6
LANDASAN TEORI
Dalam Bab ini penulis akan membahas tentang komponen- komponen yang di gunakan dalam seluruh unit alat ini. Agar pembahasan tidak melebar dan menyimpang dari topik utama laporan ini, maka setiap komponen hanya di bahas sesuai fungsi nya pada masing- masing unit nya.
2.1 Mikrokontroler ATMega8
Sebuah komputer mikro memiliki tiga komponen utama yaitu, unit pengolahan pusat ( CPU ), memri dan sistem input/output ( I/O ) untuk dihubungkan dengan perangkar luar. CPU yang mengatur sistem kerja komputer mikro , dibangun oleh sebuah mikroprocesor. Memori terdiri atas EEPROM untuk menyimpan program dan RAM untuk menyimpan data. Sistem I/O bisa dihubungkan dengan perangkat luar misalnya keyboard dan sebuah monitor, bergantung pada aplikasinya. Apabila CPU , memori dan sistem I/O dibuat dalam sebuah chip semikonduktor , maka inilah yang dinamakan mikrokontroler,
Mikrokontroller merupakan alat pengolahan data digital dan analog (fitur ADC pada seri AVR) dalam level tegangan maksimum 5V. Keunggulan mikrokontroller dibanding microprocessor yaitu lebih murah dan didukung dengan software compiler yang sangat beragam seperti software compailer C/C++, basic,pascal, bahkan assembler.Sehingga penggunaan dapat memilih program yang sesuai dengan kemampuannya.Dalam hal penggunaan, mikrokontroller dapat dibedakan jenis dan tipenya, seperti mikrokontroller atmega 8, atmega 8535, atmega 16 dan lain-lain.
7
ATMEGA 8 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit daya rendah berbasis arsitektur RISC yang ditingkatkan. Kebanyakan instruksi dikerjakan pada satu siklus clock, ATMEGA 8 mempunyai throughput mendekati 1 MPS per MHz membuat disain dari sistem untuk mengoptimasi konsumsi daya versus kecepatan proses.Susunan pin – pin dari IC mikrokontroler ATMEGA 8 diperlihatkan pada gambar dibawah ini. IC ini tersusun dari 28 pin yang memiliki beberapa fungsi tertentu.
8
Gambar 2.1 Arsitektur ATMega8
Mikrokontroller AVR(Alf and Vegard’s Risc processor) merupakan keluarga mikrokontroller RISC (Reduced Instruction Set Computing) keluaran Atmel. Konsep arsitektur AVR pada mulanya dibuat oleh dua orang mahasiswa di Norwgian institute of Technology ( NTH ) yaitu Alf-Egil Bogen dan Vegard Wollan. Penggunaan mikrokontroller ATMega8 ada dua pilihan ,denganmenggunakan board ATMega8 develompment board yang sudah ada diparaan atau dengan membuat rangkaian sendiri. Jika menggunakan rangkaian
9
mikrokontroler yang sudah tersedia dipasaran maka akan memepersingkat waktu pembuatan sistem, karena hanya tinggal membeli rangkaian berupa kit dan hanya tinggal menggunakannya. Chip yang dijelaskan di sini menggunakan kemasan PDIP, untuk kemasan yang lain ( TQPF, QFN / MLF ) tidak jauh berbeda. Untuk lebih jelasnya silahkan merujuk ke data sheet. Nama nama pin di atas usahakan lebih sering dikenal, hal ini berguna untuk penggunaan pheripheral internal.
2.1.2. Fitur ATMega8
Berikut ini adalah fitur-fitur yang dimiliki oleh ATMega8 : A. Saluran I/O sebanyak 23 buah terbagi menjadi 3 port.
B. ADC sebanyak 6 saluran dengan 4 saluran 10 bit dan 2 saluran 8 bit. C. Tiga buah timer counter, dua diantaranya memiliki fasilitas pembanding. D. CPU dengan 32 buah register
E. Watchdog timer dan oscillator internal. F. SRAM sebesar 1K byte.
G. Memori flash sebesar 8K Bytes system Self-programable Flash H. Unit interupsi internal dan eksternal.
I. Port antarmuka
J. EEPROM sebesar 512 byte.
K. Port USART ( Universal Syncronous and Asycronous Serial Receiver and Transmitter ) untuk komunikasi serial.
10
ATMega8 memiliki 28 pin yang masing-masing pin-nya memiliki fungsi yang berbeda-beda baik sebagai port ataupun sebagai fungsi yang lain. Berikut akan dijelaskan tentang kegunaan dari masing-masing kaki pada ATMega8.
Gambar 2.2 Pin Konfigurasi pada ATMega 8 2.1.4. Deskripsi pin-pin pada mikrokontroler ATMega8
1. VCC
Merupakan supply tegangan untuk digital. 2. GND
Merupakan ground untuk smua komponen yang membutuhkan grounding.
11
Adalah 8 buah pin mulai dari pin B.0 sampai dengan pin B.7. Tiap pin dapat digunakan sebagai input dan juga output. Port B merupakan sebuah 8-bit bit directional I/O port dengan inernal pull-up resistor. Sebagai input, pin-pin yang terdapat pada port B yang secara eksternal diturunkan, maka akan mengeluarkan arus jika pull-up resistor diaktifkan. Jika ingin menggunakan tambahan kristal, maka cukup untuk menghubungkan kaki dari kristal ke keki pada pin port B. Namun jika tidak digunakan, maka cukup untuk dibiarkan saja. Pengguna kegunaan dari masing-masing kaki ditentukan dari clock fuse setting-nya.
4. Port C
Port C merupakan sebuah 7-bit bi-directional I/O yang di dalam masing-masing pin terdapat pull-up resistor. Jumlah pin-nya hanya 7 buah mulai dari C.0 sampai dengan pin C.6. Sebagai keluaran / output, port C memiliki karakteristik yang sama dalam hal kemampuan menyarap arus ( sink ) ataupun mengeluarkan arus ( source).
5. Reset / PC6
Jika RSTDISBL Fuse diprogram, maka PC6 akan berfungsi sebagai pin I/O. Untuk diperhatikan juga bahwa pin ini memiliki karakteristik yang berbeda dengan pin-pin yang tedapat pada port C. Namun jika RSTDISBL Fuse tidak deprogram, maka pin ini akan berfungsi sebagai input reset. Dan jika level tegangan yang masuk ke pin ini rendah dan pulsa yang ada lebih pendek dari pulsa minimum, makan akan menghasilkan suatu kondisi reset meskipun clock-nya tidak berkerja.
12
Port D merupakan 8-bit bi-directional I/O dengan internal pull-up resistor. Fungsi dari port ini sama dengan port-port yang lain. Hanya saja pada port ini tidak terdapat kegunaan-kegunaan yang lain. Pada port ini hanya berfungsi sebagai masukan dan keluaran saja atau biasa disebut dengan I/O.
7. AVCC
Pada pin ini memiliki fungsi sebagai power supply tegangan untuk ADC. Untuk pin ini harus dihubungkan secara terpisah dengan VCC karena pin ini digunakan untuk analog saja. Bahkanjika ACD pada AVR tidak digunakan, tetap saja disarankan untuk menghubungkan secara terpisah dengan VCC. Cara menghubungkan AVCC adalah melewati low-pass filter setelah itu dihubungkan dengan VCC.
8. AREF
Merupakan pin referensi analog jika menggunakan ADC. Pada AVR status Register mengandung beberapa informasi mengenai hasil dari kebanyakan hasil eksekusi intruksi aritmatik. Informasi ini dapat digunakan untuk altering arus program sebagai kegunaan untuk meningkatkan performa pengoperasian. Perlu diketahui bahwa register ini di-update setelah semua operasi ALU ( Arithmetic Logic Unit ).Hal tersebut seperti yang telah tertulis dalam datasheet khususnya pada bagian Intruction Set Reference.Dalam hal ini untuk beberapa kasus dapat membuang kebutuhan penggunaan instruksi perbandingan yang telah didedikasikan serta dapat menghasilkan peningkatan dalam hal kecepatan dan kode yang lebih sederhana dan singkat. Register ini tidak secara otomatis tersimpan ketika
13
memasuki sebuah rutin interupsi dan juga ketika menjalankan sebuah perintah setelah kembali dari interupsi. Namun hal ini harus dilakukan melalui software.
9. Bit 7 (1)
Merupakan bit Global Interrupt Enable. Bit ini harus di-set supaya semua perintah interupsi dapat dijalankan. Untuk fungsi interupsi individual akan dijelaskan pada bagian yang lain. Jika bit ini di-reset, maka semua perintah interupsi baik yang secara individual maupun yang secara umum akan diabaikan. Bit ini akan dibersihkan atau cleared oleh hardware setelah sebuah interupsi dijalankan dan akan di-set kembali oleh perintah RETI. Bit ini juga dapat di-set dan di-reset melalui aplikasi dengan instruksi SEI dan CLI.
10.Bit 6 (T)
Merupakan bit Copy Storage. Instruksi bit Copy Instruction BLD ( Bit LoaD ) dan BST ( Bit Store ) menggunakan bit ini sebagai asal atau tujuan untuk bit yang telah dioperasikan. Sebuah bit dari sebuah register dan Register File dapat disalin ke dalam bit ini dengan menggunakan intruksi BST, dan sebuah bit di dalam bit ini dapat disalin ke dalam sebuah bit di register pada Register File dengan menggunakan perintah BLD.
11.Bit 5 (H)
Merupakan bit Half Carry Flag. Bit ini menandakan sebuah Half Carry dalam beberapa operasi aritmatika. Bit ini berfungsi dalam aritmatik BCD.
14
Merupakan Sign bit. Bit ini selalu merupakan sebuah eksklusif di antara Negative Flag (N) dan Two’s Complement Overflow Flag (V).
13.Bit 3 (V)
Merupakan bit Two’s Complement Overflow Flag. Bit ini menyediakan fungsi aritmatika dua komplemen.
14.Bit 2 (N)
Merupakan bit Negative Flag. Bit ini menyediakan sebuah hasil negative di dalam sebuah fugnsi logika atau aritmatika.
15.Bit 1 (Z)
Merupakan bit Zero Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah hasil nol “ 0 ” dalam sebuah fungsi aritmatika atau logika.
16.Bit 0 (C)
Meruapakan bit Carry Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah Carry atau sisa dalam sebuah fugnsi aritmatika atau logika.
2.1.5. Sistem Clock pada Mikrokontroller ATMega 8
Mikrokontroler, mempunyai sistem pewaktuan CPU, 12 siklus clock. Artinya setiap 12 siklus yang dihasilkan oleh ceramic resonator maka akan menghasilkan satu siklus mesin. Nilai ini yang akan menjadi acuan waktu operasi CPU. Untuk mendesain sistem mikrokontroler kita memerlukan sistem clock, sistem ini bisa di bangun dari clock eksternal maupun clock internal.
15
Gambar 2.3 Sistem Clock pada ATMega8
2.1.6.Peta Memori
ATmega8memilikidua ruang memori utama, yaitu memori data dan memori program.Selain dua memori utama, ATmega8 juga memiliki fitur EEPROM yang dapat digunakan sebagai penyimpan data.
2.1.6.1.Flash Memory
ATmega8 memiliki flash memory sebesar 8 Kbytes untuk memori program. Karena semua instruksi AVR menggunakan 16 atau 32 bit, maka AVR memiliki organisasi memori 4 Kbyte x 16 bit dengan alamat dari $000 hingga $FFF. Untuk keamanan software, memori flash dibagi mejadi dua bagian, yaitu : Boot Programdan bagian Application program. AVR tersebut memiliki 12 bit ProgramCounter(PC) sehingga mampu mengalamati isi flash memori.
16
ATmega8 memiliki 608 alamat memori data yang terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 buah register file, 64 buah IO register dan 512 byte internal SRAM. Peta Memori ATmega8 memiliki dua ruang memori utama, yaitu memori data dan memori program.Selain dua memori utama, ATmega8 juga memiliki fitur EEPROM yang dapat digunakan sebagai penyimpan data.
2.1.6.3.EEPROM
ATmega8 juga memiliki memori data berupa EEPROM 8 bit sebesar 512 byte ($000-$1FF).
2.1.6.4.Status Register (SREG)
Register SREG digunakan untuk menyimpan informasi dari hasil operasi aritmatika yang terakhir. Informasi-informasi dari register SREG dapat digunakan untuk mengubah alur program yang sedang dijalankan dengan menggunakan instruksi percabangan. Data SREG akan selalu akan berubah setiap instruksi atau operasi pada ALU dan datanya tidak otomatis tersimpan apabila terjadi instruksi percabangan baik karena interupsi maupun lompatan.
17
Status register adalah register berisi status yang dihasilkan pada setiap operasi yang dilakukan ketika suatu instruksi dieksekusi. SREG merupakan bagian dari inti CPU mikrokontroler.
Berikut ini adalah status register dari ATmega8beserta penjelasannya.
Gambar 2.4 Status Register ATMega8
Status Register ATMega8 : a. Bit 7 (I)
Merupakan bit Global Interrupt Enable. Bit ini harus di-set supaya semua perintah interupsi dapat dijalankan. Untuk fungsi interupsi individual akan dijelaskan pada bagian lain. Jika bit ini di-set, maka semua perintah interupsi baik yang individual maupun secara umum akan diabaikan. Bit ini akan dibersihkan atau cleared oleh hardware setelah sebuah interupsi dijalankan dan akan di-set kembali oleh perintah RETI. Bit ini juga dapat di-set dan di-reset melalui aplikasi dengan instruksi SEI dan CLI.
b. BIT 6 (T)
Merupakan bit Copy Storage. Instruksi bit Copy Instructions BLD (Bit Load) dan BST (Bit Store) menggunakan bit ini sebagai asal atau tujuan untuk bit yang telah dioperasikan. Sebuah bit dari sebuah register dalam Register File dapat disalin ke dalam bit ini dengan menggunakan instruksi BST, dan sebuah bit di
18
dalam bit ini dapat disalin ke dalam sebuah bit di dalam register pada Register File dengan menggunakan perintah BLD.
c. BIT 5 (H)
Merupakan bit Half Cary Flag. Bit ini menandakan sebuah Half Carry dalam beberapa operasi aritmatika. Bit ini berfungsi dalam aritmatik BCD.
d. BIT 4 (S)
Merupakan Signbit. Bit ini selalu merupakan sebuah eksklusif diantara Negative
Flag (N) dan Two’s Complement OverflowFlag (V). e. BIT 3 (V)
Merupakan bit Two’s Complement Overflow Flag. Bit ini menyediakan fungsi- fungsi aritmatika dua komplemen.
f. BIT 2 (N)
Merupakan bit Negative Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah hasil negatif di dalam sebuah fungsi logika atau aritmatika.
g. BIT 1 (Z)
Merupakan bit Zero Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah hasil nol “0” dalam sebuah fungsi arimatika atau logika.
h. BIT 0 (C)
Merupakan bit Carry Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah carry atau sisa dalam sebuah fungsi aritmatika atau logika.
19 2.2 Sensor
Sensor adalah suatu alat atau rangkaian alat yang dipakai untuk merubah suatu besaran tertentu menjadi besaran lain dengan cara “merasakan / mendeteksi” dalam bahasa inggris disebut to sense. Artinya jika pada suatu ketika ada sesuatu atau benda yang lewat pada jangkauannya ( terukur ) maka sensor akan merasakan / mendeteksi sesuatu tersebut tanpa harus mengetahui benda apa yang melewatinya. Kemudian setelah merasakan atau mendeteksi maka hasilnya dikirim kerangkaian selanjutnya untuk dijadikan suatu referensi masukan pada rangkaian tersebut. Secara umum system kerja sensor mirip dengan kerjanya suatu switch ada kondisi NO, NC dan Common. Sensor dipakai / dibutuhkan suatu masukkan tertentu yang terukur dan sudah didesain aplikasinya sesuai dengan kebutuhan. Tegangan kerja sensor pada umumnya adalah 5 – 30V dan level keluarannya 5 – 30VDC, tegangan keluaran ini biasanya masih berupa sinyal analog yang akan diubah menjadi sinyal digital dengan rangkaian elektronik tertentu contohnya ADC (Analog to Digital Converter).
2.2.1. Infra Red
IR sensor ( sensor infra red / cahaya ) yaitu sebuah sensor yang menggunakan media cahaya, dalam suatu rangkaian biasanya berisi pembangkit cahaya (transmitter ) LED dan penerima cahaya ( receiver). Sensor pada transistor biasanya adalah commonemitor, ada yang dengan cara LOS ( Line On Sight ) melihat langsung, ada juga yangmenggunakan pemantul ( reflector ) relative opto switch. Ada juga yang menggunakan photo transistor sebagai transmitter dan monitor sebagai receivernya. Tipe sensor IR yang digunakan adalah dengan
20
menggunakan infrared sebagai transmiter kemudian sebagai receivernya photodioda
Cahaya infra merah termasuk dalam gelombang elektromagnetik yang tidak tampak oleh mata telanjang. Sinar ini tidak tampak oleh mata karena mempunyai panjang gelombang , berkas cahaya yang terlalu panjang bagi tanggapan mata manusia. Sinar infra merah mempunyai daerah frekuensi 1 x 1012 Hz sampai dengan 1 x 1014 GHz atau daerah frekuensi dengan panjang gelombang 1µm – 1mm. LED infra merah ini merupakan komponen elektronika yang memancarkan cahaya infra merah dengan konsumsi daya sangat kecil. Dalam mendeteksi objek sensor infrared dapat digambarkan sebagai berikut.
Gambar 2.5 Metode Pendeteksian Pergerakan Objek
2.2.2. Photo Dioda
Dioda peka cahaya adalah jenis dioda yang berfungsi untuk mendeteksi cahaya. Berbeda dengan dioda biasa, komponen elektronika ini akan mengubah menjadi arus listrik. Cahaya yang dapatdideteksi oleh dioda peka cahaya ini mulai dari cahaya inframerah, cahaya tampak, ultra ungu sampai dengan sinar-X. Aplikasi dioda peka cahaya mulai dari penghitung kendaraan di jalan umum secara otomatis, pengukur cahaya pada kamera serta beberapa peralatan dibidang medis.
21
Fotodioda adalah jenis dioda yang berfungsi mendeteksi cahaya.Fotodioda merupakan sensor cahaya semikonduktor yang dapat mengubah besaran cahaya menjadi besaran listrik.Fotodioda merupakan sebuah dioda dengan sambungan pn yang dipengaruhi cahaya dalam kerjanya. Cahaya yang dapat dideteksi oleh fotodioda ini mulai dari cahaya infra merah, cahaya tampak, ultra ungu sampai dengan sinar-X.
Prinsip kerja dari fotodioda jika sebuah sambungan-pn dibias maju dan diberikan cahaya padanya maka pertambahan arus sangat kecil sedangkan jika sambungan pn dibias mundur arus akan bertambah cukup besar. Cahaya yang dikenakan pada fotodioda akan mengakibatkan terjadinya pergeseran foton yang akan menghasilkan pasangan electron-hole dikedua sisi dari sambungan. Ketika elektron yang dihasilkan itu masuk ke pita konduksi maka elektron-elektron itu akan mengalir ke arah positif sumber tegangan sedangkan hole yang dihasilkan mengalir ke arah negatif sumber tegangan sehingga arus akan mengalir di dalam rangkaian. Besarnya pasangan elektron ataupun hole yang dihasilkan tergantung dari besarnya intensitas cahaya yang dikenakan pada fotodioda.
Alat yang mirip dengan fotodioda adalah fototransistor (Phototransistor).Fototransistor ini pada dasarnya adalah jenis transistor bipolar yang menggunakan kontak (junction) base-collector untuk menerima cahaya.Komponen ini mempunyai sensitivitas yang lebih baik jika dibandingkan dengan Fotodioda.Hal ini disebabkan karena elektron yang ditimbulkan oleh foton cahaya pada junction ini diinjeksikan di bagian Base dan diperkuat di bagian Kolektornya. Namun demikian, waktu respons dari fototransistor secara umum akan lebih lambat dari pada fotodioda.
22 2.3 Komponen Elektronika
Komponen elektronika adalah elemen terkecil dalam suatu rangkaian elektronika. Dalam rangkaian elektronika pada umumnya terdiri dari
fungsi yang berbeda berdasarkan produsen pembuat
yang berbeda-beda. Tipe dan nilai yang melekat pada suatu
perancangan pencuci tangan dan pengering otomatis peralatan dan komponen yang digunakan adalah sebagai berikut.
2.3.1. Resistor
Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian.Sesuai dengan namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon.Tipe resistor yang umum berbentuk tabung porselen kecil dengan dua kaki tembaga dikiri dan kanan.Pada badannya terdapat lingkaran membentuk gelang kode warna untuk memudahkan pemakai mengenali besar resistansi tanpa mengukur besarnya dengan ohm meter.
23 2.3.2. Kapasitor
Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki elektroda metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif karena terpisah oleh bahan elektrik yang non-konduktif.Muatan elektrik ini “tersimpan” selama tidak ada konduktif pada ujung- ujung kakinya.
Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai didalam merancang suatu sistem yang berfungsi untuk mengeblok arus DC, Filter, dan penyimpan energi listrik.Didalamnya 2 buah pelat elektroda yang saling berhadapan dan dipisahkan oleh sebuah insulator.Sedangkan bahan yang digunakan sebagai insulator dinamakan dielektrik.Ketika kapasitor diberikan tegangan DC maka energy listrik disimpan pada tiap elektrodanya.Selama kapasitor melakukan pengisian, arus mengalir. Aliran arus tersebut akan berhenti bila kapasitor telah penuh. Yang membedakan tiap - tiap kapasitor adalah dielektriknya.Berikut ini adalah jenis– jenis kapasitor yang dipergunakan dalam perancangan ini.
24 2.3.2.1. Elektrolik Kapasitor (ELCO)
Elektroda dari kapasitor ini terbuat dari alumunium yang menggunakan membrane oksidasi yang tipis.Karakteristik utama dari Electrolytic Capacitor adalah perbedaan polaritas pada kedua kakinya.Dari karakteristik tersebut kita harus berhati - hati di dalam pemasangannya pada rangkaian, jangan sampai terbalik. Bila polaritasnya terbalik maka akan menjadi rusak bahkan “meledak”. Biasanya jenis kapasitor ini digunakan pada rangkaian power supply.Kapasitor ini tidak bisa digunakan pada rangkaian frekuensi tinggi. Biasanya tegangan kerja dari kapasitor dihitung dengan cara mengalikan tegangan catu daya dengan 2. Misalnya kapasitor akan diberikan catu daya dengan tegangan 5 Volt, berarti kapasitor yang dipilih harus memiliki tegangan kerja minimum 2 x 5 = 10 Volt .
Gambar 2.7 Elektrolik Kapasitor
2.3.3. Relay
Relay adalah sebuah alat elektromagnetik yang dapat mengubah kontak-kontak saklar sewaktu alat ini menerima sinyal listrik. Sebuah relay terdiri dari satu kumparan dan inti, yang mana bila dialiri arus kumparan tersebut akan
25
menjadi magnet dan menutup atau membuka kontak-kontak. Kontak-kontaknya ada dua macam, yaitu NO (Normally Open) dan NC (Normally Close).Normally Close adalah kontak relay yang terhubung saat belum ada arus. Sewaktu ada arus yang melewati kumparan relay, inti besi lunak akan dimagnetisasi, dan menarik kontak sehingga kontak yang open kini terhubung. Keuntungan dari relay ini adalah dapat menghubungkan daya yang besar dengan memberi daya yang kecil pada kumparannya.
Gambar 2.8 Simbol Relay
Pada keadaan awal, yaitu pada saat coil relay tidak diberi tegangan,maka yang terhubung adalah contact Normally Close (NC). Sedangkancontact Normally Open (NO) dalam keadaan terbuka. Standar teganganuntuk relay DC adalah 6V, 12V, 24V, 48V, dan 100V atau dengan mengaturtegangan tersebut sehingga didapat arus minimum untuk menggerakkan relay. Tegangan dari relay tersebut dapat ditentukan oleh lilitan penguatyang terdapat di dalam relay itu sendiri sehingga kita dapat mengetahuiberapa tegangan dari suatu relay.
26
Jika sebuah relay 24 Volt DC diberi tegangan sebesar 24 Volt DCpada coil-nya , maka relay tersebut akan mengalami switching seperti pada gambar di bawah ini.
Gambar 2.9 Relay sedang mengalami switching
Pada keadaan ini, yang terhubung adalah contact Normally Open(NO), sementara contact Normally Close (NC) dalam keadaan terbuka.Proses switching pada relay DC dapatdijelaskan sebagai berikut. Coil padarelay merupakan sebuah kumparan yang berintikan material batang yangsifat kemagnetannya mudah ditimbulkan dan mudah dihilangkan. Ketikaada arus yang mengaliri kumparan, maka akan muncul medan magnet padainti batang dengan kutub magnet sesuai aturan tangan kanan (proseselektromagnetik). Munculnya medan magnet pada inti batang kumparan inimenarik material magnetik (proses mekanik akibat adanya medan magnet), Di mana contact-contact relay melekat. Akibatnya contact mengalamiperubahan posisi dari posisinya semula, NC yang semulanya terhubungmenjadi terbuka, NO yang semulanya terbuka menjadi terhubung.
27 2.3.4. Diode
Diode adalah komponen pasif yang dibuat dari bahan semikonduktor. Dioda berfungsi untuk mengalirkan arus listri DC dalam satu arah saja. Dioda dibangun menggunakan dua lempeng bahan semikonduktor tipe P dan tipe N. Simbol dan salah satu bentuk fisik dioda dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 2.10. Diode
Dioda memiliki 2 kaki yaitu kaki Anoda dan Kaki Katoda, pada prinsipnya dioda akan mengalirkan arus DC dari Anoda ke Katoda. Pada aplikasi lain dioda dapat berfungsi sebagai penyearah gelombang AC.
2.4 Saklar
Saklar adalah komponen elektronika yang bekerja sebagai pemutus atau pemilih sinyal secara mekanik. Saklar memiliki dua bagian utama yaitu kontaktor dan tuas saklar.Salah satu bentuk dan simbol saklar dapat dilihat pada gambarberikut.
28
Dalam menjalankan tugasnya saklar membutuhkan operator sebagai penggerak tuas. Operator tuas saklar dapat berupa suatu sistem elektro mekanis maupun operator manusia secara manual.
2.5Dryer
Dryer merupakan sebuah peralatan elektromagnetikal yang didesain untuk menghembuskan udara hangat pada sebuah medium dengan tujuan untuk meningkatkan kejenuhan partikel air dan mengeringkan medium tersebut .
Dikarenakan dryer pada alat ini digunakan untuk mengeringkan tangan, maka ditambahkan sensor untuk mendeteksi adanya tangan. Sensor yang digunakan adalah sensor Infrared. Dryer yang digunakan pada alat ini adalah sebuah hair dryer yang mana di peruntukan untuk meminimalisir biaya dalam pembuatan.
Gambar 2.12 Rangkaian Dryer
Driver dryer merupakan output dari mikrokontroler yang akan bekerja dengan logika high (aktif jika mendapat logika 1), yaitu apabila berlogika “1” maka rangkaian akan On dan akan Off apabila berlogika “0”. Relay akan mengontak dryer apabila mikrokontroler memberikan output berlogika “1” (tegangan 4,2
29
Volt). Jika mikrokontroler memberikan output berlogika low (tegangan 1,3 Volt) maka dryer akan mati. Input tegangan relay dihubungkan dengan tegangan 12 volt sedangkan untuk tegangan dryer dihubungkan dengan tegangan 220 volt.
2.6 Motor
Motor mekanik mengubah energi listrik menjadi gerak mekanik. Gerakan memutar yang merubah gerak mekanik menjadi gerak listrik, itu dilakukan oleh dynamo atau generator. Kebanyakan motor listrik bekerja berdasarkan elektromagnetik, tapi motor di dasari oleh fenomena elektromagnetik lainnya. Seperti gaya elektrostatis dan juga efek Piezoelektrik. Prinsip yang fundamental dari motor elektromagnetik yaitu berdasarkan dari tenaga mekaniknya ketika kabelnya dihubungkan dengan listrik, tanpa adanya medan magnet. Tenaga ini di deskripsikan oleh hokum gaya Lorentz dan itulah yang memisahkan keduanya antara kabel dan medan magnet. Kebanyakan motor listrik bergerak berputar, tetapi bisa juga bergerak linear. Pada motor bagian dalam yang berputar disebut rotor dan pada bagian yang tidak bergerak disebut stator. Rotor berputar karena ada kawat dan medan magnet.
2.6.1. Motor Ac
Motor AC adalah motor arus bolak-balik yang menggunakan aruslistrik yang membalikkan arahnya secara teratur pada rentang waktutertentu. Hampir sama dengan motor DC, motor listrik memiliki dua buahbagian dasar listrik: "stator" dan "rotor". Statormerupakankomponen listrikstatis. Rotor merupakan komponen listrik berputar untukmemutar as motor.Pada motor AC terdapat kerugian dalam penggunaannya yaitu kecepatan motor AC lebih sulitdikendalikan. Untuk mengatasi kerugian ini,motor AC dapat dilengkapi
30
dengan penggerak frekuensi variabel untukmeningkatkan kendali kecepatan sekaligus menurunkan dayanya.
Motor induksi merupakan motor yang paling populer di industri karenakehandalannya dan lebih mudah perawatannya. Motor induksi AC cukupmurah (harganya setengah atau kurang dari harga sebuah motor DC) danjuga memberikan rasio daya terhadap berat yang cukup tinggi (sekitar duakali motor DC).Untuk perancangan alat pengering tangan ini motor yang digunakanlangsung diambil dari hair dryer dan menyatu dengan hair dryer. Teganganyang digunakan untuk hair dryer ini sendiri adalah 220 V (Tegangan AC).
2.7 Bahasa Pemograman Basic Compiler
Bahasa Basic Compiler-AVR menggunakan bahasa pemograman BASIC.Bahasa BASIC adalah bahasa pemograman yang dapat dikatakan bahasa pemograman berlevel tinggi.Bahasa pemograman berlevel rendah berarti bahasa pemograman yang berorientasi pada mesin, misalnya bahasa assembly.Sedangkan bahasa pemograman berlevel tinggi merupakan bahasa pemograman yan berorientasi pada manusia.Bahasa pemograman berlevel rendah merupakan bahasa pemograman dengan sandi yang hanya dimengerti oleh mesin, sehingga untuk memprogram dalam bahasa ini diperlukan tingkat kecermatan yang tinggi.Bahasa pemograman berlevel tinggi relatif mudah digunakan, karena ditulis dengan bahasa manusia yang lebih mudah dimengerti dan tidak tergantung pada mesin.
31
Penulisan program dalam bahasa Basic-AVR ini tidak mengenal aturan penulisan dikolam tertentu.Jadi bisa dimulai dari kolom manapun.Namun demikian, untuk mempermudah dalam pembacaan program dan untuk keperluan dokumentasi, sebaiknya penulisan program dalam bahasa Basic-AVR ini diatur sedemikian rupa sehingga mudah dibaca.
2.7.1. Tipe Data
Tipe data merupakan bagian program yang penting karena tipe data mempengaruhi setiap instruksi yang akan dilaksanakan komputer. Pemilihan tipe data yang tepat akan membuat operasi data menjadi lebih efesien dan efektif.
Tabel 2.1. Tipe-Tipe Data Dalam BASIC COM-AVR
NO Tipe Jangkauan 1. Bit 0 atau 1 2. Byte 0 – 225 3. Integer -65,535 4. Word 0 – 65535 5. Long -2E+09 6. Single 1.5x10-45 – 3.4x1038 7. Double 5.0x10-324 – 1.7x10308 8. String >254 byte
32 2.7. 2. Variabel
Variabel adalah suatu pengenal (identifier) yang digunakan untuk mewakili suatu nilai tertentu didalam proses program. Berbeda dengan konstanta yang nilainya selalu tetap, nilai dari suatu variabel bias berubah-ubah sesuai dengan kebutuhan.
Nama dari suatu variabel mempunyai ketentuan sebagai berikut:
• Terdiri dari gabungan huruf dan angka dengan karakter pertama harus berupa huruf.
• Tidak boleh mengandung karakter spasi.
• Tidak boleh mengandung symbol-symbol khusus, kecuali garis bawah (underscore). Yang termasuk symbol khusus yang tidak boleh digunakan adalah $ ? % # ! & * , ( ) - + = @.
• Panjang sebuaah nama variabel hanya 32 karakter.
Untuk dapat menggunakan variabel, maka variabel tersebut harus dideklarasikan terlebih dahulu pada program yang dibuat. Berikut ini merupakan cara mendeklarasikan variabel pada BASIC COM-AVR.
2.7.3. Operasi – Operasi dalam Basic Compiler - AVR
Bahasa pemograman Basic Compiler – AVR ini dapat digunakan untuk menggabungkan, membandingkan, atau mendapatkan informasi tentang sebuah pernyataan dengan menggunakan operator-operator yang tersedia di Basic Compiler-AVR.
33 • Operator aritmatika
Operator ini adalah operator yang digunakan dalam perhitungan operator aritmatika meliputi + (tambah), - (kurang), / (bagi), dan * (kali).
• Operator Relasi
Operator ini berfungsi membandingkan nilai sebuah angka.Hasilnya dapat digunakan untuk membuat keputusan yang sesuai dengan program yang kita buat. Operator relasi meliputi:
Tabel 2.2. Tabel Operasi Relasi
Opertor Relasi Pernyataan
= Sama Dengan X = Y
<> Tidak Sama Dengan X <> Y < Lebih Kecil Dari X < Y > Lebih Besar Dari X > Y <= Lebih Kecil Sama Dengan X <= Y >= Lebih Besar Sama Dengan X >= Y
• Operator Logika
Operator logika digunakan untuk menguji sebuah kondisi atau memanipulasi bit dan bolean. Dalam Basic Compiler-AVR ada 4 buah operator logika, yaitu AND, OR, NOT, dan XOR.
• Operator fungsi
