OTOMATIS UNTUK BERBAGAI JENIS LAPTOP
Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan menempuh pendidikan program Sarjana Program Studi Teknik Elektro
Disusun oleh :
INDRA KURNIA SAPUTRA
NIM. 1.31.11.800
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER
UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA
BANDUNG
C
URRICULUM
V
ITAE
I D E N T I T A S D I R I
Nama : Indra Kurnia Saputra, S.T.
Tempat/Tanggal Lahir : Jakarta, 27 Juli 1989
Jenis Kelamin : Laki-laki
Status Pernikahan : Lajang
Agama : Islam
Alamat : Perumahan Taman Narogong Indah, Jalan Narogong Elok XVIII A Blok D45 No.7, Bekasi Timur 17115
Nomor Telepon : [Handphone] 08563456709
E-mail : iksndb@gmail.com
P E N D I D I K A N F O R M A L
2012 – 2014 : S1-Teknik Elektro, Universitas Komputer Indonesia
2007 – 2012 : D3-Teknik Telekomunikasi, Institut Teknologi Telkom
2004 – 2007 : SMA Negeri 1 Kota Bekasi
2001 – 2004 : SMP Negeri 1 Kota Bekasi
1995 – 2001 : SD Islam AN-NUR Bekasi
Bagian Maintenance Jaringan.
2009 – 2009 : Peserta Kerja Praktek di PT.Telkom Indonesia, Jimbaran, Bali. Bagian MDF dan Perbaikan jaringan telepon dilapangan.
Bandung, ...
Hormat Saya,
vi
2.3 Sistem Pengisian Baterai Laptop ... 15
2.4 Voltage Regulator ... 16
2.5 Mikrokontroler ... 18
2.5.2 Prinsip kerja Mikrokontroller... 22
3.2.2 Pemilihan Jenis Komunikasi Data ... 42
3.2.3 Pemilihan Jenis Transistor ... 44
3.3 Perancangan Alat ... 45
3.3.1 Perancangan Perangkat Keras (Hardware)... 46
3.3.1.1 Perancangan Sistem Minimum Mikrokontroler AVR ATtiny 2313 ... 47
3.3.1.2 Perancangan Driver Pengontrol Adaptor... 48
3.4 Prosedur penggunaan perangkat ... 53
3.4.1 Pemasangan perangkat ... 53
3.4.2 Konfigurasi Software... 55
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA ... 57
4.1 Hasil pengujianoutputtegangan dari mikrokontroler yang masuk kedriverrelay ... 57
4.2 Hasil pengujian tegangan VCEpada rangkaiandriverrelay ... 58
4.3 Hasil pengujian arus yang masuk kedriverrelay... 60
4.4 Hasil pengujian arus ICEpada rangkaiandriverrelay... 61
4.5 Hasil pengujianoutputtegangancharger... 62
4.7 Hasil pengujian perbandingan laptop yang menggunakan perangkat dengan yang tidak menggunakan perangkat ... 68
BAB V PENUTUP... 71
5.1 Kesimpulan ... 71
5.2 Saran... 72
DAFTAR PUSTAKA
[1] Vera Tjahyono, Yohana Kurniawati. 2008. Mahir Visual C# dalam Sehari. Penerbit
DutaIlmu : Jawa Tengah
[2] R.H.Sianipar. 2012. Belajar Dasar Pemrograman C# Melalui Contoh untuk Menjadi
Seorang Programmer C# yang Mahir dan Tangguh. Penerbit Informatika : Bandung
[3] _______, 2011. Tutorial microsoft visual C#.Pdf
[4] Google. 2013.Jenis-jenis baterai laptop.http://sanfordlegenda.blogspot.com
[5] Google. 2014.Datasheet transistor D882.http://www.alldatasheet.com
[6] Google. 2014.Datasheet mikrokontroler ATtiny 2313.http://www.alldatasheet.com
Segala puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan segala karunia dan hidayah-Nya kepada penulis sehingga dapat
menyelesaikan Tugas Akhir ini sebagai pelengkap persyaratan untuk menyelesaikan
program studi S-1 Teknik Elektro Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer Universitas
Komputer Indonesia
Dalam Tugas Akhir ini berjudul “ Rancang Bangun Alat Pengisi dan Pemutus Baterai Laptop Otomatis untuk Berbagai Jenis Laptop “, dimana penulis dalam melakukan perancangan dan implementasi alat ini bertujuan untuk
mengurangi kerusakan yang terjadi pada baterai laptop dan memberikan cara baru
untuk merawat baterai laptop.
Penyusunan Tugas Akhir ini tidak akan menjadi sempurna tanpa bantuan, dorongan,
kritik dan saran serta doa dari berbagai pihak, sehingga penulis dapat menyelesaikan
Tugas Akhir ini dengan baik. Oleh karenanya pada kesempatan kali ini penulis ingin
mengungkapkan rasa terima kasih yang sedalam-dalamnya kepada :
1. Allah SWT yang telah memberikan kekuatan, keyakinan, kemudahan serta
kelancaran sehingga penulis dapat menghadapi segala ujian dan tantangan
dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
2. Bapak Agus Kurnia dan Ibu Endang Sudarsih selaku orang tua saya serta
kepada keluarga yang saya sayangi, terimakasih untuk dukungan, nasehat,
serta doa yang selalu mengalir tanpa putus demi keberhasilan saya.
3. Bapak Bobi Kurniawan,ST.,M.Kom, selaku pembimbing, terima kasih untuk
bimbingan, masukan, kritikan, nasehat, serta ilmu yang telah diberikan.
4. Seluruh Staf dan Dosen Unikom yang telah membantu dan mendidik penulis.
Terima kasih untuk semua ilmu yang telah diberikan.
5. Santo Gultom selaku pengajar dan pemberi masukan sehingga bisa selesainya
Tugas Akhir ini.
6. Teman-teman seperjuangan TA, Uriep, Rifqi, Ari, Irfan, Bayu, Sindie, yang
selalu kompak dan saling membantu supaya bisa lulus bersama-sama.
7. Temen-temen Himpunan Teknik Elektro Unikom yang selalu rukun dan
saling membantu, terimakasih.
Dengan kerendahan hati penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh
dari kesempurnaan. Hal ini karena keterbatasan pengetahuan dan pengalaman yang
dimiliki penulis. Oleh karenanya penulis sangat mengharapkan kritik serta saran
untuk memperbaiki Tugas Akhir ini pada khususnya dan kemampuan penulis pada
umumnya. Semoga Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua.
Bandung, Agustus 2014
1 1.1 Latar Belakang
Perkembangan teknologi berjalan seiring dengan peningkatan kebutuhan
manusia akan perangkat yang dapat membantu pekerjaannya sehari – hari.
Berdasarkan hal tersebut, banyak yang kita jumpai orang memilih laptop sebagai
perangkat bantu kerja mereka untuk meningkatkan kinerja dan efisiensi waktu.
Laptop diharapkan mampu memberikan kontribusi yang maksimal dibidang yang
ditekuni oleh para penggunanya. Oleh karena itu perawatan yang baik terhadap
perangkat di laptop sangatlah berpengaruh terhadap performa kerja dari laptop
tersebut.
Dari hal diatas, salah satu peforma baik yang sering dinilai dari sebuah laptop
adalah berapa lama laptop tersebut dapat bertahan dengan menggunakan baterainya.
Karena laptop adalah komputer yang bisa dibawa kemana saja, jadi sangat diharapkan
agar laptop tersebut dapat bertahan lama menggunakan baterai tanpa dihubungkan
dengan listrik dari PLN. Maka pemahaman pengguna dalam perawatan baterai laptop
juga sangat diperlukan agar baterai dapat terjaga. Dari pengalaman yang terjadi
bahwa banyak pengguna yang lalai dalam hal pencabutan charger dari laptop ketika
baterai sudah penuh. Hal tersebut dapat membuat baterai manjadi cepat kehabisan
daya dari waktu normal. Dan satu hal yang paling fatal adalah meledaknya laptop dan
Pada Tugas Akhir ini, akan dirancang sebuah alat pengisi yang bisa mengisi
dan menghentikan secara otomatis tanpa harus menyalakan dan mematikan charger
pada umumnya yang dapat digunakan untuk berbagai tipe laptop. Dengan alat ini
pengguna tidak perlu khawatir jika sedang mengisi baterai karena bila baterai sudah
terisi penuh maka dengan otomatis chargertersebut akan menghentikan pengisiannya
dan akan otomatis mengisi baterai ketika baterai laptop kita hendak kosong. Pada
rancang bangun alat ini yang akan dilakukan meliputi pembuatan software dan
hardware yang berfungsi sebagai pemutus dan penyambung tegangan yang
dikirimkan darichargerke laptop.
1.2 Identifikasi Masalah
Berdasarkan uraian yang telah dikemukakan dalam latar belakang
masalah,maka dapat diidentifikasikan beberapa masalah sebagai berikut :
1. Belum adanya alat untuk pengisi dan pemutus tegangan secara otomatis pada
saat laptopdicharge.
2. Kebanyakan indikator charge baterai pada laptop masih menggunakan
software bawaan, yang hanya menampilkan level baterai tanpa bisa
memutuskan tegangan dan arus baterai yang masuk.
3. Belum adanya alat pengontrol pengisi baterai pada laptop baik pada saat nyala
1.3 Rumusan Masalah
Dalam Tugas Akhir ini beberapa masalah yang akan dikaji lebih jauh guna
memperoleh hasil yang maksimal sesuai derngan yang diinginkan adalah sebagai
berikut :
1. Bagaimana merancang dan membuat alat pengisi dan pemutus arus dan
tegangan baterai pada laptop secara otomatis ?
2. Bagaimana cara merancang software untuk indikator baterai pada laptop,
sehingga tidak bergantung padasoftwareindikator bawaan laptop ?
3. Bagaimana membuat alat pengontrol pengisi baterai pada saat laptop menyala
dan saat laptop mati ?
1.4 Tujuan
Berdasarkan permasalahan yang diteliti, maka maksud dari pembuatan alat
dan penulisan tugas akhir ini adalah untuk membuat sebuah alat yang mampu
berfungsi sebagai mana fungsi utamanya yaitu sebagai charger laptop yang bisa
mengisi daya pada baterai laptop.
Sedangkan tujuan yang ingin dicapai dalam pembuatan tugas akhir ini adalah:
1. Untuk membuat perangkat berupa charger yang dapat mengisi dan memutus
tegangan baterai pada laptop.
2. Untuk membuat software yang dapat mengontrol charger laptop sebagai
3. Untuk membuat alat pengontrol pengisi baterai pada saat laptop menyala dan
pada saat laptop mati.
1.5 Batasan Masalah
Dalam perancangan dan pembuatan alat tugas akhir ini penulis membatasi
beberapa batasan masalah sebagai berikut:
1. Perancangan alat ini menggunakan rangkaian mikrokontroler ATTiny 2313.
2. Alat akan berjalan otomatis pada laptop yang terdapat baterai laptopnya, jika
tidak terdapat baterai laptopnya, maka alat akan terus mengisi tegangan
baterai.
3. Komunikasi data menggunakan kabel serial RS-232
1.6 Metoda Penelitian
Metode yang digunakan dalam menyelesaikan masalah pada Tugas Akhir ini
adalah:
1. Studi Literatur
Studi literatur merupakan pembelajaran dari sumber bacaan yang mendukung
dalam perancangan Tugas Akhir ini. Adapun referensi yang akan dipakai adalah
buku, artikel, website dan referensi lain yang relevan. Semua sumber tersebut
Otomatis ini dapat berlangsung dengan baik dan menghasilkan hasil yang
memuaskan.
2. Perancangan dan Pembuatan
Proses perancangan yang dilakukan adalah perancangan software dan
hardware, kemudian dilakukan proses pembuatan software dan hardware sesuai
dengan rancangan yang telah dibuat.
3. Simulasi Sistem
Setelah proses perancangan dan pembuatan maka dilakukan simulasi sistem.
Simulasi sistem ini dilakukan dengan cara mengamati proses pengisian dan
pengosongan baterai melaluisoftwaredanhardwareyang telah dibuat.
4. Analisis
Analisis dilakukan setelah proses perancangan, pembuatan, dan simulasi
dilakukan. Analisis dilakukan untuk mengetahui keberhasilan kinerja perangkat Alat
Pengisi dan Pemutus Baterai Laptop Otomatis ini. Setelah diketahui kinerjanya
kemudian dianalisis untuk setiap masalah yang terjadi, dan bagaimana cara mengatasi
masalah tersebut.
1.7 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan Tugas akhir ini terdiri dari 5 (lima) bab, dengan
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini berisi uraian mengenai latar belakang pembuatan Tugas Akhir, perumusan
masalah, batasan masalah, tujuan penulisan, metodologi penelitian dan sistematika
penulisan.
BAB II DASAR TEORI
Bab ini membahas tentang konsep dasar sistem pengisian baterai pada laptop secara
umum dilanjutkan dengan softwareyang digunakan untuk membuat Alat Pengisi dan
Pemutus Baterai Laptop Otomatis dan rangkaian mikrokontroler AT Tiny 2313
sebagai perangkathardware-nya.
BAB III PERANCANGAN SISTEM
Bab ini membahas tentang perancangan dan pembuatan Alat Pengisi dan Pemutus
Baterai Laptop Otomatis yang berupa perangkatsoftwaredanhardware.
BAB IV. DATA DAN ANALISIS
Bab ini berisi tentang pengujian perangkat Alat Pengisi dan Pemutus Baterai Laptop
Otomatis yang berupa software dan hardware serta analisis kinerja dari perangkat
tersebut.
BAB V. PENUTUP
Bab ini membahas kesimpulan-kesimpulan serta saran yang dapat ditarik dari
keseluruhan Tugas Akhir ini dan kemungkinan pengembangan topik yang
7 2.1 Jenis Laptop
Laptop adalah komputer bergerak yang berukuran relatif kecil dan ringan,
beratnya berkisar dari 1-6 kg, bergantung kepada ukuran, bahan, dan spesifikasi
laptop tersebut. Sumber daya laptop berasal dari baterai atau adaptor A/C yang dapat
digunakan untuk mengisi ulang baterai dan menyalakan laptop itu sendiri. Baterai
laptop pada umumnya dapat bertahan sekitar 1 hingga 6 jam sebelum akhirnya habis,
tergantung dari cara pemakaian, spesifikasi, dan ukuran baterai. Sebagai komputer
pribadi, laptop memiliki fungsi yang sama dengan komputer desktop (desktop
computers) pada umumnya. Komponen yang terdapat di dalamnya sama persis
dengan komponen pada desktop, hanya saja ukurannya diperkecil, dijadikan lebih
ringan, lebih tidak panas, dan lebih hemat daya.
Laptop kebanyakan menggunakan layarLCD(Liquid Crystal Display)
berukuran 10 inci hingga 17 inci tergantung dari ukuran laptop itu sendiri. Selain
itu, papan ketik yang terdapat pada laptop juga kadang-kadang dilengkapi dengan
papan sentuh yang berfungsi sebagai "pengganti" tetikus. Papan ketik dan tetikus
tambahan dapat dipasang melalui soket Universal Serial Bus maupun PS/2 jika
tersedia.
Berbeda dengan komputer desktop, laptop memiliki komponen pendukung
utama yang dimiliki oleh komponen penyusun laptop adalah ukuran yang kecil,
hemat konsumsi energi, dan efisien. Laptop biasanya berharga lebih mahal,
tergantung dari merek dan spesifikasi komponen penyusunnya, walaupun demikian
harga laptop pun semakin mendekati desktop seiring dengan semakin tingginya
tingkat permintaan konsumen.
Berdasarkan ukuran layar LCD, laptop dibedakan dalam beberapa jenis:
1. Netbook, merupakan tipe laptop yang memiliki spesifikasi tertentu. Sebuah
netbook umumnya menggunakan prosesor Intel Atom yang biasanya
kecepatan kerja prosesor tidak melebihi dari 1 GHz. Pada spesifikasi netbook
umumnya dibuat lebih rendah dari notebook, sehingga biaya pembelian
netbook jauh lebih murah. Jenis komputer jinjing ini berukuran kecil, biasanya
dengan layar di bawah 12 inci dan berat kurang lebih 1 kg.
2. Mainstream, merupakan tipe laptop yang sering disebut Notebook. Sebuah
notebook umumnya menggunakan prosesor yang selalu berkembang dalam
hal kinerja prosesornya. Prosesor yang dimulai dari prosesor Intel Pentium,
kemudian menjadi Dual Core, Core 2 Duo,Quad Core, dan yang paling baru
sekarang digunakan prosesor Pentium Core I7. Pada umumnya kecepatan
prosesor yang digunakan adalah diatas 1 GHz. Jenis Laptop ini biasanya
Setelah dijelaskan berdasarkan teori, kita bisa melihat perbandingan besar
ukuran netbook dan juga notebook pada Gambar 2.1 berikut:
Gambar 2.1 Perbandingan besar ukuran antara netbook dan notebook
2.2 Jenis Baterai Laptop
Perkembangan teknologi sangat pesat termasuk pada teknologi baterai laptop.
Adapun jenis-jenis baterai laptop yang sudah ada pada saat ini adalah:
1. Nickel Cadmium (NiCd), merupakan jenis baterai laptop yang rechargeable
(bisa diisi ulang) pertama. Para pabrikan menyukai jenis ini karena biaya
produksinya murah tetapi daya yang dikeluarkan cukup besar. Tapi baterai
jenis ini sekarang sudah tidak digunakan lagi karena diduga menyebabkan
Dreaded Memory Effect(jadi, bila baterai yang belum habis dipakai sudah
dan hanya mampu menampung sedikit daya jadi daya baterai akan cepat
habis) dan juga baterai ini sangat berat dan tidak seefisien baterai laptop baru
saat ini. Karakteristik dari baterai ini adalah jenis pertama dari baterai yang
digunakan dalam laptop, karena ketika teknologi produksi baterai, teknologi
produksi tidak cukup maju, sehingga banyak nikel-kadmium baterai
kekurangan, seperti sebagai kapasitas kecil, besar dll, NiCd baterai biaya dan
waktu debit sekitar 300-700 kali, tapi pada proses pengisian dan pengosongan
jika tidak ditangani dengan baik, akan ada "efek memori" (yang disebut
"memori efek" adalah mengisi baterai sebelum baterai belum benar-benar
habis, dari waktu ke waktu akan menyebabkan baterai untuk mengurangi
kapasitas nilai), membuat hidup layanan dipersingkat. Selain itu, kadmium
yang beracun dan karena itu tidak kondusif untuk nikel-kadmium baterai
untuk melindungi lingkungan.
Gambar 2.2 Nickel Cadmium Baterai
2. Nickel Metal Hydride (NiMH) baterai jenis ini mungkin masih bisa kita
baik dari tipe NiCd, karena output yang dihasilkan juga lebih tinggi serta
biaya yang diperlukan lebih murah dan aman untuk digunakan. Tetapi baterai
jenis ini juga menyebabkan Dreaded Memory Effect. Jenis baterai ini adalah
generasi kedua baterai nikel metal hidrida, baterai nikel hidrogen Nikel
kadmium baterai relatif lebih besar dari kepadatan energi berarti bahwa tidak
ada berat tambahan dalam kasus ini, Ni-MH baterai dapat secara efektif
memperpanjang jam kerja komputer notebook. Ni-MH baterai sangat panjang,
bisa mencapai sekitar 1.000 rilis penuh, Ni-MH baterai Keuntungan lainnya
adalah sangat berkurang di hadapan baterai nikel kadmium masalah "efek
memori", yang membuat Ni-MH baterai dapat lebih nyaman untuk digunakan.
Baterai NiMH adalah baterai yang paling ramah lingkungan, tidak lagi
menggunakan kadmium beracun, dapat menghilangkan pencemaran logam
berat pada lingkungan. Beberapa negara memiliki penekanan kuat pada
perlindungan lingkungan untuk mempromosikan penggunaan baterai nikel
hidrogen, karena lebih mudah untuk menggunakan kembali. Ni-MH baterai
karena biaya tinggi, tetapi juga ramah lingkungan, sehingga masih ada
3. Lithium Ion (Li
Tidak seperti Ni
Memory Effect. B
tetapi lebih popul
baterai ini adalah Ga
LiON) merupakan tipe baterai yang sering dipa
NiMH baterai jenis ini tidak lagi menyebabka
t. Baterai LiON ini lebih ringan dari pada dua tipe
populer dan mahal. Adapun kelebihan dan kekuran
lah.
Gambar 2.3 Nickel Metal Hydride Baterai
dipakai saat ini.
abkan Dreaded
tipe sebelumnya
• Kelebihan tersebut antara lain :
1. Lebih ringan. Elektroda baterai lithium-ion terbuat dari lithium yang
ringan dan karbon. Lithium adalah elemen yang sangat reaktif, artinya dia
banyak energi yang bisa disimpan dalam ikatan atomnya.
2. Lebih bertenaga. Satu kilogram baterai lithium-ion bisa menampung 150
watt-jam, sementara satu kilogram baterai NiMH (nickel-metal hydride)
hanya bisa menampung 100 watt-jam.
3. Lebih kuat. Sebuah baterai lithium-ion hanya kehilangan 5% isinya setiap
bulan, dibandingkan dengan baterai NiMH yang kehilangan 20% isinya
per bulan.
4. Lebih tahan lama. Baterai lithium-ion bisa menangani ratusan kali siklus
isi / kuras (charge/discharge).
5. Tidak ada efek memory, itu artinya Anda tidak harus menunggu baterai
benar-benar kosong untuk melakukan isi ulang
• Kelemahan yang dimiliki baterai lithium-ion :
1. Baterai lithium-ion mulai terdegradasi sejak meninggalkan pabrik. Baterai
ini hanya kuat bertahan dua sampai tiga tahun, sejak tanggal perakitan,
tidak peduli apakah Anda menggunakannya atau tidak.
2. Baterai lithium-ion sangat sensitif terhadap suhu tinggi. Suhu yang tinggi
3. Usia baterai akan tamat, jika Anda benar-benar menggunakannya sampai
kosong.
4. Satu set baterai lithium-ion memiliki komputer on-board untuk
mengaturnya. Hal ini membuat harga baterai terdongkrak.
5. Terdapat peluang kecil, apabila proses pengepakannya buruk, baterai
akan meledak dan terbakar.
2.3 Sistem Pengisian Baterai Laptop
Gambar 2.5 Sistem Pengisian Baterai
Konsep kerja charger baterai adalah charger mengubah tegangan AC dari
PLN (biasanya 220 V) menjadi tegangan DC yang lebih besar dari pada tegangan
baterai. Dengan adanya beda tegangan antara charger dengan baterai maka listrik
akan mengalir. Contoh, jika pengguna (user) ingin mengisi baterainya yang memiliki
tegangan 10,8 V, maka tegangan yang digunakan untuk charger harus lebih besar
dari pada tegangan baterai tersebut yaitu 18 V, atau 19 V, atau 20 V, dan lain-lain.
Sistem pengisian baterai laptop pada umumnya sama saja antara satu laptop
dengan laptop yang lain. Membutuhkan suatu charger yang memiliki tegangan yang
lebih tinggi dibanding dengan tegangan baterai laptop itu. Baterai laptop akan diisi
hingga penuh (100%). Ketika baterai sudah penuh, tidak ada perubahan yang terjadi
(100%). Perubahan yang terjadi hanyalah peringatan bahwa baterai sudah penuh (bisa
berupa indikator lampu ataupun berupa peringatan darisoftware), namun jikacharger
belum dicabut dari laptop maka baterai akan terus diisi. Ada laptop yang sudah
menggunakan sistem otomatis menghentikan pengisian baterai ketika baterai sudah
penuh, namun output dari charger yang keluar masih mengeluarkan arus dan
tegangan.
Berdasarkan nilai Satuan Internasional dari kapasitas baterai yaitu Ah
(Ampere-hour) dapat disimpulkan rumus untuk mencari lama pengisian baterai atau
untuk mencari nilai besaran kapasitas baterai adalah :
= .
Keterangan:
I = Arus yang mengalir darichargerlaptop (Ampere)
t = waktu pengisian (hour)
Contoh, jika kapasitas baterai sebesar 4,1 Ah dan mempunyai output charger
sebesar 4 A, maka lama waktu pengisian adalah 4,1 Ah / 4 A = 1,025 h atau 1 jam
1,5 menit.
2.4 Voltage Regulator
Pengatur tegangan (voltage regulator) berfungsi menyediakan suatu tegangan
keluaran dc tetap yang tidak dipengaruhi oleh perubahan tegangan masukan, arus
beban keluaran, dan suhu. Pengatur tegangan adalah salah satu bagian dari rangkaian
setelah melalui proses penyearahan tegangan AC menjadi DC. Pengatur tegangan
dikelompokkan dalam dua kategori, pengatur linier dan switching regulator. yang
termasuk dalam kategori pengatur linier, dua jenis yang umum adalah pengatur
tegangan seri (Series Regulator) dan pengatur tegangan parallel (Shunt Regualtors).
Dua jenis pengatur di atas dapat diperoleh untuk keluaran tegangan positif maupun
negatif. Sedangkan untuk switching regulator terdapat tiga jenis konfiguarsi yaitu,
step-up, step-down dan inverting. Regulator 78xx sebuah keluarga sirkuit terpadu
regulator tegangan linier monolitik bernilai tetap. Keluarga 78xx adalah pilihan utama
bagi banyak sirkuit elektronika yang memerlukan catu daya teregulasi karena mudah
digunakan dan harganya relatif murah. Untuk spesifikasi IC individual,xxdigantikan
dengan angka dua digit yang mengindikasikan tegangan keluaran yang didesain,
contohnya 7805 mempunyai keluaran 5 volt dan 7812 memberikan 12 volt. Keluarga
78xx adalah regulator tegangan positif, yaitu regulator yang didesain untuk
memberikan tegangan keluaran yang relatif positif terhadap ground bersama.
Keluarga 79xx adalah peranti komplementer yang didesain untuk catu negatif. IC
78xx dan 79xx dapat digunakan bersamaan untuk memberikan regulasi tegangan
terhadap pencatu daya split.IC 78xx mempunyai tiga terminal dan sering ditemui
dengan kemasan TO220, walaupun begitu, kemasan pasang-permukaan D2PAK dan
kemasan logam TO3 juga tersedia. Peranti ini biasanya mendukung tegangan
masukan dari 3 volt di atas tegangan keluaran hingga kira-kira 36 volt, dan biasanya
mempu pemberi arus listrik hingga 1.5 Ampere (kemasan yang lebih kecil atau lebih
2.5 Mikrokontroler
Suatu kontroler digunakan untuk mengontrol suatu proses atau aspek-aspek
dari lingkungan. Satu contoh aplikasi dari mikrokontroler adalah untuk memonitor
rumah kita. Ketika hari gelap kontroler akan menyalakan lampu dan begitu pula
sebaliknya. Pada masanya, kontroler dibangun dari komponen-komponen logika
secara keseluruhan, sehingga menjadikannya besar dan berat. Setelah itu barulah
dipergunakan mikroprosesor sehingga keseluruhan kontroler masuk kedalam PCB
yang cukup kecil. Hingga saat ini masih sering kita lihat kontroler yang dikendalikan
oleh mikroprosesor biasa (Zilog Z80, Intel 8088, Motorola 6809, dsb). Proses
pengecilan komponen terus berlangsung, semua komponen yang diperlukan guna
membangun suatu kontroler dapat dikemas dalam satu keping. Maka lahirlah
computer keping tunggal (one chip microcomputer) atau disebut juga mikrokontroler.
Mikrokontroler adalah suatu IC dengan kepadatan yang sangat tinggi, dimana semua
bagian yang diperlukan untuk suatu kontroler sudah dikemas dalam satu keping.
2.5.1 Struktur Mikrokontroller
Secara umum semua mikrokontroler memiliki struktur umum yang sama,
Gambar 2. 6 Struktur Mikrokontroler
Pada gambar 2.6 terlihat bahwa sebuah mikrokontroler terdiri dari beberapa
bagian. Bagian-bagian tersebut saling dihubungkan dengan internal dan pada
umumnya terdiri dari 3 macambusyaituaddress bus,data bussdancontrol bus.
Masing-masing bagian memiliki fungsi-fungsi sebagai berikut.
1. Register
Register merupakan suatu tempat penyimpanan (variabel) bilangan bulat yang
terdiri dari 8 atau 16 bit. Pada umumnya register memiliki jumlah yang banyak,
masing-masing ada yang memiliki fungsi khusus dan ada pula yang memiliki fungsi
atau kegunaan secara umum. Register yang memiliki fungsi secara khusus
misalnyaregister timeryang berisi data penghitungan pulsa untuktimer, atau register
fungsi umum digunakan untuk menyimpan data sementara yang diperlukan untuk
proses penghitungan dan proses operasi mikrokontroler. Register dengan fungsi
umum sangat dibutuhkan dalam sistem mikrokontroler karena mikrokontroler hanya
mampu melakukan operasi aritmetik atau logika hanya pada satu atau dua operand
saja, sehingga untuk operasi-operasi yang melibatkan banyak variabel harus
dimanipulasi dengan menggunakan variabel-variabel register umum.
2. Accumulator
Merupakan salah satu register khusus yang berfungsi sebagai operand umum
proses aritmetika dan logika.
3. Program Counter
Merupakan salah satu register khusus yang berfungsi sebagai
pencacah/penghitung eksekusi program mikrokontroler.
4. ALU (Arithmetic and Logic Unit)
ALU memiliki kemampuan dalam mengerjakan proses-proses aritmatika
(penjumlahan, pengurangan, perkalian, pembagian) dan operasi logika (misalnya
AND, OR, XOR, NOT) terhadap bilangan bulat 8 atau 16 bit.
5. Clock Circuits
Mikrokontroler merupakan rangkaian logika sekuensial, dimana proses kerjanya
berjalan melalui sinkronisasiclock. Oleh karena itu diperlukanclock circuitsyang
6. Internal ROM (Read Only Memory)
Merupakan memori penyimpan data dimana data tersebut tidak dapat diubah atau
dihapus (hanya dapat dibaca). ROM biasanya diisi dengan program untuk dijalankan
oleh mikrokontroler segera setelahpower dihidupkan. Data dalam ROM tidak dapat
hilang meskipunpowerdimatikan.
7. Stack Pointer
Stack merupakan bagian dari RAM yang memiliki metode penyimpanan dan
pengambilan data secara khusus. Data yang disimpan dan dibaca tidak dapat
dilakukan dengan cara acak karena data yang dituliskan ke dalam stack yang berada
pada urutan yang terakhir merupakan data yang pertama kali dibaca kembali. Stack
Pointerberisioffsetdimana posisi datastackyang terakhir masuk (atau yang pertama
kali dapat diambil).
8. I/O (Input/Output) Ports
Merupakan sarana yang digunakan oleh mikrokontroler untuk mengakses
peralatan-peralatan lain di luar sistem. I/O Port berupa pin-pin yang dapat berfungsi
untuk mengeluarkan data digital ataupun sebagai masukan data eksternal.
9. Interrupt Circuits
Interrupt Circuits memiliki fungsi untuk mengendalikan sinyal-sinyal interupsi
normal program mikrokontroler untuk selanjutnya menjalankan sub-program untuk
melayani interupsi tersebut.
Diagram blok di atas tidak selalu sama untuk setiap jenis mikrokontroler. Beberapa
mikrokontroler menyertakan rangkaian ADC (Analog to Digital Converter) di
dalamnya, ada pula yang menyertakan port I/O serial disamping port I/O parallel
yang sudah ada.
10. Internal RAM (Random Acces Memory)
Merupakan memori penyimpan data dimana data tersebut dapat diubah atau
dihapus. RAM biasanya berisi data-data variable dan register. Data yang tersimpan
pada RAM bersifatvolatileyaitu akan hilang bila catu daya yang terhubung padanya
dimatikan.
2.5.2 Prinsip kerja Mikrokontroller
Prinsip kerja sebuah mikrokontroler dapat dijelaskan sebagai berikut.
1. Berdasarkan data yang ada pada register Program Counter. Mikrokontroler
mengambil data dari ROM dengan alamat sebagaimana ditunjukkan dalam
Program Counter. Selanjutnya Program Counter ditambah nilainya dengan 1
(increment) secara otomatis. Data yang diambil tersebut merupakan urutan
instruksi program pengendali mikrokontroler yang sebelumnya telah dituliskan
oleh pembuatnya.
2. Instruksi tersebut diolah dan dijalankan. Proses pengerjaan bergantung pada jenis
instruksi; bisa membaca, mengubah nilai-nilai dalam register, RAM, isi portatau
melakukan pembacaan dan dilanjutkan dengan pengubahan data.
3. Program Countertelah berubah nilainya (baik karena penambahan secara
otomatis sebagaimana dijelaskan pada langkah 1 di atas atau karena pengubahan
data pada langkah 2. Selanjutnya yang dilakukan mikrokontroler adalah
mengulang kembali siklus ini pada langkah 1. Demikian seterusnya hingga catu
daya dimatikan.
Dengan membuat program yang bermacam-macam, tentunya mikrokontroler
dapat mengerjakan tugas yang bermacam-macam pula. Fasilitas-fasilitas yang ada
misalnya timer/counter,port I/O,serial port,Analog to Digital Converter
(ADC) dapat dimanfaatkan oleh programmer untuk menghasilkan kinerja yang
digital untuk mengukur tegangan sinyal masukan, selanjutnya hasil pembacaan ADC
diolah untuk kemudian dikirimkan ke sebuah display yang terhubung pada port I/O
guna menampilkan hasil pembacaan yang telah diolah. Proses pengendalian ADC,
pemberian sinyal-sinyal yang tepat pada display, kesemuanya dikerjakan secara
berurutan pada program yang ditulis dalam ROM.
Penulisan program mikrokontroler pada umumnya menggunakan bahasa
assembly untuk mikrokontroler yang bersangkutan (setiap jenis mikrokontroler
memiliki instruksi bahasa assembly yang berbeda-beda). Dengan bantuan sebuah
pesawat komputer (PC), bahasa assembly tersebut diubah menjadi bahasa mesin
mikrokontroler dan selanjutnya disalin ke dalam ROM dari mikrokontroler.
2.6 Relay
Gambar 2.8 Relay
Relay adalah saklar elektronik yang dapat membuka atau menutup rangkaian
atas kumparan, pegas,
(normally close dan norm
Normally open
ini saat relay tidak aktif
close(NC) adalah keada
atau dapat dikatakan sak
cara kerjanya, relay da
untuk menggerakkan sa
kerja relay maka akan tim
mengalir pada lilitan ka
kemudian akan menarik
kumparan dimatikan ma
akan menarik saklar ke k
s, saklar (terhubung pada pegas) dan 2 kont
n normally open).
open(NO) adalah keadaan ketika saklar terhubung de
ktif atau dapat dikatakan saklar dalam kondisi terbuka
daan dimana saklar terhubung dengan kontak ini s
saklar dalam kondisi tertutup. Berdasarkan pada
dapat bekerja karena adanya medan magnet ya
n saklar. Saat kumparan diberikan tegangan sebe
n timbul medan magnet pada kumparan karena ada
n kawat. Kumparan yang bersifat sebagai elekt
rik saklar dari kontak NC ke kontak NO. Jika t
aka medan magnet pada kumparan akan hilang se
e kontak NC.
Gambar 2.9 Sistem kerja relay saat NO dan NC
2.7 Transistor
Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai
sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal
atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana
berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan
pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya. Pada umumnya,
transistor memiliki 3 terminal. Tegangan atau arus yang dipasang di satu terminalnya
mengatur arus yang lebih besar yang melalui 2 terminal lainnya. Transistor adalah
komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern. Dalam rangkaian
analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog
melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil, dan penguat sinyal radio. Dalam
rangkaian2 digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa
transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate,
memori, dan komponen-komponen lainnya.
Pada umumnya, transistor memiliki dua macam, yaitu transistor bipolar
(dikenal dengan singkatan BJT) dan field effect (dikenal dengan singkatan FET)
dimana masing-masing jenis ini bekerja secara berbeda-beda.
a) Bipolar Transistor merupakan transistor yang memiliki dua macam muatan
mengalirkan arus listrik, yaitu elektron dan hole, oleh sebab itu disebut
daerah/lapisan pembatas yang dinamakan zona depletion, dan ketebalan
lapisan ini dapat diatur dengan kecepatan tinggi dengan tujuan untuk
mengatur aliran arus utama tersebut. Transistor bipolar memiliki kategori
tambahan yaitu homojunction untuk satu jenis semikonduktor (semua silikon),
dan heterojunction yang memiliki lebih dari satu jenis semikonduktor
(terutama silikon dan silicon-germanium, Si/Si1-xGex/Si). Saat ini
homojunction silikon, biasanya disebut BJT, adalah jenis silikon yang paling
umum digunakan. Namun, kinerja tertinggi (frekuensi dan kecepatan) adalah
hasil dari transistor bipolar hetero (HBT).
b) Field Effect Transistor, merupakan transistor jenis kedua yang disebut juga
transistor unipolar. Transistor jenis ini hanya menggunakan satu pembawa
muatan yaitu elektron saja atau lubang saja tergantung dari tipe
FET-nya. Dalam FET, arus listrik utama mengalir dalam satu saluran konduksi
sempit dengan zona depletion di kedua sisinya. Bandingkan dengan transistor
bipolar dimana daerah basis memotong arah arus listrik utama. Dan ketebalan
dari daerah perbatasan ini dapat diubah dengan perubahan tegangan yang
diberikan, untuk mengubah ketebalan saluran konduksi tersebut.
Jika dilihat dari banyak kategorinya, maka transistor bisa dikelompokkan
sebagai berikut :
a) Berdasarkan materi semikonduktor: Germanium, Silikon, Gallium Arsenide
b) Berdasarkan kemasan fisik: Through Hole Metal, Through Hole Plastic,
c) Berdasarkan tipe: UJT, BJT, JFET, IGFET (MOSFET), IGBT, HBT,
MISFET, VMOSFET, MESFET, HEMT, SCR serta pengembangan dari
transistor yaitu IC (Integrated Circuit) dan lain-lain.
d) Berdasarkan polaritas: NPN atau N-channel, PNP atau P-channel
e) Berdasarkan maximum kapasitas daya: Low Power, Medium Power, High
Power
f) Berdasarkan maximum frekuensi kerja: Low, Medium, atau High Frequency,
RF transistor, Microwave, dan lain-lain
g) Berdasarkan Aplikasi: Amplifier, Saklar, General Purpose, Audio, Tegangan
Tinggi
Setelah diketahui pengelompokkan transistor berdasarkan kategorinya, kita
juga akan mengetahui fungsi-fungsi dari kegunaan transistor secara umum :
1. Sebagai penguat amplifier.
2. Sebagai pemutus dan penyambung (switching).
3. Sebagai pengatur stabilitas tegangan.
4. Sebagai peratas arus.
5. Dapat menahan sebagian arus yang mengalir.
6. Menguatkan arus dalam rangkaian.
2.8 Code Vision AVR
CodeVision AVR merupakan sebuah software yang digunakan untuk
memprogram mikrokontroler yang sekarang ini telah umum. Mulai dari penggunaan
untuk kontrol sederhana sampai kontrol yang cukup kompleks, mikrokontroler dapat
berfungsi jika telah diisi sebuah program, pengisian program ini dapat dilakukan
menggunakan compiler yang selanjutnya di download ke dalam mikrokontroler
menggunakandownloader.Salah satu compiler program yang umum digunakan
sekarang ini adalahCodeVision AVRyang menggunakan bahasa pemrograman C.
CodeVision AVR mempunyai suatu keunggulan dari compiler lain, yaitu
adanya codewizard, fasilitas ini memudahkan kita dalam inisialisasi mikrokontroler
yang akan kita gunakan. CodeVision telah menyediakan konfigurasi yang bisa diatur
pada masing-masingchipmikrokontroler yang akan kita gunakan, sehingga kita tidak
perlu melihatdatasheetuntuk sekedar mengonfigurasi mikrokontroler.
2.9 Bahasa C
Bahasa C adalah bahasa pemograman tingkat menengah diatas bahasa
assembly. Bahasa pemograman ini ditulis dengan sandi yang hanya di mengerti oleh
mesin saja, oleh karena itu hanya digunakan bagi yang memprogram mikroprosesor.
Program dalam bahasa C ini selalu berbentuk fungsi seperti dengan
menggunakan main ( ), program yang dijalankan berada di dalam tubuh program
yang dimulai dengan tanda kurung kurawal buka “{“ dan di akhiri dengan kurung
untuk mengapit argument suatu fungsi. Semua yang tertulis dalam tubuh program
disebut blok.
2.10 Komunikasi Serial
Komunikasi serial merupakan data dengan pengiriman data secara satu per
satu pada suatu satuan waktu. Sehingga komunikasi serial hanya membutuhkan dua
jalur kabel data, yaitu satu jalur untuk pengiriman data yang disebut Transmit (Tx)
dan satu jalur untuk penerimaan data yang disebut Receive (Rx). Yang menjadi
kelebihan dari komunikasi serial adalah jarak pengiriman dan penerimaan dapat
dilakukan dalam jarak yang cukup jauh dibandingkan dengan komunikasi paralel.
Tetapi kekurangannya adalah pengiriman dan penerimaan data lebih lambat daripada
komunikasi paralel.
Dalam komunikasi serial terdapat dua mode komunikasi, yaitu:
• Mode sinkron
Mode sinkron merupakan mode komunikasi serial yang pengiriman tiap bit
datanya dilakukan dengan menggunakan sinkronisasi clock. Pada saat transmiter
hendak mengirimkan data, harus disertai clock untuk sinkronisasi antara transmiter
danreceiver.
• Mode asinkron
Komunikasi asinkron serial merupakan sebuah protokol transmisi asinkronus,
rate) yang telah disepakati oleh masing-masing sistem yang akan berkomunikasi.
Sinyal start dikirimkan terlebih dahulu sebelum data dan sinyal stop dikirimkan
setelah setiap data selesai dikirimkan. Sinyal start berfungsi untuk mempersiapkan
mekanisme penerimaan untuk menerima dan memproses data yang akan dikirimkan
dan sinyal stop berfungsi untuk mempersiapkan mekanisme penerimaan data
berikutnya.
2.11 Komunikasi Serial RS-232
Standar RS-232 ditetapkan oleh Electronic Industry Association and
Telecomunication Industry Association pada tahun 1962. Standar ini hanya
menyangkut komunikasi data antara komputer dengan alat-alat pelengkap komputer.
Komunikasi pada RS-232 dengan PC adalah komunikasi asinkron. Dimana sinyal
clock-nya tidak dikirim bersamaan dengan data. Masing-masing data disinkronkan
menggunakanclockinternal pada tiap-tiap sisinya.
Data-data dalam komunikasi serial dikirimkan untuk logika ‘1’ sebagai
tegangan -3 s/d -25 volt dan untuk logika ‘0’ sebagai tegangan +3 s/d +25 volt,
dengan demikian tegangan dalam komunikasi serial memiliki ayunan tegangan
maksimum 50 volt, sedangkan pada komunikasi paralel hanya 5 volt. Hal ini
menyebabkan gangguan pada kabel-kabel panjang lebih mudah diatasi dibanding
Konektor RS-232 awalnya dikembangkan untuk 25 pin dan kemudian dikenal
sebagai konektor DB25, namun pada kebanyakan personal computer saat ini lebih
banyak menggunakan konektor dengan pin lebih sedikit yaitu DB9.
Cara termudah untuk menghubungkan dua PC adalah dengan menggunakan
konfigurasi kabel RS-232 null modem. Untuk koneksi sederhana, cukup
menggunakan tiga jalur kabel RS-232 yang menghubungkan jalur sinyal ground,
receive,dantransmit.
Konfigurasi kabel RS-232 null modem dengan handshaking dapat dilakukan
dengan beberapa cara, antara lain: loopback handshaking antara dua PC, atau
complete handshaking antara dua sistem. Tipe konfigurasi kabel null modem yang
paling banyak digunakan adalah
2.12 Komunikasi USB
USB (Universal Serial Bus) adalah sebuah standard komunikasi serial yang
digunakan untuk komunikasi antar perangkat. Pada awalnya sistem USB didesain
dari perkembangan sebuah antarmuka untuk berkomunikasi dengan
bermacam-macam tipe periferal tanpa batasan dan kesulitan dalam penggunaanya, tidak seperti
pada perangkat antarmuka sebelumnya. Perangkat antarmuka USB memiliki banyak
kelebihan dibanding perangkat antarmuka sebelumnya, seperti :
1. Mudah untuk digunakan, sehingga tidak perlu lagi mengotak-atik
konfigurasi-konfigurasi dansetupyang rumit
2. Cepat, sehingga tidak akan terjadi kemacetan komunikasi pada peranti
antarmukanya
3. Dapat dipercaya, karena tingkat kesalahan komunikasi (galat) jarang terjadi,
karena menggunakan metode automatic retries (pengulang otomatis) ketika
terjadi kesalahan
4. Serbaguna, banyak macam perangkat periferal yang dapat menggunakan
peranti antarmuka ini
5. Biaya yang minim, sehingga dalam pembuatan peralatannya tidak
memerlukan dana yang banyak daya rendah
6. Didukung oleh sistem operasi windows, linux dan sistem operasi yang lain,
sehingga dapat mempermudah pengembang untuk mengembangkan perangkat
antarmuka yang diinginkannya.
Pada setiap komputer masa kini telah terdapat port USB yang dapat digunakan
untuk menghubungkan perangkat lain (periferal) seperti keyboard, mouse, scanner,
digital camera, printer dan peralatan lain sebagai perangkat tambahan dengan
masing-masing kegunaanya.
USB merupakan solusi komunikasi antara komputer dengan perangkat lain
yang dibutuhkan oleh sistem komputer tersebut, karena sistem antarmukanya cocok
untuk semua tipe perangkat yangstandard. Suatu sistem USB pada
umumnya terdiri dari beberapa bagian diantaranya :
1. Host controller, pada sistem USB terdapat beberapa host yang bertanggung
jawab pada keseluruhan protokol sistem USB. Host controller bertugas
peralatan USB yang dapat menggunakan jalur bus data kecuali mendapat
persetujuan darihost controller
2. Hub, seperti halnyahubuntuk jaringan komputer, USBhubmenyediakan titik
interkoneksi yang dapat memungkinkan banyak peralatan USB untuk dapat
terhubung terhadap host controller. Topologi jaringan yang digunakan oleh
sistem USB adalah topologi star, semua perangkat USB secara logika
terhubung langsung dengan host controller. Hub terhubung dengan USBhost
controller secara upstream (data mengalir menuju ke host) dan terhubung
dengan peralatan USB secara downstream (data mengalir dari host ke
perangkat USB). Fungsi utama dari hub adalah bertanggung jawab untuk
mendeteksi pada pemasangan dan pelepasan peralatan USB denganportUSB
3. Peralatan USB, semua hal pada sistem USB selain host controllermerupakan
peralatan USB. Dalam kecepatan transfer datanya peralatan USB
dikelompokan menjadi 3 (tiga) yaitu : low speed (kecepatan transfer hingga
1,5 Mbps), full speed (kecepatan transfer hingga 12 Mbps), dan high speed
(kecepatan transfer data hingga 480 Mbps).
2.13 USB to RS-232
USB to RS-232 adalah konektor yang dapat menghubungkan antara
komputer yang menggunakan USB dengan perangkat elektronik lainnya yang
Gambar 2.12 USB to RS-232
USB adalah singkatan dari Universal Serial Bus dan pada dasarnya
merupakan standar antarmuka eksternal untuk komunikasi komputer dengan berbagai
perangkat lain. Perangkat USB yang umum digunakan sekarang adalah keyboard,
mouse, pen drive, kamera digital, CD & DVD Writer eksternal, printer, dll.
Saat ini ada dua versi USB yang digunakan, yakni USB 2.0 dan USB 3.0.
Karena USB selalu memiliki kompatibilitas ke belakang dengan versi-versi
sebelumnya, USB 3.0 juga kompatibel dengan USB 2.0. Perangkat-perangkat USB
baru biasanya kompatibel dengan USB 2.0. USB 2.0 memiliki kecepatan transmisi
data maksimal sebesar 480 Mbps atau 60 MBps dan inilah yang menjadi perbedaan
paling mendasar antara kedua standar ini. Kelebihan lain dari USB adalah,
perangkat-perangkatnya hot-pluggable, yang berarti anda tidak perlu me-restart sistem anda
untuk menggunakannya.
Sedangkan RS-232 adalah standar komunikasi serial yang didefinisikan
DTE) dan perangkat komunikasi data (data communications equipment atau DCE)
menggunakan pertukaran data biner secara serial. Di dalam definisi tersebut, DTE
adalah perangkat komputer dan DCE sebagai modem walaupun pada kenyataannya
tidak semua produk antarmuka adalahDCE yang sesungguhnya. Komunikasi RS-232
diperkenalkan pada 1962 dan pada tahun 1997, Electronic Industries Association
mempublikasikan tiga modifikasi pada standar RS-232 dan menamainya menjadi
EIA-232.
Standar RS-232 mendefinisikan kecepatan 256 kbps atau lebih rendah dengan
jarak kurang dari 15 meter. Dengan susunan pin khusus yang disebut null modem
cable, standar RS-232 dapat juga digunakan untuk komunikasi data antara dua
38
Perancangan dan realisasi sistem merupakan bagian yang penting dari seluruh
pembuatan tugas akhir. Pada prinsipnya perancangan yang baik dan dilakukan secara
sistematik, akan memberikan kemudahan dalam proses pembuatan alat serta
analisanya. Bab ini akan membahas perancangan yang merupakan proses dari
pembuatan alat yang meliputi perancanganhardwaredan perancangansoftware.
3.1 Perancangan Sistem
Pada perancangan Alat pengisi dan pemutus baterai laptop otomatis ini secara
umum sistem terdiri dari input, proses, dan output. Setiap bagian mempunyai fungsi
masing-masing yang berkaitan dalam sistem sehingga alat ini dapat berjalan sesuai
keinginan.
Gambaran secara umum cara kerja sistem alat pengisi dan pemutus baterai
laptop otomatis ini berdasar Gambar 3.1 adalah pertama-tama input tegangan AC dari
PLN untuk menyalakan charger laptop, tetapi kondisi pada saat charger baru
dinyalakan adalah tidak mencharge laptop, dikarenakan mikrokontroler belum
mendapat perintah yang dikirimkan dari software. Pada software dapat dilakukan
pengaturan set point low dan set point full yang diinginkan. Pengaturan set point
bertujuan sebagai acuan untuk mengaktifkan pengisian dan pemutusan charger
otomatis. Pada saat level baterai mencapai set point low yang ditentukan, software
mengirimkan logika bit “1” ke mikrokontroler untuk mengaktifkan relay dan charger
mulai mengisi baterai laptop, setelah mencapai level baterai mencapai set point full
yang ditentukan, software mengirimkan logika bit “0” ke mikrokontroller untuk
memberi perintah relay off dan charger memutuskan tegangan yang mengalir ke
baterai laptop.
Pada sistem ini terdapat bagian utama yaitu input, proses, dan output. Tiga
bagian utama ini akan dibahas lebih mendetail setiap bagian utama dari sistem.
3.1.1 BagianInput
Input dari sistem ini adalah tegangan AC dan software pada laptop. Tegangan
AC adalah sebagai sumber tegangan untuk mengaktifkan charger laptop, relay dan
mikrokontroller, dimana tegangan yang masuk pada relay dan mikrokontroler sudah
diregulasi menggunakan regulator. Software dapat mendeteksi kondisi level baterai
full. Setelah set point yang ditentukan sudah terpenuhi software akan memberikan
input kepada mikrokontroller berupa bit “0” atau bit “1” yang akan selanjutnya
diproses. Software akan terus memberikan input dan informasi kondisi level baterai
terus-menerus kepada mikrokontroller saat alat digunakan.
3.1.2 Bagian Proses
Mikrokontroler AVR AT Tiny 2313 digunakan sebagai perangkat utama
untuk mengontrol sistem alat pengisi dan pemutus otomatis baterai laptop.
Mikrokontroler akan memproses masukan dari software berupa bit “0” atau bit “1”
yang berfungsi sebagai pengaktif relay atau sebagai penon-aktif relay, dimana relay
yang aktif akan meneruskan input tegangan AC PLN menjadi tegangan output DC
yang sudah diregulasi pada charger laptop.
3.1.3 BagianOutput
Bagian ouput merupakan hasil dari input yang sudah melalui bagian proses
yaitu berupa output dari mikrokontroler yang memberi perintah untuk menggerakkan
relay. Pada relay aktif dengan kondisi Normally Close (NC), maka kondisi charger
akan on dan mengisi baterai laptop. Pada relay aktif dengan kondisi Normally Open
3.2 Pemilihan Komponen
Pemilihan jenis-jenis komponen yang akan digunakan dalam perancangan dan
pembuatan suatu perangkat adalah hal yang sangat mutlak untuk dilakukan, karena
hal tersebut akan berdampak terhadap kualitas perangkat, efisiensi, dan efektifitas
perangkat yang akan dibuatnya. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam
pemilihan komponen adalah kualitas komponen, keakuratan dan tingkat kecepatan
dalam melakukan pekerjaan, bentuk serta dimensi komponen, dan juga dana agar
efisien dalam pengeluaran.
3.2.1 Pemilihan Jenis Mikrokontroler
Jenis mikrokontroler yang digunakan pada sistem ini harus memiliki kriteria
dasar yang mendukung sistem yang akan dibuat, seperti :
1. Kecepatan dalam menerima dan memberikan informasi yang cepat
2. Memiliki komunikasi UART serial-232
3. Memiliki 1 TX dan 1 RX
4. Memiliki kapasitas EEPROM sebagai penyimpan perintah
Tabel 3.1 Perbandingan Jenis Mikrokontroler
Spesifikasi Jenis Mikrokontroler
ATMega8535 ATMega8 ATTiny2313
Kecepatan 0–16 MHz 0–16 MHz 0–20 MHz
EEPROM 512 byte 512 byte 128 byte
I/O 32 23 18
PIN 40 28 20
TX/RX 1TX/1RX 1TX/1RX 1TX/1RX
Harga Rp 54.000 Rp 51.000 Rp 24.000
Pada tabel 3.1 terlihat perbedaan pada masing-masing IC disetiap
spesifikasinya. Dari perbedaan pada tabel di atas, IC ATtiny 2313 lebih efisien dari
spesifikasi yang diinginkan, karena pada perancangan alat ini dibutuhkan kecepatan
dalam memberikan informasi kepada mikrokontroler. Dalam hal ini mikrokontroler
ATtiny 2313 lebih cepat dibanding mikrokontroler lain. Walaupun kapasitas
EEPROM pada mikrokontroler ATtiny 2313 lebih kecil, hal tersebut tidak menjadi
masalah, karena pemanfaatan EEPROM efisien dalam Tugas Akhir ini yang hanya
sebagai penyimpan kondisi baterai yang diberikan ke mikrokontroler. Hal ini menjadi
lebih efisien dalam pemanfaatan kapasitas, sehingga tidak banyak sisa kapasitas yang
tidak digunakan dalam eksekusi perintah. Dilihat dari sisi harga, mikrokontroler
ATtiny 2313 lebih ekonomis dibanding mikrokontroler yang lain.
3.2.2 Pemilihan Jenis Komunikasi Data
Komunikasi data merupakan hal yang penting dalam proses sinkronisasi
digunakan perangkat komunikasi serial yaitu USB to Serial RS-232. Berikut ini
adalah alasan-alasan menggunakan perangkat komunikasi tersebut :
1. Mudah untuk digunakan, sehingga tidak perlu lagi mengotak-atik
konfigurasi-konfigurasi dansetupyang rumit.
2. Cepat, sehingga tidak akan terjadi kemacetan komunikasi pada peranti
antarmukanya.
3. Dapat dipercaya, karena tingkat kesalahan komunikasi (galat) jarang terjadi,
karena menggunakan metode automatic retries (pengulang otomatis) ketika
terjadi kesalahan.
4. Serbaguna, banyak macam perangkat periferal yang dapat menggunakan peranti
antarmuka ini.
5. Biaya yang minim, sehingga dalam pembuatan peralatannya tidak memerlukan
dana yang banyak.
6. Didukung oleh sistem operasi windows, linux dan sistem operasi yang lain,
sehingga dapat mempermudah pengembang untuk mengembangkan perangkat
antarmuka yang diinginkannya.
Dari beberapa alasan yang sudah dijabarkan, maka sudah jelas efektifitas dari
USB to Serial RS-232. Bisa disimpulkan bahwa, USB merupakan solusi yang tepat
3.2.3 Pemilihan Jenis Transistor
Jenis Transistor yang digunakan pada sistem ini harus memiliki spesifikasi
yang mendukung sistem yang akan dibuat, seperti :
1. Mempunyai arus yang tinggi
2. Mempunyai penguatan gain DC
3. Ketahanan terhadap tegangan sumber harus baik
Tabel 3.2 Perbandingan Jenis Transistor
Harga Rp 20.000 Rp 15.000 Rp 2.500
Pada tabel 3.2 terlihat perbedaan pada masing-masing transistor disetiap
spesifikasinya. Dari perbedaan pada tabel di atas, transistor D882 memiliki
spesifikasi yang dibutuhkan dalam sistem ini. D882 memiliki gain DC (hFE) yang
paling besar diantara yang lain. Walaupun dilihat dari besar arus ICtidak yang paling
besar, tetapi dilihat dari spesifikasi gain DC yang paling besar, hal ini lebih
diutamakan dibanding besar arus IC. Penguatan yang tinggi dapat mengurangi
kegagalan dalam menggerakkan relay. Pemilihan transistor D882 juga dilihat harga
yang paling ekonomis dan penggunaannya lebih efisien dari transistornya.
datasheet transistor D882 sudah jelas disebutkan aplikasi transistor ini adalah dalam
penggunaanrelay driver
3.3 Perancangan Alat
Perancangan alat terbagi kedalam dua bagian yaitu perancangan hardware
yang akan membahas segala sesuatu mengenai hardware hingga pengontrol switch
pada relay. Kemudian perancangan perangkat lunak (software) yang akan membahas
tentang alir program yang tersinkronisasi dengan perangkat kerasnya. Berikut ini
akan dibahas secara detail perancangan hardware yang berupa rangkaian elektronik
dan juga perancangansoftware.
3.3.1 Perancangan Perangkat Keras (Hardware)
Gambar 3.3 Rancangan secara keseluruhan
Perancangan hardware adalah perancangan rangkaian elektronik yang dibuat
saling terkait agar terjadi hubungan sistem yang berkaitan satu sama lain dengan
tujuan terciptanya sistem kerja yang berfungsi sesuai keinginan.
Dalam perancangan hardware alat pengisi dan pemutus baterai laptop
otomatis, perangkat harus kompatibel bisa digunakan untuk berbagai jenis merek
laptop yang ada saat ini. Output pada alat ini dirancang dengan berbagai macam
bentuk port charger yang bisa diganti-ganti agar bisa digunakan untuk berbagai jenis
berfungsi sebagai kontrol charger off atau charger on, dan 1 buah rangkain sistem
minimum ATtiny 2313 sebagai pusat pengendalian charger.
3.3.1.1 Perancangan Sistem Minimum Mikrokontroler AVR ATtiny 2313
Gambar 3.4 Minimum ATtiny 2313
Gambar 3.4 adalah skematik Sistem Minimum ATtiny 2313. Sistem
Minimum ATtiny 2313 adalah rangkaian yang dikhususkan untuk mengoperasikan
IC (Integrated Circuit) mikrokontroler ATtiny 2313. Rangkaian ini adalah rangkaian
pengontrol utama yang berfungsi sebagai penerima kondisi baterai dari softwaredan
memberi perintah untuk eksekusi kepada perangkat driver pengontrol, yang
3.3.1.2 Perancangan Driver Pengontrol Adaptor
Gambar 3.5 Rancangan Driver Pengontrol Adaptor
Penggunaan rangkaian driverpengontrol adaptor ini adalah untuk mengontrol
gerak relay sebagai switch onatauswitch off charger. Relay akan bergerak ke posisi
kondisi Normally Open jika mendapat input bit 0 dari mikrokontroler, dalam hal ini
switchakan membuka dan kondisi charger off. Relay akan bergerak ke posisi kondisi
Normally Close jika mendapat input bit 1 dari mikrokontroler, dalam hal ini switch
akan menutup dan kondisi charger on. Dapat disimpulkan mikrokontroler mengatur
posisirelay, dan relaymengontrol charger. Rangkaian driver pengontrol dapat dilihat
3.3.2 Perancangan Perangkat Lunak (Software)
Gambar 3.6 Diagram Alir sistem Pengisi dan Pemutus Baterai Laptop
Otomatis
Perangkat lunak digunakan untuk mengatur kerja dari mikrokontroler pada
sistem tersebut agar dapat berjalan sebagaimana mestinya.
Pada Gambar 3.6 merupakan diagram alir sistem pengisi dan pemutus baterai
laptop otomatis. Pada awal diagram alir menginisialisasi port serial yang dipakai pada
laptop. Kemudian menginisialisasi kapasitas baterai laptop yang dipakai, kemudian
kondisi level baterai yang diperiksa kurang dari 30%, maka charger akan menyala
dan memulai mengisi baterai sampai kondisi penuh, yaitu kondisi default saat penuh
pada alat dan software adalah 100%. Jika kondisi level baterai masih di atas 30%,
mikrokontroler akan terus membaca kondisi baterai dan memberi perintah charger
off. Dan jika pada saat kondisi charger sedang on atau charger sedang off,
mikrokontroler mendapat informasi laptop off, maka charger akan on sampai waktu
pengisian yang sudah ditentukan berdasarkan rumus, yaitu lama waktu pengisian =
(kapasitas baterai – kondisi baterai terakhir ) ∕ 4 A (merupakan besar output arus
charger).
Adapun tampilan pada software yang dibuat berupa form yang sudah
berbentuk aplikasi program pada windows sebagai berikut:
Keterangan dari tampilannya sebagai berikut:
1. Tampilan port serial yang dipakai pada komunikasi data, berfungsi sebagai
koneksi perangkat dengansoftwareyang menggunakan kabel serial
Gambar 3.8 Tampilan port serial yang dipakai
2. Tampilan pengisian data kapasitas baterai yang dipakai, berfungsi sebagai
inputdata kapasitas baterai yang dipakai pada laptop tersebut
Gambar 3.9 Tampilan pengisian data kapasitas baterai
3. Tampilan status baterai life dan kondisi status charger sedang mengisi atau
tidak, berfungsi sebagai kondisi indikator baterai yang terbaca pada laptop dan
Gambar 3.10 Tampilan status baterai life dan statuscharger
4. Tampilan pengaturan manualsetpoint low dan setpoint full, berfungsi sebagai
titik acuan perangkat untuk memulai mengisi baterai atau memutuscharger
Gambar 3. 11 Tampilan pengaturansetpoint lowdansetpoint full
5. Tampilan tombol “set”, yang berfungsi sebagai akhir dari konfigurasi dan
perangkat mulai berjalan sesuai konfigurasi yang sudah diatur
3.4 Prosedur penggunaan perangkat 3.4.1 Pemasangan perangkat
Pemasangan perangkat berguna untuk prosedur keamanan dalam
menggunakan alat dengan baik dan benar. Pemasangan ini dilakukan untuk
menghubungkan perangkat dengan laptop agar alat pengisi dan pemutus baterai
laptop otomatis dapat berfungsi sebagaimana mestinya. Adapun langkah – langkah
pemasangannya adalah sebagai berikut :
• Output dari charger dihubungkan ke laptop seperti laptop pada umumnya.
• Set level voltage charger sesuai dengan spesifikasi baterai dari laptop
masing-masing yang dibutuhkan.
Gambar 3. 14 konfigurasi pengaturan voltasecharger
• Menghubungkan laptop dengan rangkaian alat pengisi dan pemutus baterai
laptop otomatis menggunakan USB to Serial RS-232
3.4.2 Konfigurasi Software
Konfigurasi ini bertujuan untuk mensinkronisasi perangkat dengan software,
dimanasoftwaresebagai otak yang mengendalikan dan menjalankan perangkat sesuai
kebutuhan kita. Adapun langkah-langkah konfigurasinya adalah sebagai berikut:
.
1. Mendeteksi port serial yang terhubung pada laptop untuk mengkoneksikan
perangkat dengan laptop, kemudian pilih port serial lalu koneksikan
Gambar 3. 16 konfigurasi pemilihan port serial
2. Memasukkan data kapasitas baterai pada laptop yang dipakai
3. Melakukan pengaturan Set point full dan set point low atau biarkan pengaturan
set pointsecara default
Gambar 3. 18 konfigurasi set point manual
4. Setelah melakukan langkah-langkah tersebut maka akhiri konfigurasi dengan
pilih set, maka perangkat akan berjalan sesuai konfigurasisoftwarenya.
57
PENGUJIAN DAN ANALISA
Bab ini berisi hasil pengujian dan analisa berdasarkan perancangan telah
dijelaskan pada bab sebelumnya. Adapun hasil pengujian dan analisanya sebagai
berikut :
4.1 Hasil pengujian output tegangan dari mikrokontroler yang masuk ke
driverrelay
Untuk membuktikan apakah mikrokontroler memberikan perintah untuk
eksekusi kepada perangkat driver pengontrol, yang menentukan kondisi charger off
ataucharger on. Maka didapat hasil pada tabel berikut :
Tabel 4.1 Hasil pengukuran tegangan dari mikrokontroler yang masuk kedriverrelay
Tipe Laptop Output Tegangan (V)
Charger OFF Charger ON
Notebook Lenovo 0.0015 V (DC) 5.05 V (DC)
Netbook Samsung 0.0008 V (DC) 5.07 V (DC)
Notebook Asus 0.002 V (DC) 5.03 V (DC)
Notebook Acer 0.0018 V (DC) 5.05 V (DC)
Berdasarkan hasil percobaan Tabel 4-1 nilai tegangan yang keluar dari output
mikrokontroler terdapat dua kondisi yaitu pada saatcharger ondan pada saat charger
stabil pada 5 V (DC) dan besar nilai tegangan yang keluar dari mikrokontroler pada
saatcharger offadalah stabil pada 0 V (DC).
Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan diatas, maka dapat dianalisa dan
diambil kesimpulan bahwa:
1. Ketikacharger on, driver relay mendapatkan nilai masukan perintah bit “1” dari
mikrokontroler, dimana nilai bit “1” bernilai 5 Volt, karena tegangan maksimal
pada mikrokontroler yang dipakai adalah 5 Volt. Tegangan 5 Volt ini juga
berfungsi untuk menggerakkan relay ke posisi aktif. Jadi, ketika driver relay
mendapatkaninputbit “1”, makachargerakan selalu dalam kondisi aktif.
2. Ketikacharger off, driverrelay mendapatkan nilai masukan perintah bit “0” dari
mikrokontroler, dimana nilai bit “0” bernilai 0 Volt, karena tegangan minimum
pada mikrokontroler yang dipakai adalah 0 Volt. Tegangan 0 Volt ini tidak
menggerakkan relay, sehingga posisi relay tetap pada kondisi Normally Open
(NO) yaitu saklaroff. Jadi, ketika driver relay mendapatkaninput bit “0”, maka
chargerakan selalu dalam kondisioff.
4.2 Hasil pengujian tegangan VCEpada rangkaiandriverrelay
Transistor mempunyai daerah kerja yang berbeda pada saat kondisi charger
on atau pada saat kondisi charger off. Mengetahui daerah kerja transistor adalah
untuk mengetahui apakah transistor bekerja secara efektif atau tidak. Maka didapat
