bekerja pada aplikasi frekuensi. Besaran ini menjadi faktor yang diperhitungkan

misalnya pada aplikasi motor phasa, rangkaian ballast, tuner dan lain-lain. Dari model

rangkaian kapasitor digambarkan adanya resistansi seri (ESR) dan induktansi (L). Pabrik

pembuat biasanya meyertakan data DF dalam persen. Rugi-rugi (losses) itu didefenisikan

sebagai ESR yang besarnya adalah persentasi dari impedansi kapasitor Xc. Secara

matematis di tulis sebagai berikut :

Dari penjelasan di atas dapat dihitung besar total impedansi (Z total) kapasitor adalah :

Page 225: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Karakteristik respons frekuensi sangat perlu diperhitungkan terutama jika kapasitor

bekerja pada frekuensi tinggi. Untuk perhitungan- perhitungan respons frekuensi dikenal

juga satuan faktor qualitas Q (quality factor) yang tak lain sama dengan 1/DF.

I.3 Induktor

Masih ingat aturan tangan kanan pada pelajaran fisika ? Ini cara yang efektif

untuk mengetahui arah medan listrik terhadap arus listrik. Jika seutas kawat tembaga

diberi aliran listrik, maka di sekeliling kawat tembaga akan terbentuk medan listrik.

Dengan aturan tangan kanan dapat diketahui arah medan listrik terhadap arah arus listrik.

Caranya sederhana yaitu dengan mengacungkan jari jempol tangan kanan sedangkan

keempat jari lain menggenggam. Arah jempol adalah arah arus dan arah ke empat jari

lain adalah arah medan listrik yang mengitarinya.

Page 226: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Tentu masih ingat juga percobaan dua utas kawat tembaga paralel yang keduanya

diberi arus listrik. Jika arah arusnya berlawanan, kedua kawat tembaga tersebut saling

menjauh. Tetapi jika arah arusnya sama ternyata keduanya berdekatan saling tarik-

menarik. Hal ini terjadi karena adanya induksi medan listrik. Dikenal medan listrik

dengan simbol B dan satuannya Tesla (T). Besar akumulasi medan listrik B pada suatu

luas area A tertentu difenisikan sebagai besar magnetic flux. Simbol yang biasa

digunakan untuk menunjukkan besar magnetic flux ini adalah F dan satuannya Weber

(Wb = T.m2). Secara matematis besarnya adalah :

medan flux...(1)

Lalu bagaimana jika kawat tembaga itu dililitkan membentuk koil atau kumparan.

Jika kumparan tersebut dialiri listrik maka tiap lilitan akan saling menginduksi satu

dengan yang lainnya. Medan listrik yang terbentuk akan segaris dan saling menguatkan.

Komponen yang seperti inilah yang dikenal dengan induktor selenoid.

Dari buku fisika dan teori medan yang menjelimet, dibuktikan bahwa induktor

adalah komponen yang dapat menyimpan energi magnetik. Energi ini direpresentasikan

dengan adanya tegangan emf (electromotive force) jika induktor dialiri listrik. Secara

matematis tegangan emf ditulis :

tegangan emf .... (2)

Jika dibandingkan dengan rumus hukum Ohm V=RI, maka kelihatan ada

kesamaan rumus. Jika R disebut resistansi dari resistor dan V adalah besar tegangan jepit

jika resistor dialiri listrik sebesar I. Maka L adalah induktansi dari induktor dan E adalah

tegangan yang timbul jika induktor dilairi listrik. Tegangan emf di sini adalah respon

Page 227: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

terhadap perubahan arus fungsi dari waktu terlihat dari rumus di/dt. Sedangkan bilangan

negatif sesuai dengan hukum Lenz yang mengatakan efek induksi cenderung melawan

perubahan yang menyebabkannya. Hubungan antara emf dan arus inilah yang disebut

dengan induktansi, dan satuan yang digunakan adalah (H) Henry.

I.3.1 Induktor disebut self-induced

Arus listrik yang melewati kabel, jalur-jalur pcb dalam suatu rangkain berpotensi untuk

menghasilkan medan induksi. Ini yang sering menjadi pertimbangan dalam mendesain

pcb supaya bebas dari efek induktansi terutama jika multilayer. Tegangan emf akan

menjadi penting saat perubahan arusnya fluktuatif. Efek emf menjadi signifikan pada

sebuah induktor, karena perubahan arus yang melewati tiap lilitan akan saling

menginduksi. Ini yang dimaksud dengan self-induced. Secara matematis induktansi pada

suatu induktor dengan jumlah lilitan sebanyak N adalah akumulasi flux magnet untuk tiap

arus yang melewatinya :

induktansi ...... (3)

Gambar I.8 Induktor selenoida

Fungsi utama dari induktor di dalam suatu rangkaian adalah untuk melawan

fluktuasi arus yang melewatinya. Aplikasinya pada rangkaian dc salah satunya adalah

untuk menghasilkan tegangan dc yang konstan terhadap fluktuasi beban arus. Pada

aplikasi rangkaian ac, salah satu gunanya adalah bisa untuk meredam perubahan fluktuasi

arus yang tidak dinginkan. Akan lebih banyak lagi fungsi dari induktor yang bisa

diaplikasikan pada rangkaian filter, tuner dan sebagainya.

Page 228: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Dari pemahaman fisika, elektron yang bergerak akan menimbulkan medan elektrik di

sekitarnya. Berbagai bentuk kumparan, persegi empat, setegah lingkaran ataupun

lingkaran penuh, jika dialiri listrik akan menghasilkan medan listrik yang berbeda.

Penampang induktor biasanya berbentuk lingkaran, sehingga diketahui besar medan

listrik di titik tengah lingkaran adalah :

Medan listrik ........ (4)

Jika dikembangkan, n adalah jumlah lilitan N relatif terhadap panjang induktor l. Secara

matematis ditulis :

Lilitan per-meter……….(5)

Lalu i adalah besar arus melewati induktor tersebut. Ada simbol m yang dinamakan

permeability dan mo yang disebut permeability udara vakum. Besar permeability m

tergantung dari bahan inti (core) dari induktor. Untuk induktor tanpa inti (air winding) m

= 1.

Jika rumus-rumus di atas di subsitusikan maka rumus induktansi (rumus 3) dapat ditulis

menjadi :

Induktansi Induktor ..... (6)

Page 229: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Induktor selenoida dengan inti (core) :

L : induktansi dalam H (Henry)

m : permeability inti (core)

mo : permeability udara vakum

mo = 4p x 10-7

N : jumlah lilitan induktor

A : luas penampang induktor (m2)

l : panjang induktor (m)

Inilah rumus untuk menghitung nilai induktansi dari sebuah induktor. Tentu saja

rumus ini bisa dibolak-balik untuk menghitung jumlah lilitan induktor jika nilai

induktansinya sudah ditentukan.

1.3.2 Toroid

Ada satu jenis induktor yang kenal dengan nama toroid. Jika biasanya induktor

berbentuk silinder memanjang, maka toroid berbentuk lingkaran. Biasanya selalu

menggunakan inti besi (core) yang juga berbentuk lingkaran seperti kue donat.

Gambar I.10 Toroida

Page 230: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Jika jari-jari toroid adalah r, yaitu jari-jari lingkar luar dikurang jari-jari lingkar dalam.

Maka panjang induktor efektif adalah kira-kira :

Keliling lingkaran toroida …... (7)

Dengan demikian untuk toroida besar induktansi L adalah :

Induktansi Toroida ………(8)

Salah satu keuntungan induktor berbentuk toroid, dapat induktor dengan induktansi yang

lebih besar dan dimensi yang relatif lebih kecil dibandingkan dengan induktor berbentuk

silinder. Juga karena toroid umumnya menggunakan inti (core) yang melingkar, maka

medan induksinya tertutup dan relatif tidak menginduksi komponen lain yang berdekatan

di dalam satu pcb.

1.3.3 Ferit dan Permeability

Besi lunak banyak digunakan sebagai inti (core) dari induktor yang disebut ferit.

Ada bermacam-macam bahan ferit yang disebut ferromagnetik. Bahan dasarnya adalah

bubuk besi oksida yang disebut juga iron powder. Ada juga ferit yang dicampur dengan

bahan bubuk lain seperti nickle, manganase, zinc (seng) dan mangnesium. Melalui proses

yang dinamakan kalsinasi yaitu dengan pemanasan tinggi dan tekanan tinggi, bubuk

campuran tersebut dibuat menjadi komposisi yang padat. Proses pembuatannya sama

seperti membuat keramik. Oleh sebab itu ferit ini sebenarnya adalah keramik.

Ferit yang sering dijumpai ada yang memiliki m = 1 sampai m = 15.000. Dapat

dipahami penggunaan ferit dimaksudkan untuk mendapatkan nilai induktansi yang lebih

Page 231: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

besar relatif terhadap jumlah lilitan yang lebih sedikit serta dimensi induktor yang lebih

kecil.

Penggunaan ferit juga disesuaikan dengan frekeunsi kerjanya. Karena beberapa

ferit akan optimum jika bekerja pada selang frekuensi tertentu. Berikut ini adalah

beberapa contoh bahan ferit yang dipasar dikenal dengan kode nomer materialnya. Pabrik

pembuat biasanya dapat memberikan data kode material, dimensi dan permeability yang

lebih detail.

Tabel I. data material ferit

Sampai di sini kita sudah dapat menghitung nilai induktansi suatu induktor.

Misalnya induktor dengan jumlah lilitan 20, berdiameter 1 cm dengan panjang 2 cm serta

mengunakan inti ferit dengan m = 3000. Dapat diketahui nilai induktansinya adalah :

L » 5.9 mH

Page 232: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Selain ferit yang berbentuk silinder ada juga ferit yang berbentuk toroida.

Umumnya dipasar tersedia berbagai macam jenis dan ukuran toroida. Jika datanya

lengkap, maka kita dapat menghitung nilai induktansi dengan menggunakan rumus-

rumus yang ada. Karena perlu diketahui nilai permeability bahan ferit, diameter lingkar

luar, diameter lingkar dalam serta luas penampang toroida. Tetapi biasanya pabrikan

hanya membuat daftar indeks induktansi (inductance index) AL. Indeks ini dihitung

berdasarkan dimensi dan permeability ferit. Dengan data ini dapat dihitung jumlah lilitan

yang diperlukan untuk mendapatkan nilai induktansi tertentu. Seperti contoh tabel AL

berikut ini yang satuannya mH/100 lilitan.

Tabel AL

Rumus untuk menghitung jumlah lilitan yang diperlukan untuk mendapatkan nilai

induktansi yang diinginkan adalah :

Page 233: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Indeks AL ………. (9)

Misalnya digunakan ferit toroida T50-1, maka dari table diketahui nilai AL = 100. Maka

untuk mendapatkan induktor sebesar 4mH diperlukan lilitan sebanyak :

N » 20 lilitan

Rumus ini sebenarnya diperoleh dari rumus dasar perhitungan induktansi dimana

induktansi L berbanding lurus dengan kuadrat jumlah lilitan N2. Indeks AL umumnya

sudah baku dibuat oleh pabrikan sesuai dengan dimensi dan permeability bahan feritnya.

Permeability bahan bisa juga diketahui dengan kode warna tertentu. Misalnya

abu-abu, hitam, merah, biru atau kuning. Sebenarnya lapisan ini bukan hanya sekedar

warna yang membedakan permeability, tetapi berfungsi juga sebagai pelapis atau isolator.

Biasanya pabrikan menjelaskan berapa nilai tegangan kerja untuk toroida tersebut.

Contoh bahan ferit toroida di atas umumnya memiliki premeability yang kecil.

Karena bahan ferit yang demikian terbuat hanya dari bubuk besi (iron power). Banyak

juga ferit toroid dibuat dengan nilai permeability m yang besar. Bahan ferit tipe ini

terbuat dari campuran bubuk besi dengan bubuk logam lain. Misalnya ferit toroida FT50-

77 memiliki indeks AL = 1100.

1.3.4 Kawat tembaga

Untuk membuat induktor biasanya tidak diperlukan kawat tembaga yang sangat

panjang. Paling yang diperlukan hanya puluhan sentimeter saja, sehingga efek resistansi

bahan kawat tembaga dapat diabaikan. Ada banyak kawat tembaga yang bisa digunakan.

Untuk pemakaian yang profesional di pasar dapat dijumpai kawat tembaga dengan

standar AWG (American Wire Gauge). Standar ini tergantung dari diameter kawat,

resistansi dan sebagainya. Misalnya kawat tembaga AWG32 berdiameter kira-kira

Page 234: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

0.3mm, AWG22 berdiameter 0.7mm ataupun AWG20 yang berdiameter kira-kira

0.8mm. Biasanya yang digunakan adalah kawat tembaga tunggal dan memiliki isolasi.

Bab II

Catu Daya

II.1 Prinsip kerja catu daya linear

Perangkat elektronika mestinya dicatu oleh suplai arus searah DC (direct current)

yang stabil agar dapat dengan baik. Baterai atau accu adalah sumber catu daya DC yang

paling baik. Namun untuk aplikasi yang membutuhkan catu daya lebih besar, sumber dari

baterai tidak cukup. Sumber catu daya yang besar adalah sumber bolak-balik AC

(alternating current) dari pembangkit tenaga listrik. Untuk itu diperlukan suatu perangkat

catu daya yang dapat mengubah arus AC menjadi DC. Pada tulisan kali ini disajikan

prinsip rangkaian catu daya (power supply) linier mulai dari rangkaian penyearah yang

paling sederhana sampai pada catu daya yang ter-regulasi.

II.2 Penyearah RECTIFIER)

Prinsip penyearah (rectifier) yang paling sederhana ditunjukkan pada gambar II.1

berikut ini. Transformator diperlukan untuk menurunkan tegangan AC dari jala-jala

listrik pada kumparan primernya menjadi tegangan AC yang lebih kecil pada kumparan

sekundernya.

Gambar II.1 Rangkaian penyearah sederhana

Page 235: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Pada rangkaian ini, dioda berperan untuk hanya meneruskan tegangan positif ke

beban RL. Ini yang disebut dengan penyearah setengah gelombang (half wave). Untuk

mendapatkan penyearah gelombang penuh (full wave) diperlukan transformator dengan

center tap (CT) seperti pada gambar II.2.

Gambar II.2 Rangkaian penyearah gelombang penuh

Tegangan positif phasa yang pertama diteruskan oleh D1 sedangkan phasa yang

berikutnya dilewatkan melalui D2 ke beban R1 dengan CT transformator sebagai

common ground.. Dengan demikian beban R1 mendapat suplai tegangan gelombang

penuh seperti gambar di atas. Untuk beberapa aplikasi seperti misalnya untuk men-catu

motor dc yang kecil atau lampu pijar dc, bentuk tegangan seperti ini sudah cukup

memadai. Walaupun terlihat di sini tegangan ripple dari kedua rangkaian di atas masih

sangat besar.

Gambar II.3 Rangkaian penyearah setengah gelombang dengah filter C

Gambar II.3 adalah rangkaian penyearah setengah gelombang dengan filter

kapasitor C yang paralel terhadap beban R. Ternyata dengan filter ini bentuk gelombang

tegangan keluarnya bisa menjadi rata. Gambar II.4 menunjukkan bentuk keluaran

tegangan DC dari rangkaian penyearah setengah gelombang dengan filter kapasitor. Garis

Page 236: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

b-c kira-kira adalah garis lurus dengan kemiringan tertentu, dimana pada keadaan ini arus

untuk beban R1 dicatu oleh tegangan kapasitor. Sebenarnya garis b-c bukanlah garis

lurus tetapi eksponensial sesuai dengan sifat pengosongan kapasitor.

Gambar II.4 Bentuk gelombang dengan filter kapasitor

Kemiringan kurva b-c tergantung dari besar arus I yang mengalir ke beban R. Jika

arus I = 0 (tidak ada beban) maka kurva b-c akan membentuk garis horizontal. Namun

jika beban arus semakin besar, kemiringan kurva b-c akan semakin tajam. Tegangan yang

keluar akan berbentuk gigi gergaji dengan tegangan ripple yang besarnya adalah :

Vr = VM -VL …....... (1)

dan tegangan dc ke beban adalah Vdc = VM + Vr/2 ..... (2)

Rangkaian penyearah yang baik adalah rangkaian yang memiliki tegangan ripple paling

kecil. VL adalah tegangan discharge atau pengosongan kapasitor C, sehingga dapat ditulis

:

VL = VM e -T/RC .......... (3)

Jika persamaan (3) disubsitusi ke rumus (1), maka diperoleh :

Vr = VM (1 - e -T/RC) ...... (4)

Jika T << style="">e -T/RC » 1 - T/RC ..... (5)

Page 237: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

sehingga jika ini disubsitusi ke rumus (4) dapat diperoleh persamaan yang lebih

sederhana :

Vr = VM(T/RC) .... (6)

VM/R tidak lain adalah beban I, sehingga dengan ini terlihat hubungan antara beban arus I

dan nilai kapasitor C terhadap tegangan ripple Vr. Perhitungan ini efektif untuk

mendapatkan nilai tengangan ripple yang diinginkan.

Vr = I T/C ... (7)

Rumus ini mengatakan, jika arus beban I semakin besar, maka tegangan ripple

akan semakin besar. Sebaliknya jika kapasitansi C semakin besar, tegangan ripple akan

semakin kecil. Untuk penyederhanaan biasanya dianggap T=Tp, yaitu periode satu

gelombang sinus dari jala-jala listrik yang frekuensinya 50Hz atau 60Hz. Jika frekuensi

jala-jala listrik 50Hz, maka T = Tp = 1/f = 1/50 = 0.02 det. Ini berlaku untuk penyearah

setengah gelombang. Untuk penyearah gelombang penuh, tentu saja fekuensi

gelombangnya dua kali lipat, sehingga T = 1/2 Tp = 0.01 det.

Penyearah gelombang penuh dengan filter C dapat dibuat dengan menambahkan

kapasitor pada rangkaian gambar 2. Bisa juga dengan menggunakan transformator yang

tanpa CT, tetapi dengan merangkai 4 dioda seperti pada gambar II.5 berikut ini.

Gambar II.5 Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan filter C

Sebagai contoh, anda mendisain rangkaian penyearah gelombang penuh dari catu jala-

jala listrik 220V/50Hz untuk mensuplai beban sebesar 0.5 A. Berapa nilai kapasitor yang

Page 238: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

diperlukan sehingga rangkaian ini memiliki tegangan ripple yang tidak lebih dari 0.75

Vpp. Jika rumus (7) dibolak-balik maka diperoleh.

C = I.T/Vr = (0.5) (0.01)/0.75 = 6600 uF.

Untuk kapasitor yang sebesar ini banyak tersedia tipe elco yang memiliki

polaritas dan tegangan kerja maksimum tertentu. Tegangan kerja kapasitor yang

digunakan harus lebih besar dari tegangan keluaran catu daya. Anda barangkalai sekarang

paham mengapa rangkaian audio yang anda buat mendengung, coba periksa kembali

rangkaian penyearah catu daya yang anda buat, apakah tegangan ripple ini cukup

mengganggu. Jika dipasaran tidak tersedia kapasitor yang demikian besar, tentu bisa

dengan memparalel dua atau tiga buah kapasitor.

II.3 REGULATOR

Rangkaian penyearah sudah cukup bagus jika tegangan ripple-nya kecil, namun

ada masalah stabilitas. Jika tegangan PLN naik/turun, maka tegangan outputnya juga

akan naik/turun. Seperti rangkaian penyearah di atas, jika arus semakin besar ternyata

tegangan dc keluarnya juga ikut turun. Untuk beberapa aplikasi perubahan tegangan ini

cukup mengganggu, sehingga diperlukan komponen aktif yang dapat meregulasi

tegangan keluaran ini menjadi stabil.

Rangkaian regulator yang paling sederhana ditunjukkan pada gambar II.6 Pada

rangkaian ini, zener bekerja pada daerah breakdown, sehingga menghasilkan tegangan

output yang sama dengan tegangan zener atau Vout = Vz. Namun rangkaian ini hanya

bermanfaat jika arus beban tidak lebih dari 50mA.

Page 239: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar II.6 Regulator zener

Prinsip rangkaian catu daya yang seperti ini disebut shunt regulator, salah satu ciri

khasnya adalah komponen regulator yang paralel dengan beban. Ciri lain dari shunt

regulator adalah, rentan terhadap short-circuit. Perhatikan jika Vout terhubung singkat

(short-circuit) maka arusnya tetap I = Vin/R1. Disamping regulator shunt, ada juga yang

disebut dengan regulator seri. Prinsip utama regulator seri seperti rangkaian pada gambar

7 berikut ini. Pada rangkaian ini tegangan keluarannya adalah :

Vout = VZ + VBE ........... (8)

VBE adalah tegangan base-emitor dari transistor Q1 yang besarnya antara 0.2 - 0.7

volt tergantung dari jenis transistor yang digunakan. Dengan mengabaikan arus IB yang

mengalir pada base transistor, dapat dihitung besar tahanan R2 yang diperlukan adalah :

R2 = (Vin - Vz)/Iz .........(9)

Iz adalah arus minimum yang diperlukan oleh dioda zener untuk mencapai

tegangan breakdown zener tersebut. Besar arus ini dapat diketahui dari datasheet yang

besarnya lebih kurang 20 mA.

Page 240: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar II.7 Regulator zener follower

Jika diperlukan catu arus yang lebih besar, tentu perhitungan arus base IB pada

rangkaian di atas tidak bisa diabaikan lagi. Dimana seperti yang diketahui, besar arus IC

akan berbanding lurus terhadap arus IB atau dirumskan dengan IC = bIB. Untuk keperluan

itu, transistor Q1 yang dipakai bisa diganti dengan tansistor darlington yang biasanya

memiliki nilai b yang cukup besar. Dengan transistor darlington, arus base yang kecil

bisa menghasilkan arus IC yang lebih besar.

Teknik regulasi yang lebih baik lagi adalah dengan menggunakan Op-Amp untuk

men-drive transistor Q, seperti pada rangkaian gambar II.8. Dioda zener disini tidak

langsung memberi umpan ke transistor Q, melainkan sebagai tegangan referensi bagi Op-

Amp IC1. Umpan balik pada pin negatif Op-amp adalah cuplikan dari tegangan keluar

regulator, yaitu :

Vin(-) = (R2/(R1+R2)) Vout ....... (10)

Jika tegangan keluar Vout menaik, maka tegangan Vin(-) juga akan menaik sampai

tegangan ini sama dengan tegangan referensi Vz. Demikian sebaliknya jika tegangan

keluar Vout menurun, misalnya karena suplai arus ke beban meningkat, Op-amp akan

menjaga kestabilan di titik referensi Vz dengan memberi arus IB ke transistor Q1.

Sehingga pada setiap saat Op-amp menjaga kestabilan :

Page 241: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Vin(-) = Vz ......... (11)

Gambar II.8 regulator dengan Op-amp

Dengan mengabaikan tegangan VBE transistor Q1 dan mensubsitusi rumus (11) ke

dalam rumus (10) maka diperoleh hubungan matematis :

Vout = ( (R1+R2)/R2) Vz........... (12)

Pada rangkaian ini tegangan output dapat diatur dengan mengatur besar R1 dan R2.

Sekarang mestinya tidak perlu susah payah lagi mencari op-amp, transistor dan

komponen lainnya untuk merealisasikan rangkaian regulator seperti di atas. Karena

rangkaian semacam ini sudah dikemas menjadi satu IC regulator tegangan tetap. Saat ini

sudah banyak dikenal komponen seri 78XX sebagai regulator tegangan tetap positif dan

seri 79XX yang merupakan regulator untuk tegangan tetap negatif. Bahkan komponen ini

biasanya sudah dilengkapi dengan pembatas arus (current limiter) dan juga pembatas

suhu (thermal shutdown). Komponen ini hanya tiga pin dan dengan menambah beberapa

komponen saja sudah dapat menjadi rangkaian catu daya yang ter-regulasi dengan baik.

Page 242: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar II.9 regulator dengan IC 78XX / 79XX

Misalnya 7805 adalah regulator untuk mendapat tegangan 5 volt, 7812 regulator

tegangan 12 volt dan seterusnya. Sedangkan seri 79XX misalnya adalah 7905 dan 7912

yang berturut-turut adalah regulator tegangan negatif 5 dan 12 volt.

Selain dari regulator tegangan tetap ada juga IC regulator yang tegangannya dapat

diatur. Prinsipnya sama dengan regulator OP-amp yang dikemas dalam satu IC misalnya

LM317 untuk regulator variable positif dan LM337 untuk regulator variable negatif.

Bedanya resistor R1 dan R2 ada di luar IC, sehingga tegangan keluaran dapat diatur

melalui resistor eksternal tersebut.

Hanya saja perlu diketahui supaya rangkaian regulator dengan IC tersebut bisa

bekerja, tengangan input harus lebih besar dari tegangan output regulatornya. Biasanya

perbedaan tegangan Vin terhadap Vout yang direkomendasikan ada di dalam datasheet

komponen tersebut. Pemakaian heatshink (aluminium pendingin) dianjurkan jika

komponen ini dipakai untuk men-catu arus yang besar. Di dalam datasheet, komponen

seperti ini maksimum bisa dilewati arus mencapai 1 A.

BAB III

Transistor Bipolar

Page 243: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Pada tulisan tentang semikonduktor telah dijelaskan bagaimana sambungan NPN

maupun PNP menjadi sebuah transistor. Telah disinggung juga sedikit tentang arus bias

yang memungkinkan elektron dan hole berdifusi antara kolektor dan emitor menerjang

lapisan base yang tipis itu. Sebagai rangkuman, prinsip kerja transistor adalah arus bias

base-emiter yang kecil mengatur besar arus kolektor-emiter. Bagian penting berikutnya

adalah bagaimana caranya memberi arus bias yang tepat sehingga transistor dapat bekerja

optimal.

III.1 Arus bias

Ada tiga cara yang umum untuk memberi arus bias pada transistor, yaitu

rangkaian CE (Common Emitter), CC (Common Collector) dan CB (Common Base).

Namun saat ini akan lebih detail dijelaskan bias transistor rangkaian CE. Dengan

menganalisa rangkaian CE akan dapat diketahui beberapa parameter penting dan berguna

terutama untuk memilih transistor yang tepat untuk aplikasi tertentu. Tentu untuk aplikasi

pengolahan sinyal frekuensi audio semestinya tidak menggunakan transistor power,

misalnya.

III.2 Arus Emiter

Dari hukum Kirchhoff diketahui bahwa jumlah arus yang masuk kesatu titik akan

sama jumlahnya dengan arus yang keluar. Jika teorema tersebut diaplikasikan pada

transistor, maka hukum itu menjelaskan hubungan :

IE = IC + IB ........(1)

Page 244: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar III.1 arus emitor

Persamanaan (1) tersebut mengatakan arus emiter IE adalah jumlah dari arus kolektor IC

dengan arus base IB. Karena arus IB sangat kecil sekali atau disebutkan IB <<>C, maka

dapat di nyatakan :

IE = IC ..........(2)

Alpha (a)

Pada tabel data transistor (databook) sering dijumpai spesikikasiadc (alpha dc) yang tidak

lain adalah :

adc = IC/IE ..............(3)

Defenisinya adalah perbandingan arus kolektor terhadap arus emitor.

Karena besar arus kolektor umumnya hampir sama dengan besar arus emiter

maka idealnya besaradc adalah = 1 (satu). Namun umumnya transistor yang ada

memilikiadc kurang lebih antara 0.95 sampai 0.99.

Beta (b)

Beta didefenisikan sebagai besar perbandingan antara arus kolektor dengan arus base.

b = IC/IB ............. (4)

Dengan kata lain,b adalah parameter yang menunjukkan kemampuan penguatan

arus (current gain) dari suatu transistor. Parameter ini ada tertera di databook transistor

dan sangat membantu para perancang rangkaian elektronika dalam merencanakan

rangkaiannya.

Misalnya jika suatu transistor diketahui besarb=250 dan diinginkan arus kolektor

sebesar 10 mA, maka berapakah arus bias base yang diperlukan. Tentu jawabannya

sangat mudah yaitu :

Page 245: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

IB = IC/b = 10mA/250 = 40 uA

Arus yang terjadi pada kolektor transistor yang memiliki b = 200 jika diberi arus bias

base sebesar 0.1mA adalah :

IC = b IB = 200 x 0.1mA = 20 mA

Dari rumusan ini lebih terlihat defenisi penguatan arus transistor, yaitu sekali lagi, arus

base yang kecil menjadi arus kolektor yang lebih besar.

III.3 Common Emitter (CE)

Rangkaian CE adalah rangkain yang paling sering digunakan untuk berbagai

aplikasi yang mengunakan transistor. Dinamakan rangkaian CE, sebab titik ground atau

titik tegangan 0 volt dihubungkan pada titik emiter.

Gambar III.2 rangkaian CE

Sekilas Tentang Notasi

Ada beberapa notasi yang sering digunakan untuk mununjukkan besar tegangan

pada suatu titik maupun antar titik. Notasi dengan 1 subscript adalah untuk menunjukkan

besar tegangan pada satu titik, misalnya VC = tegangan kolektor, VB = tegangan base dan

VE = tegangan emiter.

Ada juga notasi dengan 2 subscript yang dipakai untuk menunjukkan besar

tegangan antar 2 titik, yang disebut juga dengan tegangan jepit. Diantaranya adalah :

VCE = tegangan jepit kolektor- emitor

Page 246: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

VBE = tegangan jepit base - emitor

VCB = tegangan jepit kolektor - base

Notasi seperti VBB, VCC, VEE berturut-turut adalah besar sumber tegangan yang masuk ke

titik base, kolektor dan emitor.

III.4 Kurva Base

Hubungan antara IB dan VBE tentu saja akan berupa kurva dioda. Karena

memang telah diketahui bahwa junction base-emitor tidak lain adalah sebuah dioda. Jika

hukum Ohm diterapkan pada loop base diketahui adalah :

IB = (VBB - VBE) / RB ......... (5)

VBE adalah tegangan jepit dioda junction base-emitor. Arus hanya akan mengalir

jika tegangan antara base-emitor lebih besar dari VBE. Sehingga arus IB mulai aktif

mengalir pada saat nilai VBE tertentu.

Gambar III.3 Kurva IB -VBE

Besar VBE umumnya tercantum di dalam databook. Tetapi untuk penyerdehanaan

umumnya diketahui VBE = 0.7 volt untuk transistor silikon dan VBE = 0.3 volt untuk

transistor germanium. Nilai ideal VBE = 0 volt.

Page 247: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Sampai disini akan sangat mudah mengetahui arus IB dan arus IC dari rangkaian

berikut ini, jika diketahui besar b = 200. Katakanlah yang digunakan adalah transistor

yang dibuat dari bahan silikon.

Gambar III.4 rangkaian-01

&mnbsp;

IB = (VBB - VBE) / RB

= (2V - 0.7V) / 100 K

= 13 uA

Dengan b = 200, maka arus kolektor adalah :

IC = bIB = 200 x 13uA = 2.6 mA

III.5 Kurva Kolektor

Sekarang sudah diketahui konsep arus base dan arus kolektor. Satu hal lain yang

menarik adalah bagaimana hubungan antara arus base IB, arus kolektor IC dan tegangan

kolektor-emiter VCE. Dengan mengunakan rangkaian-01, tegangan VBB dan VCC dapat

diatur untuk memperoleh plot garis-garis kurva kolektor. Pada gambar berikut telah

diplot beberapa kurva kolektor arus IC terhadap VCE dimana arus IB dibuat konstan.

Page 248: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar III.5 Kurva kolektor

Dari kurva ini terlihat ada beberapa region yang menunjukkan daerah kerja transistor.

Pertama adalah daerah saturasi, lalu daerah cut-off, kemudian daerah aktif dan seterusnya

daerah breakdown.

III.6 Daerah Aktif

Daerah kerja transistor yang normal adalah pada daerah aktif, dimana arus IC

konstans terhadap berapapun nilai VCE. Dari kurva ini diperlihatkan bahwa arus IC hanya

tergantung dari besar arus IB. Daerah kerja ini biasa juga disebut daerah linear (linear

region).

Jika hukum Kirchhoff mengenai tegangan dan arus diterapkan pada loop kolektor

(rangkaian CE), maka dapat diperoleh hubungan :

VCE = VCC - ICRC .............. (6)

Dapat dihitung dissipasi daya transistor adalah :

PD = VCE.IC ............... (7)

Rumus ini mengatakan jumlah dissipasi daya transistor adalah tegangan kolektor-

emitor dikali jumlah arus yang melewatinya. Dissipasi daya ini berupa panas yang

menyebabkan naiknya temperatur transistor. Umumnya untuk transistor power sangat

Page 249: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

perlu untuk mengetahui spesifikasi PDmax. Spesifikasi ini menunjukkan temperatur kerja

maksimum yang diperbolehkan agar transistor masih bekerja normal. Sebab jika

transistor bekerja melebihi kapasitas daya PDmax, maka transistor dapat rusak atau

terbakar.

III.7 Daerah Saturasi

Daerah saturasi adalah mulai dari VCE = 0 volt sampai kira-kira 0.7 volt (transistor

silikon), yaitu akibat dari efek dioda kolektor-base yang mana tegangan VCE belum

mencukupi untuk dapat menyebabkan aliran elektron.

III.8 Daerah Cut-Off

Jika kemudian tegangan VCC dinaikkan perlahan-lahan, sampai tegangan VCE

tertentu tiba-tiba arus IC mulai konstan. Pada saat perubahan ini, daerah kerja transistor

berada pada daerah cut-off yaitu dari keadaan saturasi (OFF) lalu menjadi aktif (ON).

Perubahan ini dipakai pada system digital yang hanya mengenal angka biner 1 dan 0 yang

tidak lain dapat direpresentasikan oleh status transistor OFF dan ON.

Gambar III.6 Rangkaian driver LED

Misalkan pada rangkaian driver LED di atas, transistor yang digunakan adalah

transistor dengan b = 50. Penyalaan LED diatur oleh sebuah gerbang logika (logic gate)

dengan arus output high = 400 uA dan diketahui tegangan forward LED, VLED = 2.4 volt.

Lalu pertanyaannya adalah, berapakah seharusnya resistansi RL yang dipakai.

Page 250: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

IC = bIB = 50 x 400 uA = 20 mA

Arus sebesar ini cukup untuk menyalakan LED pada saat transistor cut-off. Tegangan

VCE pada saat cut-off idealnya = 0, dan aproksimasi ini sudah cukup untuk rangkaian ini.

RL = (VCC - VLED - VCE) / IC

= (5 - 2.4 - 0)V / 20 mA

= 2.6V / 20 mA

= 130 Ohm

III.9 Daerah Breakdown

Dari kurva kolektor, terlihat jika tegangan VCE lebih dari 40V, arus IC menanjak naik

dengan cepat. Transistor pada daerah ini disebut berada pada daerah breakdown.

Seharusnya transistor tidak boleh bekerja pada daerah ini, karena akan dapat merusak

transistor tersebut. Untuk berbagai jenis transistor nilai tegangan VCEmax yang

diperbolehkan sebelum breakdown bervariasi. VCEmax pada databook transistor selalu

dicantumkan juga.

III.10 Datasheet transistor

Sebelumnya telah disinggung beberapa spesifikasi transistor, seperti tegangan

VCEmax dan PD max. Sering juga dicantumkan di datasheet keterangan lain tentang arus

ICmax VCBmax dan VEBmax. Ada juga PDmax pada TA = 25o dan PDmax pada TC = 25o.

Misalnya pada transistor 2N3904 dicantumkan data-data seperti :

VCBmax = 60V

VCEOmax = 40V

VEBmax = 6 V

Page 251: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

ICmax = 200 mAdc

PDmax = 625 mW TA = 25o

PDmax = 1.5W TC = 25o

TA adalah temperature ambient yaitu suhu kamar. Sedangkan TC adalah

temperature cashing transistor. Dengan demikian jika transistor dilengkapi dengan

heatshink, maka transistor tersebut dapat bekerja dengan kemampuan dissipasi daya yang

lebih besar.

b atau hFE

Pada system analisa rangkaian dikenal juga parameter h, dengan meyebutkan hFE sebagai

bdc untuk mengatakan penguatan arus.

bdc = hFE ................... (8)

Sama seperti pencantuman nilai bdc, di datasheet umumnya dicantumkan nilai hFE

minimum (hFE min ) dan nilai maksimunya (hFE max).

BAB IV

Klasifikasi Penguat Audio

Sudah menjadi suatu hal yang lumrah jika seseorang selalu mencari sesuatu yang

lebih baik. Tak terkecuali di bidang rancang bangun penguat amplifier, perancang,

peminat atau insinyur elektronika tak pernah berhenti mencari berbagai macam konsep

yang lebih baik. Ada beberapa jenis penguat audio yang dikategorikan antara lain sebagai

penguat class A, B, AB, C, D, T, G, H dan beberapa tipe lainnya yang belum disebut di

sini. Tulisan berikut membahas secara singkat apa yang menjadi ciri dan konsep dari

sistem power amplifier (PA) tersebut.

IV.1 Fidelitas dan Efisiensi

Page 252: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Penguat audio (amplifier) secara harfiah diartikan dengan memperbesar dan

menguatkan sinyal input. Tetapi yang sebenarnya terjadi adalah, sinyal input di-replika

(copied) dan kemudian di reka kembali (re-produced) menjadi sinyal yang lebih besar

dan lebih kuat. Dari sinilah muncul istilah fidelitas (fidelity) yang berarti seberapa mirip

bentuk sinyal keluaran hasil replika terhadap sinyal masukan. Ada kalanya sinyal input

dalam prosesnya kemudian terdistorsi karena berbagai sebab, sehingga bentuk sinyal

keluarannya menjadi cacat. Sistem penguat dikatakan memiliki fidelitas yang tinggi (high

fidelity), jika sistem tersebut mampu menghasilkan sinyal keluaran yang bentuknya

persis sama dengan sinyal input. Hanya level tegangan atau amplituda saja yang telah

diperbesar dan dikuatkan. Di sisi lain, efisiensi juga mesti diperhatikan. Efisiensi yang

dimaksud adalah efisiensi dari penguat itu yang dinyatakan dengan besaran persentasi

dari power output dibandingkan dengan power input. Sistem penguat dikatakan memiliki

tingkat efisiensi tinggi (100 %) jika tidak ada rugi-rugi pada proses penguatannya yang

terbuang menjadi panas.

IV.2 PA kelas A

Contoh dari penguat class A adalah adalah rangkaian dasar common emiter (CE)

transistor. Penguat tipe kelas A dibuat dengan mengatur arus bias yang sesuai di titik

tertentu yang ada pada garis bebannya. Sedemikian rupa sehingga titik Q ini berada tepat

di tengah garis beban kurva VCE-IC dari rangkaian penguat tersebut dan sebut saja titik ini

titik A. Gambar berikut adalah contoh rangkaian common emitor dengan transistor NPN

Q1.

Page 253: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar IV.1 Rangkaian dasar kelas A

Garis beban pada penguat ini ditentukan oleh resistor Rc dan Re dari rumus VCC =

VCE + IcRc + IeRe. Jika Ie = Ic maka dapat disederhanakan menjadi VCC = VCE + Ic (Rc+Re).

Selanjutnya pembaca dapat menggambar garis beban rangkaian ini dari rumus tersebut.

Sedangkan resistor Ra dan Rb dipasang untuk menentukan arus bias. Pembaca dapat

menentukan sendiri besar resistor-resistor pada rangkaian tersebut dengan pertama

menetapkan berapa besar arus Ib yang memotong titik Q.

Gambar IV.2 Garis beban dan titik Q kelas A

Page 254: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Besar arus Ib biasanya tercantum pada datasheet transistor yang digunakan. Besar

penguatan sinyal AC dapat dihitung dengan teori analisa rangkaian sinyal AC. Analisa

rangkaian AC adalah dengan menghubung singkat setiap komponen kapasitor C dan

secara imajiner menyambungkan VCC ke ground. Dengan cara ini rangkaian gambar-

1dapat dirangkai menjadi seperti gambar-3. Resistor Ra dan Rc dihubungkan ke ground

dan semua kapasitor dihubung singkat.

Gambar IV.3 Rangkaian imajimer analisa ac kelas A

Dengan adanya kapasitor Ce, nilai Re pada analisa sinyal AC menjadi tidak

berarti. Pembaca dapat mencari lebih lanjut literatur yang membahas penguatan transistor

untuk mengetahui bagaimana perhitungan nilai penguatan transistor secara detail.

Penguatan didefenisikan dengan Vout/Vin = rc / re`, dimana rc adalah resistansi Rc paralel

dengan beban RL (pada penguat akhir, RL adalah speaker 8 Ohm) dan re` adalah

resistansi penguatan transitor. Nilai re` dapat dihitung dari rumus re` = hfe/hie yang

datanya juga ada di datasheet transistor. Gambar-4 menunjukkan ilustrasi penguatan

sinyal input serta proyeksinya menjadi sinyal output terhadap garis kurva x-y rumus

penguatan vout = (rc/re) Vin.

Page 255: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar IV.4 Kurva penguatan kelas A

Ciri khas dari penguat kelas A, seluruh sinyal keluarannya bekerja pada daerah

aktif. Penguat tipe class A disebut sebagai penguat yang memiliki tingkat fidelitas yang

tinggi. Asalkan sinyal masih bekerja di daerah aktif, bentuk sinyal keluarannya akan

sama persis dengan sinyal input. Namun penguat kelas A ini memiliki efisiensi yang

rendah kira-kira hanya 25% - 50%. Ini tidak lain karena titik Q yang ada pada titik A,

sehingga walaupun tidak ada sinyal input (atau ketika sinyal input = 0 Vac) transistor

tetap bekerja pada daerah aktif dengan arus bias konstan. Transistor selalu aktif (ON)

sehingga sebagian besar dari sumber catu daya terbuang menjadi panas. Karena ini juga

transistor penguat kelas A perlu ditambah dengan pendingin ekstra seperti heatsink yang

lebih besar.

IV.3 PA kelas B

Panas yang berlebih menjadi masalah tersendiri pada penguat kelas A. Maka

dibuatlah penguat kelas B dengan titik Q yang digeser ke titik B (pada gambar-5). Titik B

adalah satu titik pada garis beban dimana titik ini berpotongan dengan garis arus Ib = 0.

Karena letak titik yang demikian, maka transistor hanya bekerja aktif pada satu bagian

Page 256: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

phase gelombang saja. Oleh sebab itu penguat kelas B selalu dibuat dengan 2 buah

transistor Q1 (NPN) dan Q2 (PNP).

Gambar IV.5 Titik Q penguat A, AB dan B

Karena kedua transistor ini bekerja bergantian, maka penguat kelas B sering

dinamakan sebagai penguat Push-Pull. Rangkaian dasar PA kelas B adalah seperti pada

gambar-6. Jika sinyalnya berupa gelombang sinus, maka transistor Q1 aktif pada 50 %

siklus pertama (phase positif 0o-180o) dan selanjutnya giliran transistor Q2 aktif pada

siklus 50 % berikutnya (phase negatif 180o – 360o). Penguat kelas B lebih efisien

dibanding dengan kelas A, sebab jika tidak ada sinyal input ( vin = 0 volt) maka arus bias

Ib juga = 0 dan praktis membuat kedua trasistor dalam keadaan OFF.

Page 257: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar IV.6 Rangkaian dasar penguat kelas B

Efisiensi penguat kelas B kira-kira sebesar 75%. Namun bukan berarti masalah

sudah selesai, sebab transistor memiliki ke-tidak ideal-an. Pada kenyataanya ada

tegangan jepit Vbe kira-kira sebesar 0.7 volt yang menyebabkan transistor masih dalam

keadaan OFF walaupun arus Ib telah lebih besar beberapa mA dari 0. Ini yang

menyebabkan masalah cross-over pada saat transisi dari transistor Q1 menjadi transistor

Q2 yang bergantian menjadi aktif. Gambar-7 menunjukkan masalah cross-over ini yang

penyebabnya adalah adanya dead zone transistor Q1 dan Q2 pada saat transisi. Pada

penguat akhir, salah satu cara mengatasi masalah cross-over adalah dengan menambah

filter cross-over (filter pasif L dan C) pada masukan speaker.

Page 258: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar IV.7 Kurva penguatan kelas B

IV.4 PA Kelas AB

Cara lain untuk mengatasi cross-over adalah dengan menggeser sedikit titik Q

pada garis beban dari titik B ke titik AB (gambar-5). Ini tujuannya tidak lain adalah agar

pada saat transisi sinyal dari phase positif ke phase negatif dan sebaliknya, terjadi overlap

diantara transistor Q1 dan Q2. Pada saat itu, transistor Q1 masih aktif sementara

transistor Q2 mulai aktif dan demikian juga pada phase sebaliknya. Penguat kelas AB

merupakan kompromi antara efesiensi (sekitar 50% - 75%) dengan mempertahankan

fidelitas sinyal keluaran.

Page 259: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar IV.8 Overlaping sinyal keluaran penguat kelas AB

Ada beberapa teknik yang sering dipakai untuk menggeser titik Q sedikit di atas daerah

cut-off. Salah satu contohnya adalah seperti gambar-9 berikut ini. Resistor R2 di sini

berfungsi untuk memberi tegangan jepit antara base transistor Q1 dan Q2. Pembaca dapat

menentukan berapa nilai R2 ini untuk memberikan arus bias tertentu bagi kedua

transistor. Tegangan jepit pada R2 dihitung dari pembagi tegangan R1, R2 dan R3 dengan

rumus VR2 = (2VCC) R2/(R1+R2+R3). Lalu tentukan arus base dan lihat relasinya dengan

arus Ic dan Ie sehingga dapat dihitung relasiny dengan tegangan jepit R2 dari rumus VR2

= 2x0.7 + Ie(Re1 + Re2). Penguat kelas AB ternyata punya masalah dengan teknik ini,

sebab akan terjadi peng-gemukan sinyal pada kedua transistornya aktif ketika saat

transisi. Masalah ini disebut dengan gumming.

Gambar IV.9 Rangkaian dasar penguat kelas AB

Untuk menghindari masalah gumming ini, ternyata sang insinyur (yang mungkin

saja bukan seorang insinyur) tidak kehilangan akal. Maka dibuatlah teknik yang hanya

mengaktifkan salah satu transistor saja pada saat transisi. Caranya adalah dengan

membuat salah satu transistornya bekerja pada kelas AB dan satu lainnya bekerja pada

Page 260: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

kelas B. Teknik ini bisa dengan memberi bias konstan pada salah satu transistornya yang

bekerja pada kelas AB (biasanya selalu yang PNP). Caranya dengan menganjal base

transistor tersebut menggunakan deretan dioda atau susunan satu transistor aktif. Maka

kadang penguat seperti ini disebut juga dengan penguat kelas AB plus B atau bisa saja

diklaim sebagai kelas AB saja atau kelas B karena dasarnya adalah PA kelas B.

Penyebutan ini tergantung dari bagaimana produk amplifier anda mau diiklankan. Karena

penguat kelas AB terlanjur memiliki konotasi lebih baik dari kelas A dan B. Namun yang

penting adalah dengan teknik-teknik ini tujuan untuk mendapatkan efisiensi dan fidelitas

yang lebih baik dapat terpenuhi

IV.5 PA kelas C

Kalau penguat kelas B perlu 2 transistor untuk bekerja dengan baik, maka ada

penguat yang disebut kelas C yang hanya perlu 1 transistor. Ada beberapa aplikasi yang

memang hanya memerlukan 1 phase positif saja. Contohnya adalah pendeteksi dan

penguat frekuensi pilot, rangkaian penguat tuner RF dan sebagainya. Transistor penguat

kelas C bekerja aktif hanya pada phase positif saja, bahkan jika perlu cukup sempit hanya

pada puncak-puncaknya saja dikuatkan. Sisa sinyalnya bisa direplika oleh rangkaian

resonansi L dan C. Tipikal dari rangkaian penguat kelas C adalah seperti pada rangkaian

berikut ini.

Page 261: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar IV.10 Rangkaian dasar penguat kelas C

Rangkaian ini juga tidak perlu dibuatkan bias, karena transistor memang sengaja

dibuat bekerja pada daerah saturasi. Rangkaian L C pada rangkaian tersebut akan ber-

resonansi dan ikut berperan penting dalam me-replika kembali sinyal input menjadi

sinyal output dengan frekuensi yang sama. Rangkaian ini jika diberi umpanbalik dapat

menjadi rangkaian osilator RF yang sering digunakan pada pemancar. Penguat kelas C

memiliki efisiensi yang tinggi bahkan sampai 100%, namun tingkat fidelitasnya memang

lebih rendah. Tetapi sebenarnya fidelitas yang tinggi bukan menjadi tujuan dari penguat

jenis ini.

IV.6 PA kelas D

Penguat kelas D menggunakan teknik PWM (pulse width modulation), dimana

lebar dari pulsa ini proporsioal terhadap amplituda sinyal input. Pada tingkat akhir, sinyal

PWM men-drive transistor switching ON dan OFF sesuai dengan lebar pulsanya.

Transistor switching yang digunakan biasanya adalah transistor jenis FET. Konsep

penguat kelas D ditunjukkan pada gambar-11. Teknik sampling pada sistem penguat

kelas D memerlukan sebuah generator gelombang segitiga dan komparator untuk

menghasilkan sinyal PWM yang proporsional terhadap amplituda sinyal input. Pola

sinyal PWM hasil dari teknik sampling ini seperti digambarkan pada gambar-12. Paling

akhir diperlukan filter untuk meningkatkan fidelitas.

Gambar IV.11 Konsep penguat kelas D

Page 262: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar IV.12 Ilustrasi modulasi PWM penguat kelas D

Beberapa produsen pembuat PA meng-klaim penguat kelas D produksinya

sebagai penguat digital. Secara kebetulan notasi D dapat diartikan menjadi Digital.

Sebenarnya bukanlah persis demikian, sebab proses digital mestinya mengandung proses

manipulasi sederetan bit-bit yang pada akhirnya ada proses konversi digital ke analog

(DAC) atau ke PWM. Kalaupun mau disebut digital, penguat kelas D adalah penguat

digital 1 bit (on atau off saja).

IV.7 PA kelas E

Penguat kelas E pertama kali dipublikasikan oleh pasangan ayah dan anak Nathan

D dan Alan D Sokal tahun 1972. Dengan struktur yang mirip seperti penguat kelas C,

penguat kelas E memerlukan rangkaian resonansi L/C dengan transistor yang hanya

bekerja kurang dari setengah duty cycle. Bedanya, transistor kelas C bekerja di daerah

aktif (linier). Sedangkan pada penguat kelas E, transistor bekerja sebagai switching

transistor seperti pada penguat kelas D. Biasanya transistor yang digunakan adalah

transistor jenis FET. Karena menggunakan transistor jenis FET (MOSFET/CMOS),

penguat ini menjadi efisien dan cocok untuk aplikasi yang memerlukan drive arus yang

besar namun dengan arus input yang sangat kecil. Bahkan dengan level arus dan tegangan

logik pun sudah bisa membuat transitor switching tersebut bekerja. Karena dikenal

efisien dan dapat dibuat dalam satu chip IC serta dengan disipasi panas yang relatif kecil,

Page 263: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

penguat kelas E banyak diaplikasikan pada peralatan transmisi mobile semisal telepon

genggam. Di sini antena adalah bagian dari rangkaian resonansinya.

IV.8 PA kelas T

Penguat kelas T bisa jadi disebut sebagai penguat digital. Tripath Technology

membuat desain digital amplifier dengan metode yang mereka namakan Digital Power

Processing (DPP). Mungkin terinspirasi dari PA kelas D, rangkaian akhirnya

menggunakan konsep modulasi PWM dengan switching transistor serta filter. Pada

penguat kelas D, proses dibelakangnnya adalah proses analog. Sedangkan pada penguat

kelas T, proses sebelumnya adalah manipulasi bit-bit digital. Di dalamnya ada audio

prosesor dengan proses umpanbalik yang juga digital untuk koreksi timing delay dan

phase.

IV.9 PA kelas G

Kelas G tergolong penguat analog yang tujuannya untuk memperbaiki efesiensi

dari penguat kelas B/AB. Pada kelas B/AB, tegangan supply hanya ada satu pasang yang

sering dinotasikan sebagai +VCC dan –VEE misalnya +12V dan –12V (atau ditulis dengan

+/-12volt). Pada penguat kelas G, tegangan supply-nya dibuat bertingkat. Terutama untuk

aplikasi yang membutuhkan power dengan tegangan yang tinggi, agar efisien tegangan

supplynya ada 2 atau 3 pasang yang berbeda. Misalnya ada tegangan supply +/-70 volt,

+/-50 volt dan +/-20 volt. Konsep ranagkaian PA kelas G seperti pada gambar-13.

Sebagai contoh, untuk alunan suara yang lembut dan rendah, yang aktif adalah pasangan

tegangan supply +/-20 volt. Kemudian jika diperlukan untuk men-drive suara yang keras,

tegangan supply dapat di-switch ke pasangan tegangan supply maksimum +/-70 volt.

Page 264: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar IV.13 Konsep penguat kelas G dengan tegangan supply yang bertingkat

IV.10 PA kelas H

Konsep penguat kelas H sama dengan penguat kelas G dengan tegangan supply

yang dapat berubah sesuai kebutuhan. Hanya saja pada penguat kelas H, tinggi rendahnya

tegangan supply di-desain agar lebih linier tidak terbatas hanya ada 2 atau 3 tahap saja.

Tegangan supply mengikuti tegangan output dan lebih tinggi hanya beberapa volt.

Penguat kelas H ini cukup kompleks, namun akan menjadi sangat efisien.

Bab V

Operational Amplifier

Karakteristik Op-Amp

Kalau perlu mendesain sinyal level meter, histeresis pengatur suhu, osilator,

pembangkit sinyal, penguat audio, penguat mic, filter aktif semisal tapis nada bass,

mixer, konverter sinyal, integrator, differensiator, komparator dan sederet aplikasi

Page 265: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

lainnya, selalu pilihan yang mudah adalah dengan membolak-balik data komponen yang

bernama op-amp. Komponen elektronika analog dalam kemasan IC (integrated circuits)

ini memang adalah komponen serbaguna dan dipakai pada banyak aplikasi hingga

sekarang. Hanya dengan menambah beberapa resitor dan potensiometer, dalam sekejap

(atau dua kejap) sebuah pre-amp audio kelas B sudah dapat jadi dirangkai di atas sebuah

proto-board.

V.1 Penguat diferensial

Op-amp dinamakan juga dengan penguat diferensial (differential amplifier).

Sesuai dengan istilah ini, op-amp adalah komponen IC yang memiliki 2 input tegangan

dan 1 output tegangan, dimana tegangan output-nya adalah proporsional terhadap

perbedaan tegangan antara kedua inputnya itu. Penguat diferensial seperti yang

ditunjukkan pada gambar-1 merupakan rangkaian dasar dari sebuah op-amp.

Gambar V.1 Penguat diferensial

Pada rangkaian yang demikian, persamaan pada titik Vout adalah Vout = A(v1-v2)

dengan A adalah nilai penguatan dari penguat diferensial ini. Titik input v1 dikatakan

sebagai input non-iverting, sebab tegangan vout satu phase dengan v1. Sedangkan

sebaliknya titik v2 dikatakan input inverting sebab berlawanan phasa dengan tengangan

vout.

Page 266: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

V.2 Diagram Op-amp

Op-amp di dalamnya terdiri dari beberapa bagian, yang pertama adalah penguat

diferensial, lalu ada tahap penguatan (gain), selanjutnya ada rangkaian penggeser level

(level shifter) dan kemudian penguat akhir yang biasanya dibuat dengan penguat push-

pull kelas B. Gambar-2(a) berikut menunjukkan diagram dari op-amp yang terdiri dari

beberapa bagian tersebut.

Gambar V.2 (a) : Diagram blok Op-Amp

Gambar V.2 (b) : Diagram schematic simbol Op-Amp

Simbol op-amp adalah seperti pada gambar-2(b) dengan 2 input, non-inverting (+)

dan input inverting (-). Umumnya op-amp bekerja dengan dual supply (+Vcc dan –Vee)

namun banyak juga op-amp dibuat dengan single supply (Vcc – ground). Simbol

rangkaian di dalam op-amp pada gambar-2(b) adalah parameter umum dari sebuah op-

amp. Rin adalah resitansi input yang nilai idealnya infinit (tak terhingga). Rout adalah

resistansi output dan besar resistansi idealnya 0 (nol). Sedangkan AOL adalah nilai

penguatan open loop dan nilai idealnya tak terhingga.

Page 267: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Saat ini banyak terdapat tipe-tipe op-amp dengan karakterisktik yang spesifik.

Op-amp standard type 741 dalam kemasan IC DIP 8 pin sudah dibuat sejak tahun 1960-

an. Untuk tipe yang sama, tiap pabrikan mengeluarkan seri IC dengan insial atau nama

yang berbeda. Misalnya dikenal MC1741 dari motorola, LM741 buatan National

Semiconductor, SN741 dari Texas Instrument dan lain sebagainya. Tergantung dari

teknologi pembuatan dan desain IC-nya, karakteristik satu op-amp dapat berbeda dengan

op-amp lain. Tabel-1 menunjukkan beberapa parameter op-amp yang penting beserta

nilai idealnya dan juga contoh real dari parameter LM714.

Table V.1 Parameter op-amp yang penting

V.3 Penguatan Open-loop

Op-amp idealnya memiliki penguatan open-loop (AOL) yang tak terhingga. Namun

pada prakteknya op-amp semisal LM741 memiliki penguatan yang terhingga kira-kira

100.000 kali. Sebenarnya dengan penguatan yang sebesar ini, sistem penguatan op-amp

menjadi tidak stabil. Input diferensial yang amat kecil saja sudah dapat membuat

outputnya menjadi saturasi. Pada bab berikutnya akan dibahas bagaimana umpan balik

bisa membuat sistem penguatan op-amp menjadi stabil.

V.4 Unity-gain frequency

Op-amp ideal mestinya bisa bekerja pada frekuensi berapa saja mulai dari sinyal

dc sampai frekuensi giga Herzt. Parameter unity-gain frequency menjadi penting jika op-

amp digunakan untuk aplikasi dengan frekuensi tertentu. Parameter AOL biasanya adalah

Page 268: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

penguatan op-amp pada sinyal DC. Response penguatan op-amp menurun seiring dengan

menaiknya frekuenci sinyal input. Op-amp LM741 misalnya memiliki unity-gain

frequency sebesar 1 MHz. Ini berarti penguatan op-amp akan menjadi 1 kali pada

frekuensi 1 MHz. Jika perlu merancang aplikasi pada frekeunsi tinggi, maka pilihlah op-

amp yang memiliki unity-gain frequency lebih tinggi.

V.5 Slew rate

Di dalam op-amp kadang ditambahkan beberapa kapasitor untuk kompensasi dan

mereduksi noise. Namun kapasitor ini menimbulkan kerugian yang menyebabkan

response op-amp terhadap sinyal input menjadi lambat. Op-amp ideal memiliki parameter

slew-rate yang tak terhingga. Sehingga jika input berupa sinyal kotak, maka outputnya

juga kotak. Tetapi karena ketidak idealan op-amp, maka sinyal output dapat berbentuk

ekponensial. Sebagai contoh praktis, op-amp LM741 memiliki slew-rate sebesar 0.5V/us.

Ini berarti perubahan output op-amp LM741 tidak bisa lebih cepat dari 0.5 volt dalam

waktu 1 us.

V.6 Parameter CMRR

Ada satu parameter yang dinamakan CMRR (Commom Mode Rejection Ratio).

Parameter ini cukup penting untuk menunjukkan kinerja op-amp tersebut. Op-amp

dasarnya adalah penguat diferensial dan mestinya tegangan input yang dikuatkan

hanyalah selisih tegangan antara input v1 (non-inverting) dengan input v2 (inverting).

Karena ketidak-idealan op-amp, maka tegangan persamaan dari kedua input ini ikut juga

dikuatkan. Parameter CMRR diartikan sebagai kemampuan op-amp untuk menekan

penguatan tegangan ini (common mode) sekecil-kecilnya. CMRR didefenisikan dengan

rumus CMRR = ADM/ACM yang dinyatakan dengan satuan dB. Contohnya op-amp dengan

CMRR = 90 dB, ini artinya penguatan ADM (differential mode) adalah kira-kira 30.000

kali dibandingkan penguatan ACM (commom mode). Kalau CMRR-nya 30 dB, maka

artinya perbandingannya kira-kira hanya 30 kali. Kalau diaplikasikan secara real,

misalkan tegangan input v1 = 5.05 volt dan tegangan v2 = 5 volt, maka dalam hal ini

tegangan diferensialnya (differential mode) = 0.05 volt dan tegangan persamaan-nya

Page 269: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

(common mode) adalah 5 volt. Pembaca dapat mengerti dengan CMRR yang makin besar

maka op-amp diharapkan akan dapat menekan penguatan sinyal yang tidak diinginkan

(common mode) sekecil-kecilnya. Jika kedua pin input dihubung singkat dan diberi

tegangan, maka output op-amp mestinya nol. Dengan kata lain, op-amp dengan CMRR

yang semakin besar akan semakin baik.

V.7 Penutup bagian ke-satu

LM714 termasuk jenis op-amp yang sering digunakan dan banyak dijumpai

dipasaran. Contoh lain misalnya TL072 dan keluarganya sering digunakan untuk penguat

audio. Tipe lain seperti LM139/239/339 adalah opamp yang sering dipakai sebagai

komparator. Di pasaran ada banyak tipe op-amp. Cara yang paling baik pada saat

mendesain aplikasi dengan op-amp adalah dengan melihat dulu karakteristik op-amp

tersebut. Saat ini banyak op-amp yang dilengkapi dengan kemampuan seperti current

sensing, current limmiter, rangkaian kompensasi temperatur dan lainnya. Ada juga op-

amp untuk aplikasi khusus seperti aplikasi frekuesi tinggi, open colector output, high

power output dan lain sebagainya. Data karakteristik op-amp yang lengkap, ya ada di

datasheet

Bab VI

Osilator Relaksasi

Telah dimaklumi, umpanbalik positif dapat menimbulkan osilasi pada keluaran

sistem loop tertutup. Pada tulisan berikut dipaparkan tipe osilator yang paling sederhana

yang dinamakan osilator relaksasi (relaxation oscillator). Osilator pembangkit gelombang

ini dibuat dengan op-amp komparator misalnya LM393.

VI.1 Histeresis umpanbalik positif

Rangkaian VI.1 berikut adalah rangkaian osilator dengan satu komparator. Mari

kita analisa rangkaian ini bagian perbagian. Bagian pertama adalah rangkaian umpanbalik

(feedback) positif yang terdiri dari resistor R1 dan R2. Kedua resistor ini tidak lain

merupakan pembagi tegangan yang meng-umpanbalik-kan sebagian porsi dari tegangan

Page 270: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

output komparator. Tengangan umpanbalik ini diumpankan kembali pada masukan

referensi positif komparator LM393. Kita sebut saja titik masukan ini titik referensi

positif atau dengan notasi +vref. Karena tegangan output komparator op-amp bisa

mecapai titik tertinggi (+Vsat) dan bisa juga ada pada titik terendah (-Vsat), maka

tegangan titik referensi ini juga akan berubah-ubah.

Jika tegangan keluaran op-amp ada pada titik tertinggi (+Vsat) maka tengangan

referensi op-amp pada saat ini adalah +vref = +BVsat. B diketahui adalah porsi tegangan

umpanbalik yaitu B = (R1/R2+R1). Kita sebut tegangan ini titik UTP (upper trip point).

Sebaliknya jika tegangan keluaran komparator ada pada titik terendah (-Vsat), maka

tegangan referensi positif pada saat ini adalah +vref = -BVsat dan kita namakan tegangan

tersebut titik LTP (lower trip point). Ini dikenal dengan histeresis.

Gambar VI.1 rangkaian osilator relaksasi dengan op-amp

VI.2 Osilasi relaksasi

Bagian lain dari rangkaian gambar-1 adalah rangkaian umpanbalik negatif yang

terdiri dari resistor R dan kapasitor C. Sama halnya seperti rangkain umpanbalik positif,

tegangan referensi negatif pada bagian ini juga akan berubah-ubah tergantung dari

tegangan keluaran pada saat itu. Kita sebut saja titik referensi komparator ini -vref.

Bedanya, pada rangkaian umpanbalik negatif ada komponen C yang sangat berperan

Page 271: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

dalam pembentukan osilasi. Tegangan -vref akan berbentuk eksponensial sesuai dengan

sifat pengisian kapasitor. Dari keadaan kapasitor C yang kosong, tegangan akan menaik

secara ekponensial. Namun pada rangkaian ini tegangan -vref tidak akan dapat mencapai

tegangan tertinggi +Vsat. Karena ketika tegangan -vref sudah mencapai titik UTP maka

keluaran komparator op-amp akan relaks menjadi -Vsat.

Demikian juga sebaliknya ketika tegangan keluaran op-amp relaks pada titik

saturasi terendah -Vsat, kapasitor C kembali kosong secara eksponensial. Tentu saja

pengosongan kapasitor C tidak akan sampai menyebabkan tegangan -vref mencapai

-Vsat. Ingat jika tegangan keluaran op-amp pada titik saturasi terendah (-Vsat), tegangan

referensi positif berubah menjadi titik LTP, sehingga ketika -vref <>

VI.3 Frekuensi osilator

Demikian prinsip kerja osilator ini dan dinamakan osilator relaksasi sebab

tegangan keluarannya relaks pada titik saturasi tertinggi dan terendah. Berapa frekuensi

osilator yang dapat dibuat, bisa dihitung dari kecepatan pengisian dan pengosongan

kapasitor C melalui resistasi R. Pada gambar diagram waktu gambar-2, hendak

ditentukan berapa perioda T dari osilator. Karena T = 2t maka dihitung saja berapa nilai t.

Pada contoh ini t = t2-t1.

Page 272: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar VI.2 diagram waktu frekuensi osilator

Masing-masing pada saat t2 dan t1 tengangan kapasitor adalah

Vt2 = Vsat (1-e-t2/RC) dan

Vt1 = Vsat (1 - e-t1/RC)

Perhatikan bahwa Vt2 = +BVsat dan Vt1 = -BVsat.

Dengan mengaplikasikan persamaan matematika eksponensial dari persamaan di atas

akan diperoleh :

t = t2-t1 = RC ln [( 1+B)/(1-B)]

dan

T = 2t = 2RC ln [( 1+B)/(1-B)]

Tentu frekuensi osilator dapat dihitung dengan f = 1/T. Sebagai contoh pada rangkaian

gambar 1, jika dihitung maka akan didapat T = 589 us atau f = 1.7 kHz.

Bab VII

Osilator satu op-amp pembangkit gelombang sinus

Wien-bridge oscillator

Page 273: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Pembangkit gelombang sinus merupakan instrumen utama yang perlu ada dalam

tiap bengkel disain elektronika. Misalnya diperlukan untuk pengujian rangkaian audio

HiFi yang memerlukan sinyal sinusoidal sebagai input. Pada tulisan ini akan dibahas

fenomena osilator, bagaimana cara sinyal ini dibangkitkan dan realisasi rangkaiannya.

Ada banyak tipe-tipe osilator yang dikenal sesuai dengan nama penemunya antara lain

Amstrong, Colpitts, Hartley dan lain sebagainya. Namun pada tulisan kali ini akan di

kemukan osilator Wien-bridge yang dapat direalisasikan dengan satu op-amp dan

beberapa komponen pasif.

VII.1 Bagaimana terjadi osilasi

Fenomena osilasi tercipta karena ada ketidak-stabilan pada sistem penguat dengan

umpanbalik. Untuk lebih jelas dapat dilihat pada gambar berikut, yaitu sistem penguat A

dengan umpan balik B. Biasanya sistem umpanbalik dibuat untuk mencapai suatu

keadaan stabil pada keluarannya dengan mengatur porsi penguatan umpanbalik dengan

nilai tertentu. Namun ada suatu keadaan dimana sistem menjadi tidak stabil. Secara

matematis sistem ini dimodelkan dengan rumus 1.

Gambar VII.1 : sistem penguat dengan umpanbalik

Rumus 1 model sistem penguat

Pada rumus 1, sistem menjadi tidak stabil jika 1+AB = 0 atau AB= -1. Sehingga

Vout/Vin pada rumus tersebut nilainya menjadi infinite. Keadaan ini dikenal dengan

sebutan kriteria Barkhausen. AB = -1 dapat juga ditulis dengan :

Page 274: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

AB = 1 (F - 180o)

Inilah syarat terjadinya osilasi, jika dan hanya jika penguatan sistem keseluruhan

= 1 dan phasa sinyal tergeser (phase shift) sebesar 180o. Seperti yang sudah diketahui

pada rangkain filter pasif, satu tingkat (single pole) rangkaian RL atau RC dapat

menggeser phasa sinyal sebesar 90o. Setidak-tidaknya diperlukan rangkaian penggeser

phase 2 tingkat agar phasa sinyal tergeser 180o. Sebenarnya rangkaian LC adalah

pengeser phase 2 tingkat, namun untuk aplikasi frekuensi rendah (<>

Gambar VII.2 rangkaian penggeser phasa RC 2 tingkat

Inilah rangkaian RC yang akan digunakan sebagai rangkaian umpanbalik pada sistem

pembangkit gelombang sinus yang hendak dibuat.

VII.2 Rangkaian osilator Wien-bridge dengan satu op-amp

Osilator dinamakan demikian karena penemunya Max Wien lahir tahun 1866 di

Kaliningrad Rusia dan tinggal di Jerman adalah orang pertama yang mencetuskan ide

penggeser phasa 2 tingkat. Secara utuh bentuk rangkaian tersebut ada pada gambar VI.3

berikut. Rangkain ini merupakan analogi dari sistem umpanbalik seperti model gambar-1.

Tentu anda sekarang dapat menunjukkan dimana penguat A dan yang mana umpanbalik

dengan penguatan B.

Page 275: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Gambar VII.3 rangkaian wien-bridge oscillator

Dari teori diketahui penguatan A adalah penguatan op-amp yang dibentuk oleh

rangkaian resistor Rf dan Rg yang dirangkai ke input negatif op-amp. Rumus

penguatannya adalah :

Rumus 2 penguatan op-amp

Pada rangkain gambar VII.3 diketahui Rf = 2Rg, sehingga dengan demikian besar

pengguat A = 3. Dengan hasil ini, untuk memenuhi syarat terjadinya osilasi dimana AB =

1 maka B penguatannya harus 1/3. Karena keterbatasan ruang, pembaca dapat

menganalisa sendiri rangkaian penggeser phasa pada gambar-2 dengan pesyaratan osilasi

yaitu Vout/Vin = 1/3. Pembaca akan menemukan bahwa rangkaian penggeser phasa

tersebut akan mencapai nilai maksimum pada satu frekuensi tertentu. Nilai maksimun ini

akan tercapai jika wC = R dan diketahui w = 2pf. Selanjutnya jika diuraikan dapat

diketahui besar frekuensi ini adalah :

Page 276: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Rumus 3 frekuensi resonansi

Ini yang dikenal dengan sebutab frekuensi resonansi (resonant frequency). Dengan

demikian osilator wien yang dibuat akan menghasilkan gelombang sinus dengan

frekuensi resonansi tersebut.

VII.3 Dimana Jembatannya

Mengapa rangkaian ini diberi embel-embel jembatan (bridge) ? Dimana

jembatannya ? Pertanyaan ini mungkin sedikit mengganggu pikiran anda yang tidak

melihat ada jembatan pada rangkaian gambar VI.3. Bagaimana kalau gambar VI.3 di buat

kembali menjadi gambar VI.4 berikut ini.

Gambar VII.4 jembatan Wien

Tentu sekarang anda sudah dapat melihat ada jembatannya bukan. Ya, rangkaian yang

berbentuk seperti dioda bridge itulah jembatannya, jembatan Wien.

VII.4 Distorsi frekuensi resonansi

Page 277: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Dengan menggunakan rumus 3, rangkaian gambar VII.3 (atau gambar VII.4) akan

menghasilkan gelombang sinusoidal dengan frekuensi 1.59 kHz. Tetapi kalau anda

berkesempatan mencoba rangkaian ini dan mengukur hasilnya dengan osiloskop atau

frekuesi counter, ternyata frekuensi resonansinya adalah 1.65 kHz. Hal ini memang

diketahui karena adanya distorsi pada rangkaian penggeser phasa yang non-linier. Untuk

mengkompensasi distorsi tersebut, dapat digunakan rangkaian umpanbalik nonlinear.

Misalnya dengan mengganti resistor Rg dengan lampu dc 6volt 1 watt, tentu besar

resistor Rf juga harus disesuaikan agar tetap nilainya lebih kurang 2Rg. Besar arus yang

melewati lampu tidak akan menyalakannya, tetapi cukup untuk memanaskan filamennya.

Besar resistansi lampu akan berubah-ubah karena pasan sesuai dengan besar arus yang

melewatinya. Ini yang membuat penguatan op-amp mejadi tidak liner. Pada rangkaian

pembangkit sinyal sinus jembatan Wien yang lebih profesional biasanya kompensasi ini

dibuat dengan menambahkan rangkaian AGC (automatic gain controller).

Diposkan oleh hermasyah di 20:05 3 komentar Label: liburan Halaman Muka Langgan: Entri (Atom)

hermansyah

Dunia Elektronika

yuk berdarmawisata dalam dunia elektronika, nikmati keindahan dari dunia elektro dalam (the beauty of electrical)

Posting-an

Page 278: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

• liburan (1)

Menu Blog

• ▼ 2007 (17) o ▼ Oktober (17)

RANCANG BANGUN SISTEM ENKRIPSI SEBAGAI SECURITY KO...

PENINGKATAN PEROLEHAN ENERGI LISTRIK SEL SURYA DEN...

Rancang Bangun Inverter Satu Fasa 1000VA SMART DISPENSER APAKAH PLC ITU? APAKAH MIKROKONTROLER ITU? Membuat Skematik dan PCB sederhana SENSOR OPTIK Aplikasi Pengukur Ketinggian Air Mengunakan Modul ... MEMBANGUN BISNIS KOMPONEN MIKROTRONIKA Downloader AT89C52 Downloader AT89C52 KINEMATIK DAN DINAMIK ROBOT Kecerdasan buatan TEMPERATURE RECORDING SYSTEM SISTEM KENDALI POSISI SAYAP ELEKTRONIKA

Hermansyah Profile

hermasyahMahasiswa teknik elektro universitas lampung

Lihat profil lengkapku

Mimpi

untuk semua yang dikenal maupun tak dikenal, dimanapun anda siapapun anda, ketahuilah kita tidak lebih dari seonggok mayat yang akan kembali menjadi tanah dan

Page 279: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

dimakan cacing.

sukses/tidak kita di muka bumi ini ditentukan dari sebanyak apa kita memberikan manfaat kepada orang lain, walaupun kita tidak dikenang, tetapi sesungguhnya nama kita telah ditulis dalam tinta emas perjalanan sejarah manusia.

BERMIMPI YANG BERVISI

herman Umur 40 hari

Page 281: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Robot Line Follower Sederhana

Mengenal Komponen Elektronika

Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk memberikan hambatan terhadap aliran arus listrik. Dalam rangkaian listrik dibutuhkan resistor dengan spesifikasi tertentu, seperti besar hambatan, arus maksimum yang boleh dilewatkan dan karakteristik hambatan terhadap suhu dan panas. Resistor memberikan hambatan agar komponen yang diberi tegangan tidak dialiri dengan arus yang besar, serta dapat digunakan sebagai pembagi tegangan.

Kapasitor

kapasitor adalah komponen elektrik yang berfungsi untuk menyimpan muatan listrik. Salah satu jenis kapasitor adalah kapasitor keeping sejajar. Kapasitor ini terdiri dari dua buah keping metal sejajar yang dipisahkan oleh isolator yang disebut dielektrik. Bila kapasitor dihubungkan ke batere kapasitor terisi hingga beda potensial antara kedua terminalnya sama dengan tegangan batere. Jika batere dicabut, muatan-muatan listrik akan habis dalam waktu yang sangat lama, terkecuali bila sebuah konduktor dihubungkan pada kedua terminal kapasitor.

Dioda

Dioda adalah devais semikonduktor yang mengalirkan arus satu arah saja. Dioda terbuat dari Germanium atau Silicon yang lebih dikenal dengan Dioda Junction. Dioda juga digunakan pada adaptor yang berfungsi sebagai penyearah dari sinyal AC ke DC.

LED (Light Emitting diode)

LED merupakan komponen yang dapat mengeluarkan emisi cahaya. LED merupakan produk temuan lain setelah dioda. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron yang menerjang sambungan P-N juga melepaskan energi berupa energi panas dan energi cahaya. LED dibuat agar lebih efisien jika mengeluarkan cahaya. Untuk mendapatkan emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula.

Pada saat ini warna-warna cahaya LED yang banyak ada adalah warna merah, kuning dan hijau.LED berwarna biru sangat langka. Pada dasarnya semua warna bisa dihasilkan, namun akan menjadi sangat mahal dan tidak efisien. Dalam memilih LED selain warna, perlu diperhatikan tegangan kerja, arus maksimum dan disipasi dayanya.

Page 282: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Relay

Transistor tidak dapat berfungsi sebagai sebagai switch (saklar) tegangan DC atau tegangan tinggi .Selain itu, umumnya tidak digunakan sebagai switching untuk arus besar (>5 A). Dalam hal ini, penggunakan relay sangatlah tepat. Relay berfungsi sebagai saklar yang bekerja berdasarkan input yang dimilikinya.

Keuntungan relay :

• dapat switch AC dan DC, transistor hanya switch DC

• Relay dapat switch tegangan tinggi, transistor tidak dapat

• Relay pilihan yang tepat untuk switching arus yang besar

• Relay dapat switch banyak kontak dalam 1 waktu

Kekurangan relay :

• Relay ukurannya jauh lebih besar daripada transistor

• Relay tidak dapat switch dengan cepat

• Relay butuh daya lebih besar disbanding transistor

• Relay membutuhkan arus input yang besar

Transistor

Transistor bipolar biasanya digunakan sebagai saklar elektronik dan penguat pada rangkaian elektronika digital. Transistor memiliki 3 terminal. Transistor biasanya dibuat dari bahan silikon atau germanium. Tiga kaki yang berlainan membentuk transistor bipolar adalah emitor, basis dan kolektor. Mereka dapat dikombinasikan menjadi jenis N-P-N atau P-N-P yang menjadi satu sebagai tiga kaki transistor. Gambar di bawah memperlihatkan bentuk dan simbol untuk jenis NPN. (Pada transistor PNP, panah emitor berlawanan arah).

Gambar Simbol Transistor NPN dan PNP

Page 283: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Pada rangkaian elektronik, sinyal inputnya adalah 1 atau 0 ini selalu dipakai pada basis transistor, yang mana kolektor dan emitor sebagai penghubung untuk pemutus (short) atau sebagai pembuka rangkaian. Aturan/prosedur transistor sebagai berikut:

• Pada transistor NPN, memberikan tegangan positif dari basis ke emitor, menyebabkan hubungan kolektor ke emitter terhubung singkat, yang menyebabkan transistor aktif (on). Memberikan tegangan negatif atau 0 V dari basis ke emitor menyebabkan hubungan kolektor dan emitor terbuka, yang disebut transistor mati (off)

• Pada PNP transistor PNP, memberikan tegangan negatif dari basis ke emitor ini akan menyalakan transistor (on ). Dan memberikan tegangan positif atau 0 V dari basis ke emitor ini akan membuat transistor mati (off).

Mengenal Sensor Cahaya

Resistor jenis lainnya adalah Light dependent resistor (LDR). Resistansi LDR berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR sekitar 10MΩ dan dalam keadaan terang sebesar 1KΩ atau kurang. LDR terbuat dari bahan semikonduktor seperti kadmium sulfida. Dengan bahan ini energi dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus listrik meningkat. Artinya resistansi bahan telah mengalami penurunan.

LDR digunakan untuk mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Saklar cahaya otomatis dan alarm pencuri adalah beberapa contoh alat yang menggunakan LDR. Akan tetapi karena responsnya terhadap cahaya cukup lambat, LDR tidak digunakan pada situasi dimana intesitas cahaya berubah secara drastis.

Gambar Sensor Cahaya LDR

Sensor cahaya berfungsi untuk mendeteksi cahaya yang ada di sekitar kita. Sensor yang terkenal untuk mendeteksi cahaya ialah LDR(Light Dependent Resistor). Sensor ini akan berubah nilai hambatannya apabila ada perubahan tingkat kecerahan cahaya.

Prinsip inilah yang akan kita gunakan untuk mengaktifkan transistor untuk dapat menggerakkan motor DC (mirip dengan dinamo pada mainan mobil-mobilan anak-anak). Perubahan nilai hambatan pada LDR tersebut akan menyebabkan perubahan beda tegangan pada input basis transistor, sehingga akan mengaktif/nonaktifkan transistor. Penerapan lain dari sensor LDR ini ialah pada Alarm Pencuri.

Page 284: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Robot Line Follower Berbasis LDR

Rangkaian Robot Line follower pada intinya ialah 2 buah motor DC yang aktif berdasarkan input dari sensor LDR, jika LDR mendeksi garis putih (terang) dan garis hitam(gelap) maka akan ada perubahan nilai hambatan pada LDR tersebut, yang akan mengaktif/menonaktifkan transistor 2N3904. Untuk mengatur input tegangan ke basis agar dapat membuat transistor 2N3904 saturasi, maka digunakan pembagi tegangan, dalam hal ini trimpot / potensiometer 50k-100k. Perubahan logika pada transistor 2N3904 juga akan menyebabkan LED menyala atau mati, sebagai indikator apakah LDR membaca garis hitam/putih. Perubahan logika pada kaki kolektor 2N3904 juga sebagai input pada basis 2N2907, yang akan mengaktifkan/menonaktifkan motor DC, dimana transistor 2N2907 merupakan transistor switching standar. Perhatikan gambar berikut:

Gambar Rangkaian Line Follower dengan LDR

Anda dapat menggunakan sebagian barang bekas untuk membuat robot ini, misalnya menggunakan roda BB REXONA sebagai roda robot. Komponen dan peralatan lengkap yang diperlukan ialah :

2 buah sensor cahaya LDR

PCB IC bolong

2 buah transistor 2N3904

2 buah transistor 2N2907

2 buah Trimpot/potensiometer 50k-100k

2 buah resistor 3.3K

Page 285: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

2 buah resistor 1K

2 buah LED (Light Emiting Dioda)

Spacer (kaki PCB)

Acrilic body robot ukuran diameter 20 cm.

Solder, timah solder dan kabel secukupnya

Kotak baterai 6V

Roda bekas penghilang BB REXONA

2 buah motor DC dengan gearbox GT1 dan roda untuk GT1

Atau

2 buah motor DC dengan gearbox GT5 dan rubber Wheel untuk GT5 (lebih bagus)

Bor PCB

Lem Lilin

Multitester analog /digital

Perakitan

Langkah-langkah untuk merakit robot ini sebagai berikut :

1. Siapkan PCB IC bolong, lalu pasang dan solderlah komponen sesuai rangkaian diatas.

2. Beri tegangan 6V, atur pemberian cahaya pada LDR tersebut dengan membuka atau menutup permukaan LDR tersebut dengan jari atau kertas, atur trimpot/potensiometer sehingga hasilnya optimal. Bagian ini ialah bagian yang paling kritis di dalam pembuatan robo tini, karena kalau tuning tidak tepat, aka robot beralan tidak sesuai jalur yang dibuat.

3. Jika sudah selesai, pasanglah apda acrilic dengan tampilan seperti berikut :

Page 286: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

Roda depan

LDR

Roda

Gambar Desain Robot Line Follower dengan LDR

4. Pasanglah PCB dan pendukungnya pada acrilic. Hubungkan kabel motor DC ke keluaran PCB. Hubungkan baterai 6V ke input Supply PCB.

Gambar Robot Line Follower dengan LDR tampak bawah

Page 287: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

5. Jika sudah dirakit cobalah jalankan pada lantai yang sudah dipasang jalur hitam berkelok (dapat menggunakan lakban), maka robot akan beralan mengikuti jalur tersebut. Jika sensor kurang sensitif, putarlah perlahan-lahan trimpot/potensiometer robot tersebut, untuk hasil yang optimal. Pastikan sensor LDR berada cukup dekat dengan lantai. Jika putaran motor terlalu cepat, Anda dapat mengatur besar tegangan motor DC tersebut, misal menggunakan IC variabel regulator LM317.

Gambar Hasil Robot Line follower Sederhana

Latihan:

Yang membuat Anda mahir elektronika, tidak lain ialah pengalaman dalam bereksprimen dan ketekunan. Untuk itu Anda diharapkan menjawab dan mengerjakan semua latihan ini.

1. Sebagai seorang pemula/pelajar, Anda membutuhkan informasi pelengkap terkini tentang dunia elektronika melalui Internet. Akseslah situs google.com / yahoo.com untuk mencari informasi komponen elektronika untuk dapat menjelaskan cara kerja dari :

a. Resistor

b. Kapasitor elektrolit

c. Kapasitor keramik

d. Transistor NPN

e. Transistor PNP

f. MOSFET

g. FET

Page 288: 29175721 Pembangkit Pulsa Clock

h. Sensor LDR

i. IC (Integrated Circuit)

2. Pelajari fungsi dari IC TTL seperti 74LS00,74LS04,74LS08,74LS14. Jelaskan pula arti dari perbedaan simbol LS, HC dan HCT pada IC TTL.

3. Pelajari fungsi IC penguat operasional (OP-AMP) seperti LM741, LM 393N dan LM 324.

4. Buatlah rangkaian penguat transistor dengan penguatan 100.

5. Buatlah rangkaian robot pengejar cahaya berbasis sensor LDR dimana robot akan bergerak mengejar sumber cahaya.Diposkan oleh kR!$nA_Ww Label: Artikel Elektronika