BAB II LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Arus Listrik Aliran listrik (elektron) yang bergerak pada suatu penghantar listrik dengan kecepatan tertentu disebut arus listrik. Timbulnya arus listrik karena terdapatnya beda potensial pada dua ujung penghantar. Sedangkan terjadinya beda pontensial pada dua tempat penghantar disebabkan karena adanya salah satu ujung penghantar mendapatkan suatu tenaga yang mendorong elektron elektron untuk berpindah tempat. Gerak aliran elektron ini akan menuju tempat yang lebih lemah tekanannya. Besar kecilnya arus listrik, tergantung dari tenaga yang dihasilkan oleh pembangkit itu sendiri. Agar dapat digunakan, jumlah tenaga dorong listrik yang tersedia harus cukup banyak/besar sehingga dapat dimanfaatkan jika dibutuhkan. Selain daripada itu penggunaan listrik harus dapat diatur sesuai dengan keperluan. Listrik harus dapat dialirkan dan juga harus dapat diputuskan, dalam hal ini harus dijamin mengalirkan listrik ke tempat yang diperlukan dengan aman. Kecepatan perpindahan sejumlah elektron dalam waktu tertentu disebut laju arus. Dalam perhitungan laju arus atau kuat arus ditulis dengan notasi huruf I. Satuan untuk ukuran arus listrik dinamakan Ampere (A). Hubungan antara laju arus (I), jumlah muatan listrik (Q) dan waktu (t) ditulis dengan rumus

2 atau Q = I x t (2.1) Keterangan: I = Kuat arus listrik (A) Q = banyaknya muatan listrik (C) t = waktu (s) Macam Macam Arus Ada dua macam arus listrik yang dihasilkan oleh sumber listrik, yaitu: a. Arus bolak balik (AC) Arus bolak balik atau dalam bahasa bakunya disebut arus AC atau Alternating Current. Pada umumnya arus AC ini dipakai dalam kehidupan sehari hari seperti penerangan rumah dan keperluan rumah tangga lainnya, seperti menjalankan kipas angin strika,dan lainnya. Listrik arus bolak balik ini dihasilkan oleh sumber pembangkit tenaga listrik yang dinamakan Generator bolak balik yang terdapat pada pusat pusat pembangkit tenaga listrik. b. Arus Searah (DC) Arus searah atau dalam bahasa bakunya disebut arus DC atau direct current. Arus ini terjadi pada arus yang berasal dari akumulator (Akku/accu). Akumulator termasuk jenis baterai basah selain dari pada itu dalam bidang listrik dan elektronika selain baterai basah kita juga mengenal baterai kering. Listrik arus searah dapat dihasilkan dengan cara mengubah arus AC menjadi arus DC dengan menggunakan suatu alat yang disebut power supply atau adaptor. Sebagai dasar dari rangkaian power supply adalah sebuah komponen dioda yang berfungsi sebagai penyearah artinya adalah dapat berubah dan menyearahkan arus bolak balik menjadi arus searah.

3 2.2 Tegangan Listrik Jika benda bermuatan positif kalau benda tersebut kehilangan elektron dan jika bermuatan negatif kalau benda tersebut kelebihan elektron. Dalam keadaan berbeda muatan inilah munculnya tenaga potensial yang berada di antara benda benda itu. Karena itu bila sepotong kawat penghantar dihubungkan diantara kedua benda yang berbeda muatan menyebabkan terjadinya perpindahan energi diantara benda benda itu. Peralihan energi ini berlangsung terus selama ada beda tegangan. Terjadinya tegangan disebabkan adanya beda tiap muatan mempunyai tenaga potensial untuk menggerakkan suatu muatan lain dengan cara menarik atau menolak. Beda tegangan dapat dihasilkan dengan memberikan tekanan listrik dari suatu pembangkit listrik pada salah satu tempat penghantar. Satuan untuk mengukur tegangan listrik adalah volt. Beda tegangan dapat berubah ubah, dari seperjuta volt sampai beberapa juta volt. Beda tegangan diantara terminal terminal dari PLN ada yang 110 volt atau 220 volt, beda tegangan diantara dua terminal aki adalah 6 volt atau 12 volt, sedangkan beda tegangan pada baterai umunya 1,5 volt. 2.3 Daya Listrik Energi listrik merupakan suatu bentuk energi yang berasal dari sumber arus. Kalau ada arus dalam rangkaian akan ada konversi energi listrik menjadi energi bentuk lain. Contoh, arus mengalir melalui filamen merubah energi listrik menjadi terang dan energi panas. Daya listrik dapat didefenisikan sebagai ukuran (rate) pada saat energi listrik dikonversi. Pada lampu pijar, tenaga listrik di ubah menjadi bentuk tenaga cahaya dan panas. Andai kata sebuah lampu menyala dalam waktu satu jam, maka selama ini lampu menggunakan sejumlah tenaga tertentu. Bila lampu itu menyala selama dua jam, sudah tentu lampu itu menggunakan tenaga sebanyak dua kali lipat dari satu jam. Maka jumlah tenaga yang digunakan, berbanding lurus dengan waktu

4 menyala lampu.misalnya, bola lampu150-w merubah energi dua kali dengan ukuran bola lampu. Watt (W) adalah ukuran dasar dari daya listrik. Kesimpulan untuk daya pengukuran pada rangkaian dc dan ac adalah sebagai berikut: P = V x I (2.2) P = V 2 / R (2.3) P = I 2 R (2.4) Untuk pemakaian industri kecil, watt adalah satuan yang terlalu kecil sehingga kilowatt (kw) yaitu 1000 W, digunakan sebagai satuan standart. Untuk pemakain idustri besar, satuan kilowatt adalah terlalu kecil untuk pengkuran, sehingga mega watt (MW) yaitu W digunakan sebagai satuan pengukuran. 2.4 Induksi Listrik Induksi Listrik itu adalah fenomena fisika yang apabila pada suatu benda yang tadinya netral atau (tidak bermuatan listrik) menjadi bermuatan listrik karena akibat adanya pengaruh dari gaya listrik atau dari benda yang bermuatan lain dan didekatkan padanya. Ada dua jenis induksi listrik : a. Induksi sendiri (Self induction). Induksi sendiri adalah munculnya tegangan listrik pada suatu kumparan pada saat terjadinya perubahan arah arus.apabila suatu kawat penghantar berpotongan dengan medan magnet, maka akan terjadi tegangan pada kawat tersebut. Fenomena ini sulit dijelaskan namun sudah diterima sebagai hukum alam yang sangat penting. Terutama untuk menjelaskan kejadian-kejadian pada suatu kawat yang dialiri listrik. Apabila kuat arusnya berubah maka medan yang dihasilkan akan mengembang atau mengecil memotong kawat itu sendiri

5 sehingga timbul gaya gerak listrik pada kawat tersebut. Kejadian seperti inilah yang disebut induksi sendiri. b. Induksi mutual (Mutual induction). Apabila arus listrik dialirkan pada salah satu kawat maka akan timbul medan magnet pada setiap penampang kawat. Medan magnet tersebut akan mengembang walaupun hanya dalam waktu yang sangat singkat dan memotong kawat penghantar yang kedua. Pada saat inilah timbul gaya gerak listrik pada penghantar yang kedua yang disebut induksi mutual. Kumparan yang dialiri arus listrik berubah menjadi magnet disebut Elektromagnet. Ada 3 (tiga) cara yang dapat dilakukan untuk memperkuat medan magnet pada elektromagnet a. Membuat inti besi pada kumparan. Cara ini dilakukan dengan jalan meletakkan sepotong besi di dalam kumparan yang dialiri listrik. Besi tersebut akan menjadi magnet tidak tetap (buatan atau remanen). Karena inti besi menjadi magnet, maka inti besi itu akan menghasilkan medan magnet. Dilain pihak kumparan juga akan menghasilkan medan magnet pada arah yang sama pada inti besi. Hal ini akan menyebabkan terjadinya penguatan medan magnet. Penguatan medan magnet diperoleh dari penjumlahan medan magnet yang dihasilkan oleh besi dengan medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan. b. Menambah jumlah kumparan. Tiap-tiap kumparan elektromagnet menghasilkan medan magnet. Dengan penambahan jumlah kumparan sudah tentu akan memperkuat medan magnet secara keseluruhan. Kuatnya medan elektromagnet merupakan jumlah dari medan magnet yang dihasilkan oleh masing-masing lilitan. c. Memperbesar arus yang mengalir pada kumparan. Besarnya arus yang dialirkan pada kumparan berbanding lurus dengan besarnya medan magnet. Setiap elektron yang mengalir pada penghantar

6 menghasilkan medan magnet. Dengan demikian medan total tergantung dari banyaknya elektron yang mengalir setiap detik atau kuat medan total ditentukan oleh besarnya arus yang mengalir pada kumparan. 2.5 Transformator Transformator adalah alat statis yang digunakan untuk mentransfer energi dari satu rangkaian AC ke rangkaian yang lain. Transformator merupakan suatu komponen yang sangat penting peranannya dalam sistem ketenagaannya listrik. Keberadaan transformator merupakan suatu langkah maju dan penemuan besar bagi kemajuan dunia ketenagaan listrik. Hal ini terasa ketika Thomas A. Edison mengembangkan sistem distribusi daya listrik di kota New York Amerika Serikat pada bulan September 1882 dengan tegangan sistem yang ada tersebut menghasilkan kerugian yang besar karena arus listrik yang dialirkan sangat besar sehingga penurunan tegangannya cukup besar. Agar tidak berbahaya tegangan yang tinggi itu harus diturunkan terlebih dahulu sebelum arus listrik disalurkan ke rumah-rumah penduduk. Pada umumnya tegangan listrik yang disalurkan ke rumah-rumah penduduk ada dua macam, yaitu 220 volt dan 1l0 volt. Alat yang digunakan untuk menurunkan tegangan disebut transformator. Bagian utama transformator adalah dua buah kumparan yang keduanya dililitkan pada sebuah inti besi lunak. Kedua kumparan tersebut memiliki jumlah lilitan yang berbeda. Kumparan yang dihubungkan dengan sumber tegangan AC disebut kumparan primer, sedangkan kumparan yang lain disebut kumparan sekunder. Jika kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan AC (dialiri arus listrik AC), besi lunak akan menjadi elektromagnet. Karena arus yang mengalir tersebut adalah arus AC, garis-garis gaya elektromagnet selalu berubah-ubah. Oleh karena itu, garis-garis gaya yang dilingkupi oleh kumparan sekunder juga berubah-ubah. Perubahan garis gaya itu menimbulkan GGL induksi pada kumparan sekunder. Hal itu menyebabkan pada kumparan sekunder mengalir arus AC (arus induksi).

7 Transfer energi tersebut kemungkinan menaikkan atau menurunkan tegangan, namun frekuensinya akan sama pada kedua rangkaian. Jika transformasi terjadi dengan kenaikan tegangan disebut transformator step up. Transformator step-up adalah transformator yang memiliki lilitan sekunder lebih banyak daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penaik tegangan. Transformator ini biasa ditemui pada pembangkit tenaga listrik sebagai penaik tegangan yang dihasilkan generator menjadi tegangan tinggi yang digunakan dalam transmisi jarak jauh. Gambar 2.1 Simbol Transformator Step-Up Apabila tegangan diturunkan disebut transformator step down. Transformator step-down memiliki lilitan sekunder lebih sedikit daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penurun tegangan. Transformator jenis ini sangat mudah ditemui, terutama dalam adaptor AC-DC. Gambar 2.2 Simbol Transformator Step-Down Arus daya AC yang bervariasi diperlukan untuk menghasilkan fluks magnet yang bervariasi pada inti besi sehingga energi listrik dari satu kumparan ditransfer ke kumparan yang lain. Kumparan yang menerima daya dari pensuplai disebut kumparan primer, sedangkan kumparan yang memberikan daya pada beban disebut kumparan sekunder. Frekuensi AC dari primer menginduksikan frekuensi yang sama pada sekunder. Selain sebagai pengubah tegangan, transformator juga dapat digunakan untuk mengisolasi

8 rangkaian, mengatur tegangan atau arus dan untuk pengukuran serta rangkaian pelindung Prinsip kerja Transformator Transfomator terdiri atas dua buah kumparan (primer dan sekunder) yang bersifat induktif, yang terpisah secara elektris namun berhubungan secara magnetis melalui jalur yang memiliki reluktansi (reluctance) rendah. Apabila kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak balik, maka fluks bolak balik akan muncul di dalam inti (core) yang dilaminasi, karena kumparan tersebut membentuk jaringan tertutup, maka mengalirlah arus primer. Akibat adanya fluks di kumparan primer, maka dikumparan primer terjadi induksi (self induction) dan terjadi pula induksi di kumparan sekunder karena pengaruh induksi dari kumparan primer (mutual induction) yang menyebabkan timbulnya fluks magnet di kumparan sekunder, serta arus sekunder jika rangkaian sekunder dibebani, sehingga energi listrik dapat ditransfer keseluruhan (secara magnetis). Tegangan listrik arus bolak balik yang dapat ditransformasikan oleh transformator, sedangkan dalam bidang elektronika, transformator digunakan sebagai gandengan impedansi antara sumber dan beban untuk menghambat arus searah sambil tetap melakukan arus bolak balik antara rangkaian Hubungan Antara Daya, Tegangan dan Arus pada Transformator Transformator menaikkan, menurunkan tegangan atau menyamakan tegangan antara kumparan primer dan sekunder tanpa rugi daya yang besar. Output daya transformator = input daya transformator kerugian internal dan merupakan hasil kali tegangan dan arus. Tidak ada keuntungan atau kerugian energi pada transformator ideal. Energi yang di transfer dari rangkaian primer ke rangkaian sekunder ini adalah

9 tegangan yang dikalikan dengan arus rangkaian primer sama dengan tegangan dikalikan arus rangkaian sekunder. Dengan perkataan lain, pada transformator ideal output daya harus sama dengan input daya. Ada beberapa kerugian daya transformator dalam praktek, tetapi rata rata efisiensi transformator tidak lebih 90%. Kerugian efisiensi merupakan akibat dari tahanan (kerugian tembaga) dari kumparan, kerugian inti yang disebabkan arus yang timbul dari adanya pemotongan medan magnet oleh penghantar/konduktor yang digerak - gerakkan disekitar medan magnet. Arus ini juga timbul apabila ada sebuah konduktor yang diam sementara ada medan magnet yang bergerak secara bolak balik terhadap konduktor tersebut. Medan magnet bisa berubah dikarenakan arus bolak balik dari tegangan AC yang tidak stabil. Medan magnet yang ditimbulkan dari kedua aplikasi di atas akan menyebabkan medan induksi. Medan hasil induksi ini, yang arahnya tidak sama dengan medan penyebabnya, akan menghasilkan medan pusaran. Dan jika bahan inti yang dijadikan jalur medan magnet ini bersifat kondukif (dapat melewatkan arus), maka medan pusar ini akan menghasilkan arus pusar pada inti. Jika sebuah konduktor digerakkan memotong medan magnet, yang berarti ada perubahan medan melingkar konduktor yang terjadi karena posisi konduktor berubah relative terhadap arah medan magnet yang tetap. Medan magnet induksi yang dihasilkan oleh listrik bola/ik besarnya berubah - ubah terhadap waktu menghasilkan arus listrik yang besarnya juga berubah - ubah terhadap waktu. Dan arus ini menghasilkan medan magnet di sekitar konduktor yang besarnya juga berubah - ubah. Singkatnya, dalam kedua fenomena ini (konduktor bergerak memotong medan magnet atau medan magnet bergerak yang besarnya berubah2 memotong konduktor) akan muncul medan induksi pada sekitar konduktor, medan hasil ini, yang arahnya tidak sama dengan medan penyebabnya, akan menghasilkan medan pusaran. Dan jika bahan inti yang dijadikan jalur medan magnet ini bersifat kondukif (dapat melewatkan arus), maka medan pusar ini akan menghasilkan arus pusar pada inti.

10 Ukuran kerja daya maksimum tranformator sering di cantumkan pada plat nama trans-formator. Daya transformator dirancang dengan ukuran kerja volt ampere (VA) dan bukan dengan ukuran watt. Karena daya transformator adalah daya buta. Transformator ini tidak merubah daya menjadi panas, mentransfer daya dari sumber ke beban saja. Perbandingan jumlah lilitan pada primer dengan jumlah apada sekunder adalah perbandingan lilitan dari transformator: (2.5) dimana Np= jumlah lilitan pada primer Ns = jumlah lilitan pada sekunder Pada transformator ideal, tegangan induksi pada masing masing lilitan sekunder sama dengan tegangan induksi masing masing lilitan pada primer. Tegangan yang menginduksikan sendiri pada tiap tiap lilitan primer sama dengan tegangan yang dipakai primer dibagi dengan jumlah lilitan primer. Jadi perbandingan tegangan transformator sama dengan perbandingan lilitannya. Dapat ditulis sebagai perbandingan lilitan sama dengan perbandingan tegangan. (2.6) Dimana: Np = jumlah lilitan pada primer Ns = jumlah lilitan sekunder Vp = Tegangan primer Vs = Tegangan sekunder Tegangan yang dinaikkan atau diturunkan pada transformator sebanding dengan perbandingan rasio. Contoh jika jumlah lilitan sekunder dua kali jumlah lilitan primer, teganga sekunder akan dua kali tegangan primer. Jika jumlah lilitan primer dua kali jumlah lilitan sekunder, tegangan sekunder akan menjadi separo tegangan primer.

11 Transformator dikelompokkan sebagai penaik (step-up) dan penurun (stepdown) sehubungan dengan pengaruhnya pada tegangan. Transformator penaik tegangan adalah transforrnator yang output kumparan sekunder lebih besar dibandingkan tegangan input kumparan primer. Jenis transformator yang mempunyai lilitan pada kumparan sekunder lebih banyak dibandingkan pada kumparan sekunder. Perbandingan lilitan primer dengan lilitan sekunder menentukan perbandingan tegangan input dengan output transformator. Transformator step-down (penurunan tegangan) adalah transformator pada tegangan output kumparan yang lebih rendah dibanding dengan tegangan input kumparan primer. Jenis transformator ini mempunyai lilitan sekunder lebih sedikit atau kurang dibandingkan dengan lilitan pada kumparan primer. Perbandingan jumlah lilitan primer dengan sekunder menentukan perbandingan tegangan primer dengan sekunder dari transformator. Dengan hukum ohm, jumlah arus sekunder sama dengan tegangan sekunder dibagi dengan tahanan pada rangkaian sekunder ( dianggap tahanan kumparan dapat diabaikan). Apabila transformator menaikkan tegangan, arus kumparan sekunder dan arus kumparan primer turun lebih rendah, sehingga daya(tegangan dikali arus)akan sama pada kedua kumparan. Rasio arus primer dengan sekunder adalah berbanding terbalik dengan rasio tegangan atau lilitan. V s x I s = V p x I p (2.7) Atau (2.8)

12 2.6 Mikrokontroler ATMega8535 Gambar 2.3 Blok Diagram Fungsional ATMega8535 Dari Gambar 2.3 tersebut dapat dilihat bahwa ATMega8535 memiliki bagian sebagai berikut: 1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D 2. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran 3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan 4. CPU yang terdiri atas 32 saluran register 5. Watching Timer dengan osilator internal 6. SRAM sebesar 512 byte 7. Memori Flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write 8. Unit interupsi internal dan eksternal 9. Port antarmuka SPI 10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi 11. Antaramuka komparator analog 12. Port USART untuk komunikasi serial

13 2.6.1 Fitur ATMega8535 Kapabilitas detail dari ATMega8535 adalah sebagai berikut: 1. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz. 2. Kapabilitas memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte, dan EEPROM (electrically Erasable Programmable Read Only Memori) sebesar 512 byte. 3. ADCinter dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel. 4. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps 5. Enam pilihan mode sleep menghemat penggunaan daya listrik Konfigurasi Pin ATMega8535 Konfigurasi Pin ATMega8535 bila dilihat dari Gambar 2.4. Dari Gambar tersebut dapat dijelaskan secara fungsional konfigurasi pin ATMega 8535 sebagai berikut: 1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya 2. GND merupakan pin ground 3. Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC 4. Port B (PB0..PB7) merupan pin I/0 dua arah dan pin fungsi sekaligus khusus, yaitu Timer/Counter, komparator analog, dan SPI. 5. Port C (PC0.PC7) merupakan pin I/0 dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu, yaitu TWI,komparator analog, dan timer Oscilator 6. Port D(PDO..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial 7. Reset merupakan pin yang digunakan untuk mereset mikrokontroler 8. XTAL 1 dan XTAL 2 merupakan pin masukan clock eksternal 9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC 10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC

14 Gambar 2.4 Pin ATMega Peta Memori AVR ATMega8535 memiliki ruang pengalamatan memori data dan memori program yang terpisah. Memori data terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 buah register umum., 64 buah register I/O, dan 512 byte SRAM Internal. Register keperluan umum menempati space data pada alamat terbawah, yaitu $00 sampai $1F. Sementara itu, register khusu untuk menangani I/0 dan control terhadap mikrokontroler menempati 64 alamat berikut berikutnya, mulai dari $20 hingga $5F. Register tersebut merupakan register yang khusus digunakan untuk mengatur fungsi terhadap berbagai peripheral mikrokontroler, seperti control register yang khusus digunakan untuk mengatur fungsi terhadap bebagai peripheral mikrokontroler, seperti control register, timer/counter, fungsi fungsi I/O, dan sebagainya. Alamat yang lainnya digunakan untuk SRAM 512 byte, yaitu pada lokasi $60 sampai dengan $25F. Memori program yang terletak dalam Flash PEROM tersusun dalam word atau 2 byte karena setiap instruksi memiliki lebar 16-bit atau 32-bit. AVR ATMega8535 memiliki 4KByteX16-bit Flash PEROM dengan alamat mulai dari $000 sampai $FFF.

15 AVR tersebut memiliki 12 bit Program Counter (PC) sehingga mampu mengalamati isi Flash. Gambar 2.5 Peta Memori Program AVR ATMega Komunikasi Serial USART Serial Port atau biasa disebut dalam bahasa Indonesia adalah port seri merupakan sebuah port pada personal computer yang berfungsi untuk mentransmisikan satu bit informasi pada satu satuan waktu. Dalam serial port, pengiriman informasi tidak memungkinkan untuk melakukan secara banyak sekaligus. Hal ini disebabkan karena dalam melakukan pemindahan data, biasanya serial port bekerja seri, misalnya COM 1 dan COM 2. Untuk penggunaan port serial sekarang ini sudah berkurang. Penggunaan port serial telah tergantikan dengan port USB dan Firewire. Sedangkan untuk jaringan (networking) fungsinya sudah tergantikan dengan port Ethernet. Berikut beberapa fungsi serial port yaitu menghubungkan antara peripheral (alat) computer lain dengan motherboard, penghubung antara mouse dengan motherboard, penghubung antara modem dengan motherboard, dan mentransmisikan informasi-informasi berupa bit-bit dari mainboard ke perangkat lainnya.

16 USART ATMega8535 memiliki beberapa keuntungan dibandingkan dengan sistem UART, yaitu: 1. Operasi full duplex 2. Mode operasi asinkron dan sinkron 3. Mendukung komunikasi multiprosesor 4. Mode kecepatan transmisi berorde Mbps Pengiriman Data Proses pengiriman data serial dilakukan per Half data dengan,menunggu register UDR yang merupakan tempat data serial akan disimpan menjadi kosong sehingga siap ditulis dengan data yang baru. Proses tersebut menggunakan bit yang ada pada register UCSRA, yaitu bit UDRE (USART Data Register Empty). Bit UDRE merupakan indikator kondisi register UDR. Jika UDRE bernilai 1, maka register UDR telah kosong dan siap diisi dengan data yang baru Penerimaan Data Proses penerimaan data serial dilakukan dengan mengecek nilai bit RXC (USART Receive Complte) pada register UCSRA. RXC akan bernilai satu jika ada data yang siap dibaca di buffer penerima, dan bernilai nol jika tidak ada data pada buffer penerima. Jika penerima USART dinonaktifkan, maka bit akan selalu bernilai nol. 2.8 ADC (Analog To Digital Converter) ADC ATMega8535 dapat konfigurasi, baik single ended input maupun differentsial input. Selain itu, ADC ATMega8535 memiliki konfigurasi pewaktuan, tegangan referensi, mode operasi, dan kemampuan filter derau yang amat fleksibel sehingga dapat dengan mudah disesuaikan dengan kebutuhan dari ADC itu sendiri.

17 Proses inisialisasi ADC meliputi proses penentuan clock, tegangan referensi format output data, dan mode pembacaan. Register yang perlu di set nilainya adalah ADMUX (ADC Multiplexer Selection Register) merupakan register 8 bit yang berfungsi menentukan tegangan referensi ADC, format data output, dan saluran ADC yang digunakan, ADCSRA (ADC control and status register). ADCSRA (ADC Control and Status RegisterA) merupakan register 8 bit yang berfungsi melakukan manajemen sinyal kontrol dan statur dari ADC, dan SFIOR (Special Function IO Register) merupakan register 8 bit pengatur sumber picu konversi ADC, apakah dari picu eksternal atau dari picu internal. Dalam proses pembacaan hasil interupsi ADC, dilakukan pengecekan terhadap bit ADIF (ADC Interrupt Flag) pada register ADCSRA. ADIF akan bernilai 1 jika konversi sebuah saluran ADC telah selesai dilakukan dan data hasil konversi siap untuk diambil, dan demikian sebaliknya. Data disimpan dalam dua buah register, yaitu ADCH dan ADCL Komunikasi Serial RS 232 RS232 adalah standard komunikasi serial antar periperal-periperal. Standar sinyal komunikasi serial yang banyak digunakan ialah standar RS232. Standar ini menggunakan beberapa piranti dalam implementasinya. Banyak PC dan komputer yang kompatibel dilengkapi dengan dua port serial dan satu port paralel. Meskipun kedua jenis port yang digunakan untuk berkomunikasi dengan perangkat eksternal, mereka bekerja dengan cara yang berbeda. Standar ini hanya menyangkut komunikasi data antara komputer (Data Terminal Equipment DTE) dengan alat alat pelengkap komputer (Data Circuit-Terminating Equipment DCE). Standarad RS232 inilah yang biasanya kita dapat menemukan dua konektor DB 9 yang bisanya dinamakan COM1 dan COM2.

18 2.9.1 Karekteristik Sinyal Serial Port Standar RS232 ditetapkan oleh Electronic Industry Association and Telecomunication Industry Association pada tahun Nama lengkapnya adalah EIA/TIA-232 Interface Between Data Terminal Equipment and Data Circuit-Terminating Equipment Employing Serial Binary Data Interchange. Meskipun namanya cukup panjang tetapi standar ini hanya menyangkut komunikasi data antara komputer dengan alat-alat pelengkap komputer. Ada dua hal pokok yang diatur standar RS232, antara lain adalah : Bentuk sinyal dan level tegangan yang dipakai. Jenis sinyal dan konektor yang dipakai, serta susunan sinyal pada kaki- kaki di konektor. Beberapa parameter yang ditetapkan EIA (Electronics Industry Association) antara lain: Sebuah spasi (logika 0) antara tegangan +3 s/d +25 volt Sebuah tanda (logika 1) antara tegangan -3 s/d -25 volt Daerah tegangan antara +3 s/d -3 volt tidak didefenisikan Tegangan rangkaian terbuka tidak boleh lebih dari 25 volt (dengan acuan ground) Arus hubung singkat rangkaian tidak boleh lebih dari 500 ma. Sebuah penggerak (driver) harus mampu menangani arus ini tanpa mengalami kerusakan. Selain mendeskripsikan level tegangan seperti yang dibahas di atas, standard RS232 menentukan pula jenis-jenis sinyal yang dipakai mengatur pertukaran informasi antara DTE dan DCE, semuanya terdapat 24 jenis sinyal tapi yang umum dipakai hanyalah 9 jenis sinyal. Konektor yang dipakai pun ditentukan dalam standard RS232, untuk sinyal yang lengkap dipakai konektor DB25, sedangkan konektor DB9 hanya bisa dipakai untuk 9 sinyal yang umum dipakai.

19 2.9.2 Serial Pada PC Pada IBM PC Compatibel tata cara komunikasi serial yang digunakan ialah jenis asinkron. Komunikasi data serial ini dikerjakan oleh UART (Universal Asynchronous Receiver / Tranceiver). Pada UART, kecepatan pengiriman data (baud rate) dan fase clock pada sisi transmitter dan pada sisi receiver harus sinkron. Untuk itu diperlukan diperlukan sinkronisasi antara transmitter dan receiver. Hal ini dilakukan oleh bit Start dan bit Stop. Kecepatan transmisi (baudrate) dapat dipilih bebas dalam rentang tertentu. Baudrate yang umum dipakai adalah 600, 1200, 2400, dan 9600 bps (bit per sekon) Konfigurasi Serial Port. Dibawah ini adalah gambar konektor port serial DB 9. Pada komputer IBM PC Compatibel biasanya kita dapat menemukan dua konektor DB 9 yang bisanya dinamakan COM1 dan COM2. Gambar 2.6 RS232 DB9

20 Tabel 2.1. Konfigurasi pin dan nama sinyal konektor serial DB 9 No. Pin Arah sinyal: 1 Pembawa Detect (CD) (dari DCE) sinyal masuk dari modem 2 Data yang diterima (RD) Incoming Data dari DCE 3 Menular Data (TD) Data keluar untuk DCE 4 Data Terminal Ready (DTR) sinyal handshaking Outgoing 5 Sinyal tanah tegangan referensi umum 6 Data Set Ready (DSR) sinyal handshaking Incoming 7 Permintaan Untuk Kirim (RTS) Outgoing sinyal kontrol aliran 8 Hapus Untuk Kirim (CTS) masuk sinyal kontrol aliran 9 Cincin Indicator (RI) (dari DCE) sinyal masuk dari modem Sinyal-sinyal tersebut ada yang menuju ke DCE ada pula yang berasal dari DCE. Bagi sinyal yang menuju ke DCE artinya DTE berfungsi sebagai output dan DCE berfungsi sebagai input, misalnya sinyal TD, pada sisi DTE kaki TD adalah output, dan kaki ini dihubungkan ke kaki TD pada DCE yang berfungsi sebagai input. Kebalikan sinyal TD adalah RD, sinyal ini berasal dari DCE dan dihubungkan ke kaki RD pada DTE yang berfungsi sebagai output Konfigurasi Null Modem Konfigurasi Null Modem digunakan untuk menghubungkan dua DTE dengan diagram pengkabelan yang dapat dilihat pada gambar dibawah. Dalam hal ini hanya dibutuhkan tiga kabel antar DTE, yakni untuk TxD, RxD dan Gnd. Cara kerjanya adalah bagaimana membuat komputer agar berpikir bahwa computer berkomunikasi dengan modem (DCE) bukan dengan komputer lainnya.

21 Gambar 2.7 Menghubungkan Dua DTE Dengan Diagram Pengkabelan Pada gambar diatas terlihat bahwa kaki DTR (Data Terminal Ready) dihubungkan ke DSR (Data Set Ready) dan juga ke CD (Carrier Detect) pada masing masing komputer, sehingga pada saat sinyal DTR diaktifkan maka sinyal DSR dan CD juga ikut aktif (konsep Modem Semu atau Virtual Modem). Karena computer dalam hal ini melakukan pengiriman data dengan kecepatan yang sama, maka kontrol aliran (flow control) belum dibutuhkan sehingga RTS (Request To Send) dan CTS (Clear to Send) pada masing masing komputer saling dihubungkan Transmisi Data Pada RS232 Komunikasi pada RS-232 dengan PC adalah komunikasi asinkron. Dimana sinyal clocknya tidak dikirim bersamaan dengan data. Masing-masing data disinkronkan menggunakan clock internal pada tiap-tiap sisinya. Format transmisi satu byte pada RS232 Data yang ditransmisikan pada format diatas adalah 8 bit, sebelum data tersebut ditransmisikan maka akan diawali oleh start bit dengan logik 0 (0 Volt), kemudian 8 bit data dan diakhiri oleh satu stop bit dengan logik 1 (5 Volt) Keuntungan Menggunakan Komunikasi Serial Antar muka komunikasi serial menawarkan beberapa kelebihan dibandingkan dengan komunikasi pararel, diantaranya:

22 Kabel untuk komunikasi serial bisa lebih panjang dibandingkan dengan pararel. Data-data dalam komunikasi serial dikirimkan untuk logika 1 sebagai tegangan -3 s/d -25 volt dan untuk logika 0 sebagai tegangan +3 s/d +25 volt, dengan demikian tegangan dalam komunikasi serial memiliki ayunan tegangan maksimum 50 volt, sedangkan pada komunikasi pararel hanya 5 volt. Hal ini menyebabkan gangguan pada kabel-kabel panjang lebih mudah diatasi dibanding dengan pararel. Jumlah kabel serial lebih sedikit. Dua perangkat komputer yang berjauhan dengan hanya tiga kabel untuk konfigurasi null modem, yakni TxD (saluran kirim), RxD (saluran terima) dan Ground, akan tetapi jika menggunakan komunikasi pararel akan terdapat dua puluh hingga dua puluh lima kabel. Komunikasi serial dapat menggunakan udara bebas sebagai media transmisi. Pada komunikasi serial hanya satu bit yang ditransmisikan pada satu waktu sehingga apabila transmisi menggunakan media udara bebas (free space) maka dibagian penerima tidak akan muncul kesulitan untuk menyusun kembali bit bit yang ditransmisikan. Komunikasi serial dapat diterapkan untuk berkomunikasi dengan mikrokontroler. Hanya dibutuhkan dua pin utama TxD dan RxD (diluar acuan ground). Pada IBM PC Compatibel tata cara komunikasi serial yang digunakan ialah jenis asinkron. Komunikasi data serial ini dekerjakan oleh UART (Universal Asynchronous Receiver / Tranceiver). Pada UART, kecepatan pengiriman data (baud rate) dan fase clock pada sisi transmitter dan pada sisi receiver harus sinkron. Untuk itu diperlukan diperlukan sinkronisasi antara transmitter dan receiver. Hal ini dilakukan oleh bit Start dan bit Stop. Kecepatan transmisi (baudrate) dapat dipilih bebas

23 dalam rentang tertentu. Baudrate yang umum dipakai adalah 600, 1200, 2400, dan 9600 bps (bit per sekon) Converter Logika RS232. Jika peralatan yang digunakan menggunakan logika TTL, maka sinyal port serial harus dikonversikan terlebih dahulu ke pulsa TTL sebelum digunakan begitu juga sebaliknya. Converter yang paling mudah digunakan ialah MAX 232 atau HIN 232. Kedua IC ini sama hanya memiliki nama yang berbeda. Di dalam IC ini terdapat charge pump yang akan membangkitkan tegangan +10 Volt dan -10 Volt dari sumber +5 Volt tunggal. Dalam IC DIP (Dual Inline Package) 16 pin ini terdapat 2 buah transmitter dan 2 buah receiver. HIN 232 Gambar 2.8 IC HIN 232