BAB 2 LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1 Sensor Sensor adalah suatu alat atau rangkaian alat yang dipakai untuk merubah suatu besaran tertentu menjadi besaran lain dengan cara merasakan / mendeteksi dalam bahasa inggris disebut to sense, artinya jika pada suatu ketika ada sesuatu atau benda yang lewat pada jangkauannya (terukur) maka sensor akan merasakan/mendeteksi sesuatu tersebut tanpa harus mengetahui benda apa yang melewatinya. Kemudian setelah merasakan atau mendeteksi maka hasilnya dikirim ke rangkaian selanjutnya untuk dijadikan suatu referansi masukan pada rangkaian tersebut. Secara umum sistem kerja sensor mirip dengan kerrjanya suatu switch pada kondisi NO/NC dan Common. Sensor dipakai atau dibutuhkan suatu masukan tertentu yang terukur dan sudah didesain aplikasinya sesuai dengan kebutuhan. Tegangan kerja sensor pada umumnya adalah 5-30 V dan level keluarannya 5-30 VDC, tegangan keluaran ini biasanya masih berupa signal analog yang akan diubah menjadi signal digital dengan rangkaian elektronik tertentu contohnya ADC (analog to digital converter) Infra Merah Sensor infra merah yaitu sebuah sensor yang menggunakan media cahaya, dalam suatu rangkaian biasanya berisi pembangkit cahaya (transmitter) LED dan penerima cahaya (receiver). Sensor pada transistor biasanya adalah commonemitor, ada yang dengan cara LOS (Line On Sight) melihat langsung, ada juga yang menggunakan pemantul (reflector) relative opto switch. Ada juga yang menggunakan phototransistor sebagai transmitter dan monitor sebagai receivernya. Tipe sensor infra merah yang digunakan adalah dengan menggunakan infra merah sebagai transmitter kemudian sebagai receivernya

2 photodioda. Cahaya infra merah termasuk dalam gelombang elektromagnetik yang tidak tampak oleh mata telanjang. Sinar ini tidak tampak oleh mata karena mempunyai panjang gelombang, berkas cahaya yang terelalu pajang bagi tanggapan mata manusia. Sinar infra merah mempunyai daerah frekuensi 1 x 1012 Hz sampai dengan 1 x 101 sampai dengan 1 x 1014 GHz atau daerah frekuennsi dengan panjang gelombang 1µm 1 mm. LED infra merah ini merupakan komponen elektronika yang memancarkan cahaya infra merah dengan konsumsi daya sangat kecil Modul Inframerah (IRM) Sensor penerima IRM ini bekerja dengan menangkap sinar yang dihasilkan dari pancaran sinar infra merah pasif yang dimiliki pemancar infra merah. Seperti remote control Sony, yang merupakan pemancar sinar inframerah. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik. Mengapa bisa menghasilkan arus listrik? Karena pancaran sinar infra merah pasif ini membawa energi panas. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yang terbentuk ketika sinar matahari mengenai solar cell. Mengapa sensor IR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja? Hal ini disebabkan karena adanya IR Filter yang menyaring panjang gelombang sinar infra merah pasif. IR Filter dimodul sensor IRM ini mampu menyaring panjang gelombang sinar inframerah pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor.jadi, ketika seseorang berjalan melewati sensor, sensor akan menangkap pancaran sinar inframerah pasif yang dipancarkan oleh tubuh manusia yang memiliki suhu yang berbeda dari lingkungan sehingga menyebabkan material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus listrik karena adanya energi panas yang dibawa oleh sinar inframerah pasif tersebut. Kemudian sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus tersebut yang kemudian dibandingkan oleh comparator sehingga menghasilkan output.

3 Ketika manusia berada di depan sensor PIR dengan kondisi diam, maka sensor PIR akan menghitung panjang gelombang yang dihasilkan oleh tubuh manusia tersebut. Panjang gelombang yang konstan ini menyebabkan energi panas yang dihasilkan dapat digambarkan hampir sama pada kondisi lingkungan disekitarnya. Ketika manusia itu melakukan gerakan, maka tubuh manusia itu akan menghasilkam pancaran sinar inframerah pasif dengan panjang gelombang yang bervariasi sehingga menghasilkan panas berbeda yang menyebabkan sensor merespon dengan cara menghasilkan arus pada material Pyroelectricnya dengan besaran yang berbeda-beda. Karena besaran yang berbeda inilah comparator menghasilkan output Sensor Posisi (limit switch) Limit switch merupakan jenis saklar yang dilengkapi dengan katup yang berfungsi menggantikan tombol. Prinsip kerja limit switch sama seperti saklar Push ON yaitu hanya akan menghubung pada saat katupnya ditekan pada batas penekanan tertentu yang telah ditentukan dan akan memutus saat katup tidak ditekan. Limit switch termasuk dalam kategori sensor mekanis yaitu sensor yang akan memberikan perubahan elektrik saat terjadi perubahan mekanik pada sensor tersebut. Penerapan dari limit switch adalah sebagai sensor posisi suatu benda (objek) yang bergerak. Simbol limit switch ditunjukan pada gambar berikut Gambar 2.1. Bentuk fisik Limit Switch Limit switch umumnya digunakan untuk : Memutuskan dan menghubungkan rangkaian menggunakan objek atau benda lain. Menghidupkan

4 daya yang besar, dengan sarana yang kecil. Sebagai sensor posisi atau kondisi suatu objek. Prinsip kerja limit switch diaktifkan dengan penekanan pada tombolnya pada batas/daerah yang telah ditentukan sebelumnya sehingga terjadi pemutusan atau penghubungan rangkaian dari rangkaian tersebut. Limit switch memiliki 2 kontak yaitu NO (Normally Open) dan kontak NC (Normally Close) dimana salah satu kontak akan aktif jika tombolnya tertekan.konstruksi dan simbol limit switch dapat dilihat seperti gambar di bawah: Gambar 2.2 Konstruksi dan simbol limit switch 2.2. Motor Arus Searah Motor arus searah adalah suatu mesin yang berfungsi mengubah energi listrik menjadi energi mekanik, dimana energi gerak tersebut berupa putaran dari motor. Ditinjau dari segi sumber arus penguat magnetnya, motor arus searah dapat dibedakan atas : 1. Motor arus searah penguatan terpisah, bila arus penguat medan rotor dan medan stator diperoleh dari luar motor. 2. Motor arus searah penguatan sendiri, bila arus penguat magnet berasal dari motor itu sendiri.motor arus searah dapat diklasifikasi sebagai berikut : 1. Motor arus searah penguatan shunt 2. Motor arus searah penguatan seri. 3. Motor arus searah kompon panjang. a. Motor arus searah kompon panjang kumulatif. b. Motor arus searah kompon panjang differensial.

5 4. Motor arus searah kompon pendek a. Motor arus searah kompon pendek kumulatif. b. Motor arus searah kompon pendek diferensial Motor DC Motor DC merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk misalnya memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan, dll. Motor listrik digunakan juga di rumah seperti: mixer, bor listrik,fan,angin. Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur: a. Tegangan dinamo Meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan b. Arus medan Menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan. Motor arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung/directunidirectional. Motor DC digunaksan pada penggunaan khusus dimana diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas. Gambar 2.3 Bentuk Fisik Motor DC

6 Prinsip Mesin DC Menggunakan prinsip hukum Faraday dan gaya Lorentz. 1. Beroperasi sebagai motor. Beban mekanik dihubungkan dengan batang bergerak.kemudian batang melambat perlahan dan menghasilkan pengurangan Tegangan terindukasi. Arus searah jarum jam sirkuit menghasilkan gaya induksi magnetic ke kanan. Sistem teresbut bergerak dalam kecepatan konstan. 2. Beroperasi sebagai generator. Asumsikan batang dalam kecepatan konstan dan arus nol. Kemudian,gaya teraplikasi menarik batang lebih cepat ke kanan, kecepatan batang meningkat,tegangan yang terinduksi melampaui sumber tegangan, dan arus bersirkulasi melawan arah jarum jam.karena arus memiliki arus terbalik, gaya terinduksi batang di medan berkebalikan dan berada di kiri. Kecepatan batang menstabilkan dengan menarik gaya sama dengan gaya terinduksi. Kemudian,tegangan terinduksi mengirimkan daya sebagian ke resistansi dan sisanya ke baterai. Lalu, energy mekanik berubah menjadi energy listrik dan muncul sebagai loss di resistansi atau energy kimia tersimpan dalam baterai Kontruksi Motor Arus Searah Secara umum motor arus searah memiliki konstruksi yang sama, terbagi atas dua bagian yaitu bagian yang diam disebut stator dan bagian yang bergerak/berputar disebut rotor. 1. Badan motor ( rangka ). Rangka ( frame atau yoke ) mesin arus searah seperti juga mesin-mesin listriklainnya secara umum memiliki dua fungsi, yaitu : 1. Merupakan sarana pendukung mekanik untuk mesin secara keseluruhan. 2. Untuk membawa fluks magnetik yang dihasilkan oleh kutub-kutub mesin.untuk mesin kecil, dipertimbangan harga lebih dominan daripada beratnya,biasanya rangkanya terbuat dari besi tuang ( cast iron ), tetapi untuk mesin-mesin besar umumnya terbuat dari baja tuang ( cast steel ) atau lembaran baja ( rolled steel ). Rangka ini pada bagian dalam dilaminasi

7 untuk mengurangi rugi-rugi inti,selain itu rangka ini juga harus memiliki permeabilitas yang tinggi disamping kuatsecara mekanik.biasanya pada motor terdapat papan nama ( name plate ) yang bertuliskanspesifikasi umum atau data-data teknik dari mesin, juga terdapat kotak ujung yang merupakan tempat-tempat ujung-ujung belitan penguat medan dan lilitan jangkar. 2. Kutub Medan penguat atau magnet medan terdiri atas inti kutub dan sepatu kutub. Adapun fungsi dari sepatu kutub adalah : 1. Menyebarkan fluks pada celah udara dan juga karena merupakan bidang lebar maka akan mengurangi reluktansi jalur magnet. 2. Sebagai pendukung secara mekanik untuk kumparan penguat atau kumparan medan. Inti kutub terbuat lembaran-lembaran besi tuang atau baja tuang. Sepatu kutub dilaminasi dan dibaut atau dikeling ( rivet ) ke rangka mesin. Sebagaimana diketahui bahwa fluks magnet yang terdapat pada motor arus searah dihasilkan oleh kutub-kutub magnet buatan dengan prinsip elektromagnetik. 3. Inti jangkar. Inti jangkar yang umum digunakan dalam motor arus searah adalah berbentuk silinder yang diberi alur-alur pada permukaannya untuk tempat melilitkan kumparan-kumparan tempat terbentuknya ggl induksi. Inti jangkar yang terbuat dari bahan ferromanetik, dengan maksud agar komponen-komponen (lilitan jangkar ) terletak dalam daerah yang induksi magnetnya besar, supaya ggl induksi dapat bertambah besar. Seperti halnya inti kutub magnet maka jangkar dibuat dari bahan-bahan berlapis-lapis tipis untuk mengurangi panas yang terbentuk karena adanya arus linier. Bahan yang digunakan untuk jangkar ini sejenis campuran baja silikon. Padaumumnya alur tidak hanya diisi satu kumparan yang tersusun secara berlapis. 4. Kumparan jangkar Kumparan jangkar pada motor arus searah berfungsi tempat terbentuknya ggl induksi. kumparan jangkar terdiri dari : 1.Kumparan gelung

8 2.Kumparan gelombang. Gambar 2.4a. Kumparan gelung Gambar 2.4b. Kumparan Gelombang 5. Kumparan medan Fungsi kumparan medan ini adalah untuk membangkitkan fluksi yang akan dipotong oleh konduktor jangkar. 6. Komutator Fungsi komutator untuk fasilitas penghubung arus dari konduktor jangkar,sebagai penyearah mekanik, yang bersama-sama dengan sikat membuat sesuatu kerjasama yang disebut komutasi. Agar menghasilkan penyearah yang lebih baik,maka komutator yang digunakan hendaknya dalam jumlah yang besar. Dalam hal ini setiap belahan ( segmen ) komutator tidak lagi merupakan bentuk separoh cincin, tetapi sudah berbentuk lempengan-lempengan (segmen komutator) terdapat bahan isolasi.

9 7. Sikat-sikat Sikat-sikat ini berfungsi sebagai jembatan bagi aliran arus kekumparan jangkar. Dimana permukaan sikat ditekan ke permukaan segmen komutator untuk menyalurkan arus listrik. Besarnya tekanan pegas dapat diatursesuai dengan keinginan. Disamping itu sikat memegang peranan penting untuk terjadinya komutasi. Karbon yang ada diusahakan memiliki konduktivitas yang tinggi untuk mengurangi rugi-rugi listrik. Agar gesekan antara komutator-komutator dan sikat tidak mengakibatkan ausnya komutator, maka sikat harus lebih lunak daripada komutator Prinsip Kerja Motor DC Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Bagian utama motor DC adalah stator dan rotor dimana kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas di antara kutub-kutub magnet permanen. Catu tegangan dc dari baterai menuju ke lilitan melalui sikat yang menyentuh komutator, dua segmen yang terhubung dengan dua ujung lilitan. Kumparan satu lilitan pada gambar di atas disebut angker dinamo. Angker dinamo adalah sebutan untuk komponen yang berputar di antara medan magnet.agar proses perubahan energi mekanik dapat berlangsung secara sempurna, maka tegangan sumber harus lebih besar daripada tegangan gerak yang disebabkan reaksi lawan. Dengan memberi arus pada kumparan jangkar yang dilindungi oleh medan maka menimbulkan perputaran pada motor. Sebuah konduktor yang dialiri arus mempunyai medan magnet disekelilingnya. Pada saat konduktor yang dialiri arus listrik ditempatkan pada suatu medan magnet, maka konduktor akan mengalami gaya mekanik, seperti diperlihatkan pada Gambar dibawah ini.

10 a. b. c. Gambar 2.5. Pengaruh penempatan konduktor berarus dalam medan magnet Pada Gambar 2.10.a menggambarkan sebuah konduktor yang dialiri arus listrik menghasilkan medan magnet disekelilingnya. Arah medan magnet yang dihasilkan oleh konduktor dapat diperoleh dengan menggunakan kaidah tangan kanan. Kuat medan tergantung pada besarnya arus yang mengalir pada konduktor. Sedangkan Gambar 2.10.b menunjukkan sebuah medan magnet yang diakibatkan oleh kutub-kutub magnet utara dan selatan. Arah medan magnet adalah dari kutub utara menuju kutub selatan. Pada saat konduktor dengan arah arus menjauhi pembaca ditempatkan didalam medan magnet seragam, maka medan gabungannya akan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.10.c. Daerah di atas konduktor, medan yang ditimbulkan konduktor adalah dari kiri ke kanan, atau pada arah yang sama dengan medan utama. Sementara di bawahnya, garis-garis magnet dari konduktor arahnya berlawanan dengan dengan medan utama. Hasilnya adalah memperkuat medan atau menambah kerapatan fluksi di atas konduktor dan melemahkan medan atau mengurangi kerapatan fluksi di bawah konduktor. Dalam keadaan ini, fluksi di daerah di atas konduktor yang kerapatannya bertambah akan mengusahakan gaya ke bawah kepada konduktor, untuk mengurangi kerapatannya. Hal ini menyebabkan konduktor mengalami gaya berupa dorongan ke arah bawah. Begitu juga halnya bila arah arus dalam konduktor dibalik. Kerapatan fluksi yang berada di bawah konduktor akan bertambah sedangkan kerapatan fluksi di atas konduktor berkurang. Sehingga konduktor akan mendapatkan gaya tolak ke arah atas. Konduktor yang

11 mengalirkan arus dalam medan magnet cenderung bergerak tegak lurus terhadap medan. Prinsip kerja sebuah motor arus searah dapat dijelaskan dengan gambarberikut ini: Gambar 2.6. Prinsip perputaran motor dc Pada saat kumparan medan dihubungkan dengan sumber tegangan, mengalir arus medan I f pada kumparan medan karena rangkaian tertutup sehingga menghasilkan fluksi magnet yang arahnya dari kutub utara menuju kutub selatan. Selanjutnya ketika kumparan jangkar dihubungkan ke sumber tegangan, pada kumparan jangkar mengalir arus jangkar Ia. Arus yang mengalir pada konduktorkonduktor kumparan jangkar menimbulkan fluksi magnet yang melingkar. Fluksi jangkar ini memotong fluksi dari kedua kutub medan, sehingga menyebabkan perubahan kerapatan fluksi dari medan utama. Hal ini menyebabkan jangkar mengalami gaya sehingga menimbulkan torsi. Gaya yang dihasilkan pada setiap konduktor dari sebuah jangkar, merupakan akibat aksi gabungan medan utama dan medan di sekeliling konduktor. Gaya yang dihasilkan berbanding lurus dengan besar fluksi medan utama dan kuat medan di sekeliling konduktor. Medan di sekeliling masing masing konduktor jangkar tergantung pada besarnya arus jangkar yang mengalir pada konduktor tersebut. Arah gaya ini dapat ditentukan dengan kaidah tangan kiri. Gaya Lorentz adalah gaya yang ditimbulkan oleh muatan listrik yang bergerak atau oleh arus listrik yang berada dalam suatu medan magnet (B). Arah gaya ini akan mengikuti arah maju skrup yang diputar dari vektor arah gerak muatan listrik (v) ke arah medan magnet (B), seperti yang terlihat dalam rumus berikut:

12 F = q( v x B)...(2.1) Sebuah partikel bermuatan listrik yang bergerak dalam daerah medan magnet homogen akan mendapatkan gaya. Gaya ini juga dinamakan gaya Lorentz. Gerak partikel akan menyimpang searah dengan gaya lorentz yang mempengaruhi. Arah gaya Lorentz pada muatan yang bergerak dapat juga ditentukan dengan kaidah tangan kanan dari gaya Lorentz (F) akibat dari arus listrik, I dalam suatu medan magnet B. Ibu jari, menunjukan arah gaya Lorentz. Jari telunjuk, menunjukkan arah medan magnet ( B ). Jari tengah, menunjukkan arah arus listrik ( I ). Untuk muatan positif arah gerak searah dengan arah arus, sedang untuk muatan negatif arah gerak berlawanan dengan arah arus. Besarnya gaya Lorentz (F) dapat ditulis: F = B.I.l...(2.1) Jika besar muatan q bergerak dengan kecepatan v, dan I = q/t maka persamaan gaya adalah: F = I. l. B sin θ = q/t. l. B sin θ = q. l/t. B si0n θ = q. v. B sin θ Sehingga besarnya gaya Lorentz yang dialami oleh sebuah muatan yang bergerak dalam daerah medan magnet dapat dicari dengan menggunakan rumus : F = q. v. B sin θ...(2.1) Sedangkan Torsi yang dihasilkan motor dapat ditentukan dengan: T = F.r...(2.2) Bila torsi yang dihasilkan motor lebih besar daripada torsi beban maka motor akan berputar. Besarnya torsi beban dapat dituliskan dengan: T = K Φ Ia...(2.3) K =...(2.4) Dimana : T = Torsi (Nm) r = Jari-jari rotor (Meter) K= Konstanta ( bergantung pada ukuran fisik motor)

13 Φ = Fluksi setiap kutub I Ia = Arus jangkar (Ampere) P= Jumlah kutubpada motor Z = Jumlah konduktorpada motor a = Cabang paralel Komponen Utama Motor DC Gambar 2.7. Komponen Utama Motor DC KutubMedan Kutub medan digambarkan sebagai interaksi dua kutub magnet akan menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang stasioner dan dinamo yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi bukaan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai penyedia struktur medan.

14 Dinamo Bila arus masuk menuju dinamo, maka arus ini akan menjadi elektromagnet. Dinamo yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo Komutator Komutator terdapat terutama dalam motor DC. Kegunaannya adalah untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo. Commutator juga membantu dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya. Selain itu komutator berfungsi untuk menyearahkan tegangan yang dihasilkan rotor menjadi tegangan DC. 2.3 Buzzer Rangkaian Buzzeratau yang biasa disebut sebagai rangkaian alarm pengingat pesan dan tanda pastinya sudah sering ditemukan di beberapa perangkat elektronik di pasar. Pada era teknologi modern ini, pastinya alarm sudah tersedia di beberapa perangkat elektronik seperti ponsel dan juga jam memiliki alarm sebagai tanda peringatan. Rangkaian alarm atau tanda pengingat ini sudah menjadi salah satu penunjang penting dan tidak dapat dipisahkan di beberapa perangkat elektronik tersebut. Gambar 2.8. Simbol dan Bentuk Fisik buzzer

15 Rangkaian tanda pengingat ini berfungsi untuk mendeteksi gerakan dan juga cahaya yang bisa membantu Anda mencegah kasus pencurian. Pada skema rangkaian buzzerini terdapat komponen penting yaitu Timer IC NE 555. Untuk komponen R4 LDR memiliki fungsi untuk mendeteksi atau melakukan penginderaan cahaya yang berada di sekitar ruangan di dekat rangkaian tersebut. Manfaat utama komponen LDR ini adalah cara menerima cahaya yang masuk. Apabila cahaya terang, tingkat resistensi dari LDR ini akan rendah dan tidak membuat rangkaian tersebut mengalirkan arus ke arah buzzer atau speaker yang terdapat di dalam rangkaian tersebut Hal kebalikannya justru terjadi jika LDRmenerima cahaya rendah atau gelap sama sekali. Hasilnya, tingkat resistansi menjadi lebih tinggi sehingga bisa menimbulkan aliran ke arah komponen buzzer. Bersamaan dengan keadaan tingkat resistansi yang tinggi, nantinya komponen IC akan terpicu dan mendorong buzzer untuk menghasilkan suara yang nyaring dan mendeteksi adanya gangguan. Rangkaian ini juga bisa menggunakan cahaya sebagai alat pengaktifannya jika relay dan juga transistor terhubung dengan pin 3 atau output dari IC Bluetooth Module HC-05 Gambar 2.9. Bentuk Fisik Bluetooth HC-05 Bluetooth Module HC-05 merupakan module komunikasi nirkabel pada frekuensi 2.4GHz dengan pilihan koneksi bisa sebagai slave, ataupun sebagai master. Sangat mudah digunakan dengan mikrokontroler untuk membuat aplikasi wireless. Interface yang digunakan adalah serial RXD, TXD, VCC dan GND. Built in LED sebagai indikator koneksi bluetooth. Modul BT ini terdiri dari dua jenis yaitu Master dan Slave. Seri modul BT HC bisa dikenali dari nomor serinya, jika nomer serinya genap maka modul BT tersebut sudah diset oleh pabrik, bekerja sebagai slave atau master dan tidak dapat diubah mode kerjanya, contoh

16 adalah HC-06-S. Modul BT ini akan bekerja sebagai BT Slave dan tidak bisa diubah menjadi Master, demikian juga sebaliknya misalnya HC-04M. Default mode kerja untuk modul BT HC dengan seri genap adalah sebagai Slave. Sedangkan modul BT HC dengan nomer seri ganjil, misalkan HC-05, kondisi default biasanya diset sebagai Slave mode, tetapi pengguna bisa mengubahnya menjadi mode Master dengan AT Command tertentu. Penggunaan utama dari modul BT ini adalah menggantikan komunikasi serial via kabel, sebagai contoh: 1. Jika akan menghubungkan dua sistem mikrokontroler agar bisa berkomunikasi via serial port maka dipasang sebuah modul BT Master pada satu sistem dan modul BT Slave pada sistem lainnya. Komunikasi dapat langsung dilakukan setelah kedua modul melakukan pairing. Koneksi via bluetooth ini menyerupai komunikasi serial biasa, yaitu adanya pin TXD dan RXD. 2. Jika sistem mikrokontroler dipasangi modul BT Slave maka ia dapat berkomunikasi dengan perangkat lain semisal PC yang dilengkapi adapter BT ataupun dengan perangkat ponsel, smartphone dan lain-lain 3. Saat ini banyak perangkat seperti printer, GPS modul dan lain-lain yang bekerja menggunakan media bluetooth, tentunya sistem mikrokontroler yang dilengkapi dengan BT Master dapat bekerja mengakses devicedevice tersebut Pemakaian module BT pada sistem komunikasi baik antar dua sistem mikrokontrol maupun antara suatu sistem ke device lain tidak perlu menggunakan driver, tetapi komunikasi dapat terjadi dengan dua syarat yaitu : 1. Komunikasi terjadi antara modul BT Master dan BT Slave, komunikasi tidak akan pernah terjadi jika kedua modul sama-sama Master atau samasama Slave, karena tidak akan pernah pairing diantara keduanya 2. Password yang dimasukkan cocok Modul BT yang banyak beredar di sini adalah modul HC-06 atau sejenisnya dan modul HC-05 dan sejenisnya. Perbedaan utama adalah modul HC-06 tidak bisa mengganti mode karena sudah diset oleh pabrik, selain itu tidak banyak AT Command dan fungsi yang bisa dilakukan pada

17 modul tersebut. Diantaranya hanya bisa mengganti nama, baud rate dan password saja. Sedangkan untuk modul HC-05 memiliki kemampuan lebih yaitu bisa diubah mode kerjanya menjadi Master atau Slave serta diakses dengan lebih banyak AT Command, modul ini sangat direkomendasikan, terutama dengan flexibilitasnya dalam pemilihan mode kerjanya. 2.5 Mikrokontroller ATMega 8 AVR merupakan salah satu jenis mikrokontroler yang di dalamnya terdapat berbagai macam fungsi. Perbedaannya pada mikro yang pada umumnya digunakan seperti MCS51 adalah pada AVR tidak perlu menggunakan oscillator eksternal karena di dalamnya sudah terdapat internal oscillator. Selain itu kelebihan dari AVR adalah memiliki Power-On Reset, yaitu tidak perlu ada tombol reset dari luar karena cukup hanya dengan mematikan supply, maka secara otomatis AVR akan melakukan reset. Untuk beberapa jenis AVR terdapat beberapa fungsi khusus seperti ADC, EEPROM sekitar 128 bytesampai dengan 512 byte.avr ATmega8 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit berarsitektur AVR RISC yang memiliki 8K byte in-system Programmable Flash. Mikrokontroler dengan konsumsi daya rendah ini mampu mengeksekusi instruksi dengan kecepatan maksimum 16MIPS pada frekuensi 16MHz. Jika dibandingkan dengan ATmega8L perbedaannya hanya terletak pada besarnya tegangan yang diperlukanuntuk bekerja. Untuk ATmega8 tipe L, mikrokontroler ini dapat bekerja dengan tegangan antara 2,7 5,5 V sedangkan untuk ATmega8 hanya dapat bekerja pada tegangan antara 4,5 5,5 V Mikrokontroller merupakan alat pengolahan data digital dan analog (fitur ADC pada seri AVR) dalam level tegangan maksimum 5V. Keunggulan mikrokontroller dibanding microprocessor yaitu lebih murah dan didukung dengan software compiler yang sangat beragam seperti software compailer C/C++, basic, pascal, bahkan assembler. Sehingga penggunaan dapat memilih program yang sesuai dengan kemampuannya. Dalam hal penggunaan, mikrokontroller dapat dibedakan jenis dan tipenya, seperti mikrokontroller atmega

18 8, atmega 8535, atmega 16 dan lain-lain. ATMEGA 8 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit daya rendah berbasis arsitektur RISC yang ditingkatkan. Kebanyakan instruksi dikerjakan pada satu siklus clock, ATMEGA 8 mempunyai throughput mendekati 1 MPS per MHz membuat disain dari sistem untuk mengoptimasi konsumsi daya versus kecepatan proses.susunan pin pin dari IC mikrokontroler ATMEGA 8 diperlihatkan pada gambar dibawah ini. IC ini tersusun dari 28 pin yang memiliki beberapa fungsi tertentu. Mikrokontroller AVR merupakan keluarga mikrokontroller RISC (Reduced Instruction Set Computing) keluaran Atmel. Konsep arsitektur AVR pada mulanya dibuat oleh dua orang mahasiswa di Norwgian institute of Technology (NTH ) yaitu Alf-Egil Bogen dan Vegard Wollan. Penggunaan mikrokontroller ATMega8 ada dua pilihan,dengan menggunakan board ATMega8 develompment board yang sudah ada diparaan atau dengan membuat rangkaian sendiri. Jika menggunakan rangkaian mikrokonter yang sudah tersedia dipasaran maka akan memepersingkat waktu pembuatan sistem, karena hanya tinggal membeli rangkaian berupa kit dan hanya tinggal menggunakannya. Chip yang dijelaskan di sini menggunakan kemasan PDIP, untuk kemasan yang lain (TQPF, QFN / MLF) tidak jauh berbeda. Untuk lebih jelasnya silahkan merujuk ke data sheet. Nama nama pin di atas usahakan lebihsering dikenal, hal ini berguna untuk penggunaan pheripheral internal Konfigurasi Pin ATMega 8 Gambar2.10. Konfigurasi Pin ATMega 8

19 ATmega8 memiliki 28 Pin, yang masing-masing pin nya memiliki fungsi yang berbeda-beda baik sebagai port maupun fungsi yang lainnya. Berikut akan dijelaskan fungsi dari masing-masing kaki ATmega8 : a. VCC Merupakan supply tegangandigital. b. GND Merupakan ground untuk semua komponen yang membutuhkan grounding. c. Port B (PB7...PB0) Didalam Port B terdapat XTAL1, XTAL2, TOSC1, TOSC2. Jumlah Port B adalah 8 buah pin, mulai dari pin B.0 sampai dengan B.7. Tiap pin dapat igunakan sebagai input maupun output. Port B merupakan sebuah 8-bit bi-directional I/O dengan internal pull-up resistor. Sebagai input, pin-pin 7yang terdapat pada port B yang secara eksternal diturunkan, maka akan mengeluarkan arus jika pull-up resistor diaktifkan. Khusus PB6 dapat digunakan sebagai input Kristal (inverting oscillator amplifier) dan input ke rangkaian clock internal, bergantung pada pengaturan Fuse bit yang digunakan untuk memilih sumber clock. Sedangkan untuk PB7 dapat digunakan sebagai output Kristal (output oscillator amplifier) bergantung pada pengaturan Fuse bityang digunakan untuk memilih sumber clock. Jika sumber clock yang dipilih dari oscillator internal, PB7 dan PB6 dapat digunakan sebagai I/O atau jika menggunakan Asyncronous Timer/Counter2 maka PB6 dan PB7 (TOSC2 dan TOSC1) digunakan untuk saluran input timer. d. Port C (PC5...PC0) Port C merupakan sebuah 7-bit bi-directionali/o port yang di dalam masingmasing pin terdapat pull-upresistor. Jumlah pin nya hanya 7 buah mulai dari pin C.0 sampai dengan pinc.6. Sebagai keluaran/output portc memiliki karakteristik yang sama dalam hal menyerap arus (sink) ataupun mengeluarkan arus (source). e. RESET/PC6 Jika RSTDISBL Fusediprogram, maka PC6 akan berfungsi sebagai pini/o. Pin ini memiliki karakteristik yang berbeda dengan pin-pinyang terdapat pada port C lainnya. Namun jika RSTDISBL Fuse tidak diprogram, maka pin ini akan berfungsi sebagai input reset. Dan jika level tegangan yang masuk ke pin ini

20 rendah dan pulsa yang ada lebih pendek dari pulsa 8 minimum, maka akan menghasilkan suatu kondisi reset meskipun clock-nya tidak bekerja. f. Port D (PD7...PD0) Port D merupakan 8-bit bit-directionali/o dengan internal pullupresistor. Fungsi dari port ini sama dengan port-port yang lain. Hanya saja pada port initidak terdapat kegunaan-kegunaan yang lain. Pada portini hanya berfungsi sebagai masukan dan keluaran saja atau biasadisebut dengan I/O. g. AVcc Pin ini berfungsi sebagai supply tegangan untuk ADC. Untuk pin ini harus dihubungkan secara terpisah dengan VCC karena pin ini digunakan untuk analog saja. Bahkan jika ADC pada AVR tidak digunakan tetap saja disarankan untuk menghubungkannya secara terpisah dengan VCC. Jika ADC digunakan, maka AVcc harus dihubungkan ke VCC melalui low pass filter. h. AREF Merupakan pin referensi jika menggunakan ADC. Gambar Bentuk Fisik ATmega8 Pada AVR status register mengandung beberapa informasi mengenai hasil dari kebanyakan hasil eksekusi instruksi aritmatik. Informasi ini digunakan untuk altering arus program sebagai kegunaan untuk meningkatkan performa pengoperasian. Register inidi-update setelah operasi ALU (Arithmetic Logic Unit) hal tersebut seperti yang tertulis dalam datasheetkhususnya pada bagian Instruction Set Reference.Dalam hal ini untuk beberapa kasus dapat membuangpenggunaan kebutuhan instruksi perbandingan yang telah didedikasikan serta dapat menghasilkan peningkatan dalam hal kecepatan dan kode yang lebih sederhana dan singkat. Register ini tidak secara otomatis tersimpan ketika memasuki sebuah rutin interupsi dan juga ketika menjalankan

21 sebuah perintah setelah kembali dari interupsi. Namun hal tersebut harus dilakukan melalui software. Berikut adalah gambar status register. Gambar Status Register ATMega 1. Bit 7 (I) Merupakan bit Global Interrupt Enable. Bitini harus di-set agar semua perintah interupsi dapat dijalankan. Untuk perintah interupsi individual akan di jelaskan pada bagian yang lain. Jika bit ini di-reset, maka semua perintah interupsi baik yang individual maupun yang secara umum akan diabaikan. Bit ini akan dibersihkan atau clear oleh hardwaresetelah sebuah interupsi di jalankan dan akan di-setkembali oleh perintah RETI. Bitini juga dapat diset dan di-resetmelalui aplikasi dan intruksi SEI dan CLL. 2. Bit 6 (T) Merupakan bitcopy Storage. Instruksi bit Copy Instructions BLD (Bit Load) and BST (Bit Store) menggunakan bit ini sebagai asal atau tujuan untuk bit yang telah dioperasikan. Sebuah bit dari sebuah registerdalam Register Fildapat disalin ke dalam bit ini denganmenggunakan instruksi BST, dan sebuah bitdi dalam bit ini dapat disalin ke dalam bit di dalam register padaregister File dengan menggunakan perintah BLD. 3. Bit 5(H) Merupakan bit Half Carry Flag. Bitini menandakan sebuah Half Carry dalam beberapa operasi aritmatika. Bit ini berfungsi dalam aritmatika BCD. 4. Bit 4(S) Merupakan Sign bit. Bit ini selalu merupakan sebuah ekslusif di antaranegative Flag(N) dan two s Complement Overflow Flag (V). 5. Bit 3(V)

22 Merupakan bit Two s Complement Overflow Flag. Bit ini menyediakan fungsi aritmatika dua komplemen. 6. Bit 2(N) Merupakan bit Negative Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah hasil negative di dalam sebuah fungsi logika atai aritmatika. 7. Bit 1(Z) Merupakan bit Zero Flag. Bit ini mengindikaikan sebuah jasil nol 0 dalam sebuah fungsi aritmatika atau logika. 8. Bit 0(C) Merupakan bit Carry Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah Carry atau sisa dalam sebuah aritmatika atau logika Memori AVR ATMega Gambar Peta Memori Atmega 8

23 Memori atmega terbagi menjadi tiga yaitu : Memori Flash Memori flash adalah memori ROM tempat kode-kode program berada. Kata flash menunjukan jenis ROM yang dapat ditulis dan dihapus secara elektrik. Memori flash terbagi menjadi dua bagian yaitu bagian aplikasi dan bagian boot. Bagian aplikasi adalah bagian kode-kode program apikasi berada. Bagian boot adalah bagian yang digunakan khusus untuk booting awal yang dapat diprogram untuk menulis bagian aplikasi tanpa melalui programmer/downloader, misalnya melalui USART Memori Data Memori data adalah memori RAM yang digunakan untuk keperluan program. 32 GPR (General Purphose Register) adalah register khusus yang bertugas untuk membantu eksekusi program oleh ALU (Arithmatich Logic Unit), dalam instruksi assembler setiap instruksi harus melibatkan GPR. Dalam bahasa C biasanya digunakan untuk variabel global atau nilai balik fungsi dan nilainilai yang dapat memperingan kerja ALU. Dalam istilah processor komputer sahari-hari GPR dikenal sebagai chace memory.i/o register dan Aditional I/O register adalah register yang difungsikankhusus untuk mengendalikan berbagai pheripheral dalam mikrokontroler seperti pin port, timer/counter, usart dan lain-lain. Register ini dalam keluarga mikrokontrol MCS51 dikenal sebagai SFR(Special Function Register) EEPROM EEPROM adalah memori data yang dapat mengendap ketika chip mati (off), digunakan untuk keperluan penyimpanan data yang tahan terhadap gangguan catu daya.

24 Fitur ATmega8 Berikut ini adalah fitur-fitur yang dimiliki oleh ATMega8 : A. Saluran I/O sebanyak 23 buah terbagi menjadi 3 port. B. ADC sebanyak 6 saluran dengan 4 saluran 10 bit dan 2 saluran 8 bit. C. Tiga buah timer counter, dua diantaranya memiliki fasilitas pembanding. D. CPU dengan 32 buah register E. Watchdog timer dan oscillator internal. F. SRAM sebesar 1K byte. G. Memori flash sebesar 8K Bytes system Self-programable Flash H. Unit interupsi internal dan eksternal. I. Port antarmuka J. EEPROM sebesar 512 byte. K. Port USART ( Universal Syncronous and Asycronous Serial Receiver and Transmitter ) untuk komunikasi serial Transistor bd139 Gambar Transistor bd139 Transistor BD139 adalah transistor multiguna tipe NPN. Transistor yang akan dibahas adalah transistor jenis BJT (Bias Junction Transistor). Transistor BJT pertama kali dibuat oleh William Bradford Schockley, John Bardeen dan Walter Houser Brattain pada tahun 1951 atas penemuannya ini ketiga Ilmuan ini dianugrahi hadiah Nobel pada tahun 1956 dalam bidang fisika. Penemuan

25 transistor membawa perubahan yang ekstrim dalam dunia khususnya bidang elektronika. Jika dulu sebelum ada transistor peralatan elektronika dibuat masih menggunakan tabung hampa yang memiliki ukuran yang besar dan membutuhkan daya listrik yang tinggi untuk pengoperasiannya, namun setelah ditemukannya transistor, peralatan elektronika dapat dibuat menjadi lebih kecil, handal dan tidak membutuhkan daya yang besar untuk pengoperasiaanya. Penemuan transistor membawa perubahan besar dalam industri elektronika dan membuka gerbang menuju dunia moderen hingga saat ini. Dari awal mula transistor dibuat hingga saat ini ada 2 golongan besar transistor yaitu : 1. Transistor tegangan bias (Bias Junction Transistor (BJT)) 2. Transistor efek medan (FET = Field Effect Transistor) Namun dipasaran transistor jenis BJT paling banyak digunakan. Transistor efek medan lebih banyak digunakan pada peralatan yang membutuhkan kecepatan kerja yang tinggi.