TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya
VIKRI
052408107
PROGRAM STUDI D-3 FISIKA INSTRUMENTASI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul
: SISTEM PENGENDALIAN INTENSITAS CAHAYA
PADA RUMAH KACA MENGGUNAKAN
FOTODIODA BERBASIS MIKROKONTROLER
AT89S52
Kategori
: TUGAS AKHIR
Nama
: VIKRI
Nomor Induk Mahasiswa
: 052408107
Program Studi
: DIPLOMA III FISIKA INSTRUMENTASI
Departemen
: FISIKA
Fakultas
: MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA (FMIPA USU)
Diluluskan di
Medan, Juli 2008
Diketahui
Dosen Pembimbing
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua
PERNYATAAN
SISTEM PENGENDALIAN INTENSITAS CAHAYA
PADA RUMAH KACA MENGGUNAKAN FOTODIODA
BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S52
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2008
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah
Subhanahuwat’ala
, atas segala
karunia-Nya yang diberikan kepada penulis sehingga penulis diberikan kemudahan dan
kelancaran dalam menyelesaikan penulisan Laporan Tugas Akhir dengan baik.
Sholawat
dan salam semoga senantiasa tercurahkan kepada Rosulullah
Sallallahu’alaihiwassalam
yang memberikan petunjuk dan selalu menjadi inspirasi dan teladan bagi penulis.
Pada kesempatan kali ini penulis ingin mengucapkan ucapan terima kasih
sebesar–besarnya kepada Dekan dan Pembantu Dekan FMIPA USU, ketua departemen
Fisika Bapak DR.Marhaposan Situmorang, Ketua Jurusan DIII Fisika Instrumentasi
Bapak Drs.Syahrul Humaidi,M.Sc. Sekretaris Jurusan Departemen Fisika Ibu
Dra.Yustinon,M.Si. Dan khusus kepada Bapak Drs.Takdir Tamba.M.Eng.Sc selaku
Dosen Pembimbing penulis dalam penulisan dan penyusunan tugas akhir ini yang telah
banyak membantu juga memberikan kepercayaan dan waktu kepada penulis untuk dapat
menyelesaikan tugas akhir ini. Serta kepada seluruh staf dan Dosen pengajar di
Departemen Fisika FMIPA USU yang telah banyak membantu penulis selama menempuh
pendidikan di bangku perkuliahan.
Penulis memberikan penghargaan dan penghormatan kepada kedua orang tua dan
seluruh keluarga atas dukungan dan do’anya kepada penulis sehingga penulis termotivasi
untuk dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Kepada teman-teman Fisika Instrumentasi
yang telah memberikan dukungan moril pada penulis, Bang Bryan Habsyah atas segala
bantuan dan kerja samanya semoga Allah membalasnya dengan pahala terbaik, Ilham
Afandi sebagai teman satu tim dalam pelaksanaan praktek proyek, juga kepada Poniman
dan Rachmad Syahputra yang telah memberikan bantuan sehingga tugas akhir ini dapat
terselesaikan, dan kepada seluruh teman-teman seperjuangan lainnya yang tidak mungkin
penulis sebutkan disini. Semoga Allah
Subhanahuwata’ala
melimpahkan kesejahteraan
dan keselamatan kepada kalian semua. Amin.
ABSTRAK
ABSTRACT
CONTROLLING LIGHT INTENSITY SYSTEM IN GREENHOUSE
USING FOTODIODA BASED ON MICROCONTROLLER AT89S52
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan
i
Pernyataan
ii
Penghargaan
iii
Abstrak
iv
Abstract
v
Daftar isi
vi
Daftar Tabel
ix
Daftar Gambar
x
BAB 1 Pendahuluan
1
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Batasan Masalah
3
1.3 Maksud danTujuan Penulisan
3
1.4 Metode Pengumpulan Data
4
1.5 Sistematika Penulisan
5
BAB 2 Tinjauan teoritis
7
2.1 Cahaya Matahari
7
2.1 Fotodioda Sebagai Sensor Cahaya
8
2.1.1 Gambaran Umum
8
2.1.2 Karakteristik Bahan Fotodioda
9
2.1.3 Prinsip Kerja Fotodioda
9
2.2 Penguat Operasional (Op-Amp)
10
2.2.1 Gambaran Umum
10
2.2.3 Penguat
Non-inverting
15
2.2.4 Penguat
Inverting
16
2.2.5 Penguat
Differensiator
17
2.2.6 Penguat Jumlah (
Summing Amplifier
)
19
2.3 Mikrokontroler AT89S52
20
2.3.1 Gambaran Umum
20
2.3.2 Fungsi Pin (Kaki) pada Mikrokontoler AT89S52
20
2.3.3
Register
pada Mikrokontoler AT89S52
23
2.3.4 Karakteristik Mikrokontroler AT89S52
25
2.3.5 Fasilitas Pendukung Mikrokontroler AT89S52
26
BAB 3 Rangkaian pada pengendalian intensitas cahaya
27
3.1 Rangkaian Penerima Sinar Infra Merah
27
3.1.1 Cara Kerja Rangkaian
27
3.1.2 Fungsi Rangkaian
28
3.2 Rangkaian Pengendali
Motor Stepper
29
3.2.1 Cara Kerja Rangkaian
29
3.2.2 Fungsi Rangkaian
31
3.3 Rangkaian
Power Supplay
(PSA)
31
3.3.1 Cara Kerja Rangkaian
31
3.3.2 Fungsi Rangkaian
32
3.4 Rangkaian Mikrokontroler AT89S52
32
3.4.1 Cara Kerja Rangkaian
32
3.4.2 Fungsi Rangkaian
33
BAB 4 Sistem rangkaian pengendali intensitas cahaya dan pemrograman
34
4.1
Sistem Rangkaian Keseluruhan dan pemrograman
34
4.2
Diagram Blok dan Cara Kerja Rangkaian Sistem Pengendalian
Intensitas Cahaya pada Rumah Kaca
36
4.3.1 Diagram Alir (
Flowchart
)
37
4.3.2 Program
39
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
41
5.1 Kesimpulan
41
5.1 Saran
42
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1
: Spesifikasi Sinar – Sinar yang Terdapat Pada Cahaya
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1
: Klasifikasi Cahaya Matahari
7
Gambar 2.2 : Bentuk Fisik Fotodioda
8
Gambar 2.3 : Simbol Fotodioda
9
Gambar 2.4 : Rangkaian Dasar Penguat
Non-inverting
15
Gambar 2.5
: Rangkaian Dasar Penguat
Inverting
16
Gambar 2.6 : Rangkaian Dasar Penguat
Differensial
18
Gambar 2.7
: Rangkaian Dasar Penguat Jumlah (
Summing Amplifier
)
19
Gambar 2.8 : Konfigurasi pin (kaki) Pada Mikrokontroler AT89S52
21
Gambar 3.1 : Rangkaian Penerima Sinar Infra Merah
27
Gambar 3.2 : Rangkaian pengendali
motor stepper
29
Gambar 3.3 : Rangkaian
Power Supplay
(PSA)
31
Gambar 3.4 : Rangkaian Mikrokontroler AT89S52
33
Gambar 4.1 : Rangkaian Keseluruhan Dari Sistem Pengendalian Intensitas
Cahaya Pada Rumah Kaca
35
Gambar 4.2 : Diagram Blok Rangkaian Sistem Pengendalian Intensitas
Cahaya
36
Gambar 4.3 : Diagram Alir (
Flowchart
) Sistem Pengendalian Intensitas
ABSTRAK
ABSTRACT
CONTROLLING LIGHT INTENSITY SYSTEM IN GREENHOUSE
USING FOTODIODA BASED ON MICROCONTROLLER AT89S52
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Cahaya merupakan elemen yang penting bagi makhluk hidup di muka bumi. Tanpa
adanya cahaya, tidak mungkin ada kehidupan pada planet bumi. Manusia, hewan dan
tumbuh - tumbuhan yang merupakan 3 elemen utama makhluk hidup di bumi mutlak
membutuhkan cahaya. Berbagai aktifitas yang dilakukan makhluk hidup memang
membutuhkan cahaya. Sehinggga tidak dapat dipungkiri lagi cahaya memang mutlak
diperlukan oleh makhluk hidup.
Cahaya matahari merupakan sumber energi utama bagi planet bumi. Dengan
adanya energi dari cahaya matahari, maka setiap makhluk hidup dapat hidup dan dapat
melakukan perkembangan dengan baik. Tumbuh - tumbuhan merupakan makhluk
hidup yang mutlak membutuhkan cahaya dari matahari. Proses fotosintesis pada
tumbuh - tumbuhan hanya dapat terjadi dengan adanya bantuan cahaya matahari.
Rumah kaca (Green house) adalah bangunan di mana tanaman dibudidayakan.
rumah kaca terbuat dari gelas atau plastik. Rumah kaca dapat menjadi panas karena
radiasi elektromagnetik yang datang dari matahari dan memanaskan tumbuhan, tanah,
dan barang lainnya di dalam bangunan ini. Rumah kaca melindungi tanaman dari
panas dan dingin yang berlebihan, melindungi tanaman dari badai debu dan menolong
mencegah hama. Pengontrolan cahaya dapat mengubah tanah tak subur menjadi subur.
Rumah kaca digunakan untuk membudidayakan tanaman yang memiliki nilai jual
yang tinggi seperti tanaman hias dan buah - buahan.
Pada rumah kaca, sinar matahari dapat masuk dengan leluasa karena dinding
Sehingga dapat dikatakan cahaya yang berasal dari matahari dapat dimanfaatkan
secara optimal. Telah disebutkan sebelumnya bahwa cahaya matahari mutlak
diperlukan oleh setiap jenis tumbuhan hijau untuk proses fotosintesis. Dengan adanya
cahaya matahari pada rumah kaca maka proses fotosintesis dapat berlangsung dengan
baik sehingga pertumbuhan dan perkembangan tanaman yang dibudidayakan pada
rumah kaca dapat berlangsung dengan baik dan tanaman juga dapat menghasilkan
produksi yang baik pula.
Namun sayangnya, sinar matahari yang tersedia dalam jumlah yang cukup
besar tersebut tidak dapat dimanfaatkan secara terus menerus. Karena adakalanya
sinar matahari tidak ada karena faktor alam dan cuaca, karena mendung atau hujan
misalnya. Hal ini tentu menjadi permasalahan dan dapat menggangu proses
fotosintesis tanaman yang dibudidayakan pada rumah kaca. Selain itu, rumah kaca
pada umumnya tidak dilengkapi perangkat yang dapat mengatasi hal tersebut. Karena
rumah kaca pada umumnya tidak dilengkapi peralatan yang dapat mensuplai
kebutuhan cahaya, apabila cahaya yang berasal dari sinar matahari tidak tersedia
karena faktor cuaca seperti mendung atau hujan dalam jangka waktu yang lama seperti
yang telah disebutkan diatas.
Untuk itu diperlukannya perangkat tambahan pada rumah kaca yang dapat
mengendalikan tingkat intensitas cahaya. Perangkat tambahan ini akan mendeteksi
tingkat intensitas cahaya dalam suatu ruangan (rumah kaca). Apabila intensitas cahaya
matahari pada rumah kaca terlalu besar sehingga dapat meningkatkan temperatur
dalam rumah kaca, maka atap pada rumah kaca akan diganti dengan warna yang lebih
gelap dengan digerakkan oleh motor stepper. Sedangkan bila intensitas cahaya
matahari mengalami penurunan, maka atap pada rumah kaca akan diganti dengan
cahaya matahari tidak tersedia akibat faktor cahaya, maka perangkat pengendalian
intensitas cahaya tersebut akan menghidupkan lampu secara otomatis dan akan
mematikan lampu apabila cahaya matahari telah kembali seperti sedia kala. Dengan
adanya perangkat pengendalian intensitas cahaya pada rumah kaca ini diharapkan
akan memaksimalkan pemanfaatan rumah kaca sebagai media untuk
membudidayakan tanaman, sehingga tanaman dapat mengalami perkembangan yang
baik serta menghasilkan produksi yang baik pula.
1.2 Batasan Masalah
Untuk membatasi penulisan dan penyusunan tugas akhir, maka perlu dibuat batasan
penulisan. Adapun pembatasan masalah dalam penulisan dan penyusunan tugas akhir
ini adalah sebagai berikut :
a. Pengontrolan intensitas cahaya oleh fotodioda.
b. Untuk mengurangi intensitas cahaya, maka atap pada rumah kaca diganti
dengan warna yang lebih gelap dengan digerakkan oleh motor stepper.
c. Untuk meningkatkan intensitas cahaya, maka atap pada rumah kaca diganti
dengan yang lebih terang (transparan) juga digerakkan oleh motor stepper.
d. Lampu akan hidup secara otomatis apabila intensitas cahaya yang masuk
masih kurang dan lampu akan mati secara otomatis apabila intensitas cahaya
yang masuk telah sesuai dengan yang diinginkan.
1.3 Maksud dan Tujuan Penulisan
Adapun tujuan dan maksud dari penulisan tugas akhir ini adalah :
1. Untuk menerapkan ilmu yang dipelajari di bangku perkuliahan secara nyata
2. Untuk melakukan suatu pengendalian intensitas cahaya pada rumah kaca
sehingga cahaya pada rumah kaca dapat dikendalikan secara otomatis, efektif
dan efisien.
3. Untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan studi pada Program
Diploma III di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Sumatera Utara.
1.4 Metode Pengumpulan Data
Data-data yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini diperoleh melalui beberapa
metode. Adapun metode yang digunakan penulis dalam pengumpulan data adalah
sebagai berikut :
1. Studi kepustakaan.
Penulis mengumpulkan data dan teori yang dibutuhkan dalam penulisan tugas
akhir melalui buku-buku dan referensi lainnya yang berkaitan dengan tugas
akhir ini.
2. Lembar data (Datasheet) komponen yang dipakai pada alat
Lembar data (Datasheet) merupakan data-data yang dikeluarkan oleh produsen
komponen elektronika mengenai fungsi, karakteristik dan data-data penting
lainnya tentang komponen hasil produksi dari produsen komponen elektronika
yang bersangkutan
3. Pengujian Alat.
Data diperoleh setelah alat yang dibuat diuji dan diambil kesimpulan kemudian
dilakukan pengujian tersebut.
Penulis melakukan konsultasi dengan berdiskusi dan bertanya secara langsung
pada Dosen pembimbing penulis mengenai segala sesuatu yang berhubungan
dengan penulisan tugas akhir ini.
1.5 Sistematika Penulisan
Adapun sistematika penulisan yang digunakan dalam penulisan Tugas Akhir ini
adalah sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN
Meliputi latar belakang, batasan masalah, tujuan penulisan
tugas akhir, metode pengumpulan data untuk penulisan tugas
akhir, dan sistematika penulisan.
BAB II TINJAUAN TEORI
Meliputi gambaran umum, prinsip kerja, spesifikasi dan
keunggulan sensor yang digunakan, gambaran umum
karakteristik perangkat penguat operasional (Penguat
operasional) dan berbagai aplikasi dari penguat operasional.
serta penjelasan mengenai mikrokontroler yang digunakan.
BAB III RANGKAIAN PADA SISTEM PENGENDALIAN
INTENSITAS CAHAYA
Pada bab ini dipaparkan mengenai rangkaian-rangkaian yang
digunakan pada sistem pengendalian intensitas cahaya yang
BAB IV SISTEM RANGKAIAN PENGENDALI INTENSITAS
CAHAYA DAN PEMROGRAMAN
Bab ini meliputi gambar rangkaian keseluruhan dari berbagai
rangkaian yang digunakan pada sistem pengendalian intensitas
cahaya yang telah digabungkan menjadi satu, kemudian tentang
diagram blok yang menjelaskan cara kerja sistem rangkaian,
program yang digunakan pada rangkaian, serta flowchart dari
pemrograman berikut penjelasan tentang flowchart tersebut.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini meliputi kesimpulan yang diperoleh mengenai sistem
pengendalian intensitas cahaya serta saran dan kritik yang
ditujukan demi perbaikan dan kesempurnaan dari penulisan
BAB 2
TINJAUAN TEORITIS
2.1 Cahaya Matahari
Spektrum sinar matahari terdiri dari sinar tampak dan tidak tampak. Sinar tampak
meliputi: merah, oranye, kuning, hijau dan ungu (diketahui sebagai warna pelangi).
Sinar-sinar tidak tampak antara lain adalah: Sinar Ultraviolet, Sinar-X, Sinar Gamma,
Sinar Kosmik, Mikrowave, Gelombang listrik dan Sinar Inframerah.
Gambar 2.1 Klasifikasi Cahaya Matahari
Sinar Inframerah (infrared ray - FIR) juga merupakan sinar tidak tampak yang
berada pada spektrum warna merah, mendekati spektrum sinar tampak. Dapat
dikatakan bahwa 80% cahaya matahari adalah sinar inframerah karena lebarnya
nm sampai 1200 nm. Sinar infra merah dikelompokkan dalam 3 zone : near infrared
ray (0,75-1,5 micron), middle infrared ray (1,5-4 micron) dan far infrared ray (FIR
4-1000 micron).
Tabel 2.1 Spesifikasi Sinar – Sinar yang Terdapat pada Cahaya Matahari
2.2 Fotodioda sebagai sensor cahaya
2.2.1 Gambaran umum
Sensor cahaya berfungsi untuk mendeteksi cahaya yang ada di sekitar kita. Sensor
yang terkenal untuk mendeteksi cahaya ialah fotodioda. Fotodioda merupakan piranti
semikonduktor dengan struktur p-n atau p-i-n untuk mendeteksi cahaya.
Gambar 2.2 Bentuk fisik fotodioda
Fotodioda biasanya digunakan untuk mendeteksi cahaya. Fotodioda adalah
piranti semikonduktor yang mengandung sambungan p-n, dan biasanya terdapat
lapisan intrinsik antara lapisan n dan p. Piranti yang memiliki lapisan intrinsik disebut
menimbulkan pasangan elektron-hole, kebanyakan pasangan tersebut menghasilkan
arus yang berasal dari cahaya.
2.2.2 Karakteristik bahan fotodioda
Fotodioda terdiri dari beberapa jenis berdasarkan bahan pembuatannya. Berikut ini
akan dijelaskan mengenai beberapa karakteristik dari bahan pembuatan dioda.
1. Silikon (Si) : arus lemah saat gelap, kecepatan tinggi, sensitivitas yang bagus
antara 400 nm sampai 1000 nm ( terbaik antara 800 sampai 900 nm).
2. Germanium (Ge): arus tinggi saat gelap, kecepatan lambat, sensitivitas baik
antara 600 nm sampai 1800 nm (terbaik 1400 sampai 1500 nm).
3. Indium Gallium Arsenida (InGaAs): mahal, arus kecil saat gelap, kecepatan
tinggi sensitivitas baik pada jarak 800 sampai 1700nm (terbaik antara 1300
sampai 1600nm).
2.2.3 Prinsip Kerja fotodioda
Fotodioda dapat dioperasikan dalam 2 mode yang berbeda:
1. Mode Fotovoltaik: seperti solar sel, penyerapan pada fotodioda menghasilkan
tegangan yang dapat diukur. Bagaimanapun, tegangan yang dihasilkan dari
tenaga cahaya ini sedikit tidak linier, dan range perubahannya sangat kecil.
2. Mode Fotokonduktivitas: disini, fotodioda diaplikasikan sebagai tegangan
revers (tegangan balik) dari dioda (yaitu tegangan pada arah tersebut pada
dioda tidak akan menhantarkan tanpa terkena cahaya) dan pengukuran
menghasilkan arus foto. ( hal ini juga bagus untuk mengaplikasikan tegangan
mendekati nol). Ketergantungan arus foto pada kekuatan cahaya dapat sangat
linier .
2.3 Penguat Operasioal (Penguat operasional)
2.3.1 Gambaran umum
Penguat operasional (Op - Amp) adalah suatu rangkaian terintegrasi yang berisi
beberapa tingkat dan konfigurasi penguat diferensial yang telah dijelaskan di atas.
Penguat operasional memilki dua masukan dan satu keluaran serta memiliki
penguatan DC yang tinggi. Untuk dapat bekerja dengan baik, penguat operasional
memerlukan tegangan catu yang simetris yaitu tegangan yang berharga positif (+V)
dan tegangan yang berharga negatif (-V) terhadap tanah (ground).
Operational Amplifier atau di singkat Op - Amp merupakan komponen analog
yang popular digunakan dalam berbagai aplikasi rangkaian elektronika. Aplikasi
penguat operasional popular yang paling sering dibuat antara lain adalah rangkaian
inverter, non-inverter, integrator dan differensiator. Pada bagian ini akan dipaparkan
beberapa aplikasi penguat operasional yang paling dasar, dimana rangkaian feedback
(umpan balik) negatif memegang peranan penting. Secara umum, umpan balik positif
akan menghasilkan osilasi sedangkan umpan balik negatif menghasilkan penguatan
yang dapat terukur.
Penguat operasional pada dasarnya adalah differential amplifier (penguat
diferensial) yang memiliki dua masukan. Input (masukan) penguat operasional seperti
yang telah dimaklumi ada yang dinamakan input inverting dan non-inverting. Penguat
operasional ideal memiliki open loop gain (penguatan loop terbuka) yang tak
terhingga besarnya.
Ada dua aturan penting dalam melakukan analisa rangkaian penguat
operasional berdasarkan karakteristik penguat operasional ideal. Aturan ini dalam
beberapa literatur dinamakan golden rule, yaitu :
Aturan 2 : Arus pada input Penguat operasional adalah nol (i+ = i- = 0)
Inilah dua aturan penting penguat operasional ideal yang digunakan untuk
menganalisa rangkaian penguat operasional.
2.3.2 Karakteristik Ideal Penguat Operasional
Penguat operasional banyak digunakan dalam berbagai aplikasi karena beberapa
keunggulan yang dimilikinya, seperti penguatan yang tinggi, impedansi masukan yang
tinggi, impedansi keluaran yang rendah dan lain sebagainya. Berikut ini adalah
karakteristik dari Penguat operasional ideal:
1. Penguatan tegangan lingkar terbuka
Penguatan tegangan lingkar terbuka (open loop voltage gain) adalah penguatan
diferensial Penguat operasional pada kondisi dimana tidak terdapat umpan
balik (feedback). Secara ideal, penguatan tegangan lingkar terbuka adalah:
A
VOL=
Vo / Vid=
−
∞
A
VOL=
Vo/(V1-V2)=
−
∞
Tanda negatif menandakan bahwa tegangan keluaran VO berbeda fasa dengan
tegangan masukan Vid. Konsep tentang penguatan tegangan tak berhingga
tersebut sukar untuk divisualisasikan dan tidak mungkin untuk diwujudkan.
Suatu hal yang perlu untuk dimengerti adalah bahwa tegangan keluaran VO
jauh lebih besar daripada tegangan masukan Vid. Dalam kondisi praktis, harga
AVOL adalah antara 5000 (sekitar 74 dB) hingga 100000 (sekitar 100
dB).Tetapi dalam penerapannya tegangan keluaran VO tidak lebih dari
operasional baik digunakan untuk menguatkan sinyal yang amplitudonya
sangat kecil.
2. Tegangan ofset keluaran
Tegangan ofset keluaran (output offset voltage) VOO adalah harga tegangan
keluaran dari Penguat operasional terhadap tanah (ground) pada kondisi
tegangan masukan Vid = 0. Secara ideal, harga VOO = 0 V. Penguat operasional
yang dapat memenuhi harga tersebut disebut sebagai Penguat operasional
dengan CMR (common mode rejection) ideal.
Tetapi dalam kondisi praktis, akibat adanya ketidakseimbangan dan
ketidakidentikan dalam penguat diferensial dalam Penguat operasional
tersebut, maka tegangan ofset VOO biasanya berharga sedikit di atas 0 V.
Apalagi apabila tidak digunakan umpan balik maka harga VOO akan menjadi
cukup besar untuk menimbulkan saturasi pada keluaran. Untuk mengatasi hal
ini, maka perlu diterapakan tegangan koreksi pada Penguat operasional. Hal ini
dilakukan agar pada saat tegangan masukan Vid = 0, tegangan keluaran VO
juga = 0.
3. Hambatan Masukan
Hambatan masukan (input resistance) Ri dari Penguat operasional adalah besar
hambatan di antara kedua masukan Penguat operasional. Secara ideal
hambatan masukan Penguat operasional adalah tak berhingga. Tetapi dalam
kondisi praktis, harga hambatan masukan Penguat operasional adalah antara 5
biasanya diukur pada kondisi Penguat operasional tanpa umpan balik. Apabila
suatu umpan balik negatif (negative feedback) diterapkan pada Penguat
operasional, maka hambatan masukan Penguat operasional akan meningkat.
Dalam suatu penguat, hambatan masukan yang besar adalah suatu hal
yang diharapkan. Semakin besar hambatan masukan suatu penguat, semakin
baik penguat tersebut dalam menguatkan sinyal yang amplitudonya sangat
kecil. Dengan hambatan masukan yang besar, maka sumber sinyal masukan
tidak terbebani terlalu besar.
4. Hambatan Keluaran
Hambatan Keluaran (output resistance) RO dari Penguat operasional adalah
besarnya hambatan dalam yang timbul pada saat Penguat operasional bekerja
sebagai pembangkit sinyal. Secara ideal harga hambatan keluaran RO Penguat
operasional adalah = 0. Apabila hal ini tercapai, maka seluruh tegangan
keluaran Penguat operasional akan timbul pada beban keluaran (RL), sehingga
dalam suatu penguat, hambatan keluaran yang kecil sangat diharapkan.
Dalam kondisi praktis harga hambatan keluaran Penguat operasional
adalah antara beberapa ohm hingga ratusan ohm pada kondisi tanpa umpan
balik. Dengan diterapkannya umpan balik, maka harga hambatan keluaran
akan menurun hingga mendekati kondisi ideal.
5. Lebar Pita
Lebar pita (band width) BW dari Penguat operasional adalah lebar frekuensi
tertentu dimana tegangan keluaran tidak jatuh lebih dari 0,707 dari harga
ideal, Penguat operasional memiliki lebar pita yang tak terhingga. Tetapi
dalam penerapannya, hal ini jauh dari kenyataan.
Sebagian besar Penguat operasional serba guna memiliki lebar pita
hingga 1 MHz dan biasanya diterapkan pada sinyal dengan frekuensi beberapa
kiloHertz. Tetapi ada juga Penguat operasional yang khusus dirancang untuk
bekerja pada frekuensi beberapa MegaHertz. Penguat operasional jenis ini juga
harus didukung komponen eksternal yang dapat mengkompensasi frekuensi
tinggi agar dapat bekerja dengan baik.
6. Waktu Tanggapan
Waktu tanggapan (respon time) dari Penguat operasional adalah waktu yang
diperlukan oleh keluaran untuk berubah setelah masukan berubah. Secara ideal
harga waktu respon Penguat operasional adalah = 0 detik, yaitu keluaran harus
berubah langsung pada saat masukan berubah.Tetapi dalam prakteknya, waktu
tanggapan dari Penguat operasional memang cepat tetapi tidak langsung
berubah sesuai masukan. Waktu tanggapan Penguat operasional umumnya
adalah beberapa mikro detik hal ini disebut juga slew rate. Perubahan keluaran
yang hanya beberapa mikrodetik setelah perubahan masukan tersebut
umumnya disertai dengan oveshoot yaitu lonjakan yang melebihi kondisi
steady state. Tetapi pada penerapan biasa, hal ini dapat diabaikan.
7. Karakteristik Terhadap Suhu
Sebagai mana diketahui, suatu bahan semikonduktor yang akan berubah
karakteristiknya apabila terjadi perubahan suhu yang cukup besar. Pada
perubahan suhu. Tetapi dalam prakteknya, karakteristik Penguat operasional
pada umumnya sedikit berubah, walaupun pada penerapan biasa, perubahan
tersebut dapat diabaikan.
2.3.3 Penguat non-inverting
Prinsip utama rangkaian penguat non-inverting adalah seperti yang diperlihatkan pada
gambar 2.3 berikut ini. Seperti namanya, penguat ini memiliki masukan yang dibuat
melalui input non-inverting. Dengan demikian tegangan keluaran rangkaian ini akan
satu fasa dengan tegangan inputnya.
Gambar 2.4 Rangkaian dasar penguat non-inverting
Dengan menggunakan aturan 1 dan aturan 2, kita uraikan dulu beberapa fakta yang
ada, antara lain :
vin = v+
v+ = v- = vin.
Dari sini ketahui tegangan jepit pada R2 adalah vout – v- = vout – vin, atau iout = (vout
-vin)/R2. Lalu tegangan jepit pada R1 adalah v- = vin, yang berarti arus iR1 = vin/R1.
Hukum kirchoff pada titik input inverting merupakan fakta yang mengatakan bahwa :
Aturan 2 mengatakan bahwa i(-) = 0 dan jika disubsitusi ke rumus yang sebelumnya,
maka diperoleh
iout = iR1 dan Jika ditulis dengan tegangan jepit masing-masing maka diperoleh
(vout – vin)/R2 = vin/R1 yang kemudian dapat disederhanakan menjadi :
vout = vin (1 + R2/R1)
Jika penguatan G adalah perbandingan tegangan keluaran terhadap tegangan masukan,
maka didapat penguatan penguat operasional non-inverting :
2.3.4 Penguat Inverting
Rangkaian dasar penguat inverting adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.4,
dimana sinyal masukannya dibuat melalui input inverting. Seperti tersirat pada
namanya, bahwa fase keluaran dari penguat inverting ini akan selalu berbalikan
dengan inputnya. Pada rangkaian ini, umpan balik negatif di bangun melalui resistor
R2.
Input non-inverting pada rangkaian ini dihubungkan ke ground, atau v+ = 0. Dengan
mengingat dan menimbang aturan 1 (lihat aturan 1), maka akan dipenuhi v- = v+ = 0.
Karena nilainya = 0 namun tidak terhubung langsung ke ground, input penguat
operasional v- pada rangkaian ini dinamakan virtual ground. Dengan fakta ini, dapat
dihitung tegangan jepit pada R1 adalah vin – v- = vin dan tegangan jepit pada reistor R2
adalah vout – v- = vout. Kemudian dengan menggunakan aturan 2, di ketahui bahwa :
iin + iout = i- = 0, karena arus masukan penguat operasional adalah 0.
iin + iout = vin/R1 + vout/R2 = 0
Selanjutnya
vout/R2 = - vin/R1 atau
vout/vin = - R2/R1
Jika penguatan G didefenisikan sebagai perbandingan tegangan keluaran terhadap
tegangan masukan, maka dapat ditulis
Impedansi rangkaian inverting didefenisikan sebagai impedansi input dari sinyal
masukan terhadap ground. Karena input inverting (-) pada rangkaian ini diketahui
adalah 0 (virtual ground) maka impendasi rangkaian ini tentu saja adalah Zin = R1.
2.3.5 Penguat diffrensiator
Penguat Differensial bisa mengukur maupun memperkuat sinyal-sinyal kecil yang
terbenam dalam sinyal-sinyal yang jauh lebih besar. Empat tahanan presisi (1 %) dan
penguat operasional membentuk penguat differensial, seperti terlihat pada gambar
2.2.5 terminal inputnya ada dua, input (-) dan (+), dihubungkan dengan terminal
Sumber masukan penguat differensial ada 2, yaitu E1 dan E2. Jika E2
dihubung singkat, maka E1 mendapat penguatan pembalik sebesar -mR/R = -m.
Karena tegangan keluaran akibat E1 adalah -mE1.
Jika E1 dihubung singkat, maka E2 akan terbagi antara R dan mR, sehingga terminal
positif dari penguat operasional menerima tegangan sebesar mendapat penguatan
pembalik sebesar mR/R = m. Karena tegangan keluaran akibat E1 adalah
[image:31.612.247.394.292.382.2]-mE2/(1+m), dengan penguatan sebesar (1+m).
Gambar 2.6 Rangkaian dasar penguat differensial
Karena itu tegangan keluaran akibat E1 adalah:
Dengan demikian jika E1 dan E2 sama-sama dimasukan, maka tegangan keluaran Vo adalah:
Dari persamaan diatas, dapat dilihat bahwa tegangan keluaran dari Penguat
differensial sebanding dengan perbedaan tegangan masukan E1 dan E2. Pengali ini
2.3.6 Penguat jumlah (summing amplifier)
Penguat operasional sering digunakan sebagai penjumlah berbagai input sinyal.
[image:32.612.239.408.196.277.2]Berikut ini adalah gambar dari summing amplifier.
Gambar 2.7 Rangkaian dasar penguat jumlah (summing amplifier)
Rangkaian summing amplifier mempunyai penguatan tegangan sebanyak dua
penguatan tegangan. Untuk penguatan tegangan 1 adalah sebagai berikut:
Untuk penguatan tegangan 2 adalah sebagai berikut:
2.4 Mikrokontroler AT89S52
2.4.1 Gambaran umum
Mikrokontroler AT89S52 adalah mikrokomputer CMOS 8 bit yang memiliki 8 KB
Programmable and Erasable Read Only Memory (PEROM). Set instruksi dan kaki
keluaran AT89S52 sesuai dengan standar industri 80C51 dan 80C52. Atmel AT89S52
adalah mikrokontroler yang sangat bagus dan fleksibel dengan harga yang relatif
murah untuk banyak aplikasi sistem kendali berkerapatan tinggi dari Atmel ini sangat
kompatibel dengan mikrokontroler MCS-51 misalnya mikrokontroler 8031 yang
terkenal dan banyak digunakan dan telah menjadi standar industri baik dalam jumlah
pin IC maupun set instruksinya.
Mikrokontroler AT89S52 merupakan versi terbaru dibandingkan
mikrokontroler AT89S51 yang telah banyak digunakan saat ini. AT89S52 mempunyai
kelebihan yaitu mempunyai flash memori sebesar 8Kbyte, RAM 256 byte serta 2
buah data pointer 16 bit.
2.4.2 Fungsi pin (kaki) pada Mikrokontroler AT89S52
Adapun fungsi dari masing-masing pin (kaki) dari mikrokontroler AT89S52 akan
dijelaskan berikut ini :
1. Pin 1 sampai pin 8
Pin 1 – 8 adalah port 1 yang merupakan saluran atau bus I/O 8 bit dua arah dengan
internal pull-up yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan seperti
mengendalikan empat input TTL. Port ini juga digunakan sebagai saluran alamat
saat pemrograman dan verifikasi.
Merupakan masukan reset (aktif tinggi). Pulsa transisi dari rendah ke tinggi akan
me-reset mikrokontroler ini.
Gambar 2.8 Konfigurasi pin (kaki) pada mikrokontroler AT89S52
3. Pin 10 sampai pin 17
Pin 10 – pin 17 merupakan saluran atau bus I/O 8 bit dua arah dengan internal
pull-ups yang memiliki fungsi pengganti. Bila fungsi pengganti tidak dipakai
maka dapat digunakan sebagai port paralel 8 bit serbaguna. Selain itu, sebagian
port 3 dapat berfungsi sebagai sinyal kontrol saat proses pemrograman dan
verifikasi.
4. Pin 18 dan pin 19
Pin-pin ini merupakan jalur masukan ke penguat osilator berpenguat tinggi.
Mikrokontroler ini memiliki seluruh rangkaian osilator yang diperlukan pada chip,
kecuali rangkaian kristal yang mengendalikan frekuensi osilator. Oleh karena itu,
pin 18 dan 19 ini sangat diperlukan untuk dihubungkan dengan kristal. Selain itu
input rangkaian internal clock, sedangkan XTAL 2 merupakan output dari
inverting oscillator amplifier.
5. Pin 20
Pin 20 merupakan ground sumber tegangan dan diberi simbol “gnd”.
6. Pin 21 sampai pin 28
Pin-pin ini adalah port 2 yang merupakan saluran atau bus I/O 8 bit dua arah
dengan internal pull-ups. Saat pengambilan data dari program memori eksternal
atau selama pengaksesan data memori eksternal yang menggunakan alamat 16 bit
(MOVX@DPTR), port 2 berfungsi sebagai saluran /bus alamat tinggi (A8-A15).
Akan tetapi, saat mengakses data memori eksternal yang menggunakan alamat 8
bit (MOVX@DPTR), port 2 mengeluarkan isi P2 pada special function register.
7. Pin 29
Pin 29 merupakan program Store Enable (PSEN) merupakan sinyal pengontrol
untuk mengakses program memori eksternal agar masuk ke dalam bus selama
proses pemberian/pengambilan instruksi (fetching).
8. Pin 30
Pin 30 sebagai Adress Lacth Enable (ALE)/PROG merupakan penahan alamat
memori eksternal (pada port 1) selama mengakses ke memori. Pin ini juga
berfungsi sebagai pulsa/sinyal input pemograman (PROG) selama proses
pemograman.
9. Pin 31
Pin 31 adalah External Access Enable (EA) merupakan sinyal kontrol untuk
pembacaan memori program. Apabila diset rendah (L) maka mikrokontroler akan
melaksanakan seluruh instruksi dari memori program eksternal, sedangkan jika
memori program internal.. Port ini juga berfungsi sebagai tegangan pemograman
(Vpp=+12V) selama proses pemograman.
10.Pin 32 sampai pin 39
Pin 32-pin 39 adalah port 0 yang merupakan saluran bus I/O 8 bit open collector,
dapat juga digunakan sebagai multipleks bus alamat rendah dan bus data selama
adanya akses ke memori program eksternal. Saat proses pemograman dan
verifikasi, port 0 digunakan sebagai saluran/bus data. Pull-up eksternal diperlukan
selama proses verifikasi.
11.Pin 40
Pin 40 merupakan sumber tegangan positif yang diberi simbol Vcc.
2.4.3 Register pada Mikrokontroler AT89S52
Register adalah penampung data sementara yang terletak dalam CPU. Pada
mikrokontroler AT89S52, register-registe-rnya adalah sebagai berikut :
a. Register A ( Accumulator)
Accumulator ialah register 8 bit yang merupakan pusat dari semua operasi
accumulator, termasuk dalam operasi aritmatika dan operasi logika.
b. Register B
Register ini memiliki fungsi yang sama dengan register A.
c. Program counter (PC)
Program counter (Pencacah program) merupakan register 16 bit yang selalu
menunjukkan lokasi memori instruksi yang akan diakses.
d. Data pointer
82H untuk DPL dan 83H untuk DPH. Biasanya Data pointer digunakan untuk
mengakses data atau source kode yang terletak di memori eksternal.
e. Stack Pointer (SP)
Stack Pointer adalah register 8 bit yang mempunyai fungsi khusus sebagai
penunjuk alamat atau data paling atas pada operasi penumpukan di RAM.
Stack Pointer terletak di alamat 81H. Penunjuk penumpukan selalu berkurang
dua tiap kali data didorong masuk kedalam lokasi penumpukan dan selalu
bertambah dua tiap kali data ditarik keluar dari lokasi penumpukan.
f. Program Status Word
Program Status Word merupakan register yang berisi beberapa bit status yang
mencerminkan keadaaan mikrokontroler.
g. Bit Carry Flag (CY)
Bit carry merupakan bit ke 8 yang memiliki dua fungsi :
1. Carry akan menunjukkan apakah operasi penjumlahan mengandung
carry (sisa) atau apakah operasi pengurangan mengandung borrow
(kurang). Apabila operasi ini mengandung carry, bit ini akan diset agar
bernilai satu, sedangkan jika mengandung borrow, bit ini akan di set
agar bernilai nol (0).
2. Carry dimanfaatkan sebagai bit ke-8 untuk operasi pergeseran (shift)
atau perputaran.
h. Bit Auxiliary Carry (AC)
Bit ini menunjukkan adanya carry (bawaan) dari bit ketiga menuju bit keempat
atau dari empat bit rendah ke empat bit tinggi pada operasi aritmatika. Bit ini
jarang digunakan dalam program, tetapi digunakan oleh mikrokontroler secara
i. Bit Flag 0 (F0)
Bit ini menunjukkan apakah hasil operasi bernilai nol atau tidak. Apabila hasil
operasi adalah nol (0), bit ini akan diset agar bernilai 1, sedangkan apabila
hasil operasinya bukan nol (0) maka bit ini akan di-reset. Bit ini juga
digunakan pada perbandingan dua buah data. Jika kedua data bernilai sama
maka bit ini akan diset agar bernilai satu, sedangkan jika kedua data itu
berbeda maka bit ini akan direset agar bernilai nol (0).
j. Bit Register Select (RS)
RS0 dan RS1 digunakan untuk memilih bank register. Delapan buah register
ini merupakan register serbaguna. Lokasinya pada awal 32 byte RAM internal
yang memiliki alamat dari 00H sampai 1FH. Register ini dapat diakses melalui
simbol assembler (R0,R1,R2,R3,R4,R5,R6 dan R7).
2.4.4 Karakteristik Mikrokontroler AT89S52
Mikrokontroler AT89S52 mempunyai memori yang terdiri dari RAM internal dan
Special Function Register (SFR). RAM internal pada mikrokontroler AT89S52
memiliki ukuran 256 byte dan beralamatkan 00H-7FH serta dapat di akses
menggunakan RAM address register. RAM internal terdiri dari delapan buah register
(R0-R7) yang membentuk register banks. Special Function Register berada di alamat
80H-FFH. RAM ini berbeda pada lokasi dengan Flash PEROM dengan alamat
000H-7FFH.
Mikrokontroler AT89S52 menggunakan 256 bytes RAM dimana 128 bytes
bagian atas menempati alamat paralel ke special function register (SFR). Artinya 128
bytes bagian atas mempunyai alamat yang sama dengan SFR namun secara fisik
alamat yang digunakan pada instruksi menentukan apakah CPU mengakses 128 bytes
atas atau SFR. Instruksi yang menggunakan pengalamatan langsung akan mengakses
ruang SFR.
2.4.5 Fasilitas pendukung mikrokontroler AT89S52
Mikrokontroler AT89S52 adalah mikrokomputer yang sangat bagus dan fleksibel
dengan harga yang rendah untuk banyak aplikasi sistem kendali. Hal ini dikarenakan
mikrokontroler AT89S52 dilengkapi dengan berbagai fasilitas pendukung yang
membuatnya sangat banyak digunakan dalam berbagai aplikasi. Adapun fasilitas
pendukung dari mikrokontroler AT89S52 adalah sebagai berikut :
a. Sesuai dengan produk-produk MCS-51.
b. Terdapat memori flash yang terintegrasi dalam sistem. Dapat ditulis ulang
hingga 1000 kali.
c. Beroperasi pada frekuensi 0 sampai 24MHz.
d. Tiga tingkat kunci memori program.
e. Memiliki 256 x 8 bit RAM internal.
f. Terdapat 32 jalur masukan/keluaran terprogram.
g. Tiga pewaktu/pencacah 6-bit (untuk AT89S52) & dua pewaktu/pencacah
16-bit (untuk AT89S51)
h. Memiliki 8 sumber interupsi (untuk AT89S52) & 6 sumber instruksi untuk
AT89S51
i. Kanal serial terprogram.
BAB 3
RANGKAIAN PADA SISTEM PENGENDALIAN INTENSITAS CAHAYA
3.1 Rangkaian penerima sinar infra merah
3.1.1 Cara kerja rangkaian
Pada rangkaian ini menggunakan fotodioda yang digunakan sebagai sensor cahaya
untuk mendeteksi tingkat intensitas cahaya. Fotodioda dioperasikan pada bias balik,
dimana fotodioda ini akan memiliki hambatan sekitar 15 - 20 Mohm jika tidak terkena
sinar infra merah, dan hambatannya akan berubah menjadi sekitar 80 - 300 Kohm jika
terkena sinar infra merah tergantung dari besarnya intensitas yang mengenainya.
Semakin besar intensitasnya, maka hambatannya semakin kecil.
[image:40.612.171.474.363.487.2]`
Gambar 3.1 Rangkaian Penerima sinar infra merah
Pada rangkaian di atas, output dari fotodioda diumpankan ke basis transistor
tipe NPN C945, ini berarti untuk membuat transistor tersebut saturasi maka tegangan
yang keluar dari fotodioda harus lebih besar dari 0,7 volt. Syarat ini akan terpenuhi
jika fotodioda mendapatkan sinar infra merah. Analisanya sebagai berikut:
Jika tidak ada sinar infra merah yang mengenai fotodioda, maka hambatan pada
fotodioda 15 Mohm, sehingga:
2 330.000
5 0,107 1 2 15.000.000 330.000
R
Vo xVcc x Volt
R R
= = =
Vout akan diumpankan ke basis dari transistor C945, karena tegangannya hanya 0,107
Volt maka transistor tidak saturasi.
Jika ada sinar infra merah yang mengenai fotodioda, maka hambatan pada fotodioda
300 Kohm, sehingga:
2 330.000
5 2, 619
1 2 300.000 330.000
R
Vo xVcc x Volt
R R
= = =
+ +
Vout akan diumpankan ke basis transistor C945, karena tegangannya lebih besar dari 0,7 volt yaitu 2,619 Volt maka transistor akan saturasi.
Emiter transistor C945 diinputkan ke Penguat operasional LM 358 untuk diperkuat. LM358 merupakan IC penguat dengan dua Penguat operasional. Pada Penguat operasional pertama tegangan input akan diperkuat sampai maksimal 100 kali penguatan, dimana:
Ω =
K R
AV potensiometer 1
penguatan ini dapat diatur dengan mengatur hambatan pada potensiometer. Output
Penguat operasional pertama akan diperkuat lagi sampai maksimum 100 kali
penguatan. Dengan demikian penguatan dapat diatur sesuai dengan yang dikehendaki.
LED ini akan menyala jika sensor menerima sinar infra merah alam, dan akan mati
jika sensor tidak menerima sinar infra merah alam.
3.1.2 Fungsi rangkaian
Sensor ini berfungsi untuk mendeteksi keadaan terang atau gelap Sensor ini terdiri
dari fotodioda yang dihubungkan ke rangkaian penguat sinyal. Fotodioda memiliki
karakteristik berubahnya nilai hambatannya jika ada sinar infra merah yang
mengenainya. Matahari sendiri memancarkan sinar infra merah yang cukup besar.
Dengan demikian sensor ini dapat mengetahui ada/tidaknya sinar infra merah dari
matahari. Jika terkena sinar matahari, maka hambatan pada fotodioda ini akan
fotodioda ini akan berubah semakin besar. Perubahan inilah yang dijadikan sebagai
indikasi keadaan terang atau gelap.
3.2 Rangkaian pengendali motor stepper
3.2.1 Cara kerja rangkaian
Rangkaian ini menggunakan motor stepper dan driver stepper. Motor stepper
berfungsi untuk membuka ventilasi dan driver stepper berfungsi untuk mengendalikan
motor stepper.rangkaian pengendali motor stepper dapat dilihat pada gambar berikut:
[image:42.612.190.456.318.478.2]
Gambar 3.2 Rangkaian pengendali motor stepper
Driver ini berfungsi untuk memutar motor stepper searah dengan jarum jam
atau berlawanan arah dengan jarum jam. Rangkaian ini akan dikendalikan oleh
mikrokontroler AT89S52. Jadi dengan memberikan sinyal high secara bergantian ke
input dari rangkaian driver motor stepper tersebut, maka pergerakan motor stepper
sudah dapat dikendalikan oleh mikrokontroler AT89S52.
Rangkaian driver motor stepper ini terdiri dari empat masukan dan empat keluaran,
keluarannya dihubungkan ke motor stepper. Rangkaian ini akan bekerja memutar
motor stepper jika diberi sinyal high (1) secara bergantian pada ke-4 masukannya.
Rangkaian ini terdairi dari 4 buah transistor NPN TIP 122. Masing-masing
transistor dihubungkan ke P0.0, P0.1, P0.2 dan P0.3 pada mikrokontroler AT89S52.
Basis dari masing-masing transistor diberi tahanan 10 Kohm untuk membatasi arus
yang masuk ke transistor. Kolektor dihubungkan dengan kumparan yang terdapat pada
motor stepper, kemudian kumparan dihubungkan dengan sumber tegangan 12 volt.dan
emitor dihubungkan ke ground.
Jika P0.0 diberi logika high (1), yang berarti basis pada transistor TIP 122
mendapat tegangan 5 volt, maka transistor akan aktif. Hal ini akan menyebabkan
terhubungnya kolektor dengan emitor, sehingga kolektor mendapatkan tegangan 0 volt
dari ground. Hal ini menyebabkan arus akan mengalir dari sumber tegangan 12 volt ke
kumparan, sehingga kumparan akan menghasilkan medan magnet. Medan magnet ini
akan menarik logam yang ada pada motor, sehingga motor mengarah pada kumparan
yang memiliki medan magnet tesebut.
Jika kemudian P0.0 di beri logika low (0), yang berarti transistor tidak aktif
dan tidak ada arus yang mengair pada kumparan, sehingga tidak ada medan magnet
pada kumparan. Dan disisi lain P0.1 diberi logika high (1), sehingga kumparan yang
terhubung ke P0.1 akan menghasilkan medan magnet. Maka motor akan beralih
kearah kumparan yang terhubung ke P0.1 tersebut. Seterusnya jika logika high
diberikan secara bergantian pada input dari driver motor stepper, maka motor stepper
akan berputar sesuai dengan arah logika high (1) yang diberikan pada inputnya.
Untuk memutar dengan arah yang berlawanan dengan arah yang sebelumnya,
maka logika high (1) pada input driver motor stepper harus diberikan secara
3.2.2 Fungsi rangkaian
Rangkaian ini berfungsi untuk mengendalikan ventilasi sehingga dengan cara menutup
dan membuka ventilasi, kita dapat mengendalikan tingkat intensitas cahaya yang
masuk ke dalam ruangan tersebut. Rangkaian ini menggunakan motor stepper dan
driver stepper. Motor stepper berfungsi untuk membuka ventilasi dan driver stepper
berfungsi untuk mengendalikan motor stepper.
3.3 Rangkaian power supplay ( PSA )
3.3.1 Cara kerja rangkaian
Trafo CT merupakan trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari
220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan disearahkan dengan
menggunakan dua buah dioda, selanjutnya 12 volt DC akan diratakan oleh kapasitor
2200 F. Regulator tegangan 5 volt (LM7805CT) digunakan agar keluaran yang
dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya. LED
hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan. Transistor PNP TIP 32 disini
berfungsi untuk mensupplai arus apabila terjadi kekurangan arus pada rangkaian,
sehingga regulator tegangan (LM7805CT) tidak akan panas ketika rangkaian butuh
arus yang cukup besar. Tegangan 12 volt DC langsung diambil dari keluaran 2 buah
[image:44.612.178.460.568.676.2]dioda penyearah.
3.3.2 Fungsi rangkaian
Rangkaian ini berfungsi untuk mensupplai tegangan ke seluruh rangkaian yang ada.
Rangkaian PSA yang dibuat terdiri dari dua keluaran, yaitu 5 volt dan 12 volt,
keluaran 5 volt digunakan untuk mensupplai tegangan ke seluruh rangkaian,
sedangkan keluaran 12 volt digunakan untuk mensuplai tegangan ke motor stepper.
3.4 Rangkaian Mikrokontroler AT89S52
3.4.1 Cara kerja rangkaian
Pin 31 External Access Enable (EA) diset high (H). Ini dilakukan karena
mikrokontroler AT89S52 tidak menggunakan memori eskternal. Pin 18 dan 19
dihubungkan ke XTAL 12 MHz dan kapasitor 33 pF. XTAL ini akan mempengaruhi
kecepatan mikrokontroler AT89S52 dalam mengeksekusi setiap perintah dalam
program. Pin 9 merupakan masukan reset (aktif tinggi). Pulsa transisi dari rendah ke
tinggi akan me-reset mikrokontroler ini. Pin 32 sampai 39 adalah Port 0 yang
merupakan saluran/bus I/O 8 bit open collector dapat juga digunakan sebagai
multipleks bus alamat rendah dan bus data selama adanya akses ke memori program
eksternal. Pada port 0 ini masing masing pin dihubungkan dengan resistor 4k7 ohm.
Resistor 4k7 ohm yan dihubungkan ke port 0 befungsi sebagai pull up( penaik
tegangan ) agar output dari mikrokontroler dapat men-trigger transistor. Pin 1 sampai
8 adalah port 1. Pin 21 sampai 28 adalah port 2. Dan Pin 10 sampai 17 adalah port 3.
Pin 39 yang merupakan P0.0 dihubungkan dengan resistor 330 ohm dan LED. Ini
dilakukan hanya untuk menguji apakah rangkaian minimum mikrokontroler AT89S52
sudah bekerja atau belum. Dengan memberikan program sederhana pada
bekerja dengan baik atau tidak. Jika LED yang terhubung ke Pin 39 sudah bekerja
sesuai dengan perintah yang diberikan, maka rangkaian minimum tersebut telah siap
digunakan. Pin 20 merupakan ground dihubungkan dengan ground pada power
supplay. Pin 40 merupakan sumber tegangan positif dihubungkan dengan + 5 volt
[image:46.612.225.423.212.422.2]dari power supplay
Gambar 3.4 Rangkaian Mikrokontroler AT89S52
3.4.2 Fungsi rangkaian
Rangkaian ini menggunakan AT89S52 sebagai mikrokontrolernya. Adapun fungsi
dari rangkaian ini adalah sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada dan
sebagai pusat pemrosesan data hasil pengukuran intensitas cahaya oleh fotodioda yang
BAB 4
SISTEM RANGKAIAN PENGENDALI INTENSITAS CAHAYA DAN
PEMROGRAMAN
4.1Sistem rangkaian keseluruhan dan pemograman
Pada bab 3 sebelumnya, telah dipaparkan mengenai rangkaian-rangkaian yang
digunakan dalam sistem pengendalian intensitas cahaya pada rumah kaca. Terdapat 4
jenis rangkaian yang digunakan, yaitu rangkaian power supplay (PSA), rangkaian
penerima sinar infra merah, rangkaian pengendali motor stepper dan rangkaian
mikrokontroler AT89S52. Setiap rangkaian tersebut memiliki fungsi dan prinsip kerja
yang berbeda antara satu dengan lainnya seperti yang telah dijelaskan pada bab
sebelumnya.
Rangkaian elektronika merupakan suatu sistem yang terdiri dari beberapa jenis
rangkaian yang berbeda baik fungsi dan prinsip kerja yang digabungkan menjadi satu
sehingga dapat menjalankan suatu fungsi kerja yang diinginkan. Begitu juga dengan
rangkaian sistem pengendalian intensitas cahaya pada rumah kaca ini, yang terdiri
terdiri dari beberapa rangkaian yang terintegrasi menjadi satu kesatuan. Mengenai
rangkaian keseluruhan sistem pengendalian intensitas cahaya pada rumah kaca dapat
4.2Diagram blok dan cara kerja rangkaian sistem pengendalian intensitas
[image:49.612.138.490.149.329.2]cahaya pada rumah kaca
Gambar 4.2 Diagram blok rangkaian sistem pengendalian intensitas cahaya
Rangkaian sistem pengendali intensitas cahaya pada rumah kaca terdiri dari 9 diagram
blok utama, yaitu 2 buah fotodioda, 2 buah penguat sinyal LM 358, Mikrokontroler
AT89S52, driver motor stepper, motor stepper, driver relay, dan lampu. Sensor
cahaya yang digunakan adalah fotodioda yang dapat mendeteksi keadaan terang atau
gelap. Tegangan output dari fotodioda sangat kecil sehingga perlu dikuatkan lagi oleh
rangkaian penguat sinyal. Penguat sinyal yang dipakai adalah rangkaian non inverting
dengan LM 358 sebgai IC penguat sinyal. Selanjutnya tegangan keluaran yang telah
diperkuat oleh penguat sinyal dikirim ke mikrokontroler AT89S52 yang selanjutnya
akan diolah. Rangkaian sistem pengendali intensitas cahaya ini dapat mendeteksi tiga
tingkatan inrtensitas cahaya. Apabila kedua fotodioda terkena cahaya matahari, maka
atap pada rumah kaca akan diganti dengan warna yang lebih gelap untuk mengurangi
intensitas cahaya yang masuk. Hal ini mengindikasikan bahwa keadaan ”terang”, dan
lampu pada rumah kaca akan dimatikan secara otomatis. Jika hanya satu fotodioda
Sensor I Penguat Sinyal
Mikrokontroler AT89S52
Driver Motor Stepper
Motor Stepper
Sensor II Penguat Sinyal
terkena cahaya matahari, maka atap pada rumah kaca akan diganti dengan warna yang
lebih terang dan lampu akan dimatikan secara otomatis. Hal ini mengindikasikan
dalam keadaan ”redup”. Jika kedua fotodioda sama sekali tidak terkena cahaya
matahari, maka atap pada rumah kaca akan diganti dengan warna yang lebih terang
(transparan) dan lampu akan dihidupkan secara otomatis. Hal ini mengindikasikan
dalam keadaan ”gelap”. Untuk mengganti atap pada rumah kaca dengan warna yang
lebih gelap atau terang (transparan) maka digunakan motor stepper. Adapun untuk
mengendalikan pergerakan dari motor stepper maka digunakan driver motor stepper.
Sedangkan untuk menghidupkan dan mematikan lampu secara otomatis maka
digunakan driver relay. Driver relay pada prinsipnya menggunakan transistor sebagai
saklar otomatis. Apabila basis transistor diberikan tegangan lebih dari 0,7 volt, maka
transistor akan aktif yang menyebabkan collector akan terhubung ke emitor. Dengan
cara demikian, kita dapat mengaktifkan dan me-nonaktifkan relay dengan mudah.
4.3Diagram alir (flowchart)
4.3.1 Diagram alir (flowchart)
Adapun diagram alir (flowchart) dari sistem pengukuran dan pengendalian temperatur
Gambar 4.3 Diagram alir (Flowchart) sistem pengendalian intensitas cahaya
Program diawali dengan start yang berarti rangkaian dihidupkan. Kemudian
program akan mengecek apakah keadaan terang,redup atau gelap. Jika keadaan terang
mengecek apakah atap telah tertutup penuh atau belum, jika belum maka program
akan terus memerintahkan atap untuk menutup. Jika atap telah tertutup penuh maka
program akan memerintahkan atap untuk berhenti dan mematikan lampu. Kemudian
program akan kembali ke routine awal. Kemudian program akan mengecek apakah
keadaan redup atau gelap. Jika keadaan redup maka program akan memerintahkan
atap untuk membuka kemudian program akan mengecek apakah atap telah terbuka
penuh atau belum, jika belum maka program akan terus memerintahkan atap untuk
terbuka. Jika atap telah terbuka penuh maka program akan memerintahkan atap untuk
berhenti dan mematikan lampu. Kemudian program akan kembali ke routine awal.Jika
Keadaan tidak terang maka program akan mengecek apakah keadaan sama dengan
gelap. Jika keadaan gelap maka program akan memerintahkan atap untuk membuka
kemudian program akan mengecek apakah atap telah terbuka penuh atau belum jika
belum maka program akan terus memerintahkan atap untuk membuka. Jika atap telah
terbuka penuh maka program akan memerintahkan atap untuk berhenti dan
menghidupkan lampu, kemudian program akan kembali ke routine awal
4.3.2 Program
Adapun program yang digunakan pada sistem pengukuran dan pengendalian
temperatur adalah sebagai berikut :
sensor1 bit p1.1
sensor2 bit p1.0
saklar bit p2.0
kedua_sensor equ 0fch
utama:
mov p0,#0h cek_kedua_sensor:
mov a,p1
rl a
jnb p3.4,buka2 mov p0,#0h setb saklar
ret
delay:
mov r7,#100 dly:
mov r6,#40 djnz r6,$ djnz r7,dly ret
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
1. Fotodioda ini akan memiliki hambatan sekitar 15 - 20 Mohm jika tidak terkena
sinar infra merah (cahaya matahari) sehingga akan menghasilkan tegangan
sebesar 0,107 volt, dan jika terkena sinar infra merah (cahaya matahari)
hambatannya akan berubah menjadi sekitar 80 - 300 Kohm sehingga akan
menghasilkan tegangan sebesar 2,619 volt.
2. Tegangan keluaran fotodioda sebelum diolah oleh mikrokontroler AT89S52,
terlebih dulu dikuatkan oleh penguat sinyal IC LM 358. Hal ini dikarenakan
tegangan keluaran fotodioda sangat kecil.
3. Driver motor stepper yang digunakan untuk menggerakkan motor stepper
menggunakan prinsip transistor sebagai saklar elektronik. Jika basis pada
transistor mendapat tegangan 5 volt, maka transistor akan aktif. Hal ini akan
menyebabkan terhubungnya kolektor dengan emitor, sehingga kolektor
mendapatkan tegangan 0 volt dari ground. Hal ini menyebabkan arus akan
mengalir dari sumber tegangan 12 volt ke kumparan, sehingga kumparan akan
menghasilkan medan magnet. Medan magnet ini akan menarik logam yang ada
pada motor stepper, sehingga motor stepper mengarah pada kumparan yang
5.2 Saran
1. Untuk meningkatkan keakuratan hasil pengukuran oleh fotodioda, maka
jumlah fotodioda perlu ditambah agar data yang dibandingkan lebih banyak
sehingga hasil pengendalian lebih akurat.
2. Agar hasil pengendalian cahaya dapat diketahui maka perlu dibuat suatu
tampilan yang menyatakan keadaaan “terang”, “redup” atau “gelap”. Sehingga
akan lebih memudahkan dalam pengendalian intensitas cahaya.
3. Agar pengendalian intensitas cahaya pada rumah kaca lebih maksimal maka
perlu ditambah jumlah lapisan atap yang masing – masing menyatakan
Daftar Pustaka
Agfianto. 2004. Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55/ Teori dan Aplikasi. Edisi Kedua. Yogyakarta : Gava Media.
Bhisop, Owen. 2004. Dasar-dasar Elektronika. Jakarta : Erlangga
Budiharto Widodo, Firmansyah. 2005. Elektronika Digital Dan Mikroprosesor. Yogyakarta : ANDI Yogyakarta.
Mahyuddin. 2006. Pengantar Pemrograman Bahasa Rakitan. Medan : USU Press.
Milman Jacob, Halkias Christos. 1990. Elektronika Terpadu rangkaian dan sistem analog dan digital. Jakarta : Erlangga.
Petruzella, Frank D. 2005. Elektronika Industri. Yogyakarta : ANDI Yogyakarta
