Top Banner
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Dasar Teori Umum 2.1.1 Mikrokontroler ATMEGA16 Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer lengkap dalam satu serpih (chip). Mikrokontroler lebih dari sekedar sebuah mikroprosesor karena sudah terdapat atau berisikan ROM (Read-Only Memory), RAM (Read-Write Memory), beberapa bandar masukan maupun keluaran, dan beberapa peripheral seperti pencacah/pewaktu, ADC (Analog to Digital converter), DAC (Digital to Analog converter) dan serial komunikasi. Salah satu mikrokontroler yang banyak digunakan saat ini yaitu mikrokontroler AVR. AVR adalah mikrokontroler RISC (Reduce Instuction Set Compute) 8 bit berdasarkan arsitektur Harvard. Secara umum mikrokontroler AVR dapat dapat dikelompokkan menjadi 3 kelompok, yaitu keluarga AT90Sxx, ATMega dan ATtiny. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fiturnya. Seperti mikroprosesor pada umumnya, secara internal mikrokontroler ATMega16 terdiri atas unit-unit fungsionalnya Arithmetic and Logical Unit (ALU), himpunan register kerja, register dan dekoder instruksi, dan pewaktu beserta komponen kendali lainnya. Berbeda dengan mikroprosesor, mikrokontroler menyediakan memori dalam serpih yang sama dengen prosesornya (in chip). 2.1.2 Arsitektur ATMEGA16 Mikrokontroler ini menggunakan arsitektur Harvard yang memisahkan memori program dari memori data, baik bus alamat maupun bus data, sehingga pengaksesan program dan data dapat dilakukan secara bersamaan (concurrent). Secara garis besar mikrokontroler ATMega16 terdiri dari : 1. Arsitektur RISC dengan throughput mencapai 16 MIPS pada frekuensi 16Mhz. 2. Memiliki kapasitas Flash memori 16Kbyte, EEPROM 512 Byte, dan SRAM 1Kbyte 3. Saluran I/O 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D. 4. CPU yang terdiri dari 32 buah register. 5. User interupsi internal dan eksternal 6. Port antarmuka SPI dan Port USART sebagai komunikasi serial
19

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Dasar Teori Umum 2.1.1 ...repository.unjani.ac.id/repository/783cd305eb97c436deeb6...ADC = (Vin * 1023)/Vref : Untuk adc 10bit ADC = (Vin * 255)/Vref : Untuk

Apr 18, 2021

Download

Documents

dariahiddleston
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Dasar Teori Umum 2.1.1 ...repository.unjani.ac.id/repository/783cd305eb97c436deeb6...ADC = (Vin * 1023)/Vref : Untuk adc 10bit ADC = (Vin * 255)/Vref : Untuk

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Dasar Teori Umum

2.1.1 Mikrokontroler ATMEGA16

Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer lengkap dalam satu serpih (chip).

Mikrokontroler lebih dari sekedar sebuah mikroprosesor karena sudah terdapat atau berisikan

ROM (Read-Only Memory), RAM (Read-Write Memory), beberapa bandar masukan maupun

keluaran, dan beberapa peripheral seperti pencacah/pewaktu, ADC (Analog to Digital

converter), DAC (Digital to Analog converter) dan serial komunikasi. Salah satu mikrokontroler

yang banyak digunakan saat ini yaitu mikrokontroler AVR. AVR adalah mikrokontroler RISC

(Reduce Instuction Set Compute) 8 bit berdasarkan arsitektur Harvard. Secara umum

mikrokontroler AVR dapat dapat dikelompokkan menjadi 3 kelompok, yaitu keluarga AT90Sxx,

ATMega dan ATtiny. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori,

peripheral, dan fiturnya. Seperti mikroprosesor pada umumnya, secara internal mikrokontroler

ATMega16 terdiri atas unit-unit fungsionalnya Arithmetic and Logical Unit (ALU), himpunan

register kerja, register dan dekoder instruksi, dan pewaktu beserta komponen kendali lainnya.

Berbeda dengan mikroprosesor, mikrokontroler menyediakan memori dalam serpih yang sama

dengen prosesornya (in chip).

2.1.2 Arsitektur ATMEGA16

Mikrokontroler ini menggunakan arsitektur Harvard yang memisahkan memori program

dari memori data, baik bus alamat maupun bus data, sehingga pengaksesan program dan data

dapat dilakukan secara bersamaan (concurrent).

Secara garis besar mikrokontroler ATMega16 terdiri dari :

1. Arsitektur RISC dengan throughput mencapai 16 MIPS pada frekuensi 16Mhz.

2. Memiliki kapasitas Flash memori 16Kbyte, EEPROM 512 Byte, dan SRAM 1Kbyte

3. Saluran I/O 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D.

4. CPU yang terdiri dari 32 buah register.

5. User interupsi internal dan eksternal

6. Port antarmuka SPI dan Port USART sebagai komunikasi serial

Page 2: BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Dasar Teori Umum 2.1.1 ...repository.unjani.ac.id/repository/783cd305eb97c436deeb6...ADC = (Vin * 1023)/Vref : Untuk adc 10bit ADC = (Vin * 255)/Vref : Untuk

7. Fitur Peripheral

8. Dua buah 8-bit timer/counter dengan prescaler terpisah dan mode compare.

9. Satu buah 16-bit timer/counter dengan prescaler terpisah, mode compare, dan mode

capture

10. Real time counter dengan osilator tersendiri

11. Empat kanal PWM dan Antarmuka komparator analog

12. 8 kanal, 10 bit ADC

13. Byte-oriented Two-wire Serial Interface

14. Watchdog timer dengan osilator internal

Gambar 2.1 Diagram Blok ATMega16 [6]

2.1.3 KONFIGURASI PIN ATMEGA16

Konfigurasi pin mikrokontroler Atmega16 dengan kemasan 40 pin dapat dilihat pada

Gambar 2.2. Dari gambar tersebut dapat terlihat ATMega16 memiliki 8 pin untuk masing-

masing port A, port B, port C , dan port D.

Page 3: BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Dasar Teori Umum 2.1.1 ...repository.unjani.ac.id/repository/783cd305eb97c436deeb6...ADC = (Vin * 1023)/Vref : Untuk adc 10bit ADC = (Vin * 255)/Vref : Untuk

Gambar 2.2 Pin-pin Atmega16 [6]

2.1.4 DESKRIPSI MIKROKONTROLER ATMEGA16

Port A (PA7..PA0)

Port A berfungsi sebagai masukan analog ke ADC internal pada mikrokontroler

ATMega16, selain itu juga berfungsi sebagai port I/O dwi-arah 8-bit, jika ADC-nya tidak

digunakan. Masing-masing pin menyediakan resistor pull-up internal yang bisa diaktifkan untuk

masing-masing bit.

Port B (PB7..PB0)

Port B berfungsi sebagai sebagai port I/O dwi-arah 8-bit.Masing-masing pin

menyediakan resistor pull-up internal yang bisa diaktifkan untuk masing-masing bit. Port B juga

memiliki berbagai macam fungsi alternatif, sebagaimana ditunjukkan pada Tabel 2-1.

Tabel 2-1. Alternatif fungsi Port B

PORT Pin Alternatif Functions

PB7 SCK (SPI Bus Serial Clock)

PB6 MISO (SPI Bus Master Input /Slave Output)

PB5 MOSI (SPI Bus Master Output/Slave Input)

Page 4: BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Dasar Teori Umum 2.1.1 ...repository.unjani.ac.id/repository/783cd305eb97c436deeb6...ADC = (Vin * 1023)/Vref : Untuk adc 10bit ADC = (Vin * 255)/Vref : Untuk

PB4 SS (SPI Slave Select Input)

PB3 AIN1 (Analog Comparator Negatif Input)

OC0 (Timer/Counter0 Output Compare Match Output)

PB2 AIN0 (Analog Comparator Positif Input)

INT2 (External Interrupt 2 Input)

PB1 T1 (Timer/Counter1 Eksternal Counter Input)

PB0 T0 (Timer/Counter0 Eksternal Counter Input)

XCK (USART Eksternal Clock Input/Output)

Port C (PC7..PC0)

Port C berfungsi sebagai sebagai port I/O dwi-arah 8-bit. Masing-masing pin

menyediakan resistor pull-up internal yang bisa diaktifkan untuk masing-masing bit. Port C juga

digunakan sebagai antarmuka JTAG, sebagaimana ditunjukkan pada Tabel 2-2.

Tabel 2-2. Alternatif fungsi Port C

PORT Pin Alternatif Functions

PC7 TOSC2 (timer Oscillator Pin 2)

PC6 TOSC1 (timer Oscillator Pin 1)

PC5 TDI (JTAG Test data In)

PC4 TDO (JTAG Test data Output)

PC3 TMS (JTAG Test Mode Select)

PC2 TCK (JTAG Test Clock)

PC1 SDA (Two-wire Serial Bus Data Input/Output Line)

PC0 SCL (Two-wire Serial Bus Clock Line)

Port D (PD7..PD0)

Port D berfungsi sebagai sebagai port I/O dwi-arah 8-bit. Masing-masing pin

menyediakan resistor pull-up internal yang bisa diaktifkan untuk masing-masing bit. Port D juga

memiliki berbagai macam fungsi alternatif, sebagaimana ditunjukkan pada Tabel 2-3.

Tabel 2-3. Alternatif fungsi Port D

Page 5: BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Dasar Teori Umum 2.1.1 ...repository.unjani.ac.id/repository/783cd305eb97c436deeb6...ADC = (Vin * 1023)/Vref : Untuk adc 10bit ADC = (Vin * 255)/Vref : Untuk

PORT Pin Alternatif Functions

PD7 OC2 (Timer/Counter2 Output Compare Match Output)

PD6 ICP1 (Timer/Counter1 Input Capture Pin)

PD5 OC1A (Output Compare A Match Output)

PD4 OC1B (Output Compare B Match Output)

PD3 INT1 (External Interrupt 1 Input)

PD2 INT0 (External Interrupt 0 Input)

PD1 TXD (USART Output Pin)

PD0 RXD (USART Input Pin)

RESET :Masukan Reset. Level rendah pada pin ini selama lebih dari lama waktu

minimum yang ditentukan akan menyebabkan reset, walaupun clock tidak

dijalankan.

XTAL1 :Masukan ke penguat osilator terbalik (inverting) dan masukan rangkaian clock

internal.

XTAL2 :Luaran dari penguat osilator terbalik

AVCC :Merupakan masukan tegangan catu daya untuk Port A sebagai ADC, biasanya

dihubungkan ke Vcc, walaupun ADC-nya tidak digunakan. Jika ADC digunakan

sebaiknya dihubungkan ke Vcc melalui tapis lolos-bawah (low-pass filter).

AREF : Merupakan tegangan referensi untuk ADC

2.1.4 Peta Memori ATMega16

a) Memori Program

Arsitektur ATMega16 mempunyai dua memori utama, yaitu memori data

dan memori program. Selain itu, ATMega16 memiliki memori EEPROM untuk menyimpan

data. ATMega16 memiliki 16K byte On-chip In-System

Reprogrammable Flash Memory untuk menyimpan program. Memori flash dibagi kedalam dua

bagian, yaitu bagian program boot dan aplikasi seperti terlihat pada Gambar 2.3. Bootloader

Page 6: BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Dasar Teori Umum 2.1.1 ...repository.unjani.ac.id/repository/783cd305eb97c436deeb6...ADC = (Vin * 1023)/Vref : Untuk adc 10bit ADC = (Vin * 255)/Vref : Untuk

adalah program kecil yang bekerja pada saat sistem dimulai yang dapat memasukkan seluruh

program aplikasi ke dalam memori prosesor.

Gambar 2.3 Peta Memori ATMega16 [6]

b) Memori Data (SRAM)

Memori data AVR ATMega16 terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 register umum, 64

buah register I/O dan 1 Kbyte SRAM internal. General purpose register menempati alamat data

terbawah, yaitu $00 sampai $1F. Sedangkan memori I/O menempati 64 alamat berikutnya mulai

dari $20 hingga $5F. Memori I/O merupakan register yang khusus digunakan untuk mengatur

fungsi terhadap berbagai fitur mikrokontroler seperti kontrol register, timer/counter, fungsi-

fungsi I/O, dan sebagainya. 1024 alamat berikutnya mulai dari $60 hingga $45F digunakan untuk

SRAM internal.

c) Memori Data EEPROM

ATMega16 terdiri dari 512 byte memori data EEPROM 8 bit, data dapat ditulis/dibaca

dari memori ini, ketika catu daya dimatikan, data terakhir yang ditulis pada memori EEPROM

masih tersimpan pada memori ini, atau dengan kata lain memori EEPROM bersifat nonvolatile.

Alamat EEPROM mulai dari $000 sampai $1FF.

2.1.5 Analog To Digital Converter

Mikrokontroller ATMega16 telah memiliki fasilitas Analog to Digital Converter yang

sudah built-in dalam chip. Atmega16 memiliki resolusi ADC 10-bit dengan 8 channel input.

Page 7: BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Dasar Teori Umum 2.1.1 ...repository.unjani.ac.id/repository/783cd305eb97c436deeb6...ADC = (Vin * 1023)/Vref : Untuk adc 10bit ADC = (Vin * 255)/Vref : Untuk

Rangkaian internal ADC ini memiliki catu daya tersendiri yaitu pin AVCC. Tegangan AVCC

harus sama dengan VCC +- 0.3volt. Data hasil konversi ADC dirumuskan sebagai berikut:

ADC = (Vin * 1023)/Vref : Untuk adc 10bit

ADC = (Vin * 255)/Vref : Untuk adc 8bit

2.2 LED (Light Emitting Dioda)

LED (Light Emitting Dioda) adalah dioda yang dapat memancarkan cahaya pada saat

mendapat arus bias maju (forward bias). LED (Light Emitting Dioda) dapat memancarkan

cahaya karena menggunakan dopping galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda

diatas dapat menghasilkan cahaya dengan warna yang berbeda. LED (Light Emitting Dioda)

merupakann salah satu jenis dioda, sehingga hanya akan mengalirkan arus listrik satu arah saja.

LED akan memancarkan cahaya apabil diberikan tegangan listrik dengan konfigurasi forward

bias.

Berbeda dengan dioda pada umumnya, kemampuan mengalirkan arus pada LED (Light

Emitting Dioda) cukup rendah yaitu maksimal 20 mA. Apabila LED (Light Emitting Dioda)

dialiri arus lebih besar dari 20 mA maka LED akan rusak, sehingga pada rangkaian LED

dipasang sebuah resistor sebgai pembatas arus. Simbol dan bentuk fisik dari LED (Light Emitting

Dioda) dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 2.4 LED

2.3 Loadcell

Loadcell merupakan komponen utama pada sistem timbangan digital. Bahkan tingkat ke-

akurasian suatu timbangan digital tergantung dari jenis dan tipe Load Cell yang dipakai. Setiap

Page 8: BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Dasar Teori Umum 2.1.1 ...repository.unjani.ac.id/repository/783cd305eb97c436deeb6...ADC = (Vin * 1023)/Vref : Untuk adc 10bit ADC = (Vin * 255)/Vref : Untuk

timbangan harus lulus legalisasi oleh badan Direktorat Metrologi. Load Cell merupakan sensor

berat, apabila Load cell diberi beban pada inti besinya maka nilai resitansi di strain gauge akan

berubah. Umumnya Load cell terdiri dari 4 buah kabel, dimana dua kabel sebagai eksitasi dan

dua kabel lainnya sebagai sinyal keluaran. Load Cell adalah alat elektromekanik yang biasa

disebut Transducer, yaitu gaya yang bekerja berdasarkan prinsip deformasi sebuah material

akibat adanya tegangan mekanis yang bekerja, kemudian merubah gaya mekanik menjadi sinyal

listrik. Untuk menentukan tegangan mekanis didasarkan pada hasil penemuan Robert Hooke,

bahwa hubungan antara tegangan mekanis dan deformasi yang diakibatkan disebut regangan.

Regangan ini terjadi pada lapisan kulit dari material sehingga menungkinkan untuk diukur

menggunakan sensor regangan atau Strain Gauge.

Gambar 2.5 Loadcell

Selama proses penimbangan, beban yang diberikan mengakibatkan reaksi terhadap

elemen logam pada load cell yang mengakibatkan perubahan bentuk secara elastis. Gaya yang

ditimbulkan oleh regangan ini (positif dan negatif) di konversikan kedalam sinyal listrik oleh

strain gauge (pengukur regangan) yang terpasang pada spring element.

Load cell yang paling sederhana adalah load cell yang terdiri dari bending beam dan

strain gauge. Sering kali komponen tersebut dilengkapi dengan elemen tambahan (housing,

sealing, dll) untuk melindungi elemen strain gauge. Strain gauge merupakan konduktor yang

diatur dalam pola zigzag pada permukaan sebuah membrane. Strain Gauge merupakan sensor

yang digunakan untuk mengukur berat atau beban dari suatu benda dalam ukuran besar.

Sensor strain gauge ini banyak diaplikasikan pada jembatan timbang mobil/truk atau alat

ukur berat dalam skala besar. Sensor strain gauge adalah grid metal foil tipis yang dilekatkan

pada permukaan dari Load Cell. Apabila Load cell di beri beban, maka terjadi strain dan

kemudian ditransmisikan ke foil grid. Tahanan foil grid berubah sebanding dengan strain gauge

Page 9: BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Dasar Teori Umum 2.1.1 ...repository.unjani.ac.id/repository/783cd305eb97c436deeb6...ADC = (Vin * 1023)/Vref : Untuk adc 10bit ADC = (Vin * 255)/Vref : Untuk

intruksi beban. Tahanan gauge standar adalah 120 mm dan 350Ω, bahkan untuk keperluan

khusus gauge ada juga yang tersedia dengan tahanan 500Ω, 1000Ω dan 10kΩ.

Gambar 2.6 Menunjukan Jembatan Wheatstone di Dalam Loadcell [7]

2.3.1 Spesifikasi Teknis Load Cell

Tabel 2-4. Spesifikasi Load Cell

Name:ZA-106

Model:80*12.7*12.7 2M4*2M5

Page 10: BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Dasar Teori Umum 2.1.1 ...repository.unjani.ac.id/repository/783cd305eb97c436deeb6...ADC = (Vin * 1023)/Vref : Untuk adc 10bit ADC = (Vin * 255)/Vref : Untuk

2.4 Jembatan Wheatstone

Jembatan Wheatstone adalah alat ukur yang ditemukan oleh Samuel Hunter Christie pada

1833 dan meningkat kemudian dipopulerkan oleh Sir Charles Wheatstone pada tahun 1843. Ini

digunakan untuk mengukur suatu yang tidak diketahui hambatan listrik dengan menyeimbangkan

dua kali dari rangkaian jembatan, satu kaki yang mencakup komponen diketahui kerjanya mirip

dengan aslinya potensiometer. Jembatan Wheatstone adalah suatu alat pengukur, alat ini

dipergunakan untuk memperoleh ketelitian dalam melaksanakan pengukuran terhadap suatu

tahanan yang nilainya relatif kecil sekali umpamanya saja suatu kebocoran dari kabel tanah/

kartsluiting dan sebagainya. Jembatan Wheatstone adalah alat yang paling umum digunakan

untuk pengukuran tahanan yang teliti dalam daerah 1 sampai 100.000 Ω. Jembatan Wheatstone

terdiri dari tahanan R1, R2, R3, dimana tahanan tersebut merupakan tahanan yang diketahui

nilainya dengan teliti dan dapat diatur. Metode Jembatan Wheatstone adalah susunan komponen-

komponen elektronika yang berupa resistor dan catu daya seperti tampak pada gambar berikut:

Gambar 2.7 Jembatan Wheatsone [8]

Hasil kali antara hambatan hambatan berhadapan yang satu akan sama dengan hasil kai

hambatan hambatan berhadapan lainnya jika beda potensial antara c dan d bernilai nol.

Persamaan R1 . R3 = R2 . R4 dapat diturunkan dengan menerapkan Hukum Kirchoff dalam

Page 11: BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Dasar Teori Umum 2.1.1 ...repository.unjani.ac.id/repository/783cd305eb97c436deeb6...ADC = (Vin * 1023)/Vref : Untuk adc 10bit ADC = (Vin * 255)/Vref : Untuk

rangkaian tersebut. Hambatan listrik suatu penghantar merupakan karakteristik dari suatu bahan

penghantar tersebut yang

2.4.2 Prinsip Kerja Jembatan Wheatstone, yaitu:

a) Hubungan antara resitivitas dan hambatan, yang berarti setiap penghantar memiliki besar

hambatan tertentu. Dan juga menentukan hambatan sebagai fungsi dari perubahan suhu.

b) Hukum Ohm yang menjelaskan tentang hubungan antara hambatan, tegangan dan arus

listrik. Yang mana besar arus yang mengalir pada galvanometer diakibatkan oleh adanya

suatu hambatan.

c) Hukum Kirchoff 1 dan 2, yang mana sesuai dari hukum ini menjelaskan jembatan dalam

keadaan seimbang karena besar arus pada ke-2 ujung galvanometer sama besar sehingga

saling meniadakan

2.5 Liquid Crystal Display (LCD)

Liquid Crystal Display (LCD) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan kristal

cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan di berbagai bidang misalnya alat–alat

elektronik seperti televisi, kalkulator ataupun layar komputer.

Tipe LCD dot matrik dengan jumlah karakter 16*2. LCD sangat berfungsi sebagai

penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat. Bentuk LCD 16*2

dapat dilihat pada gambar 2.10

Gambar 2.8 Bentuk LCD 16*2

Page 12: BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Dasar Teori Umum 2.1.1 ...repository.unjani.ac.id/repository/783cd305eb97c436deeb6...ADC = (Vin * 1023)/Vref : Untuk adc 10bit ADC = (Vin * 255)/Vref : Untuk

2.6 Buzzer

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran

listrik menjadi getaran suara. Buzzer terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan

kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan

tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena

kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan

diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara.

Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan

pada sebuah alat (alarm)

Gambar 2.9 Bentuk Buzzer

2.7 Relay

Relay merupakan peralatan kontorl elektromagnetik yang dapat mengaktifkan dan

mematikan kontaktor. Relay sendiri meruapakan kontaktor elektronik, karena terdapat

koil/kumparan yang akan menggerakan kontak membuka atau menutup bila kumparannya diberi

aliran arus listrik.

Gambar 2.10 Relay

Page 13: BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Dasar Teori Umum 2.1.1 ...repository.unjani.ac.id/repository/783cd305eb97c436deeb6...ADC = (Vin * 1023)/Vref : Untuk adc 10bit ADC = (Vin * 255)/Vref : Untuk

2.8 Op Amp (Operating Amplifier)

2.8.1 Penguat Inverting

Keluaran sensor dan tranduser pada umumnya mempunyai tegangan yang sangat kecil

hingga mikro volt, sehingga diperlukan penguat dengan impedansi masukan rendah. Rangkaian

penguat inverting merupakan rangkaian penguat pembalik dengan impedansi masukan sangat

rendah. Rangkaian penguat inverting akan menerima arus atau tegangan dari tranduser sangat

kecil dan akan membangkitkan arus atau tegangan yang lebih besar. Rangkaian dasar penguat

inverting adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.14, dimana sinyal masukannya dibuat

melalui input inverting. Rangkaian ini adalah pengubah dari arus menjadi tegangan dan

digerakkan oleh sumber tegangan dan bukan sumber arus. Tahanan sumber R1, bagian umpan

baliknya berubah dan beberapa sifat umpan balik juga berubah.

Gambar 2.11 Rangkaian penguat pembalik

Input non-inverting pada rangkaian ini dihubungkan ke ground, atau v+ = 0. Karena v+

dan v- nilainya = 0 namun tidak terhubung langsung ke ground, input op-amp v- pada rangkaian

ini dinamakan virtual ground. Dengan fakta ini, dapat dihitung arus pada hambatan resistor R1

dan arus pada hambatan resistor R2 adalah

2

0

R

VI out

out

………………………………………………………………….(2.1)

1

0

R

VI in

in

……………………………………………………………………(2.2)

Arus yang masuk dalam op-amp adalah nol, 0i_ makab

outin II 0i_ …………………………………………………………...(2.3)

Masukan persamaan 1 dan 2 ke persamaan 3

Page 14: BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Dasar Teori Umum 2.1.1 ...repository.unjani.ac.id/repository/783cd305eb97c436deeb6...ADC = (Vin * 1023)/Vref : Untuk adc 10bit ADC = (Vin * 255)/Vref : Untuk

2

0

1

0

R

Vout

R

Vin

……………………………………………………………..(2.4)

Selanjutnya

21 R

V

R

V outin ……………………………………………………………………(2.5)

inout xVR

RV

1

2 ………………………………………………………………(2.6)

Jika penguatan G didefenisikan sebagai perbandingan tegangan keluaran terhadap tegangan

masukan, maka dapat ditulis

1

2

R

R

V

VG

in

out

Impedansi rangkaian inverting didefenisikan sebagai impedansi input dari sinyal masukan

terhadap ground. Karena input inverting (-) pada rangkaian ini diketahui adalah 0 (virtual

ground) maka impendasi rangkaian ini tentu saja adalah Zin = R1.

2.8.2 Penguat Non Inverting

Banyak rangkaian elektronika yang memerlukan penguatan tegangan atau arus yang

tinggi tanpa terjadi pembalikan (inversion) isyarat. Peguat op-amp tak-membalik (noninverting

op-amp) didesain untuk keperluan ini. Rangkain ini dapat digunakan untuk memperkuat isyarat

AC maupun DC dengan keluaran yang tetap sefase dengan masukan. Impedansi masukan dari

rangkaian ini berharg

dikenakan pada terminal masukan noninverting, besarnya penguatan tegangan tergantung pada

harga in R dan F R yang dipasang. Isyarat keluaran penguat ini diambil dari resistor L R

(biasanya berharga sekitar 35-

Penguat non inverting ini memiliki masukan yang dibuat melalui input non-inverting.

Dengan demikian tegangan keluaran rangkaian ini akan satu fasa dengan tegangan inputnya.

Untuk menganalisa rangkaian penguat op-amp non inverting, caranya sama seperti menganalisa

rangkaian inverting.

Page 15: BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Dasar Teori Umum 2.1.1 ...repository.unjani.ac.id/repository/783cd305eb97c436deeb6...ADC = (Vin * 1023)/Vref : Untuk adc 10bit ADC = (Vin * 255)/Vref : Untuk

Gambar 2.12 Penguat Non-Inverter

Dengan menggunakan analisa konsep bumi semu:

vin = v+21 R

V

R

V outin …………………………………………………… ...……(2.7)

v+ v- =vin21 R

V

R

V outin ………………………………………………….... ……(2.8)

Dari sini ketahui arus pada hambatan R2 dan arus pada hambatan R1 adalah

iR1=vin/R121 R

V

R

V outin ……………………………………………………...…(2.9)

iout=(voutvin)/R221 R

V

R

V outin …………………………………………….…(2.10)

Hukum kirchkof pada titik input inverting merupakan fakta yang mengatakan bahwa :

iout+i()=iR121 R

V

R

V outin …………………………………………………..…(2.11)

Jika penguatan G adalah perbandingan tegangan keluaran terhadap tegangan masukan, maka

didapat penguatan op-amp non-inverting :

Page 16: BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Dasar Teori Umum 2.1.1 ...repository.unjani.ac.id/repository/783cd305eb97c436deeb6...ADC = (Vin * 1023)/Vref : Untuk adc 10bit ADC = (Vin * 255)/Vref : Untuk

2.8.3 Penguat Diferensial

Penguat ini mampu memperkuat sinyal kecil yang berada dalam sinyal yang jauh lebih

besar. Keluaran dari penguat ini sebanding dengan perbedaan tegangan kedua masukannya.

Rangkaian penguat ini digambarkan dan dirumuskan sebagai berikut :

2.13 Rangkain Pengut Differential

2.8.3 Pengikut Tegangan

Pengikut tegangan biasanya didefinisikan sebagai rangkaian dengan penguatan satu.

Diantara masukan dan keluaran terdapat isolasi impedansi. Keluaran dari op amp terhubung pada

masukan inverting dan tegangan masukan dihubungkan pada masukan non inverting. Hambatan

umpan balik sama dengan nol sehingga besarnya penguatan adalah

11

01

inin

f

RR

RA

Dengan masukan non inverting, rangkaian ini memiliki impedansi masukan yang amat tinggi

serta impedansi keluaran yang amat rendah. Keuntungan ini menjadi sangat ideal untuk

penyangga.

Gambar 2.14 Gambar Penyangga Positif

Page 17: BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Dasar Teori Umum 2.1.1 ...repository.unjani.ac.id/repository/783cd305eb97c436deeb6...ADC = (Vin * 1023)/Vref : Untuk adc 10bit ADC = (Vin * 255)/Vref : Untuk

Penyangga negative sering diperlukan dalam pemakaian khusus. Rangkaian penyangga

fase terbalik ditunjukan pada Gambar xxx. Karena Rin sama dengan Rf maka rumus penguatan

sebagai berikut:

11

01

inin

f

RR

RA

Kelemahan dari rangkaian ini adalah amat berkurangnya impedansi masukan.

Gambar 2.15 Gambar Penyangga Negatif

2.8.4 Buffer

Rangkaian buffer adalah rangkaian yang inputnya sama dengan hasil outputnya. Dalam

hal ini seperti rangkaian common colektor yaitu berpenguatan ( = 1). Rangkaiannya seperti pada

gambar berikut ini. Nilai R yang terpasang gunanya untuk membatasi arus yang di keluarkan.

Besar nilainya tergantung dari indikasi dari komponennya, biasanya tidak dipasang alias arus

dimaksimalkan sesuai dengan kemampuan op-ampnya.

Vo

1R

R f Vxy

Gambar 2.16 Pengurangan 3 Op Amp dengan Buffer

Page 18: BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Dasar Teori Umum 2.1.1 ...repository.unjani.ac.id/repository/783cd305eb97c436deeb6...ADC = (Vin * 1023)/Vref : Untuk adc 10bit ADC = (Vin * 255)/Vref : Untuk

2.9 Selenoid

Solenoid adalah alat yang digunakan untuk mengubah sinyal listrik atau arus listrik

menjadi gerakan mekanis linier. Solenoid disusun dari kumparan dengan inti besi yang dapat

bergerak. Apabila kumparan diberi tenaga, inti atau jangkar akan ditarik ke dalam kumparan .

besarnya gaya tarikan atau dorongan yang dihasilkan, ditentukan dengan jumlah lilitan kawat

dan besar arus yang mengalir melalui kumparan.

Gambar 2.17 Selenoid

2.9 Dasar Teori Software

2.9.1 CodeVision AVR

Penggunaan mikrokontroler sekarang ini telah umum. Mulai dari penggunaan untuk

kontrol sederhana sampai kontrol yang cukup kompleks, mikrokontroler dapat berfungsi jika

telah diisi sebuah program, pengisian program ini dapat dilakukan menggunakan compiler yang

selanjutnya didownload ke dalam mikrokontroler menggunakan downloader. Salah satu

compiler program yang umum digunakan sekarang ini adalah CodeVision AVR yang

menggunakan bahasa pemrograman C.

CodeVision AVR mempunyai suatu keunggulan dari compiler lain, yaitu adanya

codewizard, fasilitas ini memudahkan kita dalam inisialisasi mikrokontroler yang akan kita

gunakan, codevision telah menyediakan konfigurasi yang bisa diatur pada masing-masing chip

mikrokontroler yang akan kita gunakan, sehingga kita tidak perlu melihat datasheet untuk

sekedar mengonfigurasi mikrokontroler.

Page 19: BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Dasar Teori Umum 2.1.1 ...repository.unjani.ac.id/repository/783cd305eb97c436deeb6...ADC = (Vin * 1023)/Vref : Untuk adc 10bit ADC = (Vin * 255)/Vref : Untuk

Gambar 2.18 CodeVision AVR