• Tidak ada hasil yang ditemukan

Perancangan Alat Membuka dan Menutup Gerbang Berbasis Mikrokontroler ATmega8 Menggunkan Ponsel Android Via Bluetooth

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2017

Membagikan "Perancangan Alat Membuka dan Menutup Gerbang Berbasis Mikrokontroler ATmega8 Menggunkan Ponsel Android Via Bluetooth"

Copied!
25
0
0

Teks penuh

(1)

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1 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 ke rangkaian selanjutnya untuk dijadikan suatu referansi masukan pada

rangkaian tersebut. Secara umum sistem kerja sensor mirip dengan kerrjanya

suatu switch pada kondisi NO/NC dan Common.

Sensor dipakai atau dibutuhkan suatu masukan tertentu yang terukur dan

sudah didesain aplikasinya sesuai dengan kebutuhan. Tegangan kerja sensor pada

umumnya adalah 5-30 V dan level keluarannya 5-30 VDC, tegangan keluaran ini

biasanya masih berupa signal analog yang akan diubah menjadi signal digital

dengan rangkaian elektronik tertentu contohnya ADC (analog to digital

converter).

2.1.1 Infra Merah

Sensor infra merah 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 yang menggunakan pemantul (reflector) relative opto switch. Ada juga yang

menggunakan phototransistor sebagai transmitter dan monitor sebagai

receivernya. Tipe sensor infra merah yang digunakan adalah dengan

(2)

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 terelalu pajang bagi

tanggapan mata manusia. Sinar infra merah mempunyai daerah frekuensi 1 x 1012

Hz sampai dengan 1 x 101 sampai dengan 1 x 1014 GHz atau daerah frekuennsi

dengan panjang gelombang 1µm – 1 mm. LED infra merah ini merupakan

komponen elektronika yang memancarkan cahaya infra merah dengan konsumsi

daya sangat kecil.

2.1.1.1 Modul Inframerah (IRM)

Sensor penerima IRM ini bekerja dengan menangkap sinar yang dihasilkan

dari pancaran sinar infra merah pasif yang dimiliki pemancar infra merah. Seperti

remote control Sony, yang merupakan pemancar sinar inframerah. Pancaran sinar

inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang

merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor

yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan

arus listrik. Mengapa bisa menghasilkan arus listrik? Karena pancaran sinar infra

merah pasif ini membawa energi panas. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik

yang terbentuk ketika sinar matahari mengenai solar cell. Mengapa sensor IR

hanya bereaksi pada tubuh manusia saja? Hal ini disebabkan karena adanya IR

Filter yang menyaring panjang gelombang sinar infra merah pasif.

IR Filter dimodul sensor IRM ini mampu menyaring panjang gelombang

sinar inframerah pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang

gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10

mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor.Jadi, ketika seseorang

berjalan melewati sensor, sensor akan menangkap pancaran sinar inframerah pasif

yang dipancarkan oleh tubuh manusia yang memiliki suhu yang berbeda dari

lingkungan sehingga menyebabkan material pyroelectric bereaksi menghasilkan

arus listrik karena adanya energi panas yang dibawa oleh sinar inframerah pasif

tersebut. Kemudian sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus tersebut

(3)

Ketika manusia berada di depan sensor PIR dengan kondisi diam, maka

sensor PIR akan menghitung panjang gelombang yang dihasilkan oleh tubuh

manusia tersebut. Panjang gelombang yang konstan ini menyebabkan energi

panas yang dihasilkan dapat digambarkan hampir sama pada kondisi lingkungan

disekitarnya. Ketika manusia itu melakukan gerakan, maka tubuh manusia itu

akan menghasilkam pancaran sinar inframerah pasif dengan panjang gelombang

yang bervariasi sehingga menghasilkan panas berbeda yang menyebabkan sensor

merespon dengan cara menghasilkan arus pada material Pyroelectricnya dengan

besaran yang berbeda-beda. Karena besaran yang berbeda inilah comparator

menghasilkan output.

2.1.2 Sensor Posisi (limit switch)

Limit switch merupakan jenis saklar yang dilengkapi dengan katup yang

berfungsi menggantikan tombol. Prinsip kerja limit switch sama seperti saklar

Push ON yaitu hanya akan menghubung pada saat katupnya ditekan pada batas

penekanan tertentu yang telah ditentukan dan akan memutus saat katup tidak

ditekan. Limit switch termasuk dalam kategori sensor mekanis yaitu sensor yang

akan memberikan perubahan elektrik saat terjadi perubahan mekanik pada sensor

tersebut. Penerapan dari limit switch adalah sebagai sensor posisi suatu benda

(objek) yang bergerak. Simbol limit switch ditunjukan pada gambar berikut

Gambar 2.1 . Bentuk fisik Limit Switch

Limit switch umumnya digunakan untuk : Memutuskan dan

(4)

daya yang besar, dengan sarana yang kecil. Sebagai sensor posisi atau kondisi

suatu objek. Prinsip kerja limit switch diaktifkan dengan penekanan pada

tombolnya pada batas/daerah yang telah ditentukan sebelumnya sehingga terjadi

pemutusan atau penghubungan rangkaian dari rangkaian tersebut. Limit switch

memiliki 2 kontak yaitu NO (Normally Open) dan kontak NC (Normally Close)

dimana salah satu kontak akan aktif jika tombolnya tertekan.Konstruksi dan

simbol limit switch dapat dilihat seperti gambar di bawah:

Gambar 2.2 Konstruksi dan simbol limit switch

2.2. Motor Arus Searah

Motor arus searah adalah suatu mesin yang berfungsi mengubah energi

listrik menjadi energi mekanik, dimana energi gerak tersebut berupa putaran dari

motor. Ditinjau dari segi sumber arus penguat magnetnya, motor arus searah dapat

dibedakan atas :

1. Motor arus searah penguatan terpisah, bila arus penguat medan rotor dan medan

stator diperoleh dari luar motor.

2. Motor arus searah penguatan sendiri, bila arus penguat magnet berasal dari

motor itu sendiri.Motor arus searah dapat diklasifikasi sebagai berikut :

1. Motor arus searah penguatan shunt

2. Motor arus searah penguatan seri.

3. Motor arus searah kompon panjang.

a. Motor arus searah kompon panjang kumulatif.

(5)

4. Motor arus searah kompon pendek

a. Motor arus searah kompon pendek kumulatif.

b. Motor arus searah kompon pendek diferensial

2.2.1. Motor DC

Motor DC merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah

energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk

misalnya memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor,

mengangkat bahan, dll. Motor listrik digunakan juga di rumah seperti: mixer, bor

listrik,fan,angin.

Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang

tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan

mengatur:

a. Tegangan dinamo

Meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan

b. Arus medan

Menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan. Motor arus searah,

sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak

langsung/direct-unidirectional. Motor DC digunaksan pada penggunaan khusus dimana diperlukan

penyalaan torque yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan

yang luas.

(6)

2.2.1.1. Prinsip Mesin DC

Menggunakan prinsip hukum Faraday dan gaya Lorentz.

1. Beroperasi sebagai motor.

Beban mekanik dihubungkan dengan batang bergerak.Kemudian batang

melambat perlahan dan menghasilkan pengurangan Tegangan terindukasi. Arus

searah jarum jam sirkuit menghasilkan gaya induksi magnetic ke kanan. Sistem

teresbut bergerak dalam kecepatan konstan.

2. Beroperasi sebagai generator.

Asumsikan batang dalam kecepatan konstan dan arus nol. Kemudian,gaya

teraplikasi menarik batang lebih cepat ke kanan, kecepatan batang

meningkat,tegangan yang terinduksi melampaui sumber tegangan, dan arus

bersirkulasi melawan arah jarum jam.Karena arus memiliki arus terbalik, gaya

terinduksi batang di medan berkebalikan dan berada di kiri. Kecepatan batang

menstabilkan dengan menarik gaya sama dengan gaya terinduksi.

Kemudian,tegangan terinduksi mengirimkan daya sebagian ke resistansi dan

sisanya ke baterai. Lalu, energy mekanik berubah menjadi energy listrik dan

muncul sebagai loss di resistansi atau energy kimia tersimpan dalam baterai.

2.2.1.2 Kontruksi Motor Arus Searah

Secara umum motor arus searah memiliki konstruksi yang sama, terbagi

atas dua bagian yaitu bagian yang diam disebut stator dan bagian yang

bergerak/berputar disebut rotor.

1. Badan motor ( rangka ).

Rangka ( frame atau yoke ) mesin arus searah seperti juga mesin-mesin

listriklainnya secara umum memiliki dua fungsi, yaitu :

1. Merupakan sarana pendukung mekanik untuk mesin secara keseluruhan.

2. Untuk membawa fluks magnetik yang dihasilkan oleh kutub-kutub

mesin.Untuk mesin kecil, dipertimbangan harga lebih dominan daripada

beratnya,biasanya rangkanya terbuat dari besi tuang ( cast iron ), tetapi

untuk mesin-mesin besar umumnya terbuat dari baja tuang ( cast steel ) atau

(7)

untuk mengurangi rugi-rugi inti,selain itu rangka ini juga harus memiliki

permeabilitas yang tinggi disamping kuatsecara mekanik .Biasanya pada

motor terdapat papan nama ( name plate ) yang bertuliskanspesifikasi umum

atau data-data teknik dari mesin, juga terdapat kotak ujung yang merupakan

tempat-tempat ujung-ujung belitan penguat medan dan lilitan jangkar.

2. Kutub

Medan penguat atau magnet medan terdiri atas inti kutub dan sepatu

kutub.

Adapun fungsi dari sepatu kutub adalah :

1. Menyebarkan fluks pada celah udara dan juga karena merupakan bidang lebar

maka akan mengurangi reluktansi jalur magnet.

2. Sebagai pendukung secara mekanik untuk kumparan penguat atau kumparan

medan.

Inti kutub terbuat lembaran-lembaran besi tuang atau baja tuang. Sepatu

kutub dilaminasi dan dibaut atau dikeling ( rivet ) ke rangka mesin. Sebagaimana

diketahui bahwa fluks magnet yang terdapat pada motor arus searah dihasilkan

oleh kutub-kutub magnet buatan dengan prinsip elektromagnetik.

3. Inti jangkar.

Inti jangkar yang umum digunakan dalam motor arus searah adalah

berbentuk silinder yang diberi alur-alur pada permukaannya untuk tempat

melilitkan kumparan-kumparan tempat terbentuknya ggl induksi. Inti jangkar

yang terbuat dari bahan ferromanetik, dengan maksud agar komponen-komponen

(lilitan jangkar ) terletak dalam daerah yang induksi magnetnya besar, supaya ggl

induksi dapat bertambah besar. Seperti halnya inti kutub magnet maka jangkar

dibuat dari bahan-bahan berlapis-lapis tipis untuk mengurangi panas yang

terbentuk karena adanya arus linier. Bahan yang digunakan untuk jangkar ini

sejenis campuran baja silikon. Padaumumnya alur tidak hanya diisi satu kumparan

yang tersusun secara berlapis.

4. Kumparan jangkar

Kumparan jangkar pada motor arus searah berfungsi tempat terbentuknya

ggl induksi. kumparan jangkar terdiri dari :

(8)

Gambar 2.4a. Kumparan gelung

2.Kumparan gelombang.

Gambar 2.4b. Kumparan Gelombang 5. Kumparan medan

Fungsi kumparan medan ini adalah untuk membangkitkan fluksi yang

akan dipotong oleh konduktor jangkar.

6. Komutator

Fungsi komutator untuk fasilitas penghubung arus dari konduktor jangkar

,sebagai penyearah mekanik, yang bersama-sama dengan sikat membuat sesuatu

kerjasama yang disebut komutasi. Agar menghasilkan penyearah yang lebih

baik,maka komutator yang digunakan hendaknya dalam jumlah yang besar.

Dalam hal ini setiap belahan ( segmen ) komutator tidak lagi merupakan bentuk

separoh cincin, tetapi sudah berbentuk lempengan-lempengan (segmen komutator)

(9)

7. Sikat-sikat

Sikat-sikat ini berfungsi sebagai jembatan bagi aliran arus kekumparan

jangkar. Dimana permukaan sikat ditekan ke permukaan segmen komutator untuk

menyalurkan arus listrik. Besarnya tekanan pegas dapat diatursesuai dengan

keinginan.

Disamping itu sikat memegang peranan penting untuk terjadinya

komutasi. Karbon yang ada diusahakan memiliki konduktivitas yang tinggi untuk

mengurangi rugi-rugi listrik. Agar gesekan antara komutator-komutator dan sikat

tidak mengakibatkan ausnya komutator, maka sikat harus lebih lunak daripada

komutator.

2.2.2. Prinsip Kerja Motor DC

Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan

medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Bagian utama motor DC adalah

stator dan rotor dimana kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian

yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar).

Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar

bebas di antara kutub-kutub magnet permanen. Catu tegangan dc dari baterai

menuju ke lilitan melalui sikat yang menyentuh komutator, dua segmen yang

terhubung dengan dua ujung lilitan. Kumparan satu lilitan pada gambar di atas

disebut angker dinamo. Angker dinamo adalah sebutan untuk komponen yang

berputar di antara medan magnet.Agar proses perubahan energi mekanik dapat

berlangsung secara sempurna, maka tegangan sumber harus lebih besar daripada

tegangan gerak yang disebabkan reaksi lawan. Dengan memberi arus pada

kumparan jangkar yang dilindungi oleh medan maka menimbulkan perputaran

pada motor.

Sebuah konduktor yang dialiri arus mempunyai medan magnet

disekelilingnya. Pada saat konduktor yang dialiri arus listrik ditempatkan pada

suatu medan magnet, maka konduktor akan mengalami gaya mekanik, seperti

(10)

a. b. c.

Gambar 2.5. Pengaruh penempatan konduktor berarus dalam medan magnet

Pada Gambar 2.10.a menggambarkan sebuah konduktor yang dialiri arus

listrik menghasilkan medan magnet disekelilingnya. Arah medan magnet yang

dihasilkan oleh konduktor dapat diperoleh dengan menggunakan kaidah tangan

kanan. Kuat medan tergantung pada besarnya arus yang mengalir pada konduktor.

Sedangkan Gambar 2.10.b menunjukkan sebuah medan magnet yang diakibatkan

oleh kutub-kutub magnet utara dan selatan. Arah medan magnet adalah dari kutub

utara menuju kutub selatan. Pada saat konduktor dengan arah arus menjauhi

pembaca ditempatkan didalam medan magnet seragam, maka medan gabungannya

akan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.10.c. Daerah di atas konduktor,

medan yang ditimbulkan konduktor adalah dari kiri ke kanan, atau pada arah yang

sama dengan medan utama. Sementara di bawahnya, garis-garis magnet dari

konduktor arahnya berlawanan dengan dengan medan utama. Hasilnya adalah

memperkuat medan atau menambah kerapatan fluksi di atas konduktor dan

melemahkan medan atau mengurangi kerapatan fluksi di bawah konduktor.

Dalam keadaan ini, fluksi di daerah di atas konduktor yang kerapatannya

bertambah akan mengusahakan gaya ke bawah kepada konduktor, untuk

mengurangi kerapatannya. Hal ini menyebabkan konduktor mengalami gaya

berupa dorongan ke arah bawah. Begitu juga halnya bila arah arus dalam

konduktor dibalik. Kerapatan fluksi yang berada di bawah konduktor akan

bertambah sedangkan kerapatan fluksi di atas konduktor berkurang. Sehingga

(11)

mengalirkan arus dalam medan magnet cenderung bergerak tegak lurus terhadap

medan.

Prinsip kerja sebuah motor arus searah dapat dijelaskan dengan gambarberikut ini:

Gambar 2.6. Prinsip perputaran motor dc

Pada saat kumparan medan dihubungkan dengan sumber tegangan,

mengalir arus medan If pada kumparan medan karena rangkaian tertutup sehingga

menghasilkan fluksi magnet yang arahnya dari kutub utara menuju kutub selatan.

Selanjutnya ketika kumparan jangkar dihubungkan ke sumber tegangan, pada

kumparan jangkar mengalir arus jangkar Ia. Arus yang mengalir pada

konduktor-konduktor kumparan jangkar menimbulkan fluksi magnet yang melingkar. Fluksi

jangkar ini memotong fluksi dari kedua kutub medan, sehingga menyebabkan

perubahan kerapatan fluksi dari medan utama. Hal ini menyebabkan jangkar

mengalami gaya sehingga menimbulkan torsi. Gaya yang dihasilkan pada setiap

konduktor dari sebuah jangkar, merupakan akibat aksi gabungan medan utama

dan medan di sekeliling konduktor. Gaya yang dihasilkan berbanding lurus

dengan besar fluksi medan utama dan kuat medan di sekeliling konduktor. Medan

di sekeliling masing masing konduktor jangkar tergantung pada besarnya arus

jangkar yang mengalir pada konduktor tersebut. Arah gaya ini dapat ditentukan

dengan kaidah tangan kiri.

Gaya Lorentz adalah gaya yang ditimbulkan oleh muatan listrik yang

bergerak atau oleh arus listrik yang berada dalam suatu medan magnet (B). Arah

gaya ini akan mengikuti arah maju skrup yang diputar dari vektor arah gerak

muatan listrik (v) ke arah medan magnet (B), seperti yang terlihat dalam rumus

(12)

F = q( v x B) ...(2.1)

Sebuah partikel bermuatan listrik yang bergerak dalam daerah medan magnet

homogen akan mendapatkan gaya. Gaya ini juga dinamakan gaya Lorentz. Gerak

partikel akan menyimpang searah dengan gaya lorentz yang mempengaruhi. Arah

gaya Lorentz pada muatan yang bergerak dapat juga ditentukan dengan kaidah

tangan kanan dari gaya Lorentz (F) akibat dari arus listrik, I dalam suatu medan

magnet B. Ibu jari, menunjukan arah gaya Lorentz . Jari telunjuk, menunjukkan

arah medan magnet ( B ). Jari tengah, menunjukkan arah arus listrik ( I ). Untuk

muatan positif arah gerak searah dengan arah arus, sedang untuk muatan negatif

arah gerak berlawanan dengan arah arus.

Besarnya gaya Lorentz (F) dapat ditulis:

F = B.I.ℓ...(2.1)

Jika besar muatan q bergerak dengan kecepatan v, dan I = q/t maka persamaan

gaya adalah:

F = I . ℓ . B sin θ

= q/t . ℓ . B sin θ

= q . ℓ/t. B si0n θ

= q . v . B sin θ

Sehingga besarnya gaya Lorentz yang dialami oleh sebuah muatan yang bergerak

dalam daerah medan magnet dapat dicari dengan menggunakan rumus :

F = q . v . B sin θ...(2.1)

Sedangkan Torsi yang dihasilkan motor dapat ditentukan dengan:

T = F .r ...(2.2)

Bila torsi yang dihasilkan motor lebih besar daripada torsi beban maka motor akan

berputar. Besarnya torsi beban dapat dituliskan dengan:

T = K Φ Ia...(2.3)

K = ...(2.4)

Dimana :

T = Torsi (Nm)

r = Jari-jari rotor (Meter)

(13)

Φ = Fluksi setiap kutub I Ia = Arus jangkar (Ampere)

P= Jumlah kutubpada motor

Z = Jumlah konduktorpada motor

a = Cabang paralel

2.2.3. Komponen Utama Motor DC

Gambar 2.7. Komponen Utama Motor DC

2.2.3.1KutubMedan

Kutub medan digambarkan sebagai interaksi dua kutub magnet akan

menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang

stasioner dan dinamo yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub

medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara dan kutub

selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi bukaan diantara kutub-kutub

dari utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat

satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya

(14)

2.2.3.2Dinamo

Bila arus masuk menuju dinamo, maka arus ini akan menjadi

elektromagnet. Dinamo yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak

untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo berputar

dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan

selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk

merubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo.

2.2.3.3Komutator

Komutator terdapat terutama dalam motor DC. Kegunaannya adalah untuk

membalikan arah arus listrik dalam dinamo. Commutator juga membantu dalam

transmisi arus antara dinamo dan sumber daya. Selain itu komutator berfungsi

untuk menyearahkan tegangan yang dihasilkan rotor menjadi tegangan DC.

2.3 Buzzer

Rangkaian Buzzeratau yang biasa disebut sebagai rangkaian alarm

pengingat pesan dan tanda pastinya sudah sering ditemukan di beberapa perangkat

elektronik di pasar. Pada era teknologi modern ini, pastinya alarm sudah tersedia

di beberapa perangkat elektronik seperti ponsel dan juga jam memiliki alarm

sebagai tanda peringatan. Rangkaian alarm atau tanda pengingat ini sudah

menjadi salah satu penunjang penting dan tidak dapat dipisahkan di beberapa

perangkat elektronik tersebut.

(15)

Rangkaian tanda pengingat ini berfungsi untuk mendeteksi gerakan dan

juga cahaya yang bisa membantu Anda mencegah kasus pencurian. Pada skema

rangkaian buzzerini terdapat komponen penting yaitu Timer IC NE 555. Untuk

komponen R4 LDR memiliki fungsi untuk mendeteksi atau melakukan

penginderaan cahaya yang berada di sekitar ruangan di dekat rangkaian tersebut.

Manfaat utama komponen LDR ini adalah cara menerima cahaya yang masuk.

Apabila cahaya terang, tingkat resistensi dari LDR ini akan rendah dan tidak

membuat rangkaian tersebut mengalirkan arus ke arah buzzer atau speaker yang

terdapat di dalam rangkaian tersebut

Hal kebalikannya justru terjadi jika LDRmenerima cahaya rendah atau

gelap sama sekali. Hasilnya, tingkat resistansi menjadi lebih tinggi sehingga bisa

menimbulkan aliran ke arah komponen buzzer. Bersamaan dengan keadaan

tingkat resistansi yang tinggi, nantinya komponen IC akan terpicu dan mendorong

buzzer untuk menghasilkan suara yang nyaring dan mendeteksi adanya gangguan.

Rangkaian ini juga bisa menggunakan cahaya sebagai alat pengaktifannya jika

relay dan juga transistor terhubung dengan pin 3 atau output dari IC 1

2.4. Bluetooth Module HC-05

Gambar 2.9. Bentuk Fisik Bluetooth HC-05

Bluetooth Module HC-05 merupakan module komunikasi nirkabel pada

frekuensi 2.4GHz dengan pilihan koneksi bisa sebagai slave, ataupun sebagai

master. Sangat mudah digunakan dengan mikrokontroler untuk membuat aplikasi

wireless. Interface yang digunakan adalah serial RXD, TXD, VCC dan GND.

Built in LED sebagai indikator koneksi bluetooth. Modul BT ini terdiri dari dua

jenis yaitu Master dan Slave. Seri modul BT HC bisa dikenali dari nomor serinya,

jika nomer serinya genap maka modul BT tersebut sudah diset oleh pabrik,

(16)

adalah HC-06-S. Modul BT ini akan bekerja sebagai BT Slave dan tidak bisa

diubah menjadi Master, demikian juga sebaliknya misalnya HC-04M. Default

mode kerja untuk modul BT HC dengan seri genap adalah sebagai Slave.

Sedangkan modul BT HC dengan nomer seri ganjil, misalkan HC-05,

kondisi default biasanya diset sebagai Slave mode, tetapi pengguna bisa

mengubahnya menjadi mode Master dengan AT Command tertentu.

Penggunaan utama dari modul BT ini adalah menggantikan komunikasi serial via

kabel, sebagai contoh:

1. Jika akan menghubungkan dua sistem mikrokontroler agar bisa

berkomunikasi via serial port maka dipasang sebuah modul BT Master

pada satu sistem dan modul BT Slave pada sistem lainnya. Komunikasi

dapat langsung dilakukan setelah kedua modul melakukan pairing.

Koneksi via bluetooth ini menyerupai komunikasi serial biasa, yaitu

adanya pin TXD dan RXD.

2. Jika sistem mikrokontroler dipasangi modul BT Slave maka ia dapat

berkomunikasi dengan perangkat lain semisal PC yang dilengkapi adapter

BT ataupun dengan perangkat ponsel, smartphone dan lain-lain

3. Saat ini banyak perangkat seperti printer, GPS modul dan lain-lain yang

bekerja menggunakan media bluetooth, tentunya sistem mikrokontroler

yang dilengkapi dengan BT Master dapat bekerja mengakses

device-device tersebut

Pemakaian module BT pada sistem komunikasi baik antar dua sistem

mikrokontrol maupun antara suatu sistem ke device lain tidak perlu menggunakan

driver, tetapi komunikasi dapat terjadi dengan dua syarat yaitu :

1. Komunikasi terjadi antara modul BT Master dan BT Slave, komunikasi

tidak akan pernah terjadi jika kedua modul sama Master atau

sama-sama Slave, karena tidak akan pernah pairing diantara keduanya

2. Password yang dimasukkan cocok

Modul BT yang banyak beredar di sini adalah modul HC-06 atau

sejenisnya dan modul HC-05 dan sejenisnya. Perbedaan utama adalah

modul HC-06 tidak bisa mengganti mode karena sudah diset oleh pabrik,

(17)

modul tersebut. Diantaranya hanya bisa mengganti nama, baud rate dan

password saja.

Sedangkan untuk modul HC-05 memiliki kemampuan lebih yaitu bisa

diubah mode kerjanya menjadi Master atau Slave serta diakses dengan

lebih banyak AT Command, modul ini sangat direkomendasikan, terutama

dengan flexibilitasnya dalam pemilihan mode kerjanya.

2.5 Mikrokontroller ATMega 8

AVR merupakan salah satu jenis mikrokontroler yang di dalamnya

terdapat berbagai macam fungsi. Perbedaannya pada mikro yang pada umumnya

digunakan seperti MCS51 adalah pada AVR tidak perlu menggunakan oscillator

eksternal karena di dalamnya sudah terdapat internal oscillator. Selain itu

kelebihan dari AVR adalah memiliki Power-On Reset, yaitu tidak perlu ada

tombol reset dari luar karena cukup hanya dengan mematikan supply, maka secara

otomatis AVR akan melakukan reset. Untuk beberapa jenis AVR terdapat

beberapa fungsi khusus seperti ADC, EEPROM sekitar 128 bytesampai dengan

512 byte.AVR ATmega8 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit berarsitektur AVR

RISC yang memiliki 8K byte in-System Programmable Flash.

Mikrokontroler dengan konsumsi daya rendah ini mampu mengeksekusi

instruksi dengan kecepatan maksimum 16MIPS pada frekuensi 16MHz. Jika

dibandingkan dengan ATmega8L perbedaannya hanya terletak pada besarnya

tegangan yang diperlukanuntuk bekerja. Untuk ATmega8 tipe L, mikrokontroler

ini dapat bekerja dengan tegangan antara 2,7 5,5 V sedangkan untuk ATmega8

hanya dapat bekerja pada tegangan antara 4,5 –5,5 V

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,

(18)

8, atmega 8535, atmega 16 dan lain-lain. 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.

Mikrokontroller AVR 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 ,dengan menggunakan board

ATMega8 develompment board yang sudah ada diparaan atau dengan membuat

rangkaian sendiri. Jika menggunakan rangkaian mikrokonter 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 lebihsering dikenal, hal ini

berguna untuk penggunaan pheripheral internal.

2.5.1 Konfigurasi Pin ATMega 8

(19)

ATmega8 memiliki 28 Pin, yang masing-masing pin nya memiliki fungsi

yang berbeda-beda baik sebagai port maupun fungsi yang lainnya. Berikut akan

dijelaskan fungsi dari masing-masing kaki ATmega8 :

a. VCC

Merupakan supply tegangandigital.

b. GND

Merupakan ground untuk semua komponen yang membutuhkan grounding.

c. Port B (PB7...PB0)

Didalam Port B terdapat XTAL1, XTAL2, TOSC1, TOSC2. Jumlah Port B adalah

8 buah pin, mulai dari pin B.0 sampai dengan B.7. Tiap pin dapat igunakan

sebagai input maupun output. Port B merupakan sebuah 8-bit bi-directional I/O

dengan internal pull-up resistor. Sebagai input, pin-pin 7yang terdapat pada port B

yang secara eksternal diturunkan, maka akan mengeluarkan arus jika pull-up

resistor diaktifkan. Khusus PB6 dapat digunakan sebagai input Kristal (inverting

oscillator amplifier) dan input ke rangkaian clock internal, bergantung pada

pengaturan Fuse bit yang digunakan untuk memilih sumber clock. Sedangkan

untuk PB7 dapat digunakan sebagai output Kristal (output oscillator amplifier)

bergantung pada pengaturan Fuse bityang digunakan untuk memilih sumber

clock. Jika sumber clock yang dipilih dari oscillator internal, PB7 dan PB6 dapat

digunakan sebagai I/O atau jika menggunakan Asyncronous Timer/Counter2

maka PB6 dan PB7 (TOSC2 dan TOSC1) digunakan untuk saluran input timer.

d. Port C (PC5...PC0)

Port C merupakan sebuah 7-bit bi-directionalI/O port yang di dalam

masing-masing pin terdapat pull-upresistor. Jumlah pin nya hanya 7 buah mulai dari pin

C.0 sampai dengan pinC.6. Sebagai keluaran/output portC memiliki karakteristik

yang sama dalam hal menyerap arus (sink) ataupun mengeluarkan arus (source).

e. RESET/PC6

Jika RSTDISBL Fusediprogram, maka PC6 akan berfungsi sebagai pinI/O. Pin ini

memiliki karakteristik yang berbeda dengan pin-pinyang terdapat pada port C

lainnya. Namun jika RSTDISBL Fuse tidak diprogram, maka pin ini akan

(20)

rendah dan pulsa yang ada lebih pendek dari pulsa 8 minimum, maka akan

menghasilkan suatu kondisi reset meskipun clock-nya tidak bekerja.

f. Port D (PD7...PD0)

Port D merupakan 8-bit bit-directionalI/O dengan internal pullupresistor. Fungsi

dari port ini sama dengan port-port yang lain. Hanya saja pada port initidak

terdapat kegunaan-kegunaan yang lain. Pada portini hanya berfungsi sebagai

masukan dan keluaran saja atau biasadisebut dengan I/O.

g. AVcc

Pin ini berfungsi sebagai supply tegangan untuk ADC. Untuk pin ini harus

dihubungkan secara terpisah dengan VCC karena pin ini digunakan untuk analog

saja. Bahkan jika ADC pada AVR tidak digunakan tetap saja disarankan untuk

menghubungkannya secara terpisah dengan VCC. Jika ADC digunakan, maka

AVcc harus dihubungkan ke VCC melalui low pass filter.

h. AREF

Merupakan pin referensi jika menggunakan ADC.

Gambar 2.11. Bentuk Fisik ATmega8

Pada AVR status register mengandung beberapa informasi mengenai hasil

dari kebanyakan hasil eksekusi instruksi aritmatik. Informasi ini digunakan untuk

altering arus program sebagai kegunaan untuk meningkatkan performa

pengoperasian. Register inidi-update setelah operasi ALU (Arithmetic Logic Unit)

hal tersebut seperti yang tertulis dalam datasheetkhususnya pada bagian

Instruction Set Reference.Dalam hal ini untuk beberapa kasus dapat

membuangpenggunaan kebutuhan instruksi perbandingan yang telah

didedikasikan serta dapat menghasilkan peningkatan dalam hal kecepatan dan

kode yang lebih sederhana dan singkat. Register ini tidak secara otomatis

(21)

sebuah perintah setelah kembali dari interupsi. Namun hal tersebut harus

dilakukan melalui software. Berikut adalah gambar status register.

Gambar 2.12. Status Register ATMega 1. Bit 7 (I)

Merupakan bit Global Interrupt Enable. Bitini harus di-set agar semua perintah

interupsi dapat dijalankan. Untuk perintah interupsi individual akan di jelaskan

pada bagian yang lain. Jika bit ini di-reset, maka semua perintah interupsi baik

yang individual maupun yang secara umum akan diabaikan. Bit ini akan

dibersihkan atau clear oleh hardwaresetelah sebuah interupsi di jalankan dan akan

di-setkembali oleh perintah RETI. Bitini juga dapat diset dan di-resetmelalui

aplikasi dan intruksi SEI dan CLL.

2. Bit 6 (T)

Merupakan bitCopy Storage. Instruksi bit Copy Instructions BLD (Bit Load) and

BST (Bit Store) menggunakan bit ini sebagai asal atau tujuan untuk bit yang telah

dioperasikan. Sebuah bit dari sebuah registerdalam Register Fildapat disalin ke

dalam bit ini denganmenggunakan instruksi BST, dan sebuah bitdi dalam bit ini

dapat disalin ke dalam bit di dalam register padaRegister File dengan

menggunakan perintah BLD.

3. Bit 5(H)

Merupakan bit Half Carry Flag. Bitini menandakan sebuah Half Carry dalam

beberapa operasi aritmatika. Bit ini berfungsi dalam aritmatika BCD.

4. Bit 4(S)

Merupakan Sign bit. Bit ini selalu merupakan sebuah ekslusif di antaraNegative

Flag(N) dan two’s Complement Overflow Flag (V).

(22)

Merupakan bit Two’s Complement Overflow Flag. Bit ini menyediakan fungsi

aritmatika dua komplemen.

6. Bit 2(N)

Merupakan bit Negative Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah hasil negative di

dalam sebuah fungsi logika atai aritmatika.

7. Bit 1(Z)

Merupakan bit Zero Flag. Bit ini mengindikaikan sebuah jasil nol “0” dalam

sebuah fungsi aritmatika atau logika.

8. Bit 0(C)

Merupakan bit Carry Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah Carry atau sisa dalam

sebuah aritmatika atau logika.

2.5.2 Memori AVR ATMega

(23)

Memori atmega terbagi menjadi tiga yaitu :

2.5.2.1Memori Flash

Memori flash adalah memori ROM tempat kode-kode program berada.

Kata flash menunjukan jenis ROM yang dapat ditulis dan dihapus secara elektrik.

Memori flash terbagi menjadi dua bagian yaitu bagian aplikasi dan bagian boot.

Bagian aplikasi adalah bagian kode-kode program apikasi berada. Bagian boot

adalah bagian yang digunakan khusus untuk booting awal yang dapat diprogram

untuk menulis bagian aplikasi tanpa melalui programmer/downloader, misalnya

melalui USART.

2.5.2.2 Memori Data

Memori data adalah memori RAM yang digunakan untuk keperluan

program.

32 GPR (General Purphose Register) adalah register khusus yang bertugas untuk

membantu eksekusi program oleh ALU (Arithmatich Logic Unit), dalam instruksi

assembler setiap instruksi harus melibatkan GPR. Dalam bahasa C biasanya

digunakan untuk variabel global atau nilai balik fungsi dan nilainilai yang dapat

memperingan kerja ALU. Dalam istilah processor komputer sahari-hari GPR

dikenal sebagai “chace memory”.I/O register dan Aditional I/O register adalah

register yang difungsikankhusus untuk mengendalikan berbagai pheripheral dalam

mikrokontroler seperti pin port, timer/counter, usart dan lain-lain.

Register ini dalam keluarga mikrokontrol MCS51 dikenal sebagai

SFR(Special Function Register).

2.5.2.3 EEPROM

EEPROM adalah memori data yang dapat mengendap ketika chip mati

(off), digunakan untuk keperluan penyimpanan data yang tahan terhadap

(24)

2.5.3. 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.

2.6. Transistor bd139

Gambar 2.14. Transistor bd139

Transistor BD139 adalah transistor multiguna tipe NPN. Transistor yang

akan dibahas adalah transistor jenis BJT (Bias Junction Transistor). Transistor

BJT pertama kali dibuat oleh William Bradford Schockley, John Bardeen dan

Walter Houser Brattain pada tahun 1951 atas penemuannya ini ketiga Ilmuan ini

(25)

transistor membawa perubahan yang ekstrim dalam dunia khususnya bidang

elektronika. Jika dulu sebelum ada transistor peralatan elektronika dibuat masih

menggunakan tabung hampa yang memiliki ukuran yang besar dan membutuhkan

daya listrik yang tinggi untuk pengoperasiannya, namun setelah ditemukannya

transistor, peralatan elektronika dapat dibuat menjadi lebih kecil, handal dan tidak

membutuhkan daya yang besar untuk pengoperasiaanya. Penemuan transistor

membawa perubahan besar dalam industri elektronika dan membuka gerbang

menuju dunia moderen hingga saat ini.

Dari awal mula transistor dibuat hingga saat ini ada 2 golongan besar transistor

yaitu :

1. Transistor tegangan bias (Bias Junction Transistor (BJT))

2. Transistor efek medan (FET = Field Effect Transistor)

Namun dipasaran transistor jenis BJT paling banyak digunakan. Transistor efek

medan lebih banyak digunakan pada peralatan yang membutuhkan kecepatan

Gambar

Gambar 2.1 . Bentuk fisik Limit Switch
Gambar 2.2 Konstruksi dan simbol limit switch
Gambar 2.3 Bentuk Fisik Motor DC
Gambar 2.4a. Kumparan gelung
+7

Referensi

Dokumen terkait