4 BAB II LANDASAN TEORI 2.1. SENSOR Pengertian sensor secara umum adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi dan mengukur magnitudo sesuatu. Dapat didefinisikan sensor merupakan jenis tranduser yang digunakan untuk mengubah variasi mekanis, magnetis, panas, cahaya dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. (Agung P. Nitiando. 1991 : 18) Sensor dapat dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu : a. Sensor Fisika Sensor fisika mendeteksi suatu besaran berdasarkan hukumhukum fisika. Contoh sensor fisika adalah sensor cahaya, sensor suara, sensor kecepatan, sensor percepatan, dan sensor suhu. b. Sensor Kimia Sensor kimia mendeteksi jumlah suatu zat kimia dengan cara mengubah besaran kimia menjadi besaran listrik. Biasanya melibatkan beberapa reaksi kimia. Contoh sensor kimia adalah sensor ph dan sensor gas. 2.1.1 Sensor Suhu LM35 Sensor suhu IC LM 35 merupkan chip IC produksi Natioanal Semiconductor yang berfungsi untuk mengetahui temperature suatu objek atau ruangan dalam bentuk besaran elektrik, atau dapat juga di definisikan sebagai komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah perubahan temperature yang diterima dalam perubahan besaran elektrik. Sensor suhu IC LM35 dapat mengubah perubahan temperature menjadi perubahan tegangan pada bagian outputnya. Sensor suhu IC LM35 membutuhkan sumber tegangan DC +5 volt dan konsumsi arus DC sebesar 60 µa dalam beroperasi. Bentuk fisik sensor suhu LM35 merupakan chip IC dengan
Gambar 2.1. Contoh sensor suhu
6 Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 ma. Memiliki ketidak linieran hanya sekitar ± ¼ ºC. Sensor suhu IC LM35 memiliki keakuratan tinggi dan mudah dalam perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, sensor suhu LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kontrol khusus serta tidak memerlukan seting tambahan karena output dari sensor suhu LM35 memiliki karakter yang linier dengan perubahan 10mV/ C. Sensor suhu LM35 memiliki jangkauan pengukuran -55ºC hingga +150ºC dengan akurasi ±0.5ºC. Tegangan output sensor suhu IC LM35 dapat diformulasikan sebagai berikut : Vout LM35 = Temperature º x 10 mv Sensor suhu IC LM 35 terdapat dalam beberapa varian sebagai berikut: LM35, LM35A memiliki range pengukuran temperature -55ºC hingga +150ºC. LM35C, LM35CA memiliki range pengukuran temperature -40ºC hingga +110ºC. LM35D memiliki range pengukuran temperature 0ºC hingga +100ºC. LM35 2.1.1.2 Kelebihan dari sensor suhu IC LM35 antara lain : Rentang suhu yang jauh, antara -55 sampai +150ºC Low self-heating, sebesar 0.08 ºC Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V Tidak memerlukan pengkondisian sinyal 2.1.2 Sensor Cahaya LDR Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) adalah salah satu jenis resistor yang dapat mengalami perubahan resistansinya apabila mengalami perubahan penerimaan cahaya. Besarnya nilai hambatan pada Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) tergantung pada besar kecilnya cahaya yang
Gambar 2.2. Simbol Dan Fisik Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)
8 a. Laju Recovery Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) Bila sebuah Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) dibawa dari suatu ruangan dengan level kekuatan cahaya tertentu ke dalam suatu ruangan yang gelap, maka bisa kita amati bahwa nilai resistansi dari LDR tidak akan segera berubah resistansinya pada keadaan ruangan gelap tersebut. Na-mun LDR tersebut hanya akan bisa menca-pai harga di kegelapan setelah mengalami selang waktu tertentu. Laju recovery meru-pakan suatu ukuran praktis dan suatu ke-naikan nilai resistansi dalam waktu tertentu. Harga ini ditulis dalam K/detik, untuk LDR tipe arus harganya lebih besar dari 200K/detik(selama 20 menit pertama mulai dari level cahaya 100 lux), kecepatan tersebut akan lebih tinggi pada arah sebaliknya, yaitu pindah dari tempat gelap ke tempat terang yang memerlukan waktu kurang dari 10 ms untuk mencapai resistansi yang sesuai den-gan level cahaya 400 lux. b. Respon Spektral Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) tidak mempunyai sensitivitas yang sama untuk setiap panjang gelombang cahaya yang jatuh padanya (yaitu warna). Bahan yang biasa digunakan sebagai penghantar arus listrik yaitu tembaga, aluminium, baja, emas dan perak. Dari kelima bahan tersebut tembaga merupakan penghantar yang paling banyak, digunakan karena mempunyai daya hantaryang baik (TEDC,1998) 2.1.1.3 Prinsip Kerja Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) Resistansi Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) akan berubah seiring den-gan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya atau yang ada disekitarnya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR seki-tar 10MΩ dan dalam keadaan terang sebe-sar 1KΩ atau kurang. LDR terbuat
Gambar 2.3. Rangkaian Sensor Hujan Gambar 2.4. Rangkaian Elektrik Sensor Hujan
Gambar 2.5. IC LM7805
12 UART (Universal Asynchronous Receive Transmit) adalah jalur komunikasi data khusus secara serial asynchronous PWM (Pulse Width Modulation) adalah fasilitas untuk membuat modulasi pulsa ADC (Analog to Digital Converter) adalah fasilitas untuk dapat menerima sinyal analog dalam range tertentu untuk kemudian dikonversi menjadi suatu nilai digital dalam range tertentu SPI (Serial Peripheral Interface) adalah jalur komunikasi data khusus secara serial secara serial synchronous ISP (In System Programming) adalah kemampuan khusus mikrokontroler untuk dapat diprogram langsung dalam sistem rangkaiannya dengan membutuhkan jumlah pin yang minimal. 2.2.2.1. Arsitektur ATmega8535 Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D ADC 10 bit sebanyak 8 Channel Tiga buah timer / counter 32 register Watchdog Timer dengan oscilator internal SRAM sebanyak 512 byte Memori Flash sebesar 8 kb Sumber Interrupt internal dan eksternal Port SPI (Serial Peripheral Interface) EEPROM on board sebanyak 512 byte Komparator analog Port USART (Universal Shynchronous Ashynchronous Receiver Transmitter)
13 2.2.2.2. Fitur ATmega8535 Sistem processor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz. Ukuran memory flash 8KB, SRAM sebesar 512 byte, EEPROM sebesar 512 byte. ADC internal dengan resolusi 10 bit sebanyak 8 channel Port komunikasi serial USART dengan kecepatan maksimal 2.5 Mbps Mode Sleep untuk penghematan penggunaan daya listrik 2.2.2.3. Konfigurasi pin ATmega8535 VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catudaya GND merupakan pin Ground Port A (PA0...PA7) merupakan pin I/O dan pin masukan ADC Port B (PB0...PB7) merupakan pin I/O dan pin yang mempunyai fungsi khusus yaitu Timer/Counter, komparator Analog dan SPI Port C (PC0...PC7) merupakan port I/O dan pin yang mempunyai fungsi khusus, yaitu komparator analog dan Timer Oscillator Port D (PD0...PD1) merupakan port I/O dan pin fungsi khusus yaitu komparator analog dan interrupt eksternal serta komunikasi serial RESET merupakan pin yang digunakan untuk mereset mikrokontroler XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal AVCC merupakan pin masukan untuk suplai tegangan ADC AREF merupakan pin masukan tegangan referensi untuk ADC
Gambar 2.6. Pin-out ATmega8535
Gambar 2.7. Peta memory ATmega8535 Gambar 2.6 Pin-out ATmega8535 Gambar 2.8. Memory Program ATmega8535
Gambar 2.9. Status Register ATmega8535
Gambar 2.9. Sistem Minimum ATmega8535
18 2.3. LCD (Liquid Crystal Display) Dislay LCD sebuah liquid crystal atau perangkat elektronik yang dapat digunakan untuk menampikan angka atau teks. Ada dua jenis utama layar LCD yang dapat menampilkan numerik (digunakan dalam jam tangan, kalkulator,dan lain-lain) dan menampilkan teks alfanumerik (sering digunakan dalam mesin fotokopi dan telepon genggam). Dalam menampilkan numerik ini, kristal yang dibentuk menjadi bar, dan dalam menampilkan alfanumerik Kristal hanya diatur ke dalam pola titik. Setiap Kristal memiliki sambungan listrik individu sehingga dapat dikontrol secara independen. Ketika Kristal off yakni tidak ada arus yang melalui Kristal, cahaya Kristal terlihat sama dengan bahan latar belakangnya, sehingga Kristal tidak dapat terlihat. Namun, ketika arus listrik melalui Kristal, itu akan merubah bentuk dan menyerap lebih banyak cahaya. Hal ini membuat Kristal lebih gelap dari pengihatan mata manusia sehingga bentuk titik atau bar dapat dilihat dari latar belakang. 2.4. RESISTOR Resistor adalah salah satu komponen elektronika yang dapat menghasilkan hambatan. Resistor dapat digunakan sebagai pembatas arus, pembagi arus maupun sebagai pembagi tegangan dalam sebuah rangkaian elektronika. Dalam suatu rangkaian elektronika, resistor sering ditulis dengan kode R. Resistor mempunyai satuan Ohm ( Ω ) yang menunjukkan besar kecilnya hambatan yang dihasilkan dan satuan watt untuk menunjukkan rating daya maksimum yang boleh digunakan tanpa menimbulkan panas yang berlebihan. (Faris. 2008: 10) Resistor terdiri dari dua jenis, yaitu : 1. Resistor Tetap Resistor tetap adalah resistor yang besar hambatannya tidak dapat diatur. Resistor tetap sesuai dengan bahannya yaitu : a. Resistor kawat logam, tahanan dari kawat logam yang digulung pada permukaan pipa tabung kaca.
20 Tabel 2.2. Kode warna gelang-gelang resistor Gelang Pertama Kedua Ketiga Keempat Warna Angka Angka Faktor Toleransi Hitam 0 0 x 10 0 - Cokelat 1 1 x 10 1 - Merah x 10 2 Jingga 2 2 x 10 3 - Kuning x 10 4 Hijau Biru 3 3 x 10 5 x 10 6 - Ungu Abu-abu 4 4 x 10 7 x 10 8 - Putih Emas 5 5 x 10 9 - - Perak Tanpa lingkaran 6 6 - - 7 7 - - Dalam pembacaan gelang-gelang tersebut dilakukan mulai dari ujung menuju ke tengah-tengah resistor atau dari gelang petama menuju ke gelang keempat.
21 Contoh: Gambar 2.13. Contoh perhitungan gelang resistor 2.4.2. Resistor dalam Hubungan Seri Untuk memperbesar resistor yang dipergunakan, maka dua buah resistor atau lebih disambung secara seri. Rangkaian resistor yang dihubungkan secara seri dapat dilihat pada gambar 9. Gambar 2.14. Resistor hubungan seri Adapun rumus resistor yang dihubungkan seri adalah sebagai berikut : 2.4.3. Resistor dalam Hubungan Paralel Jika ingin memperkecil resistor yang dibutuhkan, maka resistor itu dihubungkan secara paralel. Rangkaiann resistor yang terhubung secara paralel dapat dilihat pada gambar 10.
22 Gambar 2.15. Resistor hubungan paralel Adapun rumus untuk resistor yang dihubungkann paralel adalah sebagai berikut : 2.5. DIODA Dioda dibuat dari dua jenis bahan-bahan semikonduktor, bahan P (positif) dan bahanan N (negatif). Bahan P dinamakan anoda (A) dan bahan N dinamakan katoda a (K). (Daryanto. 2004: 70) Gambar 2.16. Simbol dioda Pada rangkaian elektronik dioda umumnya dipakai sebagai penyearah gelombang yaitu, proses pengubahan arus bolak-balik menjadi arus searah. (Frank D. Petruzella. 2001: 233). Penyearah dibagi dua yaitu penyearah setengah engah gelombang dan penyearah gelombang penuh. 2.5.1. Penyearah Setengah Gelombang Penyearah setengah gelombang ini, selama setengah siklus positif gelombang ac input, sisi anoda dari dioda adalah positif. Dioda kemudian diberi bias maju,memungkinkan dioda menghantarkan arus mengalir pada beban. Sebab dioda bertindak sebagaiai saklar tertutup selama waktu tersebut, siklus setengah positif dibangkitkan pada beban. Selama setengah siklus negatif gelombang ac input, sisi anoda dari dioda adalah negatif. Dioda kemudian diberi bias mundur, akibatnya tidak ada arus
24 2.6. TRANSISTOR Transistor adalah komponen semi konduktor yang mempunyai tiga kaki sehingga daya dapat diperkuat. Fungsi transistor sebagai penguat atau amplifier dari sinyal listrik, tahanan variabel atau sebagai saklar. (Frank D. Pretuzela, 2001: Transistor yang akan digunakan dalam rangkaian pendeteksi kebocoran gas elpiji adalah transistor sambungan bipolar atau bipolarjunction transistor (BJT), transistor jenis ini memiliki dua variabel yaitu tipe NPN dan PNP. Transistor merupakan salah satu komponen aktif, yang dapat difungsikan sebagai sistem digital yang bekerja dalam satu daerah keadaan, yaitu on dan off. Syarat transistor dapat difungsikan sebagai saklar adalah harus tegangan antara kolektor-emitor dapat mendekati nol saat transistor dalam keadaan jenuh dan keadaan tersumbat. Sebuah transistor dapat digunakan sebagai saklar yang dapat mengontrol beban dengan kemampuan melewatkan arus cukup besar tergantung pada jenis transistor yang digunakan. Prinsip pengoperasian transistor sebagai saklar dengan mengoperasikan dalam 2 keadaan, yaitu pada keadaan jenuh dan keadaan mati. (Ganti Depari. 2000). 2.7. TRANSFORMATOR Transformator merupakan komponen yang dapat digunakan untuk pemindah daya. Transformator mempunyai dua buah lilitan, yaitu lilitan primer dan lilitan sekunder yang dililitkan pada suatu inti dan saling terisolasi antara yang satu dengan yang lain. Besar tegangan yang muncul pada lilitan sekunder dan lilitan primer ditentukan oleh jumlah lilitan yang terdapat pada bagian sekunder maupun primer. Simbol transformator diperlihatkan dalam gambar 16.
18 202
Gambar 2.21. Bagian-bagian Motor DC Gambar 2.22. Gambar Medan Magnet Yang Membawa Arus Mengelilingi Konduktor
Gambar 2.23. Gambar Reaksi Garis Fluks
Gambar 2.24. Gambar Prinsip Kerja Motor DC