PERANCANGAN TEKNIK TRANSFER DATA DARI METERAN LISTRIK (PLN)
DENGAN MENGGUNAKAN TRANSMITTER DAN RECEIVER RF
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar sarjana sains
ANDY NOVRI KARO-KARO NIM.040801038
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN LIMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : PERANCANGAN TEKNIK TRANSFER DATA
DARI METERAN LISTRIK (PLN) DENGAN MENGGUNAKAN TRANSMITTER DAN RECEIVER RF
Kategori : SKRIPSI
Nama : ANDY NOVRI KARO-KARO NIM : 040801038
Progran Studi : SARJANA (S1) FISIKA
Departemen : FISIKA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Dilaksanakan di
Medan, Agustus 2009
Diketahui/disetujui oleh
Ketua Departemen Fisika FMIPA USU Pembimbing,
Dr.Marhaposan Situmorang Drs.BISMAN P.M.Eng.Sc
PERNYATAAN
PERANCANGAN TEKNIK TRANSFER DATA DARI METERAN LISTRIK (PLN)
DENGAN MENGGUNAKAN TRANSMITTER DAN RECEIVER RF
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Agustus 2009
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa,dengan cinta kasih dan limpah karuniaNya penyelesain tugas akhir ini dapat diselesaikan dalam waktu yang telah ditetapkan.
Dalam penyelesaian tugas akhir serta penulisan laporannya penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada Bapak Drs.Bisman P.M.Eng.Sc selaku dosen pembimbing pada penyelesaian tugas akhir ini. Ucapan terimakasih juga kepada Bapak Drs. Krista Sebayang, Ms, Bapak Drs. Tenang Ginting, MSc serta Bapak Drs. Herli Ginting, Msc yang memberi dukungan dan motivasi didalam menyelesaikan tugas akhir ini. Ucapan terimakasih juga diajukan kepada Bapak Dr.Eddy Marlianto, M.Sc, selaku dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengethuan Alam (FMIPA), Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika FMIPA USU dan seluruh pegawai di FMIPA USU serta rekan-rekan kuliah khususnya stambuk 2004 yang banyak membantu menyelesaikan skripsi ini.
Ucapan terimakasih saya yang sangat special buat Ayahanda tercinta dan Ibunda tersayang serta abang, kakak, dan adik saya Suhelman, Lilis Sri Vestina, dan Oriza Ferson yang selalu memberikan doa, bantuan dan dukungan materi serta dorongan.
ABSTRAK
DESIGN TECHNIQUE OF TRANSFER DATA FROM ELECTRICS GAUGE (PLN)
BY USING TRANSMITTER AND RECEIVER RF
ABSTRACT
DAFTAR ISI
Daftar Gambar vii
Daftar Persamaan viii
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah 1
1.2 Batasan Masalah 2
1.3 Tujuan Penelitian 2.
1.4 Manfaat Penelitian 3
1.5 Sistematika Penulisan 4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Alat-alat Ukur Yang Mengintegrasikan
Kebesaran-kebesaran Listrik 5 2.2 Alat Pengukur Energi Arus Bolak Balik 5 2.2.1 Prinsip-prinsip kerja 5
2.3 Fotodioda 7
2.4 Transistor 8
2.5 Rangkaian Penguat 11
2.5.1 Rangkaian Penguat-Pembalik (inverting) 11 2.5.2 Rangkaian Penguat-Bukan Pembalik (non inverting) 12
2.6 Perangkat Keras 14
2.6.1 Mikrokontroler AT89S51 14
2.6.2 Kontruksi AT89S51 15
2.6.3 SFR (Register Fungsi Khusus )
Pada Keluarga AT89S51 17
2.7 Perangkat Lunak 22
2.7.1 Instruksi – Instruksi At89S51 22
2.8 Seven Segmen 25
2.9 Syarat Dasar Sistem Telekomunikasi 27 2.9.1 Sinyal Analog Dan Sinyal Kode 29 2.9.2 Penggunaan Sinyal Arus Searah
Dalam Telekomunikasi 30 2.9.3 Lebar Band Dari Suatu Sinyal Informasi 32
2.10 Sistem Radio 33
2.10.1 Pesawat Pemancar FM 34 2.10.2 Pesawat Penerima Radio FM 35
BAB 3 RANCANGAN SISTEM
3.1 Diagram Blok Rangkaian 35
3.2 Rangkaian Mikrokontroler AT89S8253 37 3.3 Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 39 3.4 Rangkaian Display Seven Segmen 39 3.5 Perancangan Rangkaian Penghitung putaran lempengan 40 3.6 Rangkaian RF Transmitter dan Receiver 44
BAB 4 PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM
4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller 46 4.2 Pengujian Rangkaian Display Seven Segmen 48 4.3 Pengujian rangkaian counter 50 4.4 Pengujian Rangkaian Modul RF 51
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 55
5.2 Saran 56
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Fungsi Pin pada Port 3 21 Tabel 4.1 Siklus dan waktu eksekusi mneumonic 47 Tabel 4.2 Angka serta data yang dikirim ke port serial 49 Tabel 4.3 Tegangan output yang dihasilkan permukaan
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Prinsip suatu meter penunjuk energi listrik
arus B-B jenis induksi 6 Gambar 2.14 Konfigurasi seven segmen tipe common katoda 27 Gambar 2.15 Kebutuhan-kebutuhan dasar untuk hubungan saluran
Telekomunikasi satu arah 29 Gambar 2.16 Syarat-syarat dasar untuk saluran telekomunikasi
Radio satu arah 29 Gambar 2.17 Rangkaian kode morse sederhana dengan menggunakan
Sinyal lampu 31
Gambar 2.18 Rangkaian arus searah sebagai representasi huruf A
Dalam kode morse 31
Gambar 2.19 Amplitudo tambahan dari frekuensi dasar dan harmonik
DAFTAR PERSAMAAN
Halaman
Persamaan 2.1 Besar arus basis agar transistor saturasi 9 Persamaan 2.2 Hubungan tegangan basis dengan arus basis 9 Persamaan 2.3 Penguat tegangan inverting 12 Persamaan 2.4 Penguat tegangan non inverting 13 Persamaan 3.1 Waktu IC aktif setelah power aktif 38 Persamaan 3.2 Besar arus yang mengalir ke led 41
ABSTRAK
DESIGN TECHNIQUE OF TRANSFER DATA FROM ELECTRICS GAUGE (PLN)
BY USING TRANSMITTER AND RECEIVER RF
ABSTRACT
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Teknolgi sebagai peradaban manusia yang semakin maju, dirasakan sangat membantu dan mempermudah manusia dalam memenuhi kebutuhan di zaman modern saat ini. Walau terkadang teknologi yang sangat cepat membawa dampak negatif bagi manusia dan menjadi masalah baru yang harus dihadapi. Berbagai macam penemuan merambah berbagai aspek kehidupan manusia mulai dari transportasi, telekomunikasi, dan informasi, komputer, kedokteran, pertanian, sampai dengan dunia industri. Kemajuan tersebut dapat dilihat dengan banyaknya piranti-piranti elektronik yang dapat membantu atau mempermudah suatu pekerjaan yang dilakukan oleh manusia menjadi lebih praktis, ekonomis dan efisien tanpa memandang jarak dan waktu.
Krisis energi yang dialami bangsa ini terlebih-lebih yang terjadi pada pihak PLN disebabkan oleh beberapa faktor salah satunnya adalah ketidak akuratan antara
pencatatan pemakaian listrik dengan daya yang dihasilkan oleh perusahaan PLN sehingga memberi dampak yang merugikan Negara kita ini.
Setiap bulan petugas PLN datang menghampiri rumah-rumah guna melakukan pencatatan dari total pemakaian listrik setiap rumah. Karena beberapa hal pada waktu pencatatan reperti:
Gerbang suatu rumah tertutup.
Pemilik rumah curiga kepada petugas karena maraknya oknum maling yang mengaku petugas PLN.
Kurang efisien dalam waktu karena memerlukan waktu untuk pencatatan secara manual.
Karena factor diatas maka pihak PLN mencatat data total pemakaian listrik yang baru berdasarkan data sebelumnya. Hal ini dapat menimbulkan kerugian bagi PLN jika pencatatan lebih sedikit dari pada pemakaian dan merugikan konsumen jika pencatatan lebih besar dari pemakaian yang sebenarnya.
Berdasarkan perkembangan dan beberapa masalah yang sering dialami oleh PLN dan konsumen tersebut maka penulis mencoba untuk membuat suatu alat dan penelitian Tugas Akhir dengan judul “ PERANCANGAN TEKNIK TRANSFER DATA DARI METERAN LISTRIK (PLN) DENGAN MENGGUNAKAN TRANSMITTER DAN RECEIFER RF”.
1.2 Batasan Masalah
Mengingat luasnya permasalahan yang ada serta keterbatasan waktu yang penulis miliki , maka penulis membatasi ruang lingkup masalah :
Alat yang dirancang untuk membaca data meter listrik analog yang beredar di masyarakat, menampilkan data dalam bentuk digital dan dilengkapi dengan bagian pengirim / penerima data berupa rangkaian RF transmitter dan receifer yang dapat
mengirimkan data 9 meter.
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun maksud dan tujuan penulis melakukan penulisan dan penelitian Tugas Akhir ini adalah:
1.4 Manfaat Penelitian
1.5 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari alat ini sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Dalam bab ini berisi mengenai latar belakang, batasan masalah, tujuan penulisan, manfaat penulisan, serta sistematika penulisan.
BAB II LANDASAN TEORI
Bab ini menjelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian.Teori pendukung ini antara lain tentang alat pengukur energi arus bolak-balik, mikrokontroler AT89S8253 serta AT89S51, seven segmen, syarat dasar sistem telekomunikasi, sistem radio, serta rangkaian penguat.
BAB III PERANCANGAN SISTEM
Berisi tentang tahapan-tahapan perancangan sistem, sampai diperoleh suatu diagram blok yang merupakan gambaran dari keseluruhan sistem sehingga dapat menjalankan fungsi yang kita inginkan.
BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM
Berisi tentang pengujian rangkaian pada penelitian ini.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Alat-alat Ukur Yang Mengintegrasikan Kebesaran-kebesaran Listrik
Suatu alat ukur untuk mengintegrasika dan mengukur arus, daya reaktif atau sebangsanya, yang diberikan kepada suatu beban untuk suatu jangka waktu tertentu, sisebut alat ukur yang mengintegrsikan suatu kebesaran listrik. Untuk menyingkatnya maka akan dipakai istilah alat ukur integrasi. Diantara alat-alat ukur dalam kategori ini, maka alat ukur pengukur energi listrik adalah salah satu alat ukur yang terpenting dan mendapatkan pemakaiannya yang terluas, karena ia dipergunakan sebagai pengukur-pengukur energi dalam transaksi daya listrik.
2.2 Alat Pengukur Energi Arus Bolak Balik
2.2.1 Prinsip-prinsip kerja
Untuk penggunaan-penggunaan yang paling umum dari alat pengukur energi pada arus bolak balik, maka alat ukur dari type induksi mendapatkan pemakaian yang paling luas. Alat ukur dari type ini mempunyai peralatan gerak yang prinsip kerjanya adalah sama dengan alat ukur dari type induksi seperti diperlihatkan dalam gambar 2.1 jadi dalam gambar tersebut maka Cp adalah inti besi dari kumaparan-kumparan
tegangan, Wp adalah kumparan-kumparan tegangan, Cc adalah inti
kumparan-kumparan arus dan Wc adalah kumparan-kumparan arus. Arus beban I mengalir
melalui Wc dan menyebabkan terjadinya fluksi magnetic Φ1. Wp mempunyai
tegangan beban dengan sudut sebesar 900, dan menyebabkan terjadinya fluksi
magnetic sebesar Φ2. pesamaan ini diperlihatkan dalam gambar 2.2. dengan demikian
maka terhadap kepingan aluminium D, momen gerak TD yang berbanding lurus
terhadap daya yang diperlihatkan dalam persamaan ωΦ1Φ2 sin α = cos φ akan diperkenakan.Misalnya bahwa oleh pengaruh momen gerak ini, kepingan aliminium ini akan berputar dengan kecepatan n. Sambil berputar ini, D akan memotong baris-garis fluksi mahnetis Φm dari mahnet yang permanen dan akan menyebabkan terjadinya arus-arus putar yang berbanding lurus terhadap n Φm didalam kepingan aluminium tersebut. Arus-arus putar ini akan pula memotong garis-garis fluksi Φm sehingga kepingan D akan mengalami suatu momen redaman Td yang berbanding lurus terhadap n (Φm)2 .
2.3 Fotodioda
Fotodioda adalah satu alat yang dibuat untuk berfungsi paling baik berdasarkan kepekaannya terhadap cahaya. Pada dioda ini, sebuah jendela memungkinkan cahaya untuk masuk melalui pembungkus dan mengenai persambungan. Cahaya yang dating menghasilkan electron bebas dan hole. Makin kuat cayahanya, makin banyak pula jumlah pasangan electron-hole ini dan makin besar pula arus baliknya.
Gambar 2.3 menunjukkan symbol dan rangkaian fotodioda. Panah yang ke dalam melambangkan cahaya yang dating. Sumber dan tahanan seri memberi prategangan balik pada fotodioda. Bila cahaya makin cerah, arus balik naik.
(a)
(b)
Gambar 2.3 Simbol dan Rangkaian Fotodioda
2.4 Transistor
Transistor adalah komponen elektronika yang mempunyai tiga buah terminal. Terminal itu disebut emitor, basis, dan kolektor. Transistor seakan-akan dibentuk dari penggabungan dua buah dioda. Dioda satu dengan yang lain saling digabungkan dengan cara menyambungkan salah satu sisi dioda yang senama. Dengan cara penggabungan seperti dapat diperoleh dua buah dioda sehingga menghasilkan transistor NPN.
Bahan mentah yang digunakan untuk menghasilkan bahan N dan bahan P adalah silikon dan germanium.
1. Transistor germanium PNP 2. Transistor silikon NPN 3. Transistor silikon PNP 4. Transistor germanium NPN
Semua komponen di dalam rangkaian transistor dengan simbol. Anak panah yang terdapat di dalam simbol menunjukkan arah yang melalui transistor.
Gambar 2.4. simbol tipe transistor
Keterangan : C = kolektor E = emiter B = basis
C
B
E
C
B
E
Didalam pemakaiannya transistor dipakai sebagai komponen saklar
(switching) dengan memanfaatkan daerah penjenuhan (saturasi) dan daerah penyumbatan (cut off) yang ada pada karakteristik transistor.
Pada daerah penjenuhan nilai resistansi persambungan kolektor emiter secara ideal sama dengan nol atau kolektor dan emiter terhubung langsung (short). Keadaan ini menyebabkan tegangan kolektor emiter (VCE) = 0 Volt pada keadaan ideal, tetapi
pada kenyataannya VCE
Gambar 2.5. Transistor sebagai Saklar ON
Saturasi pada transistor terjadi apabila arus pada kolektor menjadi maksimum dan untuk mencari besar arus basis agar transistor saturi adalah :
bernilai 0 sampai 0,3 Volt. Dengan menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan on seperti pada gambar 2.5
Rc
Hubungan antara tegangan basis (VB) dan arus basis (IB
B
Jika tegangan VB BE
B
telah mencapai , maka transistor akan
saturasi, dengan Ic mencapai maksimum.
Gambar 2.6 dibawah ini menunjukkan apa yang dimaksud dengan VCE (sat)
adalah harga VCE pada beberapa titik dibawah knee dengan posisi tepatnya ditentukan
pada lembar data. Biasanya VCE
Gambar 2.6. Karakteristik daerah saturasi pada transistor
Pada daerah penyumbatan,nilai resistansi persambungan kolektor emiter secara ideal sama dengan tak terhitung atau terminal kolektor dan emiter terbuka (open).
Keadaan ini menyebabkan tegangan (V
(sat) hanya beberapa perpuluhan volt, walaupun pada arus kolektor sangat besar bisa melebihi 1 volt. Bagian dibawah knee pada gambar 2.9 dikenal sebagai daerah saturasi.
CB
Gambar 2.7.Transistor Sebagai Saklar OFF
Keadaan penyumbatan terjadi apabila besar tegangan habis (V
) sama dengan tegangan sumber (Vcc). Tetapi pada kenyataannya Vcc pada saat ini kurang dari Vcc karena terdapat arus bocor dari kolektor ke emiter. Dengan menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan off seperti gambar dibawah ini.
B) sama dengan
tegangan kerja transistor (VBE) sehingga arus basis (IB) = 0 maka :
Titik Sumbat (Cut off)
hfe
Hal ini menyebabkan VCE sama dengan Vcc dapat dibuktikan dengan rumus :
Vcc = Vc + VCE
2.5 Rangkaian Penguat
2.5.1 Rangkaian Penguat-Pembalik (inverting)
Salah satu penggunaan OpAmp adalah sebagai penguat pembalik (inverting) , yaitu
penguat yang keluarannya mempunyai tanda tegangan terbalik dibandingkan dengan tanda tegangan masukan. Hal ini diakibatkan oleh apa yang akan diuraikan berikut :
V1
V0 R1 R2
A
(a) Rangkaian Penguat (b) Rangkaian Ganti
Gambar 2.8 Rangkaian Penguat Pembalik (inverting)
hanya akan melewati R1 dan R2, seperti ditunjukkan dalam gambar 2.8 (a) .Disamping
itu juga dikatakan bahwa perolehan tegangan AV tak terhingga.
Tegangan keluaran V0 = -AVVi terhingga , (V0< tak terhingga), sehingga AV tak
terhingga berarti Vi = 0. Sehingga tegangan dititik A dapat dikatakan nol (yang
dinamakan bumi semu atau virtual ground). Gambar 2.8.(b) menunjukkan rangkaian ganti yang jelas menunjukkan bahwa :
AV = V0/V1 = -R2/R1 ... (2-3)
Dengan :
Av = Penguatan tegangan
Vo = Tegangan output (Volt)
V1 = Tegangan masukan (Volt)
R2,R1 = Hambatan (ohm)
Persamaan di atas meninjukkan bahwa perolehan penguat tergantung pada perbandingan tahanan pararel (R2) dan tahanan seri (R1) dari penguat tersebut. Dari
persamaan tersebut juga terlihat bahwa tanda tegangan keluar V0 terbalik
dibandingkan dengan tanda tegangan masuk V1 . Karena itu penguat tersebut
dinamakan penguat pembalik (inverting).
2.5.2 Rangkaian Penguat-Bukan Pembalik (non inverting)
Kalau tegangan masukan tidak dimasukkan lewat terminal pertama tetapi langsung keterminal kedua, yaitu sebesar V2, maka tegangan hasil penguatannya V0 akan lain,
tidak lagi terbalik tandanya (lihat Gambar 2.9 (a). Paga gambar 2.9.(b) ditunjukkan rangkaian gantinya dengan memahami bahwa karena virtual ground (Vi = 0 ), maka
R2
(a) Rangkaian Penguat (b) Rangkaian Ganti
Gambnar 2.9 Rangkaian penguat-bukan pembalik (non-inverting) Dari rangkaian ganti Gambar 2.9 (b) jelas bahwa
AV = V0/V2 = V0/VA = (R1+R2)/R1 = 1+ (R2/R1) ...
(2-4)
Dengan :
Av = Penguatan tegangan V0 = Tegamngan output (Volt) V2 = Tegangan di terminal 2 (volt) VA = Tegangan dititik A (Volt)
R1,R2 = Hambatan (ohm)
Persamaan (2-4) menunjukkan bahwa perolehan dari penguatan ini selalu satu lebih besar dari pada penguat pembalik (inverting) dan tanda tegangan hasil penguatan tidak terbalik. Karena itu penguatan ini dinamakan penguat bukan pembalik (non-inverting). Seperti halnya pada penguat pembalik diatas, dari persamaan (2-4) di atas
menunjukkan bahwa perolehan penguat bukan pembalik juga hanya tergantung pada perbandingan tahanan pararel (R2) dan tahanan seri (R1
Dari persamaan (2-4) tersebut juga dapat dilihat bahwa apabila R ) dari penguat tersebut.
2 disamakan
dengan nol, maka perolehan AV sama dengan satu. Hal ini dimanfaatkan sebagai
Rangkaian ditunjukkan dalam gambar 2.10 yang sering disebut sebagai penguat
tegangan (voltage follower).
R1 A
Gambar 2.10. Rangkaian penguat tegangan (Voltage Follower) (a). R2
Ilustrasi yang mungkin bisa memberikan gambaran yang jelas dalam penggunaan mikrokontroler adalah aplikasi mesin tiket dalam arena permainan yang
saat ini terkenal di Indonesia. Jika kita sudah selesai bermain, maka akan diberikan suatu nilai, nilai inilah yang menentukan berapa jumlah tiket yang bisa diperoleh dan jika dikumpulkan dapat ditukar dengan berbagai macam hadiah. Sistem tiket ini ditangani dengan mikrokontroler, karena tidak mungkin menggunakan komputer PC
= 0 (b). Penggambaran yang lajim
2.6 Perangkat Keras
2.6.1 Mikrokontroler AT89S51
Mikrokontroler, sebagai suatu terobosan teknologi mikrokontroler dan mikrokomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar (market need) dan teknologi baru. Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang kecil serta dapat diproduksi secara massal (dalam jumlah banyak) sehingga harga menjadi lebih murah (dibandingkan mikroprosesor). Sebagai kebetuhan pasar, mikrokontroler hadir untuk memenuhi selera industri dan para konsumen akan kebutuhan dan keinginan alat-alat
yang harus dipasang di samping (atau di belakang) mesin permainan yang
bersangkutan.
Selain sistem tiket, kita juga dapat menjumpai aplikasi mikrokontroler dalam bidang pengukuran jarak jauh atau yang dikenal dengan sistem telemetri. Misalnya pengukuran disuatu tempat yang membahayakan manusia, maka akan lebih nyaman jika dipasang suatu sistem pengukuran yang bisa mengirimkan data lewat pemancar dan diterima oleh stasiun pengamatan dari jarak yang cukup aman dari sumbernya. Sistem pengukuran jarak jauh ini jelas membutuhkan suatu sistem akuisisi data sekaligus sistem pengiriman data secara serial (melalui pemancar), yang semuanya itu bisa diperoleh dari mikrokontroler yang digunakan.
Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menangani berbagai macam program aplikasi (misalnya pengolah kata, pengolah angka dan lain sebagainya), mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM-nya. Pada sistem komputer RAM dan ROM-nya besar. Sedangkan pada mikrokontroler ROM dan RAM-nya terbatas. Pada mikrokontroler AT89S51 ROM atau flash PEROM berukuran 2 kilo byte, sedangkan RAM-nya berukuran 128 byte.
2.6.2 Kontruksi AT89S51
Mikrokontrol AT89S51 hanya memerlukan tambahan 3 kapasitor, 1 resistor dan 1 kristal serta catu daya 5 Volt. Kapasitor 10 mikro-Farad dan resistor 10 Kilo Ohm dipakai untuk membentuk rangkaian reset. Dengan adanya rangkaian reset ini AT89S51 otomatis direset begitu rangkaian menerima catu daya. Kristal dengan frekuensi maksimum 24 MHz dan kapasitor 30 piko-Farad dipakai untuk melengkapi rangkaian oscilator pembentuk clock yang menentukan kecepatan kerja mikrokontroler.
Read Only Memory (ROM) yang isinya tidak berubah meskipun IC kehilangan
catu daya. Sesuai dangan keperluannya, dalam susunan MCS-51 memori penyimpanan progam ini dinamakan sebagai memori progam.
Random Access Memori (RAM) isinya akan sirna begitu IC kehilangan catu
daya, dipakai untuk menyimpan data pada saat progam bekerja. RAM yang dipakai untuk menyimpan data ini disebut sebagai memori data.
Ada berbagai jenis ROM. Untuk mikrokontroler dengan progam yang sudah baku dan diproduksi secara masal, progam diisikan ke dalam ROM pada saat IC mikrokontroler dicetak di pabrik IC. Untuk keperluan tertentu mikrokontroler mengunakan ROM yang dapat diisi ulang atau Programble-Eraseable ROM yang disingkat menjadi PEROM atau PROM. Dulu banyak dipakai UV-EPROM (Ultra
Violet Eraseable Progamble ROM) yang kemudian dinilai mahal dan ditinggalkan
setelah ada flash PEROM yang harganya jauh lebih murah.
Jenis memori yang dipakai untuk Memori Program AT89S51 adalah Flash PEROM, program untuk mengendalikan mikrokontroler diisikan ke memori itu lewat bantuan alat yang dinamakan sebagai AT89S51 Flash PEROM Programmer.
Memori Data yang disediakan dalam chip AT89S51 sebesar 128 byte,
meskipun hanya kecil saja tapi untuk banyak keperluan memori kapasitas itu sudah cukup.
Sarana Input/Ouput yang disediakan cukup banyak dan bervariasi. AT89S51 mempunyai 32 jalur Input/Ouput. Jalur Input/Ouput paralel dikenal sebagai Port 1 (P1.0..P1.7) dan Port 3 (P3.0..P3.5 dan P3.7).
penggerak untaian pencacah ini bisa berasal dari oscillator kristal atau clock yang
diumpan dari luar lewat T0 dan T1. T0 dan T1 berhimpitan dengan P3.4 dan P3.5, sehingga P3.4 dan P3.5 tidak bisa dipakai untuk jalur input/ouput parelel kalau T0 dan T1 dipakai.
AT89S51 mempunyai enam sumber pembangkit interupsi, dua diantaranya adalah sinyal interupsi yang diumpankan ke kaki INT0 dan INT1. Kedua kaki ini berhimpitan dengan P3.2 dan P3.3 sehingga tidak bisa dipakai sebagai jalur input/output parelel kalau INT0 dan INT1 dipakai untuk menerima sinyal interupsi.
Port1 dan 2, UART, Timer 0,Timer 1 dan sarana lainnya merupakan register yang secara fisik merupakan RAM khusus, yang ditempatkan di Special Functoin
Regeister (SFR).
2.6.3 SFR (Register Fungsi Khusus ) Pada Keluarga AT89S51
Sekumpulan SFR atau Special Function Register yang terdapat pada Mikrokontroler Atmel Keluarga 51 ditunjukan pada tabel 2.1, pada bagian sisi kiri dan kanan dituliskan alamat-alamatnya dalam format heksadesimal.
Tidak semua alamat pada SFR digunakan, alamat-alamat yang tidak digunakan diimplementasikan pada chip. Jika dilakukan usaha pembacaan pada alamat-alamat
yang tidak terpakai tersebut akan menghasilkan data acak dan penulisannya tidak menimbulkan efek sama sekali. Pengguna perangkat lunak sebaiknya jangan menuliskan ‘1’ pada lokasi-lokasi ‘tak bertuan’ tersebut, karena dapat digunakan untuk mikrokontroler generasi selanjutnya. Dengan demikian, nilai-nilai reset atau non-aktif dari bit-bit baru ini akan selalu ‘0’ dan nilai aktifnya adalah ‘1’.
Akumulator
Register B
Register B (lokasi D 0h) digunakan selama operasi perkalian dan pembagian, untuk instruksi lain dapat diperlakukan sebagai register scratch pad (“papan coret-coret”) lainnya.
Program Status Word (PSW)
Register PSW (lokasi D 0h) mengandung informasi status program.
Stack Pointer
Register SP atau Stack Pointer (lokasi 8 1h) merupakan register dengan panjang 8-bit, digunakan dalam proses simpan menggunakan instruksi PUSH dan CALL. Walau
Stack bisa menempati lokasi dimana saja dalam RAM, register SP akan selalu
diinisialisasi ke 07h setelah adanya reset, hal ini menyebabkan stack berawal di lokasi 08h.
Data Pointer
Register Data Pointer atau DPTR mengandung DPTR untuk byte tinggi (DPH) dan byte rendah (DPL) yang masing-masing berada dilokasi 83h dan 82h, bersama-sama membentuk register yang mampu menyimpan alamat 16-bit. Dapat dimanipulasi sebagai register 16-bit atau ditulis dari/ke port, untuk masing-masing Port 0,Port 1, Port2 dan Port 3.
Serial Data Buffer
SBUF atau Serial Data Buffer (lokasi 99h) sebenarnya terdiri dari dua register yang terpisah, yaitu register penyangga pengirim (transmit buffer) dan penyangga penerima
(receive buffer). Pada saat data disalin ke SBUF, maka data sesungguhnya dikirim ke
Time Register
Pasangan register (TH0, TL0) dilokasi 8Ch dan 8Ah,(TH1, TL1) dilokasi 8Dh dan 8Bh serta (TH2, TL2) dilokasi CDh dan CCH merupakan register-register pencacah 16-bit untuk masing-masing Timer 0, Timer 1 dan Timer 2.
Capture Register
Pasangan register (RCAP2H, RCAP21) yang menempati lokasi CBh dan CAh merupakan register capture untuk mode Timer 2 capture. Pada mode ini, sebagai tanggapan terjadinya suatu transisi sinyal di kaki (pin) T2EX (pada AT89C51/55), TH2 dan TL2 disalin masing-masing ke RCAP2H dan RCAP2L. Timer 2 juga memiliki mode isi-ulang-otomatis 16-bit dan RCAP2H serta RCAP2L digunakan untuk menyimpan nilai isi-ulang tersebut.
Kontrol Register
Register-register IP, IE, TMOD, TCON, T2CON, T2MOD, SCON dan PCON berisi bit-bit kontrol dan status untuk sistem interupsi, pencacah/pewaktu dan port serial. Berikut ini merupakan spesifikasi dari IC AT89S51 :
• Kompatible dengan produk MCS-51
• Delapan K byte In-Sistem Reprogammable Flash Memory • Daya tahan 1000 kali baca/tulis
• Tegangan kerja 4,0 volt sampai 5,5 volt • Fully Static Operation : 0 Hz sampai 33 MHz • Tiga level kunci memori progam
• 128 x 8 – bit RAM internal • 32 jalur input/output (I/O) • Dua 16 bit Timer/Counter • Enam sumber interupt • Jalur serial dengan UART
Gambar IC mikrokontroler AT89S51 ditunjukkan pada gambar 2.11 di bawah ini:
Gambar 2.11 IC Mikrokontroler AT89S51
Deskripsi pin-pin pada mikrokontroler AT89S51
VCC
Port 0 dapat berfungsi sebagai I/O biasa, low order multiplex address/data ataupun penerima kode byte pada saat flash progamming Pada fungsi sebagai I/O biasa port ini dapat memberikan output sink ke delapan buah TTL input atau dapat diubah sebagai input dengan memberikan logika 1 pada port tersebut. Pada fungsi sebagai low order
(Pin 40) Suplai tegangan
GND (Pin 20) Ground
multiplex address/data, port ini akan mempunyai internal pull up. Pada saat flash
progamming diperlukan eksternal pull up, terutama pada saat verifikasi program. Port 2 (Pin 21 – pin 28)
Port 2 berfungsi sebagai I/O biasa atau high order address, pada saat mengakse memori secara 16 bit. Pada saat mengakses memori 8 bit, port ini akan mengeluarkan isi dari P2 special function register. Port ini mempunyai internal pull up dan berfungsi sebagai input dengan memberikan logika 1. Sebagai output, port ini dapat memberikan output sink ke keempat buah input TTL.
Port 3 (Pin 10 – pin 17)
Port 3 merupakan 8 bit port I/O dua arah dengan internal pull up. Port 3 juga mempunyai fungsi pin masing-masing, yaitu sebagai berikut :
Nama pin Fungsi
P3.0 (pin 10) RXD (Port input serial) P3.1 (pin 11) TXD (Port output serial) P3.2 (pin 12) INT0 (interrupt 0 eksternal) P3.3 (pin 13) INT1 (interrupt 1 eksternal) P3.4 (pin 14) T0 (input eksternal timer 0)
P3.5 (pin 15) T1 (input eksternal timer 1)
P3.6 (pin 16) WR (menulis untuk eksternal data memori) P3.7 (pin 17) RD (untuk membaca eksternal data memori)
Tabel 2.1 Fungsi Pin pada Port 3
RST (pin 9)
Reset akan aktif dengan memberikan input high selama 2 cycle.
Address latch Enable adalah pulsa output untuk me-latch byte bawah dari alamat
selama mengakses memori eksternal. Selain itu, sebagai pulsa input progam (PROG) selama memprogram Flash.
PSEN (pin 29)
Program store enable digunakan untuk mengakses memori progam eksternal.
EA (pin 31)
Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu mikrokontroler akan menjalankan progam yang ada pada memori eksternal setelah sistem direset. Jika kondisi high, pin ini akan berfungsi untuk menjalankan progam yang ada pada memori internal. Pada saat flash programming, pin ini akan mendapat tegangan 12 Volt.
XTAL1 (pin 19)
Input untuk clock internal.
XTAL
1. Instruksi MOV 2 (pin 18)
Output dari osilator.
2.7 Perangkat Lunak
2.7.1 Instruksi – Instruksi At89S51
Beberapa instruksi yang sering digunakan dalam pemrograman IC mikrokontroler AT89S51 antara lain adalah:
Perintah ini merupakan perintah untuk mengisikan nilai ke alamat atau register tertentu. Pengisian nilai dapat secara langsung atau tidak langsung.
Perintah di atas berarti : isikan nilai 20 Heksadesimal ke register 0 (R0). Tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah nilai. Contoh pengisian nilai secara tidak langsung
MOV 20h,#80h
...
...
MOV R0,20h
Perintah di atas berarti : isikan nilai yang terdapat pada alamat 20 Heksadesimal ke register 0 (R0).
Tanpa tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah alamat.
2. Instruksi DJNZ
Decreament Jump If Not Zero (DJNZ) ini merupakan perintah untuk
mengurangi nilai register tertentu dengan 1 dan lompat jika hasil pengurangannya belum nol. Contoh ,
MOV R0,#80h
Loop: ...
...
DJNZ R0,Loop
...
R0 -1, jika belum 0 lompat ke loop, jika R0 = 0 maka program akan meneruskan ke perintah pada baris berikutnya.
3. Instruksi ACALL
Instruksi ini berfungsi untuk memanggil suatu rutin tertentu. Contoh :
...
...
TUNDA:
...
4. Instruksi RET
Instruksi RETURN (RET) ini merupakan perintah untuk kembali ke rutin pemanggil setelah instruksi ACALL dilaksanakan. Contoh,
ACALL TUNDA
...
TUNDA:
...
RET
5. Instruksi JMP (Jump)
Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu. Contoh, Loop:
...
...
JMP Loop
6. Instruksi JB (Jump if bit)
Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang dimaksud berlogika high (1). Contoh,
Loop:
JB P1.0,Loop
...
7. Instruksi JNB (Jump if Not bit)
Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang dimaksud berlogika Low (0). Contoh,
Loop:
...
8. Instruksi CJNE (Compare Jump If Not Equal)
Instruksi ini berfungsi untuk membandingkan nilai dalam suatu register dengan suatu nilai tertentu. Contoh,
Loop:
...
CJNE R0,#20h,Loop
...
Jika nilai R0 tidak sama dengan 20h, maka program akan lompat ke rutin Loop. Jika nilai R0 sama dengan 20h,maka program akan melanjutkan instruksi selanjutnya..
9. Instruksi DEC (Decreament)
Instruksi ini merupakan perintah untuk mengurangi nilai register yang dimaksud dengan 1. Contoh,
MOV R0,#20h R0 = 20h
...
DEC R0 R0 = R0 – 1
...
10. Instruksi INC (Increament)
Instruksi ini merupakan perintah untuk menambahkan nilai register yang dimaksud dengan 1. Contoh,
MOV R0,#20h R0 = 20h
...
INC R0 R0 = R0 + 1
...
Seven segmen merupakan komponen elektronika yang banyak digunakan untuk menampilkan angka. Seven segmen ini sebenarnya merupakan LED yang disusun sedemikian rupa sehingga membentuk suatu pola tertentu, dimana jika LED –LED tersebut dinyalakan dengan kombinasi tertentu, maka akan terbentuk suatu angka tertentu.
seven segmen mempunyai 7 buah segmen ditambah 1 segmen yang berfungsi sebagai desimal point. Gambar susunan dari seven segmen ditunjukkan pada gambar berikut ini :
Gambar 2.12 Susuna seven segmen
Segmen yang atas disebut segmen a, segmen sebelah kanan atas disebut segmen b, dan seterusnya sesuai gambar di atas. Dp merupakan singkatan dari desimal point.
Gambar 2.13 Konfigurasi seven segmen tipe common anoda
Sesuia dengan gambar di atas, maka untuk menyalakan salah satu segmen, maka katodanya harus diberi tegangan 0 volt atau logika low. Misalnya jika segmen a akan dinyalakan, maka katoda pada segmen a harus diberi tegangan 0 volt atau logika low, dengan demikian maka segmen a akan menyala. Demikian juga untuk segmen lainnya.
Pada seven segmen tipe common kaoda, kaoda dari setiap LED dihubungkan menjadi satu kemudian dihubungkan ke ground dan anoda dari masing-masing LED berfungsi sebagai input dari seven segmen, seperti ditunjukkan pada gambar berikut ini :
Gambar 2.14 Konfigurasi seven segmen tipe common katoda
Sesuai dengan gambar di atas, maka untuk menyalakan salah satu segmen, maka anodanya harus diberi tegangan minimal 3 volt atau logika high. Misalnya jika segmen a akan dinyalakan, maka anoda pada segmen a harus diberi tegangan minimal
3 volt atau logika high, dengan demikian maka segmen a akan menyala. Demikian juga untuk segmen lainnya.
Pertama-tama tama energi informasi tersebut harus dapat diubah menjadi suatu energi listrik untuk menghasilkan SINYAL informasi elektronis. Hal ini dapat diperoleh dengan menggunakan suatu alat yang dinamakan TRANSDUCER (alat pengubah) yang cocok. Transducer adalah alat pengubah energi dari suatu bentuk ke bentuk lain
Misalnya suatu sinyal elektronik disampaikan kesuatu tujuan melalui suatu kawat penghantar dengan suatu kecepatan mendekati kecepatan cahaya, maka ditempat tujuan dibutuhkan suatu transducer untuk mengubah sinyal elektronik tersebut kembali kebentuk aslinya seperti terlihat pada gambar 2.15. Dalam praktek untuk hubungan telekomunikasi ini, dibutuhkan alat-alat lain, misalnya amplifier (penguat sinyal). Amlifier dibutuhkan pada jarak-jarak tertentu dari sistem tersebut, yaitu untuk mrnambah kekuatan sinyal elektronik tersebut sampai pada kekuatan yang diinginkan.
Untuk suatu sistem radio, sebuah TRANSMITTER (pengirim) dibutuhkan pada pihak sumber untuk mengirimkan sinyal tersebut melalui hubungan radio tanpa kawat penghantar, dimana sinyal tersebut bergerak dengan kecepatan cahaya, dan pada pihak penerima dibutuhkan alat lain yang dinamakan RECEIVER untuk menerima sinyal tersebut sebelum melalui transducer lihat gambar 2.16
Dalam hal ini penting diketahui bahwa karena beberapa keterbatasan ada pada
kedua sisi pengirim dan penerima darisistem tersebut, akan terjadi gangguan-gangguan seperti bising (noise) dan juga distorsi (kerusakan) yang ada pada bentuk sinyal elektronis tersebut. Hal ini merupakan akibat yang tidak diinginkan, oleh karena itu harus diminimasikan dalam merencanakan sistem.
Gambar 2.15 Kebutuhan-kebutuhan dasar untuk hubungan saluran telekomunikasi satu arah
Gambar 2.16 Syarat-syarat dasar untuk saluran telekomuniksi radio satu arah
2.9.1 Sinyal Analog Dan Sinyal Kode
Pada system yang lain, transducer menghasilkan sinyal elektronis dalam
bentuk KODE-KODE (tanda-tanda) yang telah ditentukan terlebih dahulu, berupa pulsa-pulsa atau perubahan-perubahan dari sinyal elektronis tersebut yang dapat dimengerti oleh manusia dan mesin pada kedua sisi dari sistem tersebut. Sebagai contoh dari sistem ini, adalah suatu teleprinter yang menghasilkan sinyal-sinyal lode elektronik yang tergantung pada kunci tombol yang ditekan pada meja/ panel pengirim. Sinyal kode tersebut kemudian dikirimkan ketujuan, dimana ia akan diterima oleh teleprinter penerima dan huruf atau gambar-gambar yang sesuai akan dicetak kembali.
2.9.2 Penggunaan Sinyal Arus Searah Dalam Telekomunikasi
Arus searah yang konstan yang mengalir dalam rangkaian, tidak dapat membawa sendiri sinyal informasi, tetapi dengan memasang saklar on-off yang sederhana memungkinkan arus tersebut dapat diatur dalam bentuk pulsa-pulsa. Ketika saklar dibuka, arus tururn ke harga nol, dan ketika saklar ditutup arus naik ke suatu nilai yang tetap. Bila pulsa-pulsa arus tersebut dibuat sesuai dengan tanda-tanda (kode-kode) yang telah ditentukan terlebih dahulu, dengan mana setiap huruf atau angka dinyatakan dengan kombinasi pulsa-pulsa tertentu, maka kerja dari saklar akan dapat mengirimkan setiap pesan yang diinginkan. Pulsa-pulsa arus ini harus dapat menggerakkan peralatan-peralatn yang memungkinkan sipenerima dapat meliha atau
Gambar 2.17 Rangkaian kode morse sederhana dengan menggunakan sinyal lampu
Gambar 2.18 Kode arus searah sebagai representasi huruf A dalam kode morse.
Bila pada gambar 2.17, hubungan-hubungan kesumber arus DC yang ada ditukar, maka arah arus juga akan terbalik. Karenanya arah arus dapat dianggap sebagai positif dan negatif sesuai dengan arah mengalirnya arus dalam rangkaian tersebut. Hal ini dikenal dengan polaritas arus.
Dengan menggunakan metode sinyal DC ini, sinyal informasi dibawa oleh
perubahan dari ada atau tidaknya arus ini. Adalah juga mungkin untuk menyampaikan sinyal informasi ini dengan menggunakan saklar DC antara dua harga arus yang berbeda. Dalam kedua hal tersebut variasi arus amplitudo itulah yang penting.
Penggunaan lain dari sinyal arus searah adalah:
(1) Pengerjaan otomatis dari saklar-saklar pengubah hubungan dari deal telepon
(2) Kontrol atau pengawasan dan pengukuran panggilan-panggilan telepon antara saklar-saklar penghubung.
Perlu ditambahkan disini, bahwa sistem-sistem lain seperti pendata dan ceefax
menggunakan sinyal-sinyal DC dalam bermacam-macam bentuk, apakah itu dalam bentuk on-off, atau menggunakan arus-arus yang berubah-ubah .
Keugian-kerugian utama dari sinyal arus searah adalah :
(1) Kesulitan pengiriman pada rangkaian jarak jauh, karena adanya pengurangan kekuatan sinyal (attenuation) dan distorsi (kerusakan sinyal), walaupun pembentukan kembali sinyal (boosting) dan penguatan sinyal adalah mungkin. (2) Kawat penghantar selalu dibutuhkan dalam keseluruhan sistem.
Walaupun demikian perlu disadari, bahwa sumber-sumber yang menyediakan arus serah mungkin digunakan dalam rangkaian elektronik.
Sebenarnya perubahan-perubahan ataupun turunnya harga-harga sinyal arus searah akan menghasilkan suatu sinyal dengan karakteristik.
2.9.3 Lebar Band Dari Suatu Sinyal Informasi
Gelombang-gelombang suara yang dihasilkan oleh suara manusia adalah berubah-ubah sesuai dengan perberubah-ubahan tekanan udara, dngan demikian gelombang suara ini dapat dianggap sebagai berubah secara alami dan bentuk gelombang yang dihasilkan adalah suatu bentuk gelombang kompleks yang berbeda-beda untuk masing-masing
band frekuensi minimum, yang harus diatur atau disesuikan pada keseluruh system
pembawa informasi.
Gambar 2.19 Amplitudo tambahan dari frekuensi dasar dan harmonik-harmonik ke 3, serta ke 5.
Jenis-jenis lain dari sinyal informasi dalam system telekomunikasi (telegraf, televise, musik, data, dan sebagainya), mempunyai lebar band minimum yang berbeda juga, yang akan dijelaskan kemudian.
Harus disadari bahwa pengertian tentang lebar band dari sinyal informasi ini merupakan bagian penting dalam perencanaan system, yaitu dalam penentuan media transmisi dan system rangkaian.
2.10 Sistem Radio
memancarkannya, dan juga karena instalasi antena dari pemancar dari antenna
tersebut juga sangat besar.
Dengan demikian sangat sukar untuk menyalurkan sinyal-sinyal musik dan suara pada frekwensi rendah sebagai suatu gelombang radio. Akan tetapi pada frekwensi-frekwensi yang lebih tinggi atau dengan panjang gelombang yang lebih pendek, lebih mudah dan lebih ekonomis untuk menyalurkan gelombang-gelombang radio. Karena itu pada system radio digunakan frekwensi-frekwensi tinggi untuk membawa sinyal-sinyal informasi dengan frekwensi rendah ke suatu tujuan.
Pada kedua system, sinyal-sinyal informasi dititipkan pada sinyal pembawa pada sisi akhir dari alat pengirim atau pemancar dengan suatu proses yang disebut MODULASI.Di tempat tujuan,sinyal informasi dikeluarkan lagi dari frekwensi pembawa dengan suatu proses yang berlawanan yang disebut DEMODULASI.
2.10.1 Pesawat Pemancar FM
Dalam pesawat ini terdapat rangkaian yang mempunyai daya kemampuan penghasil frekuensi yang sangat tinggi yang disebut dengan “Oscillator”.
Yang dimaksud dengan frekuensi tinggi di sini adalah bagian yang bekerja
sebagai pembangkit atau penguat frekuensi tinggi. Transistor yang digunakan sebagai penguat biasanya terdiri atas sebuah transistor yang disebut dengan transistor konventer. Tugas konventer ini adalah memancarkan frekuensi tinggi dan mencampurkannya dengan frekuensi tinggi lainnya. Campuran dari berbagai frekuensi tinggi ini akan dapat menghasilkan frekuensi menengah atau IF.
2.10.2 Pesawat Penerima Radio FM
Bagi penggemar elektronika, sekarang ini pesawat penerima radio FM banyak sekali dijual di pasaran, baik dalam bentuk kit atau PCB-nya saja. Namun, bagi pemula khususnya, tidak sedikit yang mengalami kesulitan bahkan kegagalan. Untuk itu, kami berusaha menyajikan bentuk serta daftar komponen yang tidak jauh berbeda dari yang terdapat di pasaran.
Pesawat radio yang menggunakan penguat RF mempunyai banyak keuntungan. Keuntungan tersebut antaranya adalah mampu mencegah terjadinya oscillator liar yang dipancarkan dari rangkaian oscillatornya. Oscilstor liar dalam prakteknya banyak kita jumpai. Bila hal ini terjadi maka dalam rangkaian antenanya akan mempunyai frekuensi yang lebih tinggi. Jadi dalam rangkaian antena justru mempunyai frekuensi terbalik yang dengan sendirinya antena akan berubah fungsi menjadi rangkaian oscillator. Bila hal ini terjadi maka antena dapat berubah menjadi semacam pemancar kecil yang dapat mengganggu radio lainnya dalam jarak beberapa meter. Inilah yang dimaksud dengan oscillator liar.
2.11 Modul Radio Frekensi (RF)
Modul ini bekerja pada frekwensi 27 Mhz yang tidak dapat diubah-ubah (variabel),
osilatornya yang konstan
BAB III
RANCANGAN SISTEM
3.1. Diagram Blok Rangkaian
Adapun diagram blok dari sistem yang dirancang adalah seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.1. berikut ini:
Fotodioda IR
Gambar 3.1. Diagram Blok Rangkaian
Pada piringan Meteran diberi warna hitam. Dengan demikian saat sinar IR mengenani permukaann hitam, maka sinar tidak akan di pantulkan, namun saat sinar mengenai permukaan putih, maka sinar akan dipantulkan. Pantulan sinar dari LED infra merah (IR) yang dipantulkan akan mengenai fotodioda dan sinar tersebut akan dikuatkan kemudian dikirimkan ke mikrokontroller dalam bentuk sinyal digital dengan logika low (0). Namun saat mengenai permukaan hitam, maka sinar tidak akan dipantulkan, dan tidak pantulan sinar dari LED infra merah (IR) tidak akan mengenai
AT89S8253
Penguat Display
Modul RF Transmiter Modul RF
Receiver AT89S51
Display
fotodioda dan tidak ada sinar yang dikuatkan oleh rangkaian penguat sehingga
rangkaian penguat akan mengirimkan logika high (1) ke mikrokontroller.
Perubahan logika low (0) menjadi high (1) dikenali oleh mikro sebagai 1 putaran lempengan.
KWH yang kita gunakan memiliki spesifikasi 900/kwh yang sudah dikalibrasi, artinya bahwa untuk mengukur 1 KWH maka lempeng pelat yang berputar pada meteran tersebut berputar sebanyak 900 kali (1 kwh = 900 putaran lempeng).
Sebagai bahan simulasinya disini alat dioprasikan bahwa 1 putaran lempeng diartikan 1 kwh, sehingga dalam perakteknya dapat dengan jelas dilihat.
Perhitungan banyaknya putaran lempeng akan dikirim mikro ke display. Selanjutnya nilai tersebut dikalikan dengan nilai harga per KWH dan di tampilkan pada display.
Nilai banyaknya putaran akan dikirimkan melaui modul RF transmitter ke modul RF receiver.
Modul RF receiver akan mengambil data yang dikirimkan oleh modul RF transmitter, selanjutnya diolah oleh mikrokontroller dan ditampilkan ke display.
3.2. Rangkaian Mikrokontroler AT89S8253
Gambar 3.2 Rangkaian mikrokontroller AT89S8253
Mikrokontroler ini memiliki 4 port I/O, yaitu port 0, port 1, port 2 dan port 3. Pin 32 sampai 39 adalah Port 0 yang merupakan saluran/bus I/O 8 bit. Pin 1 sampai 8 adalah port 1. Pin 21 sampai 28 adalah port 2. Dan Pin 10 sampai 17 adalah port 3 Pin 40 dihubungkan ke sumber tegangan 5 volt. Dan pin 20 dihubungkan ke ground. Rangkaian mikrokontroler ini menggunakan komponen kristal 12 MHz sebagai sumber clocknya. Nilai kristal ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroler dalam mengeksekusi suatu perintah tertentu.
Pada pin 9 dihubungkan dengan sebuah kapasitor 10 uF yang dihubungkan ke positip dan sebuah resistor 10 Kohm yang dihubungkan ke ground. Kedua komponen ini berfungsi agar program pada mikrokontroler dijalankan beberapa saat setelah
power aktif. Lamanya waktu antara aktifnya power pada IC mikrokontroler dan aktifnya program adalah sebesar perkalian antara kapasitor dan resistor tersebut. Jika dihitung maka lama waktunya adalah :
t = RxC ... (3-1)
Dengan :
t = Waktu aktif IC setelah power aktif (Sekon), artinya waktu jeda antara power dinyalakan dengan mikro mulai mem baca program.
C = Kapasitas kapasitor (F)
Jadi;
t= =ΩR x C 10K =x10 µF 1 detm ik
Jadi 1 milidetik setelah power aktip pada IC kemudian program aktif.
3.3. Rangkaian Mikrokontroler AT89S51
Sama seperti rangkaian AT89S8253, pada mikrokontroller ini program juga dimasukan. Rangkaian mikrokontroler ditunjukkan pada gambar berikut ini:
Gambar 3.3 Rangkaian mikrokontroller AT89S51
Mikrokontroler ini memiliki arsitektur yang sama dengan AT89S8253, namun pada mikrokontroller ini tidak memiliki EEPROM.
3.4. Rangkaian Display Seven Segmen
Gambar 3.4 Rangkaian Display Seven Segmen
Display ini menggunakan 3 buah seven segmen common anoda yang dihubungkan ke IC 4094 yang merupakan IC serial to paralel. IC ini akan merubah 8 bit data serial yang masuk menjadi keluaran 8 bit data paralel. Rangkaian ini dihubungkan dengan P3.0 dan P3.1 AT89S52. P3.0 merupakan fasilitas khusus pengiriman data serial yang disediakan oleh mikrokontroler AT89S51. Sedangkan P3.1 merupakan sinyal clock untuk pengiriman data serial.
Dengan menghubungkan P3.0 dengan IC serial to paralel (IC 4094), maka data serial yang dikirim akan diubah menjadi data paralel. Kemudian IC 4094 ini
dihubungkan dengan seven segmen agar data tersebut dapat ditampilkan dalam bentuk angka. Seven segmen yang digunakan adalah tipe common anoda (aktip low), ini berarti segmen akan menyala jika diberi data low (0) dan segmen akan mati jika diberi data high (1).
3.5. Perancangan Rangkaian Penghitung putaran lempengan
pantulan sinar infra merah akan diterima oleh rangkaian penerima sehingga
menghasilkan sinyal low yang dikirimkan ke mikrokontroller.
Ketika sinar IR mengenai permukaan hitam, maka rangkaian penerima tidak menerima pantulan sinar infra merah. Keadaan ini akan diolah oleh rangkaian penerima sehingga menghasilkan sinyal high yang dikirimkan ke mikrokontroller dan komputer mengenali sinyal ini sebagai perintah untuk menambah nilai counter.
Pada alat ini pemancar yang digunakan adalah sebuah pemancar infra merah, sebuah rangkaian penerima sinyal infra merah. Rangkaian pemancar infra merah tampak seperti gambar di bawah ini,
Gambar 3.5. Rangkaian Pemancar infra merah
Pada rangkaian di atas digunakan sebuah LED infra merah yang diserikan dengan
sebuah resistor 18 ohm. Resistor ini berfungsi untuk membatasi arus yang masuk ke LED infra merah agar LED infra merah tidak rusak. Resistor yang digunakan adalah 18 ohm sehingga arus yang mengalir pada LED infra merah adalah sebesar:
i = (V – VLed) / R ... (3-2)
Dengan :
i = Besar arus yang mengalir ke led (Ampere) V = Tegangan Vcc (Volt)
VLed
VCC
= Tegangan masuk led (Volt) R = Hambatan (ohm)
5V
Infra Merah
Jadi arus yang masuk ke led adalah;
Dengan besarnya arus yang mengalir ke LED infra merah, maka intensitas pancaran infra merah akan semakin kuat, yang menyebabkan jarak pancarannya akan semakin jauh.
Pancaran dari sinar infra merah akan diterima oleh potodioda, kemudian akan diolah oleh rangkaian penerima agar menghasilkan data biner, dimana jika potodioda menerima pancaran sinar infra merah maka output dari rangkaian penerima ini akan mengeluarkan logika low (0), namun jika potodioda tidak menerima pantulan sinar infra merah, maka output dari rangkaian penerima akan mengeluarkan logika high (1). Rangkaian penerima infra merah seperti gambar di bawah ini:
Gambar 3.6 Rangkaian Penerima sinar infra merah
terkena sinar infra merah tergantung dari besarnya intensitas yang mengenainya.
Semakin besar intensitasnya, maka hambatannya semakin kecil.
Dari gambar diatas tegangan yang masuk pada kaki kedua pada LM 358 dapat dihitung dengan menggunakan rumus pembagi tegangan yaitu;
fotodioda
VCC +
R Rf
vo
Vo = ( (R) / (R + Rf) ) x VCC
Tegangan yang masuk ke kaki kedua LM 358 adalah sebagai berikut:
Pada saat fotodioda tidak terkena sinar infra merah memiliki hambatan Rf 15 s/d 20 M ohm, jadi tegangan masuk ke LM 358 (Vi) adalah
Vi = ( (33K) / (33K + 20 Mohm) ) x 5 V = 0,008236 Volt.
Pada saat fotodioda terkena sinar infra merah memiliki hambatan Rf 80 s/d
300 K ohm, jadi tegangan masuk ke LM 358 (Vi) adalah Vi = ( (33K) / (33K + 300 Kohm) ) x 5 V = 0,49 Volt.
Pada saat terkena cahaya infra merah maka dengan penguatan sedikit saja oleh
LM358 sudah dapat mentriger VBE pada C945 melebihi 0.7 Volt, dan pada saat tidak terkena cahaya maka tidak dapat mrntriger VBE sebesar 0,7 Volt sehingga terjadi cutoff pada C945 yang menyebabkan tegangan vcc masuk ke mikro.
Pada alat ini menggunakan dua buah LM358 karena pada prakteknya di
lapangan nanti, pantulan cahaya yang sampai di fotodioda berbeda-beda karena perbedaan keputihan pelat yang digunakan . Untuk mengantisipasi lemahnya tegangan yang masuk ke fotodioda dapat diatur dengan membuat dua buah LM358 yang dapat mentriger tegangan masukan ke C945 melebihi 0,7 Volt. Jika tegangan yang masuk pada C945 kurang dari 0.7 volt maka terjadi cutoff dan sebaliknya akan terjadi saturasi. Pada saat cutoff maka arus dari Vcc mengalir ke mikro, sedangkan pada saat saturasi maka arus mengalir dari Vcc ke ground, arus pada mikro terputus.
3.6 Rangkaian RF Transmitter dan Receiver
Rangkaian ini menggunakan modul radio frekwensi, yang memiliki frekuensi kerja 27 MHZ biasanya disebut tipe rf 27 Mhz..
Pada modul RF transmitter terdapat 3 input, dan pada modul RF receiver terdapat 3 output. Jika pada RF transmitter input 1 di beri logika low, maka pada RF receiver output 1 akan high. Jika pada RF transmitter input 2 di beri logika low, maka pada RF receiver output 2 akan high. Dan Jika pada RF transmitter input 3 di beri logika low, maka pada RF receiver output 3 akan high, hal ini terjadi karena pengaruh tiga buah transistor pada rangkaian transmitter yang mengubah keluaran kebalikan dari masukan.
Gambar 3.7 Skematik posisi kaki-kaki RF Transmitter/receiver.
0
Sementara RF transmitter memiliki 3 buah kaki seperti pada gambar diatas. Pada saat transmitter mengirim data high (1) maka RF receiver menterjemahkan data tersebut menjadi data low (0)
Sementara pada transmitter, untuk mengirimkan data high (1) maka kaki 1 dan 3 mengirimkan sinyal high (13 = high). Sementara untuk mengirimkan sinyal low (0) maka kaki 1 dan 2 yang mengirimkan sinyal high (12 = low).
Untuk data diatas maka transmitter mengirimkan data sebagai berikut
12 13 12 12 12 12 12 12 yang dimulai dari acc.0 sampai dengan acc.7. Untuk bagian RF receiver menerima data mulai dari acc .0 sampai acc.7 dengan data 1 dan 2 dianggap sebagai high (1) serta 1 dan 3 dianggap sebagai data low.sehingga data diatas diterima :
0 0
BAB IV
PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM
4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller
Untuk mengetahui apakah rangkaian mikrokontroller telah bekerja dengan baik, maka dilakukan pengujian.Pengujian bagian ini dilakukan dengan memberikan program sederhana pada mikrokontroller. Programnya adalah sebagai berikut:
Loop:
Setb P3.7
Acall tunda
Clr P3.7
Acall tunda
Sjmp Loop
Tunda:
Mov r7,#255
Tnd: Mov r6,#255
Djnz r6,$
Djnz r7,tnd
Program di atas bertujuan untuk menghidupkan LED yang terhubung ke P3.7
selama ± 0,13 detik kemudian mematikannya selama ± 0,13 detik secara terus menerus. Perintah Setb P3.7 akan menjadikan P3.7 berlogika high yang menyebabkan LED mati. Acall tunda akan menyebabkan LED ini mati selama beberapa saat. Perintah Clr P3.7 akan menjadikan P3.7 berlogika low yang menyebabkan LED akan nyala. Perintah Acall tunda akan menyebabkan LED ini nyala selama beberapa saat. Perintah Sjmp Loop akan menjadikan program tersebut berulang, sehingga akan tampak LED tersebut tampak berkedip.
Lamanya waktu tunda dapat dihitung dengan perhitungan sebagai berikut : Kristal yang digunakan adalah kristal 12 MHz, sehingga 1 siklus mesin membutuhkan waktu = (12 clock) / (12 Mhz) = 1 mikrodetik.
Mnemonic Siklus Waktu Eksekusi
MOV Rn,#data 2 2 x 1 μd = 2 μd
DJNZ 2 2 x 1 μd = 2 μd
RET 1 1 x 1 μd = 1 μd
Tabel 4.1 .Siklus dan waktu eksekusi mneumonic
Tunda:
mov r7,#255 :2 siklus
Tnd: mov r6,#255 :2 siklus
djnz r6,$ :2 siklus
djnz r7,tnd :2 siklus
ret :1 siklus
ke rountine tnd) berarti printah djnz r6,$ pada program diatas dilakukan sebanyak
2x255. Jadi (255x2 = 510 μd) dan printah djnz r7 dilakukan sebanyak 1x255 dengan demikian dapat diketahui hasilnya adalah (510x255=130050 μd) hasil dari perkalian tersebut kemudian ditambahkan dengan 9 siklus berikutnya (mov r6 = 2 siklus, mov r7 = 2 siklus, djnz masing-masing 2 siklus dan ret = 1 siklus) sehingga hasil akhir didapatkan (130050+9 = 130059 μd), jadi waktu pembacaan data adalah 130059 μd = 0.13 detik.
4.2 Pengujian Rangkaian Display Seven Segmen
Pengujian pada rangkaian ini dapat dilakukan dengan menghubungkan rangkaian ini dengan rangkaian mikrokontroler, kemudian memberikan data tertentu pada port serial dari mikrokontroler. Seven segmen yang digunakan adalah common anoda, dimana semen akan menyala jika diberi logika 0 dan sebaliknya segmen akan mati jika diberi logika 1.
Dari hasil pengujian diperoleh data yang harus dikirimkan ke port serial untuk menampilkan angka desimal adalah sebagai berikut:
Angka Data yang dikirim
1 0EDH
2 19H
4 0C5H
5 83H
6 03H
7 0E9H
8 01h
9 81H
0 21H
Tabel 4.2. Angka serta data yang dikirim ke port serial
Program yang diisikan pada mikrokontroler untuk menampilkan nilai-nilai tersebut adalah sebagai berikut:
bil0 equ 21h
bil1 equ 0edh
bil2 equ 19h
bil3 equ 89h
bil4 equ 0c5h
bil5 equ 83h
bil6 equ 03h
bil7 equ 0e9h
bil8 equ 01h
bil9 equ 81h
Loop:
mov sbuf,#bil0
Jnb ti,$
Clr ti
sjmp loop
dengan mengirimkan ke 3 data angka yang akan ditampilkan pada seven segmen.
Programnya adalah sebagai berikut :
Loop:
mov sbuf,#bil1
Jnb ti,$
Clr ti
mov sbuf,#bil2
Jnb ti,$
Clr ti
mov sbuf,#bil3
Jnb ti,$
Clr ti
sjmp loop
Program di atas akan menampilkan angka 1 pada seven segmen ketiga, angka 2 pada seven segmen kedua dan angka 3 pada seven segmen pertama.
Pengujian pada rangkaian dapat dilakukan dengan mengukur tegangan pada output
sensor. Dari hasil pengujian didapatkan tegangan sebagai berikut :
Kondisi Tegangan pada output sensor
Permukaan hitam 4,3 volt
Permukaan putih 0,2 volt
Tabel 4.3 Tegangan output yang dihasilkan permukaan hitam dan putih pada pelat oleh sensor
4.4 Pengujian Rangkaian Modul RF
MODUL
Pengujian ini dilakukan dengan menghubungkan input pada RF transmitter dengan sinyal low atau high kemudian mengukur tegangan output dari RF receiver.
Dari hasil pengujian diperoleh data berikut:
Modul RF transmitter Modul RF receiver
Input 1 Input 2 Input 3 Output 1 Output 2 Output 3
5 V 5 V 5 V 0 V 0 V 0 V
0 V 5 V 5 V 3,6 V 0 V 0 V
5 V 0 V 5 V 0 V 3,6 V 0 V
4.4. Tabel pengujian tegangan modul RF Transmitter dan receifer
Telah dilakukan uji coba alat tersebut untuk menghitung jarak jangkauan maksimum pengiriman data oleh modul RF
Tinggi antena 58 cm
• Setiap posisi jarak dilakukan waktu pencatatan 20 detik
Jarak pemancar dengan penerima (CM)
Keterangan
100 Detect
150 Detect
200 Detect
250 Detect
300 Detect
350 Detect
400 Detect
450 Detect
500 Detect
550 Detect
600 Detect
650 Detect
700 Detect
750 Detect
800 Detect
850 Detect
900 Detect
950 No Detect
Dari data diatas pada jarak 100 cm sampai 900 cm, pengiriman data berjalan
dengan baik.Tetapi pada jarak 950 pengiriman data tidak berjalan dengan baik. Data berikut ini menunjukkan pengambilan pengukuran kwh selama 10 menit
• Tinggi antenna maksimum = 58 cm
• Jarak RF Transmitter dengan RF receiver pada posisi maksimum = 900 cm • Pengambilan data 10 menit dengan interval 20 detik
Detik ke- Data display pada penerima (kwh)
20 121
40 122
60 123
80 124
100 125
120 126
140 127
160 128
180 129
200 130
220 131
240 132
260 133
280 134
300 135
320 136
340 137
360 138
380 139
420 141
440 142
460 143
480 144
500 145
520 146
540 147
560 148
580 149
600 150
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Dari hasil pelaksanaan perancangan alat hingga pengujian dan pembahasan system maka penulis dapat menarik kesimpulan, antara lain:
1. Alat yang dirancang sudah mampu mengirimkan data secara wireless
2. Alat ini dapat menampilkan nilai kwh dan biaya pemakaian tariff listrik dalam bentuk digital
5.2. Saran
Setelah melakukan penelitian diperoleh beberapa hal yang dapat dijadikan saran untuk dapat dilakukan penelitian lebih lanjut,yaitu:
• Sebaiknya digunakan Radio Frekwensi (RF) jenis DX-24 Delta X-Ceiver 2.4 Ghz V2.1
• Untuk pengembangan lebih lanjut di lapangan maka cukup dengan mengubah program counter menjadi 900 putaran / Kwh..
DAFTAR PUSTAKA
Aksin, M. 2004. Desain Elektronika Seri Radio Frekwensi. Edisi Pertama. Semarang: DAHARA PRIZE.
Manolakis, D. G. 1995.Pemerisesan Sinyal Digital. Jilid I. Jakarta: PT Prenhallindo. Nawab, S. H. 1997. Sinyal dan Sistem. Jilid Kedua. Edisi Kedua. Jakarta: Erlangga. Nishino, Osamu. 1974. Pengukuran dan Alat-alat Ukur Listrik. Cetakan Pertama.
Jakarta: PT Pradnya Paramita.
Smale, P. H. 1984. Sistem Telekomunikasi I. Edisi Kedua. Jakarta: Erlangga. Sutanto. 1996. Rangkaian Elektronika Analog dan Terpadu. Cetakan Pertama.
Flowchart Bagian Pemancar
START
BACA SENSOR
Nilai Sensor = 1 ? Masukkan Nilai EEPROM
ke Counter Baca Nilai EEPROM pemancar
Counter + 1
Masukkan Nilai Counter Ke EEPROM
Biaya = Nilai Counter x 3
Pisahkan 3 digit nilai counter Pisahkan 3 digit nilai biaya
Konversikan 3 digit nilai counter dan 3 digit nilai biaya ke dalam
nilai tampilan
Kirim Nilai Tampilan Ke Display
Kirim Sinyal Startbit
Kirim Data Counter Melalui RF
END
TIDAK
Flowchart Bagian Penerima
START
Nilai RF = Nilai Startbit ? Baca Nilai RF
Receiver
Biaya = Nilai RF x 3
Pisahkan 3 Digit Data RF Pisahkan 3 Digit Data
biaya
Konversikan 3 digit Data RF dan 3 digit Data biaya ke dalam nilai
tampilan display
Kirim Nilai Tampilan Ke Display
END
TIDAK
YA
tunda1:
mov r7,#3 tnd1:
mov r6,#255 td1:
mov r5,#255 djnz r5,$ djnz r6,td1 djnz r7,tnd1 ret
tulis_iprom:
mov dptr,#123h
mov a,64h ;data yang mau ditulis ke eeprom movx @dptr,a
acall tunda acall tunda ret
baca_iprom:
mov dptr,#123h
movx a,@dptr ;data dari iprom acall tunda
jnb ti,$ clr ti
acall delay ret
tunda:
mov r7,#255 tnd:
mov r6,#255 djnz r6,$ djnz r7,tnd ret
delay:
mov r7,#120 dly:
Data
Jarak pemancar dengan
penerima (CM)
BERDASARKAN TINGGI ANTENA
Pengukuran Jarak efektif pengiriman data radio frekwensi 27 Mhz Berdasarkan tinggi antena pemancar
Tinggi antena = 58 cm
Beban = 300 watt (3 buah bola lampu pijar @ 100 watt) Setiap posisi jarak dilakukan waktu pencatatan 30 detik
Tinggi antena = 50 cm
Beban = 300 watt (3 buah bola lampu pijar @ 100 watt) Setiap posisi jarak dilakukan waktu pencatatan 30 detik
Jarak pemancar dengan penerima (CM)
Angka yang ditunjukkan Display pengirim (Kwh)
Angka yang ditunjukkan display penerima (Kwh)
100 057 057
150 061 061
200 063 063
250 066 066
300 068 068
350 071 071
400 074 074
450 077 077
500 079 079
550 082 082
600 085 085
650 088 088
700 090 090
750 093 093
800 096 096
850 099 ---
900 102 ---
Tinggi antena = 40 cm
Beban = 300 watt (3 buah bola lampu pijar @ 100 watt) Setiap posisi jarak dilakukan waktu pencatatan 30 detik
Jarak pemancar dengan penerima (CM)
Angka yang ditunjukkan Display pengirim (Kwh)
Angka yang ditunjukkan display penerima (Kwh)
100 108 108
150 111 111
200 113 113
250 116 116
300 119 119
350 122 122
400 124 124
450 128 128
500 130 130
550 133 133
600 135 135
650 138 138
700 141 141
750 144 144
800 146 ---
850 149 ---
900 152 ---
