BAB 2 DASAR TEORI. pada motor stepper berubah dari posisi diam dengan mengubah eksitasi kutub.

(1)

BAB 2

DASAR TEORI

2.1 Motor stepper

Motor stepper adalah suatu alat penggerak yang memanfaatkan gaya tarik magnet. Rotornya berhenti pada posisi kutub yang dieksitasi oleh arus yang mengalir pada lilitan. Rotor pada motor biasanya berputar secara kontinyu jika motor dieksitasi, tetapi rotor pada motor stepper berubah dari posisi diam dengan mengubah eksitasi kutub.

Arus yang mengalir pada setiap lilitan hanya sesaat sehingga bentuk arusnya berupa pulsa. Rotor berputar karena pulsa yang bergantian. Kecepatan putaran rotor ditentukan oleh kecepatan perpindahan pulsa dan sudut putaran sebanding dengan banyaknya pulsa yang diberikan. Apabila satu pulsa input menghasilkan perputaran sejauh 1,8 derajat, sehingga 20 pulsa akan menghasilkan perputaran penuh sebesar 36 derajat dan untuk mendapatkan satu putaran penuh 360 derajat dibutuhkan 200 pulsa.

Rotor yang digunakan terbuat dari baja lunak dan memiliki sejumlah gigi yang jumlahnya kurang dari jumlah kutub pada stator. Stator memiliki beberapa pasang kutub dimana setiap pasang kutub diaktifkan melalui prinsip elektromagnetik oleh arus yang

(2)

sepasang kutub dalam keadaan aktif sehingga akan timbul medan magnet yang kemudian menarik pasangan gigi rotor terdekat, sehingga gigi akan bergerak ke posisi segaris dengan kutub.

Untuk menggerakkan sebuah motor stepper setiap pasang kumparan stator harus disambungkan dengan aliran listrik dan diputuskan secara bergantian dalam urutan yang benar. Dengan demikian, input ke motor berupa deretan pulsa yang menghasilkan output ke setiap pasang kumparan stator.

Sistem penggerak yang biasa digunakan terdiri dari dua blok utama yaitu pengatur urutan logika dimana menerima pulsa – pulsa input dan menghasilkan pulsa – pulsa output dalam urutan sebagai mana yang dibutuhkan untuk mengontrol penggerak agar menghasilkan pulsa output dengan amplitudo yang sesuai.

Motor langkah (stepper) banyak digunakan dalam berbagai aplikasi, dipergunakan apabila dikehendaki jumlah putaran yang tepat atau diperlukan sebagian dari putaran motor.

Aplikasi penggunaan motor langkah dapat juga dijumpai dalam bidang industri atau untuk jenis motor langkah kecil dapat di gunakan dalam perancangan suatu alat mekatronik atau robot. Pada gambar 2.1 berikut ditunjukkan dasar susunan sebuah motor langkah (stepper).

(3)

Gambar 2.1 Diagram motor langkah (stepper)

Magnet permanen berputar kearah medan magnet yang aktif. Apabila kumparan stator dialiri arus sedemikian rupa, sehingga akan timbul medan magnet dan rotor akan berputar mengikuti medan magnet tersebut. Setiap pengalihan arus ke kumparan berikutnya menyebabkan medan magnet berputar menurut suatu sudut tertentu, biasanya informasi besar sudut putar tertulis pada badan motor langkah yang bersangkutan. Jumlah keseluruhan pengalihan menentukan sudut perputaran motor. Jika pengalihan arus di tentukan, sehingga rotor akan berhenti pada posisi terakhir. Jika kecepatan pengalihan tidak terlalu tinggi, sehingga slip akan dapat dihindari. Memerlukan umpan balik (feedback) pada pengendalian motor langkah.

Motor langkah yang akan di gunakan memiliki 4 fasa (pole atau kutub), pengiriman pulsa dari mikrokontroler ke rangkaian motor langkah dilakukan secara bergantian, masing-masing 3 data (sesuai dengan jumlah fasa-nya), sebagian di tunjukkan pada gambar 2.2 berikut.

(4)

Gambar 2.2 Pemberian data/pulsa pada motor stepper

Pada saat yang sama, untuk tiap motor langkah, tidak boleh ada 2 (dua) masukan atau lebih yang mengandung pulsa sama dengan 1 (high), atau dengan kata lain, pada suatu saat hanya sebuah masukan yang bernilai 1 (satu) sedangkan lainnya bernilai 0 (nol).

Sistem penggerak yang biasa digunakan terdiri dari dua blok utama yaitu pengaturan urutan logika dan sebuah penggerak ditunjukkan pada gambar 2.3.

Gambar 2.3 Sistem Penggerak Motor stepper

Pengatur urutan logika menerima pulsa – pulsa input dan menghasilkan pulsa output dalam urutan sebagaimana yang dibutuhkan untuk mengontrol penggerak agar menghasilkan pulsa output dengan amplitude yang sesuai.

111 1

11

(5)

2.2 Driver Motor stepper

Motor stepper yang digunakan adalah motor stepper unipolar. Motor stepper ini bekerja pada tegangan 12 - 15 volt. Pada perancangan ini motor stepper akan dikendalikan oleh port parallel pada PC, dimana output daru paralel port adalah 3,5 - 5 volt, sehingga dibutuhkan sebuah driver sebagai perantara antara paralel port dan motor stepper. Rangkaian perantara ini biasa disebut dengan driver motor stepper. Rangkaian driver motor stepper ini menggunakan prinsip transistor sebagai saklar. Rangkaiannya ditunjukkan pada gambar 2.4 sebagai berikut :

Gambar 2.4. Rangkaian driver motor stepper

Rangkaian ini menggunakan trafo stepdown dari 220 volt ke 12 volt. Output dari trafo disearahkan dengan 2 buah dioda, kemudian diratakan dengan elco 100 mikro Farad. Keluaran dari Elco dihubungkan ke input positif dari motor stepper.

Tip 122 Tip 122 1.0kΩ 1.0kΩ 1.0kΩ 1.0kΩ 220 V AC 0 V C1 100uF-POL Parale l Port 12 V Ac 12 V Ac Tip 122 Tip 122 Vcc 12 Volt Motor Stepper 3 V Ic

(6)

2. 3 Transistor sebagai Saklar (Switching)

Disamping sebagai penguat, transistor juga sering digunakan sebagai saklar untuk mengontrol suatu beban dengan arus kecil, medium, atau arus besar dalam aplikasi – aplikasi industri. Gambar 2.5 menunjukkan rangkaian transistor sebagai saklar.

Gambar 2.5.Transistor Sebagai Saklar OFF

Gbr 2.6.Transistor sebagai switching Gbr 2.7. Transistor sebagai Saklar ON

Pada penggunaan transistor sebagai switching tegangan nol volt pada Vbe transistor jenis NPN berarti mengaktifkan transistor tersebut sebagai saklar dengan keadaan terbuka, sedangkan memberi tegangan ≥ 0,7 volt untuk transistor silikon dan ≥ 0,3 volt untuk transistor germanium pada Vbe transistor akan memfungsikan transistor itu sebagai saklar dengan keadaan tertutup. Sedangkan pada transistor jenis PNP tegangan

Vcc Rb Tr Rc Ic Ib Vbe Saklar On Vcc Vcc IC R RB V_B IB VBE VCE Saklar Off Vcc Vcc IC R R_B VB I_B V_BE VCE

(7)

nol justru akan membuat transistor tersebut bekerja sebagai saklar dalam keadaan tertutup. Pada keadaan transistor sebagai saklar tertutup sehingga arus Ic dari transistor itu akan mengalir melalui Rc menuju ground, sedangkan pada keadaan transistor sebagai saklar terbuka sehingga arus Ic akan tertahan sampai Rc saja.

Didalam pesehinggaiannya 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 bernilai 0 sampai 0,3 Volt.

Saturasi pada transistor terjadi apabila arus pada kolektor menjadi maksimum dan untuk mencari besar arus basis agar transistor saturi adalah :

Rc Vcc Imax= ………..……….(2.1) Rc Vcc I . hfe _B = ……….……….(2.2) Rc . hfe Vcc I_B= ……….(2.3)

Hubungan antara tegangan basis (VB) dan arus basis (IB) adalah :

B BE B B R V V I = − ……….(2.4) VB = IB . RB + VBE………..(2.5)

(8)

BE B B V Rc . hfe R . Vcc V = + ………(2.5)

Jika tegangan VB telah mencapai BE B B V Rc . hfe R . Vcc

V = + , sehingga transistor akan

saturasi, dengan Ic mencapai maksimum.

2.4 Port Komputer

Komputer merupakan alat atau mesin penghitung elektronik yang cepat menerima input

digital, memprosesnya berdasarkan daftar instruksi internal yang tersimpan dan

menghasilkan nilai perhitungan dalam informasi output. Daftar instruksi dinasehinggan

program komputer dan penyimpanan internal dinasehinggan memori komputer.

Dalam bentuk yang paling sederhana komputer terdiri dari 5 bagian fungsional

yang independent, yaitu : input, memori, aritmatik dan logika, output dan kontrol unit.

Unit input menerima informasi yang dikodekan dari operator manusia, peralatan

elektromagnetik seperti keyboard ke display atau dari komputer yang lain dengan menggunakan line komunikasi digital. Informasi yang diterima disimpan dalam memori

untuk selanjutnya dipakai sebagai referensi atau digunakan segera oleh rangkaian

aritmatika dan logika untuk menjalankan operasi yang diinginkan .Langkah - langkah

untuk memproses suatu informsi tergantung program yang tersimpan di dalam memori.

Dan pada akhirnya hasil dari proses akan dikirim keluar melalui output unit. Seluruh dari

(9)

2.5 Input / Output Unit

Input / output unit merupakan bagian dari komputer untuk menerima data maupun

mengeluarkan / menampilkan data setelah diproses oleh prosessor. Port I/O adlah port atau gerbang atau tempat dipasangnya konektor dari peralatan I/O. Dimana setiap port I/O

dibawah kontrol dari prosesor.

2.5.1 Port Paralel PC

Port pararel digunakan pada aplikasi antarmuka, port ini memperoleh masukan hingga 8

bit dan keluaran hingga 12 bit pada saat bersamaan dengan hanya membutuhkan

rangkaian eksternal sederhana untuk melakukan intruksi tertentu. Port ini terdiri dari 4 jalur kontrol, 5 jalur status dan 8 jalur data. Hampir semua port pararel yang diimplementasikan mampu memberikan arus sekitar 12mA.

Terjadinya transisi dari logika 1 ke 0 pada ACK akan membangkitkan interupsi

perangkat keras port pararel IRQ 7. Pada jalur busy ( dan yang sejenis dengan tanda negasi ), jika sinyal logika 1 diterapkan pada pin ini dan kemudian register status dibaca, sehingga akan terbaca (pada bit 7) sebagai 0 bukan 1. Komputer XT/AT buatan IBM atau

yang kompetibel pada umumnya menggunakan dua jenis port untuk komunikasi antara

komputer dengan dunia luar, port tersebut adalah port parallel dan port serial.

Berikut adalah gambar 2.8 konektor port parallel DB-25 yang banyak digunakan

(10)

Gambar 2.8 Port Paralel DB 25

Pada komputer tertentu kadangkala port paralelnya berupa konektor centronix, namun fungsinya tetap sama hanya berbeda bentuk. Port Paralel centronix ditunjukkan pada gambar 2.9.

Gambar 2.9.Port Paralel Centronix

Dibawah ini adalah table 2.1 tentang konfigurasi pin dan nama sinyal konektornya

parallel standart DB-25 serta fungsi – fungsi dari ke dua puluh lima pin tersebut

Tabel 2.1 Fungsi - Fungsi PIN Port Paralel

Pin No Nama Sinyal Sifat Register

(11)

2 Data 0 In/Out Data Ya

3 Data 1 In/Out Data

10 Acknowledge In Status

11 Busy In Status Ya

12 Peper Out In Status

(12)

14 Auto Line Feed Out Control Ya

15 Error In Status

16 Initialize Out Control

17 Select In Out Control Ya

18-25 Ground Gnd

Untuk dapat menggunakan port paralel, kita harus mengetahui alamatnya. Base Address LPT1 (local Printer terminal 1) biasanya adalah 888 desimal (378h) (888 desimal atau 378 heksadesimal adalah alamat port parallel pada komputer) dan LPT2 biasanya

632 desimal (278h). Alamat tersebut adalah alamat yang umumnya digunakan, tergantung

dari jenis komputer. Tepatnya kita bisa melihat pada peta memori tempat menyimpan

alamat tersebut, yaitu memori 000.0408h untuk base address LPT1 dan memori 0000.040h untuk base address LPT2.

Setelah kita mengetahui alamat port parallel, sehingga kita dapat menentukan

alamat Data Port (CP), dan Status Port (SP). Alamat DP adalah base address dari port parallel tersebut, alamat SP adalah base address +1, dan alamat CP adalah base address

+2. Base Address +1 adalah alamat untuk status port dan Base Address +2 adalah alamat untuk control port.

(13)

Tabel 2.2 berikut adalah tabel alamat masing – masing port yang umumnya

digunakan yaitu :

Tabel 2.2. Alamat Pada Port-Port Paralel

Alamat Keterangan

3BC – 3BFH Digunakan untuk port pararel yang terpadu dengan kartu

video, tidak mendukung alamat – alamat ECP

378 – 37FH Biasanya digunakan untuk LPT 1

278 – 27FH Biasanya digunakan untuk LPT 2

2.5.2 Register Port Paralel

Terdapat tiga jenis register pada port pararel yang umum digunakan, yaitu:

1. Register Data Port Pararel

2. Register Port Status

3. Register Port Kontrol

(14)

sebagai port baca tulis, untuk membaca dari port ini sehingga yang terbaca adalah byte

terakhir yang dikirim.

Register Port status berasal dari lima masukan port pararel (Pin 10,11,12,13 dan

15). Sebuah register status IRQ dan dua bit tercabang. Perlu diingat bahwa bit 7 (busy)

sebagai masukan aktif rendah. Jika bit 7 terbaca sebagai logika 0 artinya pada pin tersebut

terpasang tegangan 5 V. Juga pada bit 2 IRQ, jika bit ini terbaca 1 artinya interupsi ( selah

) tidak muncul.

Register Port kontrol sebagai register tulis saja. Saat sebuah pencetak

disambungkan pada port pararel, sehingga ia membutuhkan 4 kontrol yaitu strobe, auto

linefeed, Initialize, dan select printer, yang semua sifatnya Inverted kecuali Initialize.

Ketika port pada port pararel, yaitu port data, port status, dan port kontrol,

memiliki register prangkat lunak dan masing masing berukuran 8 bit. Susunan bit-bit

pada register port pararel untuk masing masing port dapat dilihat pada tabel2.3.

Tabel 2.3. Register Pada Port Pararel Tabel 2.3.a). Port Data (alamat 0x378)

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

(15)

Tabel 2.3.b). Port Status (alamat 0x379)

~S7 S6 S5 S4 S3 - - -

~Busy Ack PE Select Eror - - -

Tabel 2.3.c). Port Kontrol (alamat 0x37A)

- - - - ~C3 C2 ~C1 ~C0

- - - - ~Selet in Init ~Auto Feed `Strobe

Keterangan : Tanda ~ didepan nama sinyal atau bit berarti bahwa sinyal atau bit yang

bersangkutan aktif rendah.

Semua keluaran pada register port data berlogika sebenarnya yaitu , menuliskan logika 1

ke salah satu bit pada data port menyebabkan logika 1 pada bit yang bersangkutan.

Namun demikian, keluaran - keluaran/SELECT_IN, /AUTO FEED, dan /STROBE pada

Control Port berlogika inversi (kebalikan). Artinya, penulisan logika 1 ke salah satu bit

pada Control Port menyebabkan logika 0 pada bit yang bersangkutan

Untuk bit bit yang menggunakan logika inversi, hal ini harus diperhatikan agar tidak

mengacaukan maksudnya. Untuk itu, bit yang akan dikirimkan tersebut dapat dibalik

(16)

2.6 Bahasa Pemograman Visual Basic.

Visual Basic merupakan bahasa pemograman yang cukup populer dan mudah untuk

dipelajari. Visual Basic juga menyediakan fasilitas yang memungkinkan pesehinggai

menyusun sebuah program dengan memasang objek-objek grafis dalam sebuah grafis

dalam sebuah form.

Visual Basic berawal dari bahasa pemograman BASIC (Beginners All Purpose Symbolic Instruction Code). Karena bahasa basic mudah dipelajari dan populer sehingga hampir setiap programmer menguasai bahasa ini.

2.6.1. Memulai Visual Basic

Pada bagian ini akan dijelaskan bagaimana cara menjalankan Visual Basic pada sistem

operasi windows. Cara pertama yang dapat dilakukan untuk memulai Microsoft Visual

Basic adalah:

a. Klik tombol start pada Taskbar, kemudian pilih program dari tampilan menu utama.

b. Dari tampilan menu yang ada, pilih Visual Basic.

2.6.2 Tampilan Awal Visual Basic

Secara otomatis, pada saat pertama kali menjalankan Visual Basic akan tampil kotak

(17)

Gambar 2.10 Tampilan awal Visual Basic

Pada kotak dialog tersebut terdapat tiga pilihan tabulasi yang ditunjukkan pada

gambar 2.10.

Tabel 2.4. Keterangan Tabulasi

Tabulasi Keterangan

New Pilihan ini digunakan untuk membuat project baru dengan berbagai

macam pilihan

Existing Pilihan ini digunakan untuk membuka project yang pernah dibuat

sebelumnya dengan menetukan folder sekaligus nama file.

Recent Pilihan ini digunakan untuk membuka project yang telah dibuat dan

terakhir kali dibuka.

(18)

Gambar 2.11 Tampilan dasar MS-Visual Basic

2.7. Mikrokontroler AT89S51 2.7.1 Gambaran umum

Mikrokontroler AT89S51 adalah mikrokomputer CMOS 8 bit yang memiliki 8 KB

Programmable and Erasable Read Only Memory (PEROM). Mikrokontroler berteknologi memori non-volatile (tidak kehilangan data bila kehilangan daya listrik). Set instruksi dan kaki keluaran AT89S51 sesuai dengan standar industri 80C51 dan 80C52. Atmel AT89S51 adalah mikrokontroler yang sangat bagus dan fleksibel dengan harga yang rendah untuk banyak aplikasi sistem kendali. berkerapatan tinggi dari Atmel ini sangat

kompatibel dengan mikrokontroler MCS-51 misalnya mikrokontroler 8031 yang terkenal

dan banyak digunakan dan telah menjadi standar industri baik dalam jumlah pin IC

(19)

Tabel 2.5 Kapasitas Memori Mikrokontroler seri AT89X

Mikrokontroler AT89S51 memiliki fasilitas-fasilitas pendukung yang

membuatnya menjadi mikrokontroler yang sangat banyak digunakan dalam berbagai

aplikasi. Fasilitas-fasilitas yang dimiliki oleh mikrokontroler AT89S51 adalah :

a) Sesuai dengan produk-produk MCS-51.

b) Terdapat memori flash yang terintegrasi dalam sistem. Dapat ditulis ulang hingga 1000 kali.

c) Beroperasi pada frekuensi 0 sampai 24MHz.

d) Tiga tingkat kunci memori program. e) Memiliki 256 x 8 bit RAM internal.

Type RAM Flash Memory EEPROM

AT89C51/ AT89S51 8 X 128 byte 4 Kbyte Tidak

AT89C52/ AT89S51 8 X 256 byte 8 Kbyte Tidak

AT89C55 8 X 256 byte 20 Kbyte Tidak

AT89S53 8 X 256 byte 12 Kbyte Tidak

(20)

g) Tiga pewaktu/pencacah 6-bit (untuk AT89S51) & dua pewaktu/pencacah 16-bit (untuk AT89S51)

h) Memiliki 8 sumber interupsi (untuk AT89S51) & 6 untuk AT89S51 i) Kanal serial terprogram.

j) Mode daya rendah dan mode daya mati.

2.7.2 Fungsi Pin-Pin pada mikrokontroler AT89S51

AT89S51 memiliki 40 buah kaki (pin) yang terintegrasi dalam 1 chip. Adapun fungsi dari pin-pin tersebut adalah sebagai berikut :

1. Pin 1 sampai pin 8

Pin 1 – 8 adalah port 1 yang merupakan saluran atau bus I/O 8 bit dua arah dengan internal pull-up yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan seperti mengendalikan empat input TTL. Port ini juga digunakan sebagai saluran alamat saat

pemrograman dan verifikasi.

2. Pin 9

Merupakan masukan reset (aktif tinggi). Pulsa transisi dari rendah ke tinggi akan

me-reset mikrokontroler ini.

Pin 10 – pin 17 merupakan saluran atau bus I/O 8 bit dua arah dengan internal pull-ups yang memiliki fungsi pengganti. Bila fungsi pengganti tidak dipakai sehingga dapat digunakan sebagai port paralel 8 bit serbaguna. Selain itu, sebagian port 3 dapat

(21)

4. Pin 18 dan pin 19

Pin-pin ini merupakan jalur masukan ke penguat osilator berpenguat tinggi.

Mikrokontroler ini memiliki seluruh rangkaian osilator yang diperlukan pada chip, kecuali rangkaian kristal yang mengendalikan frekuensi osilator. Oleh karena itu, pin

18 dan 19 ini sangat diperlukan untuk dihubungkan dengan kristal. Selain itu XTAL

1 juga dapat digunakan sebagai input untuk inverting osilator amplifier dan input rangkaian internal clock, sedangkan XTAL 2 merupakan output dari inverting oscillator amplifier.

5. Pin 20

Pin 20 merupakan ground sumber tegangan dan diberi simbol gnd.

Pin-pin ini adalah port 2 yang merupakan saluran atau bus I/O 8 bit dua arah dengan

internal pull-ups. Saat pengambilan data dari program memori eksternal atau selama pengaksesan data memori eksternal yang menggunakan alamat 16 bit

(MOVX@DPTR), port 2 berfungsi sebagai saluran /bus alamat tinggi (A8-A15).

Akan tetapi, saat mengakses data memori eksternal yang menggunakan alamat 8 bit

(MOVX@DPTR), port 2 mengeluarkan isi P2 pada special function register.

7. Pin 29

Pin 29 merupakan program Store Enable (PSEN) merupakan sinyal pengontrol untuk mengakses program memori eksternal agar masuk ke dalam bus selama proses

(22)

Pin 30 sebagai Adress Lacth Enable (ALE)/PROG merupakan penahan alamat memori eksternal (pada port 1) selama mengakses ke memori. Pin ini juga berfungsi

sebagai pulsa/sinyal input pemograman (PROG) selama proses pemograman.

9. Pin 31

Pin 31 adalah External Access Enable (EA) merupakan sinyal kontrol untuk pembacaan memori program. Apabila diset rendah (L) sehingga mikrokontroler akan

melaksanakan seluruh instruksi dari memori program eksternal, sedangkan jika diset

tinggi (H) sehingga mikrokontroler akan melaksanakan seluruh instruksi dari memori

program internal ketika isi program counter kurang dari 4096. Port ini juga berfungsi

sebagai tegangan pemograman (Vpp=+12V) selama proses pemograman.

10.Pin 32 sampai pin 39

Pin 32-pin 39 adalah port 0 yang merupakan saluran bus I/O 8 bit open collector, dapat juga digunakan sebagai multipleks bus alamat rendah dan bus data selama

adanya akses ke memori program eksternal. Saat proses pemograman dan verifikasi,

port 0 digunakan sebagai saluran/bus data. Pull-up eksternal diperlukan selama proses verifikasi.

11.Pin 40

Pin 40 merupakan sumber tegangan positif yang diberi simbol Vc

2.7.3 Karakteristik mikrokontroler AT89S51

AT89S51 mempunyai memori yang terdiri dari RAM internal dan Special Function Register. RAM internal pada mikrokontroler AT89S51 memiliki ukuran 256 byte dan beralamatkan 00H-7FH serta dapat di akses menggunakan RAM address register. RAM

(23)

internal terdiri dari delapan buah register (R0-R7) yang membentuk register banks.

Special Function Register yang berjumlah 21 buah berada di alamat 80H-FFH. RAM ini berbeda pada lokasi dengan Flash PEROM dengan alamat 000H-7FFH.

IC AT89S51 mempunyai pin sebanyak 40 buah yang sesuai dengan

mikrokontroler 8031 dan memiliki susunan pin seperti gambar berikut:

Gambar 2.12 Konfigurasi pin (kaki) pada mikrokontroler AT89S51.

2.8 Sensor Gerak

Sensor gerak merupakan sebagai pengambil data apabila ada orang yang melewati atau

memasuki ruangan. Sensor ini terdiri dari dua buah pemancar infra merah dan sebuah

potodioda. Sensor ini memanfaatkan pancaran sinar infra merah dari pemancar infra

merah yang diterima oleh potodioda. Fotodioda piranti semikonduktor dengan struktur

(24)

2.8.1 Fotodioda

Fotodioda biasanya digunakan untuk mendeteksi cahaya. Potodioda adalah piranti

semikonduktor yang mengandung sambungan p-n, dan biasanya terdapat lapisan intrinsik

antara lapisan n dan p. Piranti yang memiliki lapisan intrinsik disebut p-i-n atai PIN

potodioda. Cahaya diserap di daerah pengambungan atau daerah intrinsik menimbulkan

pasangan elektron-hole, kebanyakan pasangan tersebut menghasilkan arus yang berasal

dari cahaya. Potodioda dapat dioperasikan dalam 2 mode yang berbeda, yaitu:

1. Mode fotovoltaik: seperti solar sel, penyerapan pada potodioda menghasilkan

tegangan yang dapat diukur. Bagaimanapun, tegangan yang dihasilkan dari tenaga

cahaya ini sedikit tidak linier, dan range perubahannya sangat kecil.

2. mode fotokonduktivitas : disini, potodioda diaplikasikan sebagai tegangan revers

(tegangan balik) dari sebuah dioda (yaitu tegangan pada arah tersebut pada dioda

tidak akan menhantarkan tanpa terkena cahaya) dan pengukuran menghasilkan

arus poto. ( hal ini juga bagus untuk mengaplikasikan tegangan mendekati nol).

Ketergantungan arus poto pada kekuatan cahaya dapat sangat linier .

Selain itu fotodioda memiliki karakteristik tertentu berdasarkan bahan yang digunakan

untuk membuatnya. Adapun karakteristik bahan potodioda adalah sebagai berikut:

1. silikon (Si) : arus lemah saat gelap, kecepatan tinggi, sensitivitas yang bagus

antara 400 nm sampai 1000 nm ( terbaik antara 800 sampai 900 nm).

2. Germanium (Ge): arus tinggi saat gelap, kecepatan lambat, sensitivitas baik

(25)

3. Indium Gallium Arsenida (InGaAs): mahal, arus kecil saat gelap, kecepatan tinggi

sensitivitas baik pada jarak 800 sampai 1700nm (terbaik antara 1300 sampai

1600nm).

4. Gambar Photodioda ditunjukkan pada gambar berikut:

Gambar 2.13 Dioda Pemancar Cahaya Infra Merah (LED infra Merah)

2.8.2 LED (light emiting dioda)

LED adalah dioda yang menghasilkan cahaya saat diberi energi listrik. Dalam bias maju

sambungan p-n terdapat rekombinasi antara elektron bebas dan lubang (hole). Energi ini tidak seluruhnya diubah kedalam bentuk energi cahaya atau photon melainkan dalam

bentuk panas sebagian.

Proses pemancara cahaya akibat adanya energi listrik yang diberikan terhadap

suatu bahan disebut dengan sifat elektroluminesensi. Material lain misalnya Galium

Arsenida Pospat (GaAsP) atau Galium Pospat (GaP). Foton energi cahaya dipancarkan

(26)

Gambar 2.14 Simbol dan rangkaian dasar sebuah LED

Pemancar inframerah adalah dioda solid state yang terbuat dari bahan Galium Arsenida (GaAs) yang mampu memancarkan fluks cahaya ketika dioda ini dibias maju.

Bila diberi bias maju elektron dari daerah-n akan menutup lubang elektron yang ada didaerah-p. Selama proses rekombinasi ini, energi dipancar keluar dari permukaan p dan

n dalam bentuk foton. foton-foton yang dihasilkan ini ada yang diserap lagi dan ada yang meninggalkan permukaan dalam betuk radiasi energi.

330Ω 5V