-Memahami prinsip rangkaian aplikasi kontrol motor dengan sensor suhu LM35
- Baterai
- IC 74LS138
- IC 8284
- IC 8086
- IC 74LS373
- IC 74LS245
- IC 74LS139
- IC 27128
- IC 6116
- IC 8255A
- IC MM74922
- Resistor
- Switch
- Dioda
- Kapasitor
- Crystal
- Motor
- LM 35
- Op Amp
- Button
- Seven Segment
- Relay
- Transistor
3. Dasar Teori
[back]
Alat:
- Baterai
\Sangat beragam fungsi dari baterai dalam kehidupan sehari-hari namun memiliki intinya yang sama yakni sebagai sumber energi, karena hampir pada semua alat elektronik yang sifatnya mobile juga perlu baterai sebagai sumber energi. Sebut misalnya seperti HP, senter, power bank, drone, remote TV dan AC, dan lain sebagainya. Semua alat-alat tersebut membutuhkan baterai agar bisa bekerja. Sampai tahun 2018 ini tercatat terdapat beberapa jenis baterai yang bisa atau dapat kita temukan dengan di pasaran. Namun Pada dasarnya jenis baterai itu dikategorikan kedalam dua macam yakni Baterai Primer dan juga Baterai Sekunder.
- Baterai primer bisa dibilang sebagai baterai untuk 1 kali pakai (sekali pakai) Yang termasuk kedalam golongan baterai primer misalnya seperti baterai jenis Zinc-Carbon, Alkali, Lithium, dan juga Silver Oxide. Harga baterai primer juga cenderung lebih murah. Sedangkan
- Baterai sekunder merupakan baterai yang dapat dicharge, dan yang termasuk baterai sekunder misalnya seperti baterai jenis Ni-Cd, Ni-MH, dan juga Li-ion.
Macam Jenis Baterai Primer :
1. Baterai Zinc-Carbon
- Jenis baterai primer yang pertama merupakan baterai Zinc Carbon alias baterai Seng Karbon.
- Baterai yang satu ini juga juga sering disebut dengan baterai Heavy Duty.
- Baterai jenis mudah ditemukan dengan mudah pada toko-toko maupun supermarket.
2. Baterai Alkali
- Baterai ini juga termasuk juga kedalam jenis baterai primer karena tidak dapat untuk diisi ulang.
- Sebenarnya baterai Alkali ini hampir sama seperti baterai Seng Karbon, hanya saja sedikit berbeda dengan daya tahannya lkarena baterai alkali ini ebih lama disebabkan menggunakan elektrolit dari bahan Potassium hydroxide, yang tidak lain Zat Alkali (Alkaline).
3. Baterai Lithium
- Lithium Memiliki kualitas lebih bagus dibanding dengan dua jenis baterai sebelumnya.
- Baterai Lithium ini punya kinerja yang lebih baik.
- Selain itu baterai Lithium dapat disimpan dalam waktu hingga lebih dari 10 tahun.
- Biasanya baterai Lihium mempunyai bentuk bulat pilih layaknya koin.
4. Baterai Silver Oxide
- Materialnya yang terbuat dari silver/perak yang membuat harga untuk jenis ini relatif mahal.
- Baterai jenis ini memiliki kekuatan tinggi walaupun bentuknya itu kecil dan ringan.
Macam-macam Baterai Sekunder :
1. Baterai Ni-Cd
- Baterai Ni-Cd atau singkatan dari NIcket-Cadmium.
- Baterai jenis ini bisa untuk diisi ulang karena menggunakan material yakni elektrolit Nickel Oxide Hydroxide serta Metallic Cadmium.
- Tapi sayangnya baterai jenis ini didalamnya terkandung bahan beracun berupa Carcinogenic Cadmium yang bisa membahayakan kesehatan manusia serta juga lingkungan.
2. Baterai Ni-MH
- Ni-MH atau singkatan dari Nickel-Metal Hydride.
- Baterai jenis ini mempunyai kapasitas yang lebih besar kurang lebih 30% jika dibanding dengan baterai Ni-Cd.
- Selain dari hal itu baterai jenis tersebut bisa juga dilakukan isi ulang bisa sampai lebih 100 kali sehingga akan dapat menghemat biaya jika dibanding dengan menggunakan baterai primer.
3. Baterai Li-ion
- Baterai jenis inilah yang saat ini dominan digunakan di segala macam peralatan elektronika mulai dari smartphone, kamera, sampai pada laptop.
- Kelebihan dari jenis baterai ini karena memiliki bobot yang ringan dan juga memiliki kapasitas yang besar.
- IC 74LS138
- IC 8284
OSC, CLOCK dan PCLK adalah tiga keluaran yang dihasilkan oleh bagian jam. Osilator kristal yang ada di bagian ini menghasilkan sinyal gelombang persegi sebagai outputnya ketika kristal dipasang di antara dua inputnya X1 dan X2.
Frekuensi sinyal gelombang persegi yang dihasilkan sama dengan frekuensi kristal.
Selanjutnya, sinyal gelombang persegi diumpankan ke gerbang AND dan gerbang NOT (buffer terbalik) secara bersamaan. Buffer terbalik ini memberikan sinyal OSC.
F / C 'adalah pin pemilihan frekuensi / kristal yang digunakan untuk memilih masukan dari osilator.
Ketika inputnya tinggi maka frekuensi operasi ditentukan oleh input frekuensi eksternal (EFI), sedangkan dalam kasus lain ditentukan oleh osilator kristal.
Melalui gerbang AND, output dari osilator diumpankan ke pencacah dibagi 3 ketika F / C 'rendah. Saat F / C 'tinggi, EFI diumpankan ke konter. Sinyal pengaturan waktu untuk pin siap dan reset diproduksi oleh penghitung.
Untuk operasi dengan input EFI, sinkronisasi antara beberapa sistem prosesor diperlukan, yang menggunakan CSYNC. Sedangkan ketika osilator kristal memutuskan frekuensi operasi maka, dalam hal ini, sinyal ini dikenai ground.
CSYNC memungkinkan sinkronisasi di antara beberapa 8284. Dalam kasus tunggal 8284, pin ini di-ground.
Perlu dicatat bahwa frekuensi clock keluaran yang dibangkitkan dalam kedua kasus tersebut akan menjadi sepertiga dari frekuensi masukan yang diterapkan.
Sinyal clock untuk perangkat periferal dihasilkan dengan membagi frekuensi clock dengan 2. Pada dasarnya, perangkat seperti 8254 timer memerlukan PCLK karena memerlukan frekuensi pengoperasian yang lebih rendah.
Bagian reset 8284 terdiri dari pemicu Schmitt dan flip-flop D. Pada setiap tepi negatif dari sinyal clock, rangkaian menerapkan sinyal reset ke prosesor.
Sinyal siap untuk prosesor dihasilkan oleh bagian siap. Ini memberikan informasi mengenai apakah prosesor siap untuk dioperasikan atau tidak. Jika sinyal siap rendah, maka ini menunjukkan status tunggu prosesor.
Gambar di bawah ini merupakan antarmuka generator jam 8284 dengan mikroprosesor 8086:
PCLK– pin nomor 2 - Singkatan dari jam periferal. Sinyal tinggi aktif pada pin ini memberikan sinyal clock frekuensi seperenam dari EFI atau frekuensi kristal ke perangkat periferal seperti 8254.
AEN1 'dan AEN2' - pin nomor 3 dan 7 - Singkatan dari pengaktifan alamat dan merupakan pin rendah yang aktif. Ini memenuhi syarat sinyal siap bus yaitu, RDY1 dan RDY 2.
RDY1 dan RDY 2 - pin nomor 4 dan 6 - Ini adalah pin tinggi aktif dan sinyal ini disediakan oleh perangkat yang ada pada bus data yang menunjukkan ketersediaan atau penerimaan data.
READY - pin nomor 5 - Pin ini menahan sinyal SIAP mikroprosesor 8086.
CLK - pin nomor 8 - Singkatan dari jam. Frekuensi sinyal pada pin ini akan menjadi sepertiga dari frekuensi EFI / kristal yang memiliki siklus kerja 33%. Itu terhubung ke input clock dari prosesor.
RESET - Pin nomor 10 - Pin ini memberikan sinyal reset ke prosesor dan perangkat periferal, ini adalah pin aktif-tinggi.
RES '- Pin nomor 11 - Ini adalah pin rendah aktif yang menghasilkan sinyal reset untuk 8284. Pin terhubung ke jaringan RC untuk memberikan daya saat reset.
OSC - pin nomor 12 - Ini adalah sinyal keluaran osilator dengan frekuensi yang sama dengan frekuensi EFI atau kristal yang diterapkan.
F / C '- pin nomor 13 - Pin ini digunakan untuk memilih apakah input yang digunakan adalah EFI atau kristal untuk pembuatan jam. Untuk input EFI pin dihubungkan ke VCC yaitu logika high, sedangkan untuk input crystal pin dihubungkan ke GND.
EFI - nomor pin 14 - Singkatan dari input frekuensi eksternal. Pin ini memberikan frekuensi input eksternal ke 8284 ketika F / C 'tinggi. Sinyal eksternal yang disediakan pada pin ini harus memiliki frekuensi tiga kali lipat dari frekuensi clock yang diperlukan.
ASYNC '- pin nomor 15 - Pin ini memberikan informasi mengenai sinkronisasi yang diberikan ke input. Ini adalah pin rendah aktif maka sinkronisasi dua tahap disediakan, jika tidak untuk sinyal tinggi aktif, sinkronisasi tahap tunggal disediakan.
X1, X2 - pin nomor 16 dan 17 - Keduanya adalah pin input 8284 dan diperlukan saat menghubungkan kristal kuarsa. Ketika EFI tersedia maka X1 terhubung dengan VCC atau GND.
VCC - nomor pin 18 - Input suplai +5 V disediakan di pin ini.
GND - pin nomor 9 - Pin ini digunakan untuk koneksi ground.
- IC 8086
8086 merupakan sebuah chip mikroprosesor 16-bit rancangan Intel pada tahun 1978 yang membangkitkan penggunaan arsitektur x86. Tidak lama kemudian, intel 8088 diperkenalkan dengan bus 8-bit external, yang memungkinkan penggunaan chipset yang murah.
8086 dirancang berdasarkan intel 8080 dan intel 8085 dengan set register yang mirip, tetapi dikembangkan menjadi 16 bit. "Bus Interface Unit" memberikan rangkaian instruksi ke "Execution Unit" melalui sebuah prefetch queue 6 byte, jadi pemberian dan pelaksanaan dilakukan bersamaan- sebuah bentuk pipelining primitif (instruksi 8086 bervariasi dari 1 sampai 4 byte).
Catu daya dan sinyal frekuensi
Ini menggunakan suplai 5V DC pada VCC pin 40, dan menggunakan ground pada VSS pin 1 dan 20 untuk operasinya.
Sinyal jam
Sinyal jam disediakan melalui Pin-19. Ini memberikan waktu ke prosesor untuk operasi. Frekuensinya berbeda untuk versi yang berbeda, yaitu 5MHz, 8MHz dan 10MHz.
Alamat / bus data
AD0-AD15. Ini adalah 16 bus alamat / data. AD0-AD7 membawa data byte orde rendah dan AD8AD15 membawa data byte orde tinggi. Selama siklus clock pertama, ia membawa alamat 16-bit dan setelah itu ia membawa data 16-bit.
Alamat / status bus
A16-A19 / S3-S6. Ini adalah 4 bus alamat / status. Selama siklus clock pertama, ia membawa alamat 4-bit dan kemudian membawa sinyal status.
S7 / BHE
BHE adalah singkatan dari Bus High Enable. Ini tersedia di pin 34 dan digunakan untuk menunjukkan transfer data menggunakan bus data D8-D15. Sinyal ini rendah selama siklus jam pertama, setelah itu aktif.
Baca (RD)
Ini tersedia di pin 32 dan digunakan untuk membaca sinyal untuk operasi Baca.
Siap
Ini tersedia di pin 22. Ini adalah sinyal pengakuan dari perangkat I / O bahwa data ditransfer. Ini adalah sinyal tinggi aktif. Jika tinggi, ini menunjukkan bahwa perangkat siap mentransfer data. Ketika rendah, ini menunjukkan status tunggu.
SETEL ULANG
Ini tersedia di pin 21 dan digunakan untuk memulai kembali eksekusi. Ini menyebabkan prosesor segera menghentikan aktivitasnya saat ini. Sinyal ini aktif tinggi selama 4 siklus clock pertama untuk RESET mikroprosesor.
INTR
Ini tersedia di pin 18. Ini adalah sinyal permintaan interupsi, yang diambil sampelnya selama siklus clock terakhir dari setiap instruksi untuk menentukan apakah prosesor menganggap ini sebagai interupsi atau tidak.
NMI
Ini adalah singkatan dari non-maskable interrupt dan tersedia di pin 17. Ini adalah input edge triggered, yang menyebabkan permintaan interupsi ke mikroprosesor.
UJI
Sinyal ini seperti status menunggu dan tersedia di pin 23. Ketika sinyal ini tinggi, maka prosesor harus menunggu status IDLE, jika tidak eksekusi dilanjutkan.
MN / MX
Ini singkatan dari Minimum / Maximum dan tersedia di pin 33. Ini menunjukkan mode prosesor untuk beroperasi; bila tinggi, ia bekerja dalam mode minimum dan sebaliknya.
INTA
Ini adalah sinyal pengakuan interupsi dan id tersedia di pin 24. Ketika mikroprosesor menerima sinyal ini, ia mengakui interupsi.
ALE
Ini singkatan dari address enable latch dan tersedia di pin 25. Pulsa positif dihasilkan setiap kali prosesor memulai operasi apa pun. Sinyal ini menunjukkan ketersediaan alamat yang valid pada alamat / jalur data.
SARANG
Itu singkatan dari Data Enable dan tersedia di pin 26. Ini digunakan untuk mengaktifkan Transreceiver 8286. Transreceiver adalah perangkat yang digunakan untuk memisahkan data dari alamat / bus data.
DT / R
Ini adalah singkatan dari Data Transmit / Receive signal dan tersedia di pin 27. Ini menentukan arah aliran data melalui transreceiver. Ketika tinggi, data ditransmisikan keluar dan sebaliknya.
M / IO
Sinyal ini digunakan untuk membedakan antara memori dan operasi I / O. Ketika tinggi, ini menunjukkan operasi I / O dan ketika rendah menunjukkan operasi memori. Ini tersedia di pin 28.
WR
Ini singkatan dari sinyal tulis dan tersedia di pin 29. Ini digunakan untuk menulis data ke dalam memori atau perangkat output tergantung pada status sinyal M / IO.
HLDA
Ini adalah singkatan dari sinyal Hold Acknowledgement dan tersedia di pin 30. Sinyal ini mengakui sinyal HOLD.
MEMEGANG
Sinyal ini menunjukkan kepada prosesor bahwa perangkat eksternal meminta untuk mengakses bus alamat / data. Ini tersedia di pin 31.
QS1 dan QS0
Ini adalah sinyal status antrian dan tersedia di pin 24 dan 25. Sinyal ini memberikan status antrian instruksi. Kondisinya ditunjukkan pada tabel berikut
S0, S1, S2
Ini adalah sinyal status yang memberikan status operasi, yang digunakan oleh Pengontrol Bus 8288 untuk menghasilkan sinyal kontrol memori & I / O. Ini tersedia di pin 26, 27, dan 28. Berikut adalah tabel yang menunjukkan statusnya -
Ketika sinyal ini aktif, ini menunjukkan kepada prosesor lain untuk tidak meminta CPU meninggalkan bus sistem. Ini diaktifkan menggunakan awalan LOCK pada instruksi apa pun dan tersedia di pin 29.
RQ / GT1 dan RQ / GT0
Ini adalah sinyal Request / Grant yang digunakan oleh prosesor lain yang meminta CPU untuk melepaskan bus sistem. Ketika sinyal diterima oleh CPU, kemudian mengirimkan pengakuan. RQ / GT0 memiliki prioritas lebih tinggi daripada RQ / GT1.
- IC 74LS373
IC 74LS373 adalah salah satu flip-flop data yang memiliki 8 latch data dengan 3 kondisi output (high, low, dan impedansi tinggi).
Adapun konfigurasi pin pada 74LS373 adalah sebagai berikut:
a. D0 – D7 adalah data input (Dn).
b. LE adalah input Latch Enable yang aktif ketika berlogika high.
c. OE adalah input Output Enable yang aktif ketika berlogika low.
d. Q1 – Q7 adalah data output (Qn).
IC
74LS373 terdiri dari delapan D flip flop yang melaluinya masukan
diberikan ke masing-masing pin IC. Data Flip flop berubah secara
asinkron ketika Latch enable (LE) dalam keadaan High. Seperti yang kita
ketahui pengoperasian flip flop itu masukan apapun
ke pin D pada keadaan sekarang akan diberikan sebagai keluaran pada
siklus jam berikutnya. Tetapi ketika Pin Pengunci Latch ditarik rendah,
data akan terkunci sehingga data muncul secara instan memberikan aksi
Latching.
Pin Output Enable juga berperan
penting dalam cara kerja IC 74LS373 ini. Saat pin (OE) low input data
akan muncul di output, namun saat OE tinggi maka output akan berada
dalam keadaan impedansi tinggi. IC beroperasi dengan maksimum 5 V dan banyak digunakan di berbagai jenis peralatan elektronik.
Tabel 2.3 Kebenaran logika pada IC 74LS373
|
Dn |
LE |
OE |
Qn |
|
H |
H |
L |
H |
|
L |
H |
L |
L |
|
X |
L |
L |
Q0 |
|
X |
X |
H |
Z |
|
L = Low |
Z = IMPEDANSI TINGGI |
||
|
H = high |
X = DIABAIKAN | ||
- IC 74LS245
| Kontrol Masukan | Operasional | |
| Kaki ‘ E ’ | Kaki ‘ DIR ‘ | |
| L | L | Data berasal dari kaki B menuju ke kaki A |
| L | H | Data berasal dari kaki A menuju ke kaki B |
| H | X | Data terisolasi (kondisi impedensi tinggi) |
IC demultiplekser 74LS139 merupakan demultiplekser 2
input dengan 4 output. IC ini terdiri dari dua buah demultiplekser dengan 16
buah pin. Konfigurasi dari masing-masing Pin dapat dilihat pada gambar berikut
:
- IC 27128
-CE | -OE | PGM | VPP | Mode | Pin-pin I-O |
0 | 0 | 1 | Vcc | Read | D-out |
1 | X | X | Vcc | Program | High Z |
0 | X | 0 | Vpp | Program Verify | D-in |
1 | X | X | Vpp | Program Inhibit | High Z |
- IC 6116
-CS
|
-OE
|
-WE
|
Mode
|
Pin–pin I-O
|
1
|
X
|
X
|
Non aktif
|
High Z
|
0
|
0
|
1
|
Read
|
Out
|
0
|
1
|
0
|
Write
|
In
|
- IC 8255A
- IC MM74922
- sakelar maksimum 50 kW pada resistansi
- On atau off chip clock
- Perangkat pull-up baris pada chip
- 2 tombol berguling
- Penghapusan keybounce dengan kapasitor tunggal
- Register kunci terakhir pada keluaran
- 3-STATE output LPTTL kompatibel
- Kisaran pasokan yang luas: 3V hingga 15V
- Konsumsi daya rendah
- Switch
- Resistor
Seperti yang dikatakan sebelumnya, nilai Resistor yang berbentuk Axial adalah diwakili oleh Warna-warna yang terdapat di tubuh (body) Resistor itu sendiri dalam bentuk Gelang. Umumnya terdapat 4 Gelang di tubuh Resistor, tetapi ada juga yang 5 Gelang.
Gelang warna Emas dan Perak biasanya terletak agak jauh dari gelang warna lainnya sebagai tanda gelang terakhir. Gelang Terakhirnya ini juga merupakan nilai toleransi pada nilai Resistor yang bersangkutan.
Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di Tubuh Resistor :
Perhitungan untuk Resistor dengan 4 Gelang warna :
- Dioda
Komponen Dioda
Gambar dioda, simbol, dan komponennya
Struktur utama dioda adalah dua buah kutub elektroda berbahan konduktor yang masing-masing terhubung dengan semikonduktor silikon jenis p dan silikon jenis n. Anoda adalah elektroda yang terhubung dengan silikon jenis p dimana elektron yang terkandung lebih sedikit, dan katoda adalah elektroda yang terhubung dengan silikon jenis n dimana elektron yang terkandung lebih banyak. Pertemuan antara silikon n dan silikon p akan membentuk suatu perbatasan yang disebut P-N Junction.
Material semikonduktor yang digunakan umumnya berupa silikon atau germanium. Adapun semikonduktor jenis p diciptakan dengan menambahkan material yang memiliki elektron valensi kurang dari 4 (Contoh: Boron) dan semikonduktor jenis n diciptakan dengan menambahkan material yang memiliki elektro valensi lebih dari 4 (Contoh: Fosfor).
Cara Kerja Dioda
Secara sederhana, cara kerja dioda dapat dijelaskan dalam tiga kondisi, yaitu kondisi tanpa tegangan (unbiased), diberikan tegangan positif (forward biased), dan tegangan negatif (reverse biased).
Kondisi tanpa tegangan
Pada kondisi tidak diberikan tegangan akan terbentuk suatu perbatasan medan listrik pada daerah P-N junction. Hal ini terjadi diawali dengan proses difusi, yaitu bergeraknya muatan elektro dari sisi n ke sisi p. Elektron-elektron tersebut akan menempati suatu tempat di sisi p yang disebut dengan holes. Pergerakan elektron-elektron tersebut akan meninggalkan ion positif di sisi n, dan holes yang terisi dengan elektron akan menimbulkan ion negatif di sisi p. Ion-ion tidak bergerak ini akan membentuk medan listrik statis yang menjadi penghalang pergerakan elektron pada dioda.
Kondisi tegangan positif (Forward-bias)
Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal positif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal negatif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Ion-ion negatif akan tertarik ke sisi anoda yang positif, dan ion-ion positif akan tertarik ke sisi katoda yang negatif. Hilangnya penghalang-penghalang tersebut akan memungkinkan pergerakan elektron di dalam dioda, sehingga arus listrik dapat mengalir seperti pada rangkaian tertutup.
Kondisi tegangan negatif (Reverse-bias)
Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal negatif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal positif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Pemberian tegangan negatif akan membuat ion-ion negatif tertarik ke sisi katoda (n-type) yang diberi tegangan positif, dan ion-ion positif tertarik ke sisi anoda (p-type) yang diberi tegangan negatif. Pergerakan ion-ion tersebut searah dengan medan listrik statis yang menghalangi pergerakan elektron, sehingga penghalang tersebut akan semakin tebal oleh ion-ion. Akibatnya, listrik tidak dapat mengalir melalui dioda dan rangkaian diibaratkan menjadi rangkaian terbuka.
- LED
LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).
- Kapasitor
Berfungsi untuk menghilangkan riak yang tersisa setelah gelombang disearahkan oleh diode bridge.
Kapasitor [C] gambaran sederhananya terdiri dari dua keping sejajar yang memiliki luasan [A] dan dipisahkan dengan jarak yang sempit sejauh [d]. Seringkali kedua keping tersebut digulung menjadi silinder dengan sebuah insulator atau kertas sebagai pemisah kedua keping. Pada gambar rangkaian listrik, simbolnya dinotasikan dengan:
[Simbol]
Berbagai tipe kapasitor, (kiri) keping sejajar, (tengah) silindris, (kanan) gambar beberapa contoh asli yang digunakan pada peralatan elektronik.
[Sumber: Douglas C. Giancoli, 2005]
Perlu kamu ketahui bahwa walaupun memiliki fungsi yang hampir sama, namun baterai berbeda dengan kapasitor. Kapasitor berfungsi hanya sebagai penyimpan muatan listrik sementara, sedangkan baterai selain juga dapat menyimpan muatan listrik, baterai juga merupakan salah satu sumber tegangan listrik. Karena baterai perbedaan itu, baterai juga memiliki simbol yang berbeda pada rangkaian listrik. Simbol baterai dinotasikan dengan:
[Simbol baterai]
Contoh penggunaan kedua simbol tersebut pada rangkaian listrik:
Kamu dapat mencari nilai kapasitas atau kapasitansi suatu kapasitor, yakni jumlah muatan listrik yang tersimpan. Untuk bentuk paling umum yaitu keping sejajar, persamaan kapasitansi dinotasikan dengan:
Dimana:
C = kapasitansi (F, Farad) (1 Farad = 1 Coulomb/Volt)
Q = muatan listrik (Coulomb)
V = beda potensial (Volt)
Nilai kapasitansi tidak selalu bergantung pada nilai 
Dimana:
A = luasan penampang keping (m2)
d = jarak antar keping (m)
Jika antara kedua keping hanya ada udara atau vakum (tidak terdapat bahan penyekat), maka nilai permitivitasnya dipakai 
Muatan sebelum disisipkan bahan penyekat (
Kapasitor menyimpan energi dalam bentuk medan listrik. Besar energi [W] yang tersimpan pada dapat dicari menggunakan rumus:
Dimana:
W = jumlah energi yang tersimpan dalam kapasitor (Joule)
Rangkaian Kapasitor
Dua kapasitor atau lebih dapat disusun secara seri maupun paralel dalam satu rangkaian listrik. Rangkaian seri memiliki sifat-sifat yang berbeda dengan rangkaian paralel. Berikut diberikan tabel sifat-sifatnya pada rangkaian seri dan paralel.
- Krystal
Osilator kristal quartz hadir tersedia dalam berbagai bentuk dan frekuensi. Beberapa frekuensi yang umum adalah 20 MHz, 16 MHz, 10 MHz, 4 MHz. Kemudian terdapat sejumlah frekuensi seperti 14,7456 MHz, 9,216 MHz, 32,768kHz yang tersedia karena frekuensi tersebut adalah frekuensi kelipatan kecepatan yang dibutuhkan untuk komunikasi serial dan untuk pewaktu.
Didalam metal housing tersebut terdapat crystal quartz yang kecil yang bergetar dengan frekuensi tertentu. Jika osilator internal memiliki toleransi ±5% maka pada sisi lain kristal biasanya memiliki toleransi ± 20 ppm. Jadi kristal 16 MHz mungkin memiliki frekuensi aktual 16,000,020 MHz dan yang lainnya mungkin memiliki frekuensi 15,999,980 Mhz. Ini sama dengan ±0,00000125%. Jadi kristal 4 juta kali lebih akurat ketimbang osilator internal
Gambar
di bawah ini merupakan simbol elektronik dari resonator kristal
piezoelektrik dan juga kristal kuarsa dalam osilator elektronik yang
terdiri dari resistor, induktor, dan kapasitor
Diagram Rangkaian Osilator Kristal
Ini akan menjadi masalah pada frekuensi yang lebih tinggi yang cocok dengan kristal yang berada di atas 1MHz. Untuk mengatasi masalah ini dirancang Osilator Kristal Colpitts. Ini akan bekerja pada Frekuensi lebih tinggi. Dalam osilator ini, rangkaian tangki LC yang memberikan osilasi umpan balik telah digantikan oleh kristal kuarsa.
Prinsip Kerja Osilator Kristal
Biasanya osilator kristal kuarsa sangat stabil, terdiri dari faktor kualitas yang baik (Q), ukurannya kecil, dan terkait secara ekonomi. Oleh karena itu, rangkaian osilator kristal kuarsa lebih unggul dibandingkan dengan resonator lain seperti rangkaian LC. Secara umum dalam Mikroprosesor dan pengontrol Mikro, kami menggunakan osilator kristal 8MHz.
Rangkaian listrik yang setara juga menggambarkan aksi kristal dari kristal. Lihat saja diagram rangkaian listrik setara yang ditunjukkan di atas. Komponen dasar yang digunakan dalam rangkaian, induktansi L mewakili massa kristal, kapasitansi C2 mewakili penyesuaian, dan C1 digunakan untuk mewakili kapasitansi yang terbentuk karena pencetakan mekanis kristal, resistansi R menunjukkan gesekan struktur internal kristal, rangkaian diagram osilator kristal kuarsa terdiri dari dua resonansi seperti resonansi seri dan paralel, yaitu dua frekuensi resonansi.
Diagram di atas menggambarkan rangkaian setara, grafik plot untuk frekuensi Resonansi, Rumus untuk frekuensi Resonansi.
- Motor
Terdapat dua bagian utama pada sebuah Motor Listrik DC, yaitu Stator dan Rotor. Stator adalah bagian motor yang tidak berputar, bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan. Sedangkan Rotor adalah bagian yang berputar, bagian Rotor ini terdiri dari kumparan Jangkar. Dua bagian utama ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa komponen penting yaitu diantaranya adalah Yoke (kerangka magnet), Poles (kutub motor), Field winding (kumparan medan magnet), Armature Winding (Kumparan Jangkar), Commutator (Komutator) dan Brushes (kuas/sikat arang).
Pada prinsipnya motor listrik DC menggunakan fenomena elektromagnet untuk bergerak, ketika arus listrik diberikan ke kumparan, permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke magnet yang berkutub selatan dan kumparan yang bersifat selatan akan bergerak menghadap ke utara magnet. Saat ini, karena kutub utara kumparan bertemu dengan kutub selatan magnet ataupun kutub selatan kumparan bertemu dengan kutub utara magnet maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti.
Untuk menggerakannya lagi, tepat pada saat kutub kumparan berhadapan dengan kutub magnet, arah arus pada kumparan dibalik. Dengan demikian, kutub utara kumparan akan berubah menjadi kutub selatan dan kutub selatannya akan berubah menjadi kutub utara. Pada saat perubahan kutub tersebut terjadi, kutub selatan kumparan akan berhadap dengan kutub selatan magnet dan kutub utara kumparan akan berhadapan dengan kutub utara magnet. Karena kutubnya sama, maka akan terjadi tolak menolak sehingga kumparan bergerak memutar hingga utara kumparan berhadapan dengan selatan magnet dan selatan kumparan berhadapan dengan utara magnet. Pada saat ini, arus yang mengalir ke kumparan dibalik lagi dan kumparan akan berputar lagi karena adanya perubahan kutub. Siklus ini akan berulang-ulang hingga arus listrik pada kumparan diputuskan.
- LM 35
Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 µA hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC .
Gambar 1. Sensor Suhu LM35
Pada Gambar 5.1
ditunjukan bentuk dari LM35 tampak depan dan tampak bawah. 3 pin LM35
menujukan fungsi masing-masing pin diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai
sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau tengah digunakan sebagai
tegangan keluaran atau Vout dengan jangkauan kerja dari 0 Volt sampai
dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor LM35 yang dapat digunakan
antara 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10
mV setiap derajad celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut :
VLM35 = Suhu* 10 mV
Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu setiap suhu 1 ºC akan menunjukan tegangan sebesar 10 mV. Pada penempatannya LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat pula disemen pada permukaan akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar 0,01 ºC karena terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan cara seperti ini diharapkan selisih antara suhu udara dan suhu permukaan dapat dideteksi oleh sensor LM35 sama dengan suhu disekitarnya, jika suhu udara disekitarnya jauh lebih tinggi atau jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada pada suhu permukaan dan suhu udara disekitarnya .
Jarak yang jauh diperlukan penghubung yang tidak terpengaruh oleh interferensi dari luar, dengan demikian digunakan kabel selubung yang ditanahkan sehingga dapat bertindak sebagai suatu antenna penerima dan simpangan didalamnya, juga dapat bertindak sebagai perata arus yang mengkoreksi pada kasus yang sedemikian, dengan mengunakan metode bypass kapasitor dari Vin untuk ditanahkan. Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35:
- Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
- Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC
- Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
- Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
- Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
- Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
- Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
- Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
- Op Amp
Operational Amplifier atau lebih dikenal dengan istilah Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas.
Op-Amp umumnya dikemas dalam bentuk IC, sebuah IC Op-Amp dapat terdiri dari hanya 1 (satu) rangkaian Op-Amp atau bisa juga terdiri dari beberapa rangkaian Op-Amp. Jumlah rangkaian Op-Amp dalam satu kemasan IC dapat dibedakan menjadi Single Op-Amp, dual Op-Amp dan Quad Op-Amp. Ada juga IC yang didalamnya terdapat rangkaian Op-Amp disamping rangkaian utama lainnya.
- Button
Push button switch (saklar tombol tekan) adalah perangkat / saklar sederhana yang berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik dengan sistem kerja tekan unlock (tidak mengunci). Sistem kerja unlock disini berarti saklar akan bekerja sebagai device penghubung atau pemutus aliran arus listrik saat tombol ditekan, dan saat tombol tidak ditekan (dilepas), maka saklar akan kembali pada kondisi normal.
- Seven Segment
- Relay
Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu :
- Electromagnet (Coil)
- Armature
- Switch Contact Point (Saklar)
- Spring
Berikut ini merupakan gambar dari bagian-bagian Relay :
Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :
- Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)
- Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)
Berdasarkan gambar diatas, sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Apabila Kumparan Coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya Elektromagnet yang kemudian menarik Armature untuk berpindah dari Posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana Armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, Armature akan kembali lagi ke posisi Awal (NC). Coil yang digunakan oleh Relay untuk menarik Contact Poin ke Posisi Close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil. Karena Relay merupakan salah satu jenis dari Saklar, maka istilah Pole dan Throw yang dipakai dalam Saklar juga berlaku pada Relay. Berikut ini adalah penjelasan singkat mengenai Istilah Pole and Throw :
- Pole : Banyaknya Kontak (Contact) yang dimiliki oleh sebuah relay
- Throw : Banyaknya kondisi yang dimiliki oleh sebuah Kontak (Contact)
Berdasarkan penggolongan jumlah Pole dan Throw-nya sebuah relay, maka relay dapat digolongkan menjadi :
- Single Pole Single Throw (SPST) : Relay golongan ini memiliki 4 Terminal, 2 Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil.
- Single Pole Double Throw (SPDT) : Relay golongan ini memiliki 5 Terminal, 3 Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil.
- Double Pole Single Throw (DPST) : Relay golongan ini memiliki 6 Terminal, diantaranya 4 Terminal yang terdiri dari 2 Pasang Terminal Saklar sedangkan 2 Terminal lainnya untuk Coil. Relay DPST dapat dijadikan 2 Saklar yang dikendalikan oleh 1 Coil.
- Double Pole Double Throw (DPDT) : Relay golongan ini memiliki Terminal sebanyak 8 Terminal, diantaranya 6 Terminal yang merupakan 2 pasang Relay SPDT yang dikendalikan oleh 1 (single) Coil. Sedangkan 2 Terminal lainnya untuk Coil.
Selain Golongan Relay diatas, terdapat juga Relay-relay yang Pole dan Throw-nya melebihi dari 2 (dua). Misalnya 3PDT (Triple Pole Double Throw) ataupun 4PDT (Four Pole Double Throw) dan lain sebagainya.
Untuk lebih jelas mengenai Penggolongan Relay berdasarkan Jumlah Pole dan Throw, silakan lihat gambar dibawah ini :
Beberapa fungsi Relay yang telah umum diaplikasikan kedalam peralatan Elektronika diantaranya adalah :
- Relay digunakan untuk menjalankan Fungsi Logika (Logic Function)
- Relay digunakan untuk memberikan Fungsi penundaan waktu (Time Delay Function)
- Relay digunakan untuk mengendalikan Sirkuit Tegangan tinggi dengan bantuan dari Signal Tegangan rendah.
- Ada juga Relay yang berfungsi untuk melindungi Motor ataupun komponen lainnya dari kelebihan Tegangan ataupun hubung singkat (Short).
- Transistor
Transistor adalah sebuah komponen elektronika yang digunakan untuk penguat, sebagai sirkuit pemutus, sebagai penyambung, sebagai stabilitas tegangan, modulasi sinyal dan lain-lain. Fungsi transistor juga sebagai kran listrik yang dimana berdasarkan tegangan inputnya, memungkinkan pengalihat listrik yang akurat yang berasal dari sumber listrik.
Transistor seperti gambar diatas dapat disebut juga transistor bipolar atau transistor BJT (Bipolar Junction Transistor). Transistor bipolar adalah inovasi yang menggantikan transistor tabung (vacum tube). Selain dimensi transistor bipolar yang relatif lebih kecil, disipasi dayanya juga lebih kecil sehingga dapat bekerja pada suhu yang lebih dingin. Dalam beberapa aplikasi, transistor tabung masih digunakan terutama pada aplikasi audio, untuk mendapatkan kualitas suara yang baik, namun konsumsi dayanya sangat besar. Sebab untuk dapat melepaskan elektron, teknik yang digunakan adalah pemanasan filamen seperti pada lampu pijar.
Transistor bipolar memiliki 2 junction yang dapat disamakan dengan penggabungan 2 buah dioda. Emiter-Base adalah satu junction dan Base-Kolektor junction lainnya itulah kenapa disebut (Bipolar Junction Transistor). Seperti pada dioda, arus hanya akan mengalir hanya jika diberi bias positif, yaitu hanya jika tegangan pada material P lebih positif daripada material N (forward bias). Pada gambar ilustrasi transistor NPN berikut ini, junction base-emiter diberi bias positif sedangkan basecolector mendapat bias negatif (reverse bias).
Karena base-emiter mendapat bias positif maka seperti pada dioda, electron mengalir dari emiter menuju base. Kolektor pada rangkaian ini lebih positif, sebab mendapat tegangan positif. Karena kolektor ini lebih positif, aliran elektron bergerak menuju kutup ini. Misalnya tidak ada kolektor, aliran elektron seluruhnya akan menuju base seperti pada dioda. Tetapi karena lebar base yang sangat tipis, hanya sebagian elektron yang dapat bergabung dengan hole yang ada pada base. Sebagian besar akan menembus lapisan base menuju kolektor. Inilah alasannya mengapa jika dua diode digabungkan tidak dapat menjadi sebuah transistor, karena persyaratannya adalah lebar base harus sangat tipis sehingga dapat diterjang oleh elektron.
Jika misalnya tegangan base-emitor dibalik (reverse bias), maka tidak akan terjadi aliran elektron dari emitor menuju kolektor. Jika pelan-pelan ‘keran’ base diberi bias maju (forward bias), elektron mengalir menuju kolektor dan besarnya sebanding dengan besar arus bias base yang diberikan. Dengan kata lain, arus base mengatur banyaknya electron yang mengalir dari emiter menuju kolektor. Ini yang dinamakan efek penguatan transistor, karena arus base yang kecil menghasilkan arus emiter-colector yang lebih besar. Istilah amplifier (penguatan) sebenarnya bukanlah penguatan dalam arti sebenarnya, karena dengan penjelasan di atas sebenarnya yang terjadi bukan penguatan, melainkan arus yang lebih kecil mengontrol aliran arus yang lebih besar. Juga dapat dijelaskan bahwa base mengatur membuka dan menutup aliran arus emiter-kolektor (switch on/off).
Pada transistor PNP, fenomena yang sama dapat dijelaskan dengan memberikan bias seperti pada gambar berikut. Dalam hal ini yang disebut perpindahan arus adalah arus hole.
Perlu diingat, walaupun tidak ada perbedaan pada doping bahan pembuat emitor dan kolektor, namun pada prakteknya emitor dan kolektor tidak dapat dibalik.
Dari satu bahan silikon (monolitic), emitor dibuat terlebih dahulu, kemudian base dengan doping yang berbeda dan terakhir adalah kolektor. Terkadang dibuat juga efek dioda pada terminal-terminalnya sehingga arus hanya akan terjadi pada arah yang dikehendaki. Untuk memudahkan pembahasan prinsip bias transistor lebih lanjut, berikut adalah terminologi parameter transistor. Dalam hal ini arah arus adalah dari potensial yang lebih besar ke potensial yang lebih kecil.
1. Susun rangkaian seperti pada gambar
Rangkaian ini
merupakan rangkaian kontrol motor menggunakan LM35. Rangkaian ini
terdiri dari IC 8086 sebagai mikroprosessor. Selain itu juga terdapat rangkaian reset yang berfungsi untuk mereset program yang sedang dijalankan. Pada rangkaian
ini digunakan mikroprosesor IC 8086 yang telah memiliki clock internal. Data yang masuk kemudian diproses oleh
mikroprosesor 8086, setiap mendapatkan clock, maka data
diteruskan ke IC 74LS373 yang merupakan rangkaian latch dan buffer. Rangkaian ini berfungsi untuk menahan data yang diterima
dari mikroprosesor dan memisahkan address dan data. Pin AD di mikroprosesor mengandung data sedangkan pin A
pada mikroprosesor mengandung address. Data dan alamatnya dikirim ke rangkaian
latch dan buffer berupa IC 74LS373 dan IC 74LS245.Output IC 74LS373 berupa address data sedangkan output IC 74LS245 berupa data. Setiap pin LE aktif, maka
data maupun address akan keluar dari IC untuk diteruskan. Pada rangkaian
terdapat IC 27128 yang merupakan ROM untuk menyimpan data secara permanen. Kemudian ada IC 6116 yang merupakan RAM untuk menyimpan data sementara,
dan IC 8255A sebagai IO. IO1 terhubung ke keypad dan seven segment sedangkan IO2 terhubung ke motor. Akses keempatnya diatur oleh IC 74LS139 melalui pin Chip Select, untuk memilih
chip mana yang akan aktif. Apakah data akan dikirim ke ROM, RAM, atau IO untuk
dijadikan output. Push button atau rangkaian keypad tersebut terhubung dengan IC MM74922. Dan seven segment terhubung dengan IC 74LS373. Output latch dan buffer terhubung juga ke ADC 0804 yang terhubung ke rangkain LM 35 sebagai sensor suhu dan IC 8255A sebagai IO2 yang terhubung dengan DAC0808. Saat I01 aktif, maka user dapat menginput suhu standar untuk menghidupkan motor menggunakan keypad. Saat keypad ditekan maka akan muncul output pada rangkaian LCD setelah dibaca oleh IC 74LS373. Besar suhu akan ditampilkan. Lalu saat IO2 aktif, maka sensor LM35 akan melakukan pengukuran suhu. Saat suhu yang terukur diatas suhu standar, maka akan ada arus yang mengalir ke op amp. Op amp atau komparator membandingkan tegangan output LM35 dengan tegangan referensi. Tegangan output kemudian mengalirkan arus ke ADC 0804. ADC 0804 mengubah sinyal analog hasil pembacaan sensor menjadi sinyal digital yang kemudian diteruskan. Terdapat juga rangkaian yang dihubungkan ke tegangan referensi ADC 0804. Saat IC 8255A yang terhubung ke DAC 0808 aktif, maka akan muncul tegangan lalu diperkuat oleh op-amp. Saat ada tegangan pada basis transistor, maka transistor akan on sehingga arus dapat mengalir dari collector ke emittor sehingga akan mengaktifkan relay dan motor hidup.
Materi - Download
No comments:
Post a Comment