BAB II
TINJAUAN TEORI DAN KERANGKA BERPIKIR
2.1 Tinjauan Teori
2.1.1 International Standards And Recommended Practices Security Safeguarding International Civil Aviation Agains Acts Of Unlawful Interference
(Annex 17)
International Standards And Recommended Practices Security Safeguarding International Civil Aviation Agains Acts Of Unlawful Interference, Annex 17 (selanjutnya ditulis annex 17) adalah buku manual tentang standard dan rekomendasi yang ditetapkan oleh ICAO di dunia penerbangan sipil yang berkaitan dengan keamanan penerbangan.
Dalam perkembangannya annex 17 ini tidak diterbitkan secara berkala, melainkan dengan keperluan amandemen atau perubahan sesuai dengan dunia penerbangan internasional. Annex 17 yang up date adalah edisi 8 bulan April tahun 2006.
Dalam menggunakan annex 17 sebagai pedoman bagi pelaksanaan penyelenggaraan pengamanan penerbangan, terdapat beberapa istilah yang harus dipahami antara lain : pemeriksaan, keamanan, kontrol keamanan dan program keamanan:
a. Pemeriksaan
Penerapan cara teknis atau lainnya yang dimaksudkan untuk mendeteksi senjata, bahan peledak atau perangkat berbahaya yang dapat digunakan untuk melakukan suatu tindakan melanggar hukum.
b. Keamanan
Sebuah kombinasi ukuran, manusia dan peralatan yang dimaksudkan untuk menjaga penerbangan sipil internasional terhadap tindakan melanggar hukum.
c. Pemeriksaan Keamanan
Sebuah cara untuk mengenali senjata, bahan peledak atau barang berbahaya sehingga suatu tindakan melanggar hukum dapat dicegah.
d. Program Keamanan
Upaya yang diambil untuk menjaga penerbangan sipil internasional terhadap intervensi tindakan melanggar hukum.
2.1.2 Security Manual (Doc. 8973 Vol. IV, Annex 17)
Doc. 8973 Vol. IV, Annex 17 mengatur tentang beragam tindakan pencegahan dibidang keamanan penerbangan.
Dalam bab keamanan bandar udara diatur bagaimana cara pemeriksaan penumpang dan barang bawaan.
2.1.3 Keputusan Menteri Perhubungan, Nomor : KM. 9 Tahun 2010 tentang Program Keamanan Penerbangan Nasional.
Keputusan Menteri Perhubungan ini merupakan acuan bagi para inspektur keamanan penerbangan dalam menjaga keamanan dan keselamatan penerbangan di Indonesia.
Dalam peraturan ini diatur tentang cara pengendalian keamanan terhadap orang dan barang yang diangkut dengan pesawat udara, baik pemeriksaan penumpang, bagasi kabin maupun bagasi tercatat.
2.1.4 SKEP Direktur Jenderal Perhubungan Udara, Nomor : SKEP/ 2765/ XII/ 2010 tentang tata cara pemeriksaan keamanan penumpang, personel pesawat udara dan barang bawaan yang diangkut dengan pesawat udara dan orang perseorangan.
Dalam bab II tentang pemeriksaan penumpang personel pesawat udara& barang bawaan dan orang perseorangan pasal 2 ayat 2 setiap penumpang, personel pesawat udara dan orang perseorangan serta barang bawaan harus dilakukan pemeriksaan keamanan.
Personel keamanan bandar udara wajib menolak setiap penumpang, personel pesawat udara dan orang perseorangan serta barang bawaan untuk memasuki daerah keamanan terbatas dan/atau ruang tunggu, apabila tidak memiliki izin masuk dan/atau menolak untuk diperiksa.
Tempat pemeriksaan keamanan ( Security Check Point/ SCP) dibagi 2 (dua) area, yaitu: tempat pemeriksaan keamanan pertama (Security Check Point/ SCP-1) dan tempat pemeriksaan keamanan kedua (Security Check Point/ SCP-2).
Tempat pemeriksaan yang menggunakan peralatan keamanan penerbangan harus mempunyai peralatan keamanan paling sedikit meliputi: mesin x-ray bagasi tercatat, gawang detektor logam (Walk Through Metal Detector/ WTMD ) dan detektor logam genggam (Hand Held Metal Detector/ HHMD )
Lebih lanjut dalam pasal 35 dijelaskan Dalam kondisi normal, 10% (sepuluh persen) dari pemeriksaan penumpang, personel pesawat udara dan orang perseorangan serta barang bawaan yang telah dilakukan dengan peralatan keamanan harus dilakukan pemeriksaan manual secara random.
2.1.5 Komponen Pasif dan Catu Daya DC
Catu daya (power supply) merupakan bagian penting dalam suatu peralatan elektronika yang berfungsi sebagai sumber tenaga listrik dalam berbagai praktik dan percobaan pembuatan rangkaian elektronika. Sumber daya utama catu daya berasal dari PLN yang mempunyai tegangan kerja lebih tinggi daripada tegangan kerja rangkaian elektronika sehingga perlu diturunkan nilainya, selain itu yang diperlukan rangkaian elektronika adalah berupa tegangan DC sehingga tegangan AC yang berasal dari PLN perlu disesuaikan tegangannya kemudian disearahkan dengan penyearah.
Komponen– komponen Catu Daya:
1. Transformator
Transformator dalam bidang elektronika pada umumnya disebut trafo. Prinsip kerja dari sebuah transformator adalah berdasarkan prinsip induksi dari kumparan primer kepada kumparan sekunder . Lilitan ( kumparan ) merupakan salah satu bagian dari transformator. Semakin banyak jumlah lilitan ada bagian kumparan sekundernya ( Ns ), maka semakin besar tegangan listrik yang dihasilkan oleh lilitan sekunder tersebut. Dari uraian di atas maka dapat disimpulkan bahwa perbandingan besar tegangan yang diberikan kepada lilitan primer dan tegangan yang dihasilkan oleh lilitan sekunder adalah sebanding dengan perbandingan jumlah lilitan primer dengan jumlah lilitan sekunder.
Ep : Es = Np : Ns
Di mana :
Ep= besarnya tegangan pada lilitan primer
Es= besarnya tegangan pada lilitan sekunder
Np= jumlah lilitan primer
Ns= jumlah lilitan sekunder
Secara umum transformator memiliki beberapa macam jenis antara lain transformator daya, transformator tegangan dan transformator arus. Transformator tersebut dimanfaatkan sesuai dengan tujuan penggunaan dari transformator tersebut.
2. Dioda
Dioda terdiri dari jenis P dan N semikonduktor yang memiliki satu lapisan pembatas. Bahan semikonduktor tipe P bermuatan positif yang disebut kutub Anoda, tipe N bernuatan negatif yang disebut kutub Katoda yang digabung menjadi satu. Bahan semikonduktor yang dipakai adalah Germanium (Ge) yang memiliki tegangan sekitar 0,3 Volt dan Silikon (Si) yang memiliki tegangan sekitar 0,7 Volt . Gambar berikut ini menunjukkan simbol dan konstruksi dioda ;
Gambar. 2. 2 Simbol dan Konstruksi dioda
3. Resistor
Merupakan komponen pasif yang berguna untuk membatasi arus yang mengalir dan membagi tegangan dalam suatu rangkaian tertutup. Dalam pemakaiannya, resistor dalam suatu rangkaian harus memperhatikan suatu aturan- aturan yang disebut Hukum Ohm. Hukum Ohm diperkenalkan oleh George Simon Ohm pada tahun 1827.
Dalam hukum Ohm dikatakan bahwa tegangan yang melintasi berbagai jenis bahan pengantar adalah berbanding lurus dengan arus yang mengalir melalui rangkaian tersebut.
Fungsi dari pemasangan tahanan (resistor) dalam suatu rangkaian adalah:
1) Sebagai pembatas atau pengatur arus
2) Sebagai pengatur tegangan
3) Sebagai pembagi tegangan
Ini dapat dirumuskan sebagai berikut :
V = I X R
Dimana:
V= Tegangan pada kedua ujung penghantar (Volt)
R= Resistor atau tahanan (Ohm)
I= Arus yang mengalir (Ampere)
Dapat disebutkan bahwa besarnya arus yang mengalir dalam sebuah resistor tergantung pada nilai resistor dan tegangan yang dihubungkan pada resistor tersebut. Dalam penerapannya resistor memiliki beberapa hubungan yaitu:
a). Hubungan Seri
Hubungan dimana dua resistor atau lebih dihubungkan secara berurutan, hal ini bertujuan untuk mendapatkan nilai resistor yang lebih besar dari nilai resistor yang dirangkai.
Gambar. 2. 3 Resistor terhubung seri
Arus yang mengalir dari titik A ke titik B melewati R1 dan R2 sehingga arus yang melewati masing-masing resistor adalah sama besar, sedangkan tegangan pada tiap-tiap resistor akan berbeda, sehingga dapat dirumuskan untuk tahanan totalnya adalah :
Rt = R1 + R2 + …..+ Rn
b). Hubungan Paralel
Hubungan dimana dua resistor atau lebih dihubungkan secara sejajar, hal ini bertujuan untuk mendapatkan nilai resistor yang lebih kecil dari nilai resistor yang dirangkai.
Gambar. 2. 4 Resistor terhubung parallel
Arus yang mengalir dari titik A ke titik B hanya melewati R1 atau R2 sehingga tegangan yang melewati masing-masing resistor adalah sama besar, sedangkan arus pada tiap-tiap resistor akan berbeda, sehingga dapat dirumuskan untuk tahanan totalnya adalah :
4. Kapasitor
Kapasitor merupakan salah satu komponen pasif elektronika. Pada dasarnya kapasitor terdiri dari dua buah permukaan lempengan yang saling berhadapan dan dipisahkan oleh suatu bahan penyekat (dielektrikum). Sebuah kapasitor, secara fisik, terdiri dari dua permukaan penghantar dimana muatan dapat disimpan, dipisahkan oleh sebuah lapisan tipis isolasi yang mempunyai tahanan yang sangat besar.
Simbol dari sebuah kapasitor dapat dilihat pada gambar dibawah.
Gambar. 2. 5 Simbol Kapasitor a.Non Elektrolit, b.Elektrolit, c.Variable
Besar kapasitas kapasitor ini tergantung dari besar kecilnya luas pelat penampang kapasitor, jenis dielektrikum yang dipakai dan jarak antara kedua pelat tersebut. Kegunaan dasar sebuah kapasitor adalah untuk menyimpan energi listrik dalam bentuk muatan listrik yang disebut kapasitansi. Bahan yang digunakan antara lain udara, mika, kertas dan keramik.
Hubungan antara tegangan dan muatan listrik dapat dirumuskan sebagai berikut :
Dimana :
C= Kapasitas kapasitor (Farad)
Q= Muatan Listrik(Coulomb)
V= Tegangan (Volt)
Dalam penerapannya kapasitor memiliki beberapa hubungan, yaitu:
a). Hubungan Seri
Hubungan dimana dua kapasitor atau lebih dihubungkan secara berurutan, hal ini bertujuan untuk mendapatkan nilai yang lebih kecil dari nilai kapasitor yang dirangkai.
Gambar. 2. 6 Kapasitor terhubung seri
Berdasarkan gambar di atas dapat dirumuskan untuk kapasitansi totalnya adalah :
b). Hubungan Paralel
Hubungan dimana dua kapasitor atau lebih dihubungkan secara sejajar, hal ini bertujuan untuk mendapatkan nilai kapasitor yang lebih besar dari nilai kapasitor yang dirangkai.
Gambar. 2. 7 Kapasitor hubungan parallel
Berdasarkan gambar di atas dapat dirumuskan untuk kapasitansi totalnya adalah :
Ct = C1 + C2 + …..+ Cn
5. Transistor
Transistor merupakan alat dengan tiga terminal seperti yang diperlihatkan oleh symbol sirkit pada gambar II.19. Setelah bahan semikonduktor diolah, terbentuklah bahan semi konduktor jenis P dan N. Walaupun proses pembuatannya banyak, pada dasarnya transistor merupakan tiga lapis gabungan kedua bahan tadi, yaitu NPN atau PNP.
Gambar. 2. 8 Simbol Sirkit Untuk Transistor. (a) pnp; (b) npn
Pada umumnya transistor dianggap suatu alat yang beroperasi karena adanya arus, kalau arus mengalir kedalam basis dan melewati sambungan basis emiter, suatu supply positif pada kolektor akan menyebabkan arus mengalir diantara kolektor dan emitter.
2.1.6 Komponen– Komponen Aktif
1. Light Dependent Resistor (LDR)
Light Dependent Resistor atau yang biasa disebut LDR adalah jenis resistor yang nilainya berubah seiring intensitas cahaya yang diterima oleh komponen tersebut. Biasa digunakan sebagai detektor cahaya atau pengukur besaran konversi cahaya. Light Dependent Resistor, terdiri dari sebuah cakram semikonduktor yang mempunyai dua buah elektroda pada permukaannya. Pada saat gelap atau cahaya redup, bahan dari cakram tersebut menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relatif kecil. Sehingga hanya ada sedikit elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya redup LDR menjadi konduktor yang buruk, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang besar pada saat gelap atau cahaya redup.
Gambar. 2. 9 Light Dependent Resistor
Pada saat cahaya terang, ada lebih banyak elektron yang lepas dari atom bahan semikonduktor tersebut. Sehingga akan ada lebih banyak elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya terang LDR menjadi konduktor yang baik, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang kecil pada saat cahaya terang.
Gambar. 2. 10 Simbol Light Dependent Resistor
Prinsip Kerja LDR
Pada sisi bagian atas LDR terdapat suatu garis atau jalur melengkung yang menyerupai bentuk kurva. Jalur tersebut terbuat dari bahan cadmium sulphida yang sangat sensitif terhadap pengaruh dari cahaya. Jalur cadmium sulphida yang terdapat pada LDR dapat dilihat pada gambar. 2. 11
Gambar. 2.11 Jalur Cadmium Sulphida LDR
Pada gambar jalur cadmium sulphida dibuat melengkung menyerupai kurva agar jalur tersebut dapat dibuat panjang dalam ruang (area) yang sempit. Cadmium sulphida (CdS) merupakan bahan semi-konduktor yang memiliki gap energi antara elektron konduksi dan elektron valensi. Ketika cahaya mengenai cadmium sulphida, maka energi proton dari cahaya akan diserap sehingga terjadi perpindahan dari band valensi ke band konduksi. Akibat perpindahan elektron tersebut mengakibatkan hambatan dari cadmium sulphida berkurang dengan hubungan kebalikan dari intensitas cahaya yang mengenai LDR.
2. Mikrokontroler MCS51
Mikrokontroler adalah salah satu bagian dasar dari suatu sistem komputer. Meskipun mempunyai bentuk lebih kecil dari suatu komputer pribadi, mikrokontroler dibangun dari elemen-elemen dasar yang sama. Secara sederhana, komputer menghasilkan output yang spesifik berdasarkan dari input yang diterima dan program yang dikerjakan. Seperti umumnya komputer, mikrokontroler adalah alat yang mengerjakan instruksi-instruksi yang diberikan kepadanya.
Artinya bagian terpenting dan utama dari suatu sistem terkomputerisasi adalah program itu sendiri yang dibuat oleh seorang programmer. Program ini menginstruksikan komputer untuk melakukan jalinan yang panjang dari aksi-aksi sederhana untuk melakukan tugas yang lebih kompleks yang diinginkan oleh programmer.
Mikrokontroler tidak seperti sistem komputer yang mampu menangani
berbagai macam program aplikasi, mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk suatu aplikasi tertentu saja. Perbedaan hanya terletak pada RAM atau ROM. Pada sistem komputer perbandingan RAM atau ROM yang relatif besar artinya program disimpan dalam RAM yang relatif besar, sedangkan antarmuka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Pada mikrokontroler perbandingan ROM dan RAM nya yang besar, artinya program kontrol disimpan dalam ROM yang ukurannya relatif besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpan sementara termasuk register yang digunakan pada mikrokontroler yang bersangkutan.
1) Perangkat Keras Mikrokontroler AT 89C51
Mikrokontroler AT89C51 adalah mikrokontroler keluaran ATMEL dengan 4 Kbyte Flash PEROM (Programmable and Eraseable Read Only Memory). AT89C51 merupakan memori dengan teknologi nonvolatile memori dan dapat di isi berkali-kali (± 1000 kali). Memori ini biasa digunakan untuk menyimpan instruksi berstandar kode MCS-51, sehingga memungkinkan mikrokontroler bekerja dalam mode single chip operation yang tidak memerlukan external memory untuk menyimpan source code tersebut. AT89C51 sendiri memiliki beberapa fitur sebagai berikut :
• Memiliki RAM internal 128 byte.
• 32 jalur I/O (input/output).
• Operasi clock dari 0 sampai 24 MHz.
• Memilki serial port, untuk komunikasi serial.
• Dua buah Timer/counter 16-bit.
• Menangani 6 sumber Interupsi.
• Berkemampuan Idle mode dan down mode.
Gambar. 2. 12 IC AT 89S51
Penggunaan mikrokontroler AT89C51 pada sistem ini sebagai processor, dimana IC ini digunakan pada alat transmitter dan receiver. Mikrokontroler berfungsi untuk menjalankan setiap eksekusi program yang dibuat oleh programmer.
Penggunaan IC AT 89S51 memiliki beberapa keuntungan dan keunggulan, antara lain tingkat kendala yang tinggi, komponen hardwere eksternal yang lebih sedikit, kemudahan dalam pemrograman. Dan hemat dari segi biaya. IC AT 89S51 memiliki program internal yang mudah untuk dihapus dan diprogram kembali secara berulang – ulang. Pada pesawat ini IC AT 89S51 berfungsi sebagai sentral control dari segala aktivitas pesawat. Mulai dari timer untuk mengontrol lamanya elektroda bekerja.
Pada pesawat ini IC AT 89S51 ini juga dimanfaatkan sebagai pengubah suhu sensor suhu untuk dikonversikan dalam satuan kadar mineral yang ditampilkan dalam display berupa seven segment.
2) Konfigurasi Pin AT 89C51 Mikrokontroler
Mikrokontroler AT 89C51 memiliki 40 pin seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah:
Gambar. 2. 13 Konfigurasi 40 Pin Mikrokontroler AT89C5
Pada tabel dibawah ini menjelaskan keterangan fungsi masing-masing pin IC AT89C51.
Tabel. 2. 1 Deskripsi pin-pin IC Mikrokontroler AT89C51
3) Struktur Memori AT 89C51
AT89C51 mempunyai struktur memori yang terpisah antara RAM internal dan Flash PEROM. Seperti yang tampak pada gambar. 2. 14, RAM internal dialamati oleh RAM address register dan Flash PEROM yang menyimpan instruksi-instruksi MCS51 yang dialamati oleh program address register (reister alamat RAM). Dengan adanya struktur memori yang terpisah tersebut, walaupun RAM internal dan Flash PEROM mempunyai alamat awal yang sama yaitu alamat 00 namun secara fisiknya kedua memori tersebut tuiak saling berhubungan.
Gambar. 2. 14 Alamat RAM Internal dan Flash PEROM
Struktur memori pada AT89C51 terdiri dari :
a. Random Acces Memory internal (RAM) merupakan memori sebesar 128 byte, yang biasa digunakan untuk menyimpan variabel atau data yang bersifat sementara. Alamat memori dapat dilihat pada gambar 2. 15
RAM internal sendiri terdiri atas:
• Register Banks
Register ini terletak pada alamat 00H hingga 07H setiap kali di-reset.
• Bit addressabel RAM
RAM yang terletak pada alamat 20H hingga 2FH dan dapat diakses secara pengalamatan bit.
• General purpose RAM
RAM ini terdapat pada alamat 30H hingga 7FH dan dapat diakses dengan pengalamatan langsung maupun tak langsung.
b. Special Function Registers (SFR) merupakan memori yang berisi register-register dan mempunyai fungsi-fungsi khusus yang disediakan oleh mikrokontroler. Contoh: timer serial, INT 0, INT 1, Timer 0, Timer 1 dan lain-lain.
SFR yang dimiliki oleh AT89C51 sebanyak 21 SFR dan terletak pada alamat 80H samapai FFH. Dibawah ini beberapa register yang terdapat pada SFR, yaitu:
• Accumulator
Accumulator terletak pada alamat E0H, dimana register ini banyak digunakan untuk operasi aritmatika dan operasi logika.
• SBUF (serial buffer)
Register ini berfungsi sebagai Buffer (penyangga) sehingga pada saat mikrokontroler membaca data pertama dan data kedua belum diterima secara penuh, maka data tidak akan hilang.
• Port
AT89C51 terdiri dari 4 buah port, yaitu port 0, port 1, port 2 dan port 3. Dimana port-port tersebut terletak pada alamat 80 H, 90 H, A0 H dan B0 H sehingga semua port ini dapat diakses dengan pengalamatan bit.
• Register Interupsi
AT89C51 mempunyai lima buah interupsi dengan dua level prioritas interupsi. Interupsi akan selalu nonaktif setiap kali sistem direset.
c. Flash PEROM merupakan memori yang digunakan untuk menyimpan instruksi-instruksi MCS51.
Gambar. 2. 15 Lokasi memori RAM dan Spesial Function Register
3. Motor Stepper
Motor stepper adalah motor yang digunakan sebagai penggerak atau pemutar. Prinsip kerja motor stepper mirip dengan motor DC, sama-sama dicatu dengan tegangan DC untuk memperoleh medan magnet. Bila motor DC memiliki magnet tetap pada stator, motor stepper mempunyai magnet tetap pada rotor. Motor stepper dinyatakan dengan spesifikasi : “berapa phasa “, “berapa derajat perstep”, “berapa volt tegangan catu untuk tiap lilitan” dan ”berapa ampere atau miliampere arus yang dibutuhkan untuk tiap lilitan”. Motor stepper tidak dapat bergerak sendirinya, tetapi bergerak secara per- step sesuai dengan spesifikasinya, dan bergerak dari satu step ke step berikutnya memerlukan waktu, serta menghasilkan torsi yang besar pada kecepatan rendah. Motor stepper juga memiliki karakteristik yang lain yaitu torsi penahan, yang memungkinkan menahan posisinya. Hal ini sangat berguna untuk aplikasi dimana suatu sistem memerlukan keadaan start dan stop.
Motor stepper tidak merespon sinyal clock dan mempunyai beberapa lilitan dimana lilitan-lilitan tersebut harus dicatu (tegangan) dahulu dengan suatu urutan tertentu agar dapat berotasi. Membalik urutan pemberian tegangan tersebut akan menyebabkan putaran motor stepper yang berbalik arah. Jika sinyal kontrol tidak terkirim sesuai dengan perintah maka motor stepper tidak akan berputar secara tepat, mungkin hanya akan bergetar dan tidak bergerak. Untuk mengontrol motor stepper digunakan suatu rangkaian driver yang menangani kebutuhan arus dan tegangan.
Motor stepper banyak digunakan untuk aplikasi-aplikasi yang biasanya cukup menggunakan torsi yang kecil, seperti untuk penggerak piringan disket atau piringan CD.
Gambar. 2. 16 Driver menggunakan uln 2003
Dalam hal kecepatan, kecepatan motor stepper cukup cepat jika dibandingkan dengan motor DC. Motor stepper merupakan motor DC yang tidak memiliki komutator. Pada umumnya motor stepper hanya mempunyai kumparan pada statornya sedangkan pada bagian rotornya merupakan permanen magnet. Dengan model motor seperti ini maka motor stepper dapat diatur posisinya pada posisi tertentu dan/atau berputar ke arah yang diinginkan, searah jarum jam atau sebaliknya..
a. Motor Stepper Unipolar
Gambar. 2. 17 Motor stepper unipolar
Motor stepper unipolar terdiri dari dua lilitan yang memiliki center tap. Center tap dari masing masing lilitan ada yang berupa kabel terpisah ada juga yang sudah terhubung didalamnya sehingga center tap yang keluar hanya satu kabel. Untuk motor stepper yang center tapnya ada pada masing– masing lilitan kabel inputnya ada 6 kabel. Namun jika center tapnya sudah terhubung di dalam kabel inputannya hanya 5 kabel. Center tap dari motor stepper dapat dihubungkan ke pentanahan atau ada juga yang menghubungkannya ke +VCC hal ini sangat dipengaruhi oleh driver yang digunakan. Sebagai gambaran dapat dilihat konstruksi motor stepper unipolar pada gambar. 2. 17.
b. Motor Stepper Bipolar
Gambar. 2. 18 Motor stepper bipolar
Motor stepper bipolar memiliki dua lilitan perbedaaan dari tipe unipolar adalah bahwa pada tipe bipolar lilitannya tidak memiliki center tap. Keunggulan tipe bipolar yaitu memiliki torsi yang lebih besar jika dibandingkan dengan tipe unipolar untuk ukuran yang sama. Pada motor stepper tipe ini hanya memiliki empat kabel masukan. Namun untuk menggerakan motor stepper tipe ini lebih rumit jika dibandingkan dengan menggerakan motor stepper tipe unipolar. Sebagai gambaran dapat dilihat konstruksi motor stepper bipolar pada gambar. 2. 18.
Prinsip Kerja
Motor stepper merukan suatu komponen elektronika yg gerakan pada rotornya itu dapat dikendalikan oleh pulsa- pulsa dari mikroprosessor dan lain- lain. Tidak seperti motor ac dan dc konvensional yang berputar secara kontinyu, perputaran motor stepper adalah secara incremental atau langkah per langkah (step by step). Gerakan motor stepper sesuai dengan pulsa- pulsa digital yang diberikan. Seperti halnya motor konvensional dc biasa, motor stepper juga dapat berputar dalam dua arah yaitu searah jarum jam (CW) atau berlawanan arah jarum jam (CCW) yaitu dengan memberikan polaritas yang berbeda. Pada prinsipnya motor mengkonversi tenaga elektris ke dalam daya mekanis. Suatu motor stepper mengkonversi sinyal elektrik ke dalam pergerakan (putaran) spesifik. Pergerakan yang diciptakan oleh sinyal masing-masing dapat diulang dengan tepat, itulah sebabnya mengapa motor stepper sangat efektif untuk aplikasi pergerakan posisi.
4. Seven Segment Display
Seven Segment adalah tujuh segmen- segmen yang digunakan menampilkan angka. Seven segment merupakan display visual yang umum digunakan dalam dunia digital. Seven segment sering dijumpai pada jam digital, penujuk antrian, diplay angka digital dan termometer digital. Penggunaan secara umum adalah untuk menampilkan informasi secara visual mengenai data-data yang sedang diolah oleh suatu rangkaian digital.
Seven segmen ini tersusun atas 7 buah LED yang disusun membentuk angka 8 yang penyusunnya menggunakan label dari ‘a’ sampai ‘g’ dan satu lagi untuk dot point (DP). Setiap segmen ini terdiri dari 1 atau 2 Light Emitting Diode ( LED ). salah satu terminal LED dihubungkan menjadi satu sebagai kaki common.
Gambar. 2. 19 Seven segment display
Jenis-jenis Seven Segment :
1) Common Anoda
Gambar. 2. 20 Skema common anoda
Semua anoda dari LED dalam seven segmen disatukan secara parallel dan semua itu dihubungkan ke VCC, dan kemudian LED dihubungkan melalui tahanan pembatas arus keluar dari penggerak LED. Karena dihubungkan ke VCC, maka COMMON ANODA ini berada pada kondisi AKTIF LOW (led akan menyala atau aktif bila diberi logika 0).
2) Common Katoda
Gambar. 2. 21 Skema common katoda
Merupakan kebalikan dari Common Anoda. Disini semua katoda disatukan secara parallel dan dihubungkan ke GROUND. Karena seluruh katoda dihubungkan ke GROUND, maka COMMON KATODA ini berada pada kondisi AKTIF HIGH (led akan menyala/aktif bila diberi logika 1).
Prinsip kerja seven segmen ialah input biner pada switch dikonversikan masuk ke dalam decoder, baru kemudian decoder mengkonversi bilangan biner tersebut menjadi decimal, yang nantinya akan ditampilkan pada seven segment.
Seven segment dapat menampilkan angka- angka desimal dan beberapa karakter tertentu melalui kombinasi aktif atau tidaknya LED penyusunan dalam seven segment. Untuk memudahkan penggunaan seven segment, umumnya digunakan sebuah decoder (mengubah atau mengkoversi input bilangan biner menjadi desimal) atau seven segment driver yang akan mengatur aktif tidaknya led- led dalam seven segment sesuai dengan nilai biner yang diberikan.
Decoder BCD ke seven segment digunakan untuk menerima masukan BCD 4-bit dan memberikan keluaran yang melewatkan arus melalui segmen untuk menampilkan angka desimal. Jenis decoder BCD ke seven segment ada dua macam yaitu decoder yang berfungsi untuk menyalakan seven segment mode common anoda dan decoder yang berfungsi untuk menyalakan seven segment mode common katoda.
5. Kristal
Kristal lazimnya digunakan untuk rangkaian osilator yang menuntut stabilitas frekuensi yang tinggi dalam jangka waktu yang panjang. Alasan utamanya adalah karena perubahan nilai frekuensi kristal seiring dengan waktu, atau disebut juga dengan istilah faktor penuaan frekuensi (frequency aging), jauh lebih kecil dari pada osilator-osilator lain. Faktor penuaan frekuensi untuk kristal berkisar pada angka ±5ppm/tahun, jauh lebih baik dari pada faktor penuaan frekuensi osilator RC ataupun osilator LC yang biasanya berada diatas ±1%/tahun.
Gambar. 2. 22 Kristal
Kristal juga mempunyai stabilitas suhu yang sangat bagus. Lazimnya, nilai koefisien suhu kristal berada dikisaran ±50ppm direntangan suhu operasi normal dari -20°C sampai dengan +70°C. Bandingkan dengan koefisien suhu kapasitor yang bisa mencapai beberapa persen. Untuk aplikasi yang menuntut stabilitas suhu yang lebih tinggi, kristal dapat dioperasikan didalam sebuah oven kecil yang dijaga agar suhunya selalu konstan.
Tatanan Fisik
Material yang mempunyai bentuk struktur kristalin, seperti quartz, mempunyai satu sifat unik yaitu mampu menghasilkan tegangan listrik ketika diberi tekanan mekanikal dan juga sebaliknya, berubah bentuk mekanikalnya ketika diberi tegangan listrik. Sifat ini dikenal dengan nama efek piezo-electric.
Sifat inilah yang dimanfaatkan untuk menghasilkan resonansi listrik-mekanik, sehingga kristal akan bergetar pada frekuensi alami tertentu jika diberi tegangan listrik bolak-balik. Frekuensi alami ini ditentukan oleh potongan dan dimensi keping kristal, yang ditetapkan pada saat pembuatan.
Karena potongan dan dimensi keping kristal dapat dikontrol secara presisi pada saat proses produksi, maka kristal mempunyai frekuensi getar alami yang sangat akurat. Akurasi kristal umumnya berada pada kisaran ±30ppm, dengan akurasi yang lebih tinggi juga tersedia walaupun harganya tentu lebih mahal.
Potongan keping kristal mengacu kepada orientasi sudut pemotongan keping kristal terhadap garis struktur kristalin, dan juga bentuk keping kristal tersebut. Ada banyak standar potongan keping kristal, yang masing-masing mempunyai karakteristik yang berbeda-beda. Sebagai contoh, potongan AT yang populer mempunyai frekuensi fundamental maksimum yang tidak terlalu tinggi dan koefisien suhu yang cukup baik (berbentuk kurva fungsi kubik). Contoh lain adalah potongan BT, yang mempunyai frekuensi fundamental maksimum yang lebih tinggi tetapi koefisien suhunya lebih buruk (berbentuk kurva parabolik).
Kristal dapat dioperasikan pada frekuensi fundamental atau salah satu dari frekuensi-frekuensi harmonik ganjil (odd harmonics) yang biasa disebut dengan istilah overtones. Frekuensi fundamental maksimum sebuah kristal ditentukan oleh potongan dan dimensi keping kristal. Semakin tinggi frekuensi fundamental sebuah kristal, semakin tipis keping kristal tersebut, sehingga keping kristal menjadi rapuh dan mudah patah. Jadi untuk mencapai spesifikasi frekuensi getar yang lebih tinggi, kristal harus beroperasi menggunakan salah satu overtone yang ada.
Walaupun quartz adalah material yang paling sering digunakan untuk membuat kristal, material lain seperti lithium-niobate, lithium-tantalate, bismuth-germanium oxide dan alumimium-phosphate juga dapat dipakai untuk membuat kristal. Material lain yang juga dapat digunakan adalah sejenis keramik yang terbuat dari padatan timbal, zirconium dan titanium dan material polimer seperti polyvinyl chloride dan difluorpolyethylene.
Kemasan Kristal
Gambar. 2. 23 Kemasan kristal
Kristal tersedia dalam berbagai bentuk kemasan. Kemasan yang populer adalah HC49 dan HC49S. HC49S mempunyai bentuk tapak yang sama dengan HC49, tetapi kemasannya lebih pendek. HC49S juga tersedia untuk aplikasi SMD (HC49SM), dengan kaki yang ditekuk rata dibawah dasar yang terbuat dari plastik. Kemasan SMD bentuk lain juga banyak tersedia dipasaran.
Perlu diingat bahwa kristal dengan kemasan yang berbeda akan mempunyai karakteristik yang berbeda pula. Hal ini disebabkan karena dimensi dan bentuk keping kristal tergantung kepada besarnya kemasan. Sebagai contoh, kemasan HC49 biasanya berisikan keping kristal yang berbentuk piringan, sedangkan kemasan HC49S, karena lebih pendek, berisikan keping kristal berbentuk persegi panjang.
Kristal oscilator berfungsi untuk menghasilkan sinyal dengan tingkat kestabilan frekuensi yang sangat tinggi. Kristal pada oscilator ini terbuat dari quartz atau Rochelle salt dengan kualitas yang baik. Material ini memiliki kemampuan mengubah energi listrik menjadi energi mekanik berupa getaran atau sebaliknya. Kemampuan ini lebih dikenal dengan piezoelectric effect. Rangkaian Internal Kristal Rangkaian Internal Kristal,resonansi kristal,rangkaian kristal,teori kristal oscilator,resonansi seri kristal,resonansi paralel,frekeunsi resonansi kristal,ekivalen krisatal,rangkaian dasar kristal,definsi kristal,konfigurasi kristal Gambar diatas memperlihatkan rangkaian setara kristal. Rangkaian setara resonansi seri akan berubah jika kristal ditempatkan pada suatu wadah atau “pemegang”. Kapasitansi akibat adanya keping logam akan terhubung paralel dengan rangkaian setara kristal. Dalam hal ini kristal memiliki kemampuan untuk memberikan resonansi paralel dan resonansi seri. Pada oscilator, kristal yang berfungsi sebagai rangkaian resonansi seri, kristal seolah-olah memiliki induktansi (L), kapasitansi (C) dan resistansi (R). Nilai L ditentukan oleh massa kristal, harga C ditentukan oleh kemampuannya berubah secara mekanik dan R berhubungan dengan gesekan mekanik. Berikut adalah contoh oscilator menggunakan tank cirkuit
kristal sebagai resonansi seri. Rangkaian Oscilator Hartley Dengan Kristal Rangkaian Oscilator Hartley Dengan Kristal,oscilator hartley kristal,rangkaian kristal hartley,umpan balik kristal hartley,aplikasi kristal oscilator hartley,kristal hartley Rangkaian Oscilator Colpitts Dengan Kristal Rangkaian Oscilator Colpitts Dengan Kristal,resonator kristal,rangkaian kristal oscilator colpitts,feedback kristal,umpan balik kristal,aplikasi kristal pada oscilator colpitts,resonansi seri kristal Kristal ini dapat dioperasikan pada rangkaian tangki dengan fungsi sebagai penghasil frekuensi resonansi paralel. Kristal sendiri dapat dioperasikan sebagai rangkaian tangki. Jika kristal diletakkan sebagai jaringan umpan balik, kristal akan merespon sebagai piranti penghasil resonansi seri. Kristal sebenarnya merespon sebagai tapis yang tajam. Kristal dapat difungsikan sebagai umpan balik pada suatu frekuensi tertentu saja. Oscilator Hartley dan Colpitts dapat dimodifikasi dengan memasang kristal ini. Stabilitas oscilator akan meningkat dengan pemasangan kristal.
6. Buzzer
Gambar. 2. 24 Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).
2.2 Kerangka Berpilkir
Dalam pembuatan sistem penghitung random ada beberapa hal/kegiatan yang dilakukan, seperti perancangan desain miniatur alat, pemilihan bahan dan komponen, merangkai alat, pengujian alat dan penyusunan laporan.
Untuk lebih jelasnya kegiatan-kegiatan yang dilakukan untuk pembuatan sistem penghitung random dapat dilihat pada gambar bagan di bawah ini :
Gambar. 2. 25 Bagan Kegiatan Perancangan Sistem Penghitung Random
Tandai dan share ke teman anda !
Baca pula tulisan lainnya !
Ep : Es = Np : Ns
Di mana :
Ep= besarnya tegangan pada lilitan primer
Es= besarnya tegangan pada lilitan sekunder
Np= jumlah lilitan primer
Ns= jumlah lilitan sekunder
Secara umum transformator memiliki beberapa macam jenis antara lain transformator daya, transformator tegangan dan transformator arus. Transformator tersebut dimanfaatkan sesuai dengan tujuan penggunaan dari transformator tersebut.
2. Dioda
Dioda terdiri dari jenis P dan N semikonduktor yang memiliki satu lapisan pembatas. Bahan semikonduktor tipe P bermuatan positif yang disebut kutub Anoda, tipe N bernuatan negatif yang disebut kutub Katoda yang digabung menjadi satu. Bahan semikonduktor yang dipakai adalah Germanium (Ge) yang memiliki tegangan sekitar 0,3 Volt dan Silikon (Si) yang memiliki tegangan sekitar 0,7 Volt . Gambar berikut ini menunjukkan simbol dan konstruksi dioda ;
Gambar. 2. 2 Simbol dan Konstruksi dioda
3. Resistor
Merupakan komponen pasif yang berguna untuk membatasi arus yang mengalir dan membagi tegangan dalam suatu rangkaian tertutup. Dalam pemakaiannya, resistor dalam suatu rangkaian harus memperhatikan suatu aturan- aturan yang disebut Hukum Ohm. Hukum Ohm diperkenalkan oleh George Simon Ohm pada tahun 1827.
Dalam hukum Ohm dikatakan bahwa tegangan yang melintasi berbagai jenis bahan pengantar adalah berbanding lurus dengan arus yang mengalir melalui rangkaian tersebut.
Fungsi dari pemasangan tahanan (resistor) dalam suatu rangkaian adalah:
1) Sebagai pembatas atau pengatur arus
2) Sebagai pengatur tegangan
3) Sebagai pembagi tegangan
Ini dapat dirumuskan sebagai berikut :
V = I X R
Dimana:
V= Tegangan pada kedua ujung penghantar (Volt)
R= Resistor atau tahanan (Ohm)
I= Arus yang mengalir (Ampere)
Dapat disebutkan bahwa besarnya arus yang mengalir dalam sebuah resistor tergantung pada nilai resistor dan tegangan yang dihubungkan pada resistor tersebut. Dalam penerapannya resistor memiliki beberapa hubungan yaitu:
a). Hubungan Seri
Hubungan dimana dua resistor atau lebih dihubungkan secara berurutan, hal ini bertujuan untuk mendapatkan nilai resistor yang lebih besar dari nilai resistor yang dirangkai.
Gambar. 2. 3 Resistor terhubung seri
Arus yang mengalir dari titik A ke titik B melewati R1 dan R2 sehingga arus yang melewati masing-masing resistor adalah sama besar, sedangkan tegangan pada tiap-tiap resistor akan berbeda, sehingga dapat dirumuskan untuk tahanan totalnya adalah :
Rt = R1 + R2 + …..+ Rn
b). Hubungan Paralel
Hubungan dimana dua resistor atau lebih dihubungkan secara sejajar, hal ini bertujuan untuk mendapatkan nilai resistor yang lebih kecil dari nilai resistor yang dirangkai.
Gambar. 2. 4 Resistor terhubung parallel
Arus yang mengalir dari titik A ke titik B hanya melewati R1 atau R2 sehingga tegangan yang melewati masing-masing resistor adalah sama besar, sedangkan arus pada tiap-tiap resistor akan berbeda, sehingga dapat dirumuskan untuk tahanan totalnya adalah :
4. Kapasitor
Kapasitor merupakan salah satu komponen pasif elektronika. Pada dasarnya kapasitor terdiri dari dua buah permukaan lempengan yang saling berhadapan dan dipisahkan oleh suatu bahan penyekat (dielektrikum). Sebuah kapasitor, secara fisik, terdiri dari dua permukaan penghantar dimana muatan dapat disimpan, dipisahkan oleh sebuah lapisan tipis isolasi yang mempunyai tahanan yang sangat besar.
Simbol dari sebuah kapasitor dapat dilihat pada gambar dibawah.
Gambar. 2. 5 Simbol Kapasitor a.Non Elektrolit, b.Elektrolit, c.Variable
Besar kapasitas kapasitor ini tergantung dari besar kecilnya luas pelat penampang kapasitor, jenis dielektrikum yang dipakai dan jarak antara kedua pelat tersebut. Kegunaan dasar sebuah kapasitor adalah untuk menyimpan energi listrik dalam bentuk muatan listrik yang disebut kapasitansi. Bahan yang digunakan antara lain udara, mika, kertas dan keramik.
Hubungan antara tegangan dan muatan listrik dapat dirumuskan sebagai berikut :
Dimana :
C= Kapasitas kapasitor (Farad)
Q= Muatan Listrik(Coulomb)
V= Tegangan (Volt)
Dalam penerapannya kapasitor memiliki beberapa hubungan, yaitu:
a). Hubungan Seri
Hubungan dimana dua kapasitor atau lebih dihubungkan secara berurutan, hal ini bertujuan untuk mendapatkan nilai yang lebih kecil dari nilai kapasitor yang dirangkai.
Gambar. 2. 6 Kapasitor terhubung seri
Berdasarkan gambar di atas dapat dirumuskan untuk kapasitansi totalnya adalah :
b). Hubungan Paralel
Hubungan dimana dua kapasitor atau lebih dihubungkan secara sejajar, hal ini bertujuan untuk mendapatkan nilai kapasitor yang lebih besar dari nilai kapasitor yang dirangkai.
Gambar. 2. 7 Kapasitor hubungan parallel
Berdasarkan gambar di atas dapat dirumuskan untuk kapasitansi totalnya adalah :
Ct = C1 + C2 + …..+ Cn
5. Transistor
Transistor merupakan alat dengan tiga terminal seperti yang diperlihatkan oleh symbol sirkit pada gambar II.19. Setelah bahan semikonduktor diolah, terbentuklah bahan semi konduktor jenis P dan N. Walaupun proses pembuatannya banyak, pada dasarnya transistor merupakan tiga lapis gabungan kedua bahan tadi, yaitu NPN atau PNP.
Gambar. 2. 8 Simbol Sirkit Untuk Transistor. (a) pnp; (b) npn
Pada umumnya transistor dianggap suatu alat yang beroperasi karena adanya arus, kalau arus mengalir kedalam basis dan melewati sambungan basis emiter, suatu supply positif pada kolektor akan menyebabkan arus mengalir diantara kolektor dan emitter.
2.1.6 Komponen– Komponen Aktif
1. Light Dependent Resistor (LDR)
Light Dependent Resistor atau yang biasa disebut LDR adalah jenis resistor yang nilainya berubah seiring intensitas cahaya yang diterima oleh komponen tersebut. Biasa digunakan sebagai detektor cahaya atau pengukur besaran konversi cahaya. Light Dependent Resistor, terdiri dari sebuah cakram semikonduktor yang mempunyai dua buah elektroda pada permukaannya. Pada saat gelap atau cahaya redup, bahan dari cakram tersebut menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relatif kecil. Sehingga hanya ada sedikit elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya redup LDR menjadi konduktor yang buruk, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang besar pada saat gelap atau cahaya redup.
Gambar. 2. 9 Light Dependent Resistor
Pada saat cahaya terang, ada lebih banyak elektron yang lepas dari atom bahan semikonduktor tersebut. Sehingga akan ada lebih banyak elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya terang LDR menjadi konduktor yang baik, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang kecil pada saat cahaya terang.
Gambar. 2. 10 Simbol Light Dependent Resistor
Prinsip Kerja LDR
Pada sisi bagian atas LDR terdapat suatu garis atau jalur melengkung yang menyerupai bentuk kurva. Jalur tersebut terbuat dari bahan cadmium sulphida yang sangat sensitif terhadap pengaruh dari cahaya. Jalur cadmium sulphida yang terdapat pada LDR dapat dilihat pada gambar. 2. 11
Gambar. 2.11 Jalur Cadmium Sulphida LDR
Pada gambar jalur cadmium sulphida dibuat melengkung menyerupai kurva agar jalur tersebut dapat dibuat panjang dalam ruang (area) yang sempit. Cadmium sulphida (CdS) merupakan bahan semi-konduktor yang memiliki gap energi antara elektron konduksi dan elektron valensi. Ketika cahaya mengenai cadmium sulphida, maka energi proton dari cahaya akan diserap sehingga terjadi perpindahan dari band valensi ke band konduksi. Akibat perpindahan elektron tersebut mengakibatkan hambatan dari cadmium sulphida berkurang dengan hubungan kebalikan dari intensitas cahaya yang mengenai LDR.
2. Mikrokontroler MCS51
Mikrokontroler adalah salah satu bagian dasar dari suatu sistem komputer. Meskipun mempunyai bentuk lebih kecil dari suatu komputer pribadi, mikrokontroler dibangun dari elemen-elemen dasar yang sama. Secara sederhana, komputer menghasilkan output yang spesifik berdasarkan dari input yang diterima dan program yang dikerjakan. Seperti umumnya komputer, mikrokontroler adalah alat yang mengerjakan instruksi-instruksi yang diberikan kepadanya.
Artinya bagian terpenting dan utama dari suatu sistem terkomputerisasi adalah program itu sendiri yang dibuat oleh seorang programmer. Program ini menginstruksikan komputer untuk melakukan jalinan yang panjang dari aksi-aksi sederhana untuk melakukan tugas yang lebih kompleks yang diinginkan oleh programmer.
Mikrokontroler tidak seperti sistem komputer yang mampu menangani
berbagai macam program aplikasi, mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk suatu aplikasi tertentu saja. Perbedaan hanya terletak pada RAM atau ROM. Pada sistem komputer perbandingan RAM atau ROM yang relatif besar artinya program disimpan dalam RAM yang relatif besar, sedangkan antarmuka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Pada mikrokontroler perbandingan ROM dan RAM nya yang besar, artinya program kontrol disimpan dalam ROM yang ukurannya relatif besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpan sementara termasuk register yang digunakan pada mikrokontroler yang bersangkutan.
1) Perangkat Keras Mikrokontroler AT 89C51
Mikrokontroler AT89C51 adalah mikrokontroler keluaran ATMEL dengan 4 Kbyte Flash PEROM (Programmable and Eraseable Read Only Memory). AT89C51 merupakan memori dengan teknologi nonvolatile memori dan dapat di isi berkali-kali (± 1000 kali). Memori ini biasa digunakan untuk menyimpan instruksi berstandar kode MCS-51, sehingga memungkinkan mikrokontroler bekerja dalam mode single chip operation yang tidak memerlukan external memory untuk menyimpan source code tersebut. AT89C51 sendiri memiliki beberapa fitur sebagai berikut :
• Memiliki RAM internal 128 byte.
• 32 jalur I/O (input/output).
• Operasi clock dari 0 sampai 24 MHz.
• Memilki serial port, untuk komunikasi serial.
• Dua buah Timer/counter 16-bit.
• Menangani 6 sumber Interupsi.
• Berkemampuan Idle mode dan down mode.
Gambar. 2. 12 IC AT 89S51
Penggunaan mikrokontroler AT89C51 pada sistem ini sebagai processor, dimana IC ini digunakan pada alat transmitter dan receiver. Mikrokontroler berfungsi untuk menjalankan setiap eksekusi program yang dibuat oleh programmer.
Penggunaan IC AT 89S51 memiliki beberapa keuntungan dan keunggulan, antara lain tingkat kendala yang tinggi, komponen hardwere eksternal yang lebih sedikit, kemudahan dalam pemrograman. Dan hemat dari segi biaya. IC AT 89S51 memiliki program internal yang mudah untuk dihapus dan diprogram kembali secara berulang – ulang. Pada pesawat ini IC AT 89S51 berfungsi sebagai sentral control dari segala aktivitas pesawat. Mulai dari timer untuk mengontrol lamanya elektroda bekerja.
Pada pesawat ini IC AT 89S51 ini juga dimanfaatkan sebagai pengubah suhu sensor suhu untuk dikonversikan dalam satuan kadar mineral yang ditampilkan dalam display berupa seven segment.
2) Konfigurasi Pin AT 89C51 Mikrokontroler
Mikrokontroler AT 89C51 memiliki 40 pin seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah:
Gambar. 2. 13 Konfigurasi 40 Pin Mikrokontroler AT89C5
Pada tabel dibawah ini menjelaskan keterangan fungsi masing-masing pin IC AT89C51.
Tabel. 2. 1 Deskripsi pin-pin IC Mikrokontroler AT89C51
3) Struktur Memori AT 89C51
AT89C51 mempunyai struktur memori yang terpisah antara RAM internal dan Flash PEROM. Seperti yang tampak pada gambar. 2. 14, RAM internal dialamati oleh RAM address register dan Flash PEROM yang menyimpan instruksi-instruksi MCS51 yang dialamati oleh program address register (reister alamat RAM). Dengan adanya struktur memori yang terpisah tersebut, walaupun RAM internal dan Flash PEROM mempunyai alamat awal yang sama yaitu alamat 00 namun secara fisiknya kedua memori tersebut tuiak saling berhubungan.
Gambar. 2. 14 Alamat RAM Internal dan Flash PEROM
Struktur memori pada AT89C51 terdiri dari :
a. Random Acces Memory internal (RAM) merupakan memori sebesar 128 byte, yang biasa digunakan untuk menyimpan variabel atau data yang bersifat sementara. Alamat memori dapat dilihat pada gambar 2. 15
RAM internal sendiri terdiri atas:
• Register Banks
Register ini terletak pada alamat 00H hingga 07H setiap kali di-reset.
• Bit addressabel RAM
RAM yang terletak pada alamat 20H hingga 2FH dan dapat diakses secara pengalamatan bit.
• General purpose RAM
RAM ini terdapat pada alamat 30H hingga 7FH dan dapat diakses dengan pengalamatan langsung maupun tak langsung.
b. Special Function Registers (SFR) merupakan memori yang berisi register-register dan mempunyai fungsi-fungsi khusus yang disediakan oleh mikrokontroler. Contoh: timer serial, INT 0, INT 1, Timer 0, Timer 1 dan lain-lain.
SFR yang dimiliki oleh AT89C51 sebanyak 21 SFR dan terletak pada alamat 80H samapai FFH. Dibawah ini beberapa register yang terdapat pada SFR, yaitu:
• Accumulator
Accumulator terletak pada alamat E0H, dimana register ini banyak digunakan untuk operasi aritmatika dan operasi logika.
• SBUF (serial buffer)
Register ini berfungsi sebagai Buffer (penyangga) sehingga pada saat mikrokontroler membaca data pertama dan data kedua belum diterima secara penuh, maka data tidak akan hilang.
• Port
AT89C51 terdiri dari 4 buah port, yaitu port 0, port 1, port 2 dan port 3. Dimana port-port tersebut terletak pada alamat 80 H, 90 H, A0 H dan B0 H sehingga semua port ini dapat diakses dengan pengalamatan bit.
• Register Interupsi
AT89C51 mempunyai lima buah interupsi dengan dua level prioritas interupsi. Interupsi akan selalu nonaktif setiap kali sistem direset.
c. Flash PEROM merupakan memori yang digunakan untuk menyimpan instruksi-instruksi MCS51.
Gambar. 2. 15 Lokasi memori RAM dan Spesial Function Register
3. Motor Stepper
Motor stepper adalah motor yang digunakan sebagai penggerak atau pemutar. Prinsip kerja motor stepper mirip dengan motor DC, sama-sama dicatu dengan tegangan DC untuk memperoleh medan magnet. Bila motor DC memiliki magnet tetap pada stator, motor stepper mempunyai magnet tetap pada rotor. Motor stepper dinyatakan dengan spesifikasi : “berapa phasa “, “berapa derajat perstep”, “berapa volt tegangan catu untuk tiap lilitan” dan ”berapa ampere atau miliampere arus yang dibutuhkan untuk tiap lilitan”. Motor stepper tidak dapat bergerak sendirinya, tetapi bergerak secara per- step sesuai dengan spesifikasinya, dan bergerak dari satu step ke step berikutnya memerlukan waktu, serta menghasilkan torsi yang besar pada kecepatan rendah. Motor stepper juga memiliki karakteristik yang lain yaitu torsi penahan, yang memungkinkan menahan posisinya. Hal ini sangat berguna untuk aplikasi dimana suatu sistem memerlukan keadaan start dan stop.
Motor stepper tidak merespon sinyal clock dan mempunyai beberapa lilitan dimana lilitan-lilitan tersebut harus dicatu (tegangan) dahulu dengan suatu urutan tertentu agar dapat berotasi. Membalik urutan pemberian tegangan tersebut akan menyebabkan putaran motor stepper yang berbalik arah. Jika sinyal kontrol tidak terkirim sesuai dengan perintah maka motor stepper tidak akan berputar secara tepat, mungkin hanya akan bergetar dan tidak bergerak. Untuk mengontrol motor stepper digunakan suatu rangkaian driver yang menangani kebutuhan arus dan tegangan.
Motor stepper banyak digunakan untuk aplikasi-aplikasi yang biasanya cukup menggunakan torsi yang kecil, seperti untuk penggerak piringan disket atau piringan CD.
Gambar. 2. 16 Driver menggunakan uln 2003
Dalam hal kecepatan, kecepatan motor stepper cukup cepat jika dibandingkan dengan motor DC. Motor stepper merupakan motor DC yang tidak memiliki komutator. Pada umumnya motor stepper hanya mempunyai kumparan pada statornya sedangkan pada bagian rotornya merupakan permanen magnet. Dengan model motor seperti ini maka motor stepper dapat diatur posisinya pada posisi tertentu dan/atau berputar ke arah yang diinginkan, searah jarum jam atau sebaliknya..
a. Motor Stepper Unipolar
Gambar. 2. 17 Motor stepper unipolar
Motor stepper unipolar terdiri dari dua lilitan yang memiliki center tap. Center tap dari masing masing lilitan ada yang berupa kabel terpisah ada juga yang sudah terhubung didalamnya sehingga center tap yang keluar hanya satu kabel. Untuk motor stepper yang center tapnya ada pada masing– masing lilitan kabel inputnya ada 6 kabel. Namun jika center tapnya sudah terhubung di dalam kabel inputannya hanya 5 kabel. Center tap dari motor stepper dapat dihubungkan ke pentanahan atau ada juga yang menghubungkannya ke +VCC hal ini sangat dipengaruhi oleh driver yang digunakan. Sebagai gambaran dapat dilihat konstruksi motor stepper unipolar pada gambar. 2. 17.
b. Motor Stepper Bipolar
Gambar. 2. 18 Motor stepper bipolar
Motor stepper bipolar memiliki dua lilitan perbedaaan dari tipe unipolar adalah bahwa pada tipe bipolar lilitannya tidak memiliki center tap. Keunggulan tipe bipolar yaitu memiliki torsi yang lebih besar jika dibandingkan dengan tipe unipolar untuk ukuran yang sama. Pada motor stepper tipe ini hanya memiliki empat kabel masukan. Namun untuk menggerakan motor stepper tipe ini lebih rumit jika dibandingkan dengan menggerakan motor stepper tipe unipolar. Sebagai gambaran dapat dilihat konstruksi motor stepper bipolar pada gambar. 2. 18.
Prinsip Kerja
Motor stepper merukan suatu komponen elektronika yg gerakan pada rotornya itu dapat dikendalikan oleh pulsa- pulsa dari mikroprosessor dan lain- lain. Tidak seperti motor ac dan dc konvensional yang berputar secara kontinyu, perputaran motor stepper adalah secara incremental atau langkah per langkah (step by step). Gerakan motor stepper sesuai dengan pulsa- pulsa digital yang diberikan. Seperti halnya motor konvensional dc biasa, motor stepper juga dapat berputar dalam dua arah yaitu searah jarum jam (CW) atau berlawanan arah jarum jam (CCW) yaitu dengan memberikan polaritas yang berbeda. Pada prinsipnya motor mengkonversi tenaga elektris ke dalam daya mekanis. Suatu motor stepper mengkonversi sinyal elektrik ke dalam pergerakan (putaran) spesifik. Pergerakan yang diciptakan oleh sinyal masing-masing dapat diulang dengan tepat, itulah sebabnya mengapa motor stepper sangat efektif untuk aplikasi pergerakan posisi.
4. Seven Segment Display
Seven Segment adalah tujuh segmen- segmen yang digunakan menampilkan angka. Seven segment merupakan display visual yang umum digunakan dalam dunia digital. Seven segment sering dijumpai pada jam digital, penujuk antrian, diplay angka digital dan termometer digital. Penggunaan secara umum adalah untuk menampilkan informasi secara visual mengenai data-data yang sedang diolah oleh suatu rangkaian digital.
Seven segmen ini tersusun atas 7 buah LED yang disusun membentuk angka 8 yang penyusunnya menggunakan label dari ‘a’ sampai ‘g’ dan satu lagi untuk dot point (DP). Setiap segmen ini terdiri dari 1 atau 2 Light Emitting Diode ( LED ). salah satu terminal LED dihubungkan menjadi satu sebagai kaki common.
Gambar. 2. 19 Seven segment display
Jenis-jenis Seven Segment :
1) Common Anoda
Gambar. 2. 20 Skema common anoda
Semua anoda dari LED dalam seven segmen disatukan secara parallel dan semua itu dihubungkan ke VCC, dan kemudian LED dihubungkan melalui tahanan pembatas arus keluar dari penggerak LED. Karena dihubungkan ke VCC, maka COMMON ANODA ini berada pada kondisi AKTIF LOW (led akan menyala atau aktif bila diberi logika 0).
2) Common Katoda
Gambar. 2. 21 Skema common katoda
Merupakan kebalikan dari Common Anoda. Disini semua katoda disatukan secara parallel dan dihubungkan ke GROUND. Karena seluruh katoda dihubungkan ke GROUND, maka COMMON KATODA ini berada pada kondisi AKTIF HIGH (led akan menyala/aktif bila diberi logika 1).
Prinsip kerja seven segmen ialah input biner pada switch dikonversikan masuk ke dalam decoder, baru kemudian decoder mengkonversi bilangan biner tersebut menjadi decimal, yang nantinya akan ditampilkan pada seven segment.
Seven segment dapat menampilkan angka- angka desimal dan beberapa karakter tertentu melalui kombinasi aktif atau tidaknya LED penyusunan dalam seven segment. Untuk memudahkan penggunaan seven segment, umumnya digunakan sebuah decoder (mengubah atau mengkoversi input bilangan biner menjadi desimal) atau seven segment driver yang akan mengatur aktif tidaknya led- led dalam seven segment sesuai dengan nilai biner yang diberikan.
Decoder BCD ke seven segment digunakan untuk menerima masukan BCD 4-bit dan memberikan keluaran yang melewatkan arus melalui segmen untuk menampilkan angka desimal. Jenis decoder BCD ke seven segment ada dua macam yaitu decoder yang berfungsi untuk menyalakan seven segment mode common anoda dan decoder yang berfungsi untuk menyalakan seven segment mode common katoda.
5. Kristal
Kristal lazimnya digunakan untuk rangkaian osilator yang menuntut stabilitas frekuensi yang tinggi dalam jangka waktu yang panjang. Alasan utamanya adalah karena perubahan nilai frekuensi kristal seiring dengan waktu, atau disebut juga dengan istilah faktor penuaan frekuensi (frequency aging), jauh lebih kecil dari pada osilator-osilator lain. Faktor penuaan frekuensi untuk kristal berkisar pada angka ±5ppm/tahun, jauh lebih baik dari pada faktor penuaan frekuensi osilator RC ataupun osilator LC yang biasanya berada diatas ±1%/tahun.
Gambar. 2. 22 Kristal
Kristal juga mempunyai stabilitas suhu yang sangat bagus. Lazimnya, nilai koefisien suhu kristal berada dikisaran ±50ppm direntangan suhu operasi normal dari -20°C sampai dengan +70°C. Bandingkan dengan koefisien suhu kapasitor yang bisa mencapai beberapa persen. Untuk aplikasi yang menuntut stabilitas suhu yang lebih tinggi, kristal dapat dioperasikan didalam sebuah oven kecil yang dijaga agar suhunya selalu konstan.
Tatanan Fisik
Material yang mempunyai bentuk struktur kristalin, seperti quartz, mempunyai satu sifat unik yaitu mampu menghasilkan tegangan listrik ketika diberi tekanan mekanikal dan juga sebaliknya, berubah bentuk mekanikalnya ketika diberi tegangan listrik. Sifat ini dikenal dengan nama efek piezo-electric.
Sifat inilah yang dimanfaatkan untuk menghasilkan resonansi listrik-mekanik, sehingga kristal akan bergetar pada frekuensi alami tertentu jika diberi tegangan listrik bolak-balik. Frekuensi alami ini ditentukan oleh potongan dan dimensi keping kristal, yang ditetapkan pada saat pembuatan.
Karena potongan dan dimensi keping kristal dapat dikontrol secara presisi pada saat proses produksi, maka kristal mempunyai frekuensi getar alami yang sangat akurat. Akurasi kristal umumnya berada pada kisaran ±30ppm, dengan akurasi yang lebih tinggi juga tersedia walaupun harganya tentu lebih mahal.
Potongan keping kristal mengacu kepada orientasi sudut pemotongan keping kristal terhadap garis struktur kristalin, dan juga bentuk keping kristal tersebut. Ada banyak standar potongan keping kristal, yang masing-masing mempunyai karakteristik yang berbeda-beda. Sebagai contoh, potongan AT yang populer mempunyai frekuensi fundamental maksimum yang tidak terlalu tinggi dan koefisien suhu yang cukup baik (berbentuk kurva fungsi kubik). Contoh lain adalah potongan BT, yang mempunyai frekuensi fundamental maksimum yang lebih tinggi tetapi koefisien suhunya lebih buruk (berbentuk kurva parabolik).
Kristal dapat dioperasikan pada frekuensi fundamental atau salah satu dari frekuensi-frekuensi harmonik ganjil (odd harmonics) yang biasa disebut dengan istilah overtones. Frekuensi fundamental maksimum sebuah kristal ditentukan oleh potongan dan dimensi keping kristal. Semakin tinggi frekuensi fundamental sebuah kristal, semakin tipis keping kristal tersebut, sehingga keping kristal menjadi rapuh dan mudah patah. Jadi untuk mencapai spesifikasi frekuensi getar yang lebih tinggi, kristal harus beroperasi menggunakan salah satu overtone yang ada.
Walaupun quartz adalah material yang paling sering digunakan untuk membuat kristal, material lain seperti lithium-niobate, lithium-tantalate, bismuth-germanium oxide dan alumimium-phosphate juga dapat dipakai untuk membuat kristal. Material lain yang juga dapat digunakan adalah sejenis keramik yang terbuat dari padatan timbal, zirconium dan titanium dan material polimer seperti polyvinyl chloride dan difluorpolyethylene.
Kemasan Kristal
Gambar. 2. 23 Kemasan kristal
Kristal tersedia dalam berbagai bentuk kemasan. Kemasan yang populer adalah HC49 dan HC49S. HC49S mempunyai bentuk tapak yang sama dengan HC49, tetapi kemasannya lebih pendek. HC49S juga tersedia untuk aplikasi SMD (HC49SM), dengan kaki yang ditekuk rata dibawah dasar yang terbuat dari plastik. Kemasan SMD bentuk lain juga banyak tersedia dipasaran.
Perlu diingat bahwa kristal dengan kemasan yang berbeda akan mempunyai karakteristik yang berbeda pula. Hal ini disebabkan karena dimensi dan bentuk keping kristal tergantung kepada besarnya kemasan. Sebagai contoh, kemasan HC49 biasanya berisikan keping kristal yang berbentuk piringan, sedangkan kemasan HC49S, karena lebih pendek, berisikan keping kristal berbentuk persegi panjang.
Kristal oscilator berfungsi untuk menghasilkan sinyal dengan tingkat kestabilan frekuensi yang sangat tinggi. Kristal pada oscilator ini terbuat dari quartz atau Rochelle salt dengan kualitas yang baik. Material ini memiliki kemampuan mengubah energi listrik menjadi energi mekanik berupa getaran atau sebaliknya. Kemampuan ini lebih dikenal dengan piezoelectric effect. Rangkaian Internal Kristal Rangkaian Internal Kristal,resonansi kristal,rangkaian kristal,teori kristal oscilator,resonansi seri kristal,resonansi paralel,frekeunsi resonansi kristal,ekivalen krisatal,rangkaian dasar kristal,definsi kristal,konfigurasi kristal Gambar diatas memperlihatkan rangkaian setara kristal. Rangkaian setara resonansi seri akan berubah jika kristal ditempatkan pada suatu wadah atau “pemegang”. Kapasitansi akibat adanya keping logam akan terhubung paralel dengan rangkaian setara kristal. Dalam hal ini kristal memiliki kemampuan untuk memberikan resonansi paralel dan resonansi seri. Pada oscilator, kristal yang berfungsi sebagai rangkaian resonansi seri, kristal seolah-olah memiliki induktansi (L), kapasitansi (C) dan resistansi (R). Nilai L ditentukan oleh massa kristal, harga C ditentukan oleh kemampuannya berubah secara mekanik dan R berhubungan dengan gesekan mekanik. Berikut adalah contoh oscilator menggunakan tank cirkuit
kristal sebagai resonansi seri. Rangkaian Oscilator Hartley Dengan Kristal Rangkaian Oscilator Hartley Dengan Kristal,oscilator hartley kristal,rangkaian kristal hartley,umpan balik kristal hartley,aplikasi kristal oscilator hartley,kristal hartley Rangkaian Oscilator Colpitts Dengan Kristal Rangkaian Oscilator Colpitts Dengan Kristal,resonator kristal,rangkaian kristal oscilator colpitts,feedback kristal,umpan balik kristal,aplikasi kristal pada oscilator colpitts,resonansi seri kristal Kristal ini dapat dioperasikan pada rangkaian tangki dengan fungsi sebagai penghasil frekuensi resonansi paralel. Kristal sendiri dapat dioperasikan sebagai rangkaian tangki. Jika kristal diletakkan sebagai jaringan umpan balik, kristal akan merespon sebagai piranti penghasil resonansi seri. Kristal sebenarnya merespon sebagai tapis yang tajam. Kristal dapat difungsikan sebagai umpan balik pada suatu frekuensi tertentu saja. Oscilator Hartley dan Colpitts dapat dimodifikasi dengan memasang kristal ini. Stabilitas oscilator akan meningkat dengan pemasangan kristal.
6. Buzzer
Gambar. 2. 24 Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).
2.2 Kerangka Berpilkir
Dalam pembuatan sistem penghitung random ada beberapa hal/kegiatan yang dilakukan, seperti perancangan desain miniatur alat, pemilihan bahan dan komponen, merangkai alat, pengujian alat dan penyusunan laporan.
Untuk lebih jelasnya kegiatan-kegiatan yang dilakukan untuk pembuatan sistem penghitung random dapat dilihat pada gambar bagan di bawah ini :
Gambar. 2. 25 Bagan Kegiatan Perancangan Sistem Penghitung Random
0 komentar:
Posting Komentar