BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Mikrokontroler ATMega 8535 ...

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Mikrokontroler ATMega 8535

Mikrokontroler, sesuai namanya adalah suatu alat atau komponen pengontrol atau

pengendali yang berukuran mikro atau kecil. Sebelum ada mikrokontroler, telah ada

terlebih dahulu muncul mikroprosesor. Bila dibandingkan dengan mikroprosesor,

mikrokontroler jauh lebih unggul karena terdapat berbagai alasan, diantaranya :

1. Tersedianya I/O

I/O dalam mikrokontroler sudah tersedia sementara pada mikroprosesor

dibutuhkan IC tambahan untuk menangani I/O tersebut. IC I/O yang dimaksud adalah

PPI 8255.

2. Memori Internal

Memori merupakan media untuk menyimpan program dan data sehingga mutlak harus

ada. Mikroprosesor belum memiliki memori internal sehingga memerlukan IC

memori eksternal. Dengan kelebihan-kelebihan di atas, ditambah dengan harganya

yang relatif murah sehingga banyak penggemar elektronika yang kemudian beralih

kemikrokontroler. Namun demikian, meski memiliki berbagai kelemahan,

mikroprosesortetap digunakan sebagai dasar dalam mempelajari mikrokontroler. Inti

kerja dari keduanya adalah sama, yakni sebagai pengendali suatu sistem.

Universitas Sumatera Utara

Mikrokontroler merupakan komputer di dalam chip yang digunakan untuk

mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya.

Secara harfiahnya bisa disebut “pengendali kecil“ dimana sebuah sistem elektronik yang

sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen pendukung seperti IC TTL dan

CMOS dapat direduksi / diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh

mikrokontroler ini. Dengan menggunakan mikrokontroler ini maka:

1. Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas.

2. Rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar dari

sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi.

3. Pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang kompak. Namun

demikian tidak sepenuhnya mikrokontroler bisa mereduksi komponen IC TTL dan

CMOS yang seringkali masih diperlukan untuk aplikasi kecepatan tinggi atau sekedar

menambah jumlah saluran input dan output (I/O). dengan kata lain, mikrokontroler

adalah versi mini atau mikro dari sebuah komputer karena mikrokontroler sudah

mengandung beberapa bagian yang langsung bisa dimanfaatkan, misalnya port

paralel, port serial, komparator, konversi digital ke analog (DAC), konversi analog

ke digital (ADC), dan sebagainya hanya menggunakan Minimum System yang

tidak rumit atau kompleks.

Mikrokontroler adalah otak dari suatu sistem elektronika seperti halnya mikroprosesor

sebagai otak komputer. Namun mikrokontroler memiliki nilai tambah karena didalamnya

sudah terdapat memori dan sistem input/output dalam suatu kemasan IC. Mikrokontroler

AVR (Alf and Vegard’s RISC processor) standar memiliki arsitektur 8-bit, dimana semua

instruksi dikemas dalam kode 16- bit dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satu

siklus clock. Berbeda dengan instruksi MCS-51 yang membutuhkan 12 siklus clock karena

memiliki arsitektur CISC (seperti komputer).

Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga ATTiny,

keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega dan AT89RFxx. Pada dasarnya yang membedakan

masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan

instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama. Oleh karena itu, dipergunakan

salah satu AVR produk Atmel, yaitu ATMega 8535. Selain mudah didapatkan dan lebih

murah ATMega 8535 juga memiliki fasilitas yang lengkap. Untuk tipe AVR ada 3 jenis


yaitu ATTiny, AVR klasik, dan ATMega. Perbedaannya hanya pada fasilitas dan I/O

yang tersedia serta fasilitas lain seperti ADC, EEPROM, dan lain sebagainya. Salah satu

contohnya adalah ATMega 8535. Memiliki teknologi RISC dengan kecepatan maksimal 16

MHz membuat ATMega 8535 lebih cepat bila dibandingkan dengan varian MCS51. Dengan

fasilitas yang lengkap tersebut menjadikan ATMega 8535 sebagai mikrokontroler yang

powerfull. Adapun blok diagramnya sebagai berikut :


Gambar 2.1 Blok Diagram ATMega 8535


Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa ATMega 8535 memiliki bagian

sebagai berikut :

1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, Port D.

2. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran.

3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan.

4. CPU yang terdiri atas 32 buah register.

5. Watchdog Timer dengan osilator internal.

6. SRAM sebesar 512 byte.

7. Memori Flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write.

8. Unit interupsi internal dan eksternal.

9. Port antarmuka SPI.

10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.

11. Antarmuka komparator analog..

12. Port USART untuk komunikasi serial.

Kapabilitas detail dari ATMega8535 adalah sebagai berikut :

1. Sistem mikroprosesor 8 bit bebrbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.

2. Kapabiltas memori flash 8 Kb, SRAM sebesar 512 byte, dan EEPROM (Electrically

Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 512 byte.

3. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel.

4. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.

5. Enam pilihan mode sleep menghemat penggunaan daya listrik.

2.1.1 Konfigurasi PIN ATMega8535

Mikrokontroler ATMega8535 mempunyai jumlah pin sebanyak 40 buah, dimana 32

pin digunakan untuk keperluan port I/O yang dapat menjadi pin input/output sesuai

konfigurasi. Pada 32 pin tersebut terbagi atas 4 bagian (port), yang masing-masingnya terdiri

atas 8 pin. Pin-pin lainnya digunakan untuk keperluan rangkaian osilator, supply tegangan,

reset, serta tegangan referensi untuk ADC. Untuk lebih jelasnya, konfigurasi pin

ATMega8535 dapat dilihat pada gambar 2.9..


Berikut ini adalah susunan pin-pin dari ATMega8535;

• VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukkan catu daya

• GND merupakan pin ground

• Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC

• Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu

Timer/Counter, Komparator Analog, dan SPI

• Port C (PC0..PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI,

Komparator Analog, dan Timer Oscilator

• Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu

Komparator Analog, Interupsi Iksternal dan komunikasi serial USART

• Reset merupakan pin yang digunakan untuk mereset mikrokontroler

• XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukkan clock eksternal (osilator menggunakan

kristal, biasanya dengan frekuensi 11,0592 MHz)

Gambar 2.2 Konfigurasi Pin ATMega8535


2.1.2 Peta Memori ATMega8535 ATMega8535 memiliki dua jenis memori yaitu Data Memory dan Program Memory

ditambah satu fitur tambahan yaitu EEPROM Memory untuk penyimpan data.

2.1.3 Program Memory

ATMEGA8535 memiliki On-Chip In-System Reprogrammable Flash Memory untuk

menyimpan program. Untuk alasan keamanan, program memory dibagi menjadi dua bagian,

yaitu Boot Flash Section dan Application Flash Section. Boot Flash Section digunakan untuk

menyimpan program Boot Loader, yaitu program yang harus dijalankan pada saat AVR reset

atau pertama kali diaktifkan.

Gambar 2.3 Peta Memori Program

Application Flash Section digunakan untuk menyimpan program aplikasi yang dibuat

user. AVR tidak dapat menjalakan program aplikasi ini sebelum menjalankan program Boot

Loader. Besarnya memori Boot Flash Section dapat deprogram dari 128 word sampai 1024

word tergantung setting pada konfigurasi bit di register BOOTSZ. Jika Boot Loader

diproteksi, maka program pada Application Flash Section juga sudah aman.


2.1.4 Data Memory

Gambar berikut menunjukkan peta memori SRAM pada ATMEGA8535. Terdapat

608 lokasi address data memori. 96 lokasi address digunakan untuk Register File dan I/O

Memory sementara 512 likasi address lainnya digunakan untuk internal data SRAM. Register

file terdiri dari 32 general purpose working register, I/O register terdiri dari 64 register.

Gambar 2.4 Peta Memori Data

2.1.5 EEPROM Data Memory

ATMEGA8535 memiliki EEPROM 8 bit sebesar 512 byte untuk menyimpan data.

Loaksinya terpisah dengan system address register, data register dan control register yang

dibuat khusus untuk EEPROM. Alamat EEPROM dimulai dari $000 sampai $1FF.


Gambar 2.5 EEPROM Data Memori

2.2 LCD (Liquid Crystal Display)

Kegunaan LCD banyak sekali dalam perancangan suatu sistem dengan menggunakan

menggunakan mikrokontroler, LCD (Liquid Crysral Display) dapat berfungsi untuk

menampilakan suatu nilai hasil sensor, menampilakan teks, atau menampilakan menu pada

aplikasi mikrokontroler. M1632 merupakan modul LCD matrix dengan konfigurasi 16

karakter dan 2 baris dengan setiap karakternya dibentuk oleh baris pixel dan 5 kolom pixel (1

baris pixel terakhir adalah kursor).

Didalam modul M1632 sudah tersedia HD44780 yang dikeluarkan oleh Hitachi,

Hyundai dan modul-modul M1632 lainnya. HD44780 sebetulnya merupakan mikrokontroler

dirancang khusus untuk mengenendalikan LCD dan mempunyai kemampuan untuk mengatur

proses scanning pada layar LCD yang terbentuk oleh 16 COM dan 40 SEG sehingga

mikrokontroler/perangkat yang mengakses modul LCD ini tidak perlu lagi mengatur scanning

pada layar LCD. Mikrokontroler atau perangkat tersebut hanya mengirim data-data yang

merupakan karakter yang akan ditampilkan pada LCD atau perintah yang mengatur proses

tampilan pada LCD saja.


Adapun konfigurasi dan deskripsi dari pin-pin LCD M1632 antara lain:

1. Pin 1 dihubungkan ke Gnd

2. Pin 2 dihubungkan ke Vcc +5V

3. Pin 3 dihubungkan ke bagian tengan potensiometer 10KOhm sebagai pengatur

kontras.

4. Pin 4 untuk membritahukan LCD bahwa sinyal yang dikirim adalah data, jika Pin 4

ini diset ke logika 1 (high, +5V), atau memberitahukan bahwa sinyal yang dikirim

adalah perintah jika pin ini di set ke logika 0 (low, 0V).

5. Pin 5 digunakan untuk mengatur fungsi LCD. Jika di set ke logika 1 (high, +5V)

maka LCD berfungsi untuk menerima data (membaca data). Dan fungsi untuk

mengeluarkan data, jika pin ini di set ke logika 0 (low, 0V). Namun kebanyakan

aplikasi hanya digunakan untuk menerima data, sehingga pin 5 ini selalu dihubungkan

ke Gnd.

6. Pin 6 adalah terminal enable. Berlogika 1 setiap kali pengiriman atau pembaca data.

7. Pin 7 – Pin 14 adalah data 8 bit data bus (Aplikasi ini menggunakan 4 bit MSB saja,

sehingga pin data yang digunkan hanya Pin 11 – Pin 14).

8. Pin 15 dan Pin 16 adalah tegangan untuk menyalakan lampu LCD.

Adapun gambar dari LCD 2x16 adalah sebagai berikut:

Gambar 2.6 Struktur Memori LCD

Modul LCD M1632 memilki beberapa jenis memori yang digunakan untuk menyimpan

atau memproses data-data yang ditampilkan pada layar LCD. Setiap memori mempunyai

fungsi-fungsi tersendiri


a. DDRAM

DDRAM merupakan memori tempat karakter yang ditampilkan berada. Contohnya karakter

‘A’ atau 41h yang ditulis pada alamat 00 akan tampil pada baris pertama dan kolom pertama

dari LCD. Apabila karakter tersebut di alamat 40h, karakter tersebut akan tampil pada baris

kedua kolom pertama darai LCD.

b. CGRAM

CGRAM merupakan memori untuk menggambarkan pola seluruh karakter dan bentuk

karakter dapat diubah-ubah sesuai keinginan. Akan tetapi isi memori akan hilang saat power

supplay tidak aktif sehingga pola karakter akan hilang.

c. CGROM

Adalah memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dan pola tersebut ditentukan

secara permanen dari HD44780 sehingga pengguna tidak dapat menubah lagi. Oleh karena

ROM bersifat permanen, pola karakter tersebut akan hilang walaupun power supplay tidak

aktif.

2.3 Dasar Pemrograman Atmega 8535 dengan Bahasa C

2.3.1 Pendahuluan

C adalah bahasa pemrograman yang dapat dikatakan berada antara bahasa tingkat

rendah (bahasa yang berorientasi pada mesin) dan bahasa tingkat tinggi (bahasa yang

berorientasi pada manusia). Seperti yang diketahui, bahasa tingkat tinggi mempunyai

kompatibilitas antara platform. Karena itu, amat mudah untuk membuat program pada

berbagai mesin. Berbeda halnya dengan menggunakan bahasa mesin, sebab setiap

perintahnya sangat bergantung pada jenis mesin.

Pembuat bahasa C adalah Brian W. Kernighan dan Dennis M. Ritchie pada tahun

1972. C adalah bahasa pemrograman terstruktur, yang membagi program dalam bentuk blok.


Tujuannya untuk memudahkan dalam pembuatan dan pengembangan program. Program yang

ditulis dengan bahasa C mudah sekali dipindahkan dari satu jenis program ke bahasa program

lain. Hal ini karena adanya standarisasi bahasa C yaitu berupa standar ANSI ( American

National Standar Institut) yang dijadikan acuan oleh para pembuat kompiler.

2.3.2 Bahasa Pemograman Mikrokontroler

Pengembangan sebuah sistem menggunakan mikrokontroler AVR buatan ATMEL

menggunakan software AVR STUDIO dan CodeVisionAVR. AVR STUDIO merupakan

software yang digunakan untuk bahasa assembly yang mempunyai fungsi yang sangat

lengkap, yaitu digunakan untuk menulis program, kompilasi, simulasi dan download program

ke IC mikrokontroler AVR. Sedangkan CodeVisionAVR merupakan software C-cross

Compiler, dimana program dapat ditulis dalam bahasa C, CodeVision memiliki IDE

(Integrated development Environment) yang lengkap, dimana penulisan program, compile,

link, pembuatan kode mesin (assembler) dan download program ke chip AVR dapat

dilakukan dengan CodeVision, selain itu ada fasilitas terminal, yaitu melakukan komunikasi

serial dengan mikrokontroler yang sudah di program. Proses download program ke IC

mikrokontroler AVR dapat menggunakan System programmable Flash on-Chip mengizinkan

memori program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial SPI.

2.3.3 Pengenal pada bahasa C

Pengenal merupakan sebuah nama yang didefinisikan oleh program untuk

menunjukkan sebuah konstanta, variabel, fungsi, label, atau tipe data khusus. Pemberian

pengenal pada program harus memenuhi syarat-syarat di bawah ini:

1. Karakter pertama tidak menggunakan angka;

2. Karakter kedua berupa huruf, angka, garis bawah,;

3. Tidak menggunakan spasi;

4. Bersifat case sensitive, yaitu huruf kapital dan huruf kecil dianggap berbeda;

5. Tidak boleh menggunakan kata-kata yang merupakan sintaks atau operator dari

bahasa C.


Contoh menggunakan pengenal yang diperbolehkan:

1. Nama

2. _nama

3. Nama2

4. Nama_pengenal

Contoh penggunaan pengenal yang tidak diperbolehkan:

1. 2nama

2. Nama+2

3. Nama pengenal

2.3.4 Tipe Data

Pemberian signed dan unsigned pada tipe data menyebabkan jangkauan dari tipe

berubah. Pada unsigned menyebabkan tipe data akan selalu bernilai positif sedangkan signed

menyebabkan nilai tipe data bernilai negatif dan memungkinkan data bernilai positif.

Perbedaan nilai tipe data dapat kita lihat pada tabel di bawah ini,


Tabel 2.1 Tipe Data

Pemodifikasi Tipe Persamaan Jangkauan Nilai

Signed char Char -128 s/d 127

Signed int Int -32.768 s/d 32.767

Signed short int Short, signed short -32.768 s/d 32.767

Signed long int Long, long int, signed long -2.147.483.648 s/d

2.147.483.647

Unsigned char Tidak ada 0 s/d 255

Unsigned int Unsigned 0 s/d 65.535

Unsigned short int Unsigned short 0 s/d 65.535

Unsigned long int Unsigned long 0 s/d 4.294.967.295

Contoh program yang menunjukkan pengaruh signed dan unsigned pada hasil

program,

#include <mega.8535> #include <delay.h> Void main (void) { int a, b; // pengenal unsigned d, e; a = 50; b = 40; d = 50; e = 40; PORTC = 0x00; DDRC = 0Xff; //set PORTC sebagai output PORTB = 0x00; DDRB = 0Xff; // set PORTB sebagai output While(1)

{ PORTB = a – b; PORTC = d – e; delay_ms(100);

};

}


Program di atas akan memberikan data di PORTB = 10 (desimal) sedangkan PORTC

= -10 (desimal) karena PORT mikrokontroler tidak dapat mengeluarkan nilai negatif maka

PORTB dan PORTC akan memiliki keluaran 0x0A tapi pada kenyataannya PORTC lebih

banyak memakan memori karena tanda negatif tersebut disimpan dalam memori.

Pada program di atas terdapat tulisan //set PORTB sebagai output yang berguna

sebagai komentar yang mana komentar ini tidak mempengaruhi hasil dari program. Ada dua

cara penulisan komentar pada pemrograman bahasa C, yaitu dengan mengawali komentar

dengan tanda “ // “ ( untuk komentar yang hanya satu baris ) dan mengawali komentar dengan

tanda “ /* “ dan mengakhiri komentar dengan tanda “ */ “.

Contoh:

// ini adalah komentar

/* ini adalah komentar

Yang lebih panjang

Dan lebih panjang lagi */

2.3.5 Statement

Statement adalah setiap operasi dalam pemrograman, harus diakhiri dengan [ ; ] atau [

} ]. Statement tidak akan dieksekusi bila diawali dengan tanda [ // ] untuk satu baris. Lebih

dari 1 baris gunakan pasangan [ /* ] dan [ */ ]. Statement yang tidak dieksekusi disebut juga

comments / komentar.

2.3.6 Fungsi

Function adalah bagian program yang dapat dipanggil oleh program utama. Penulisan :

[tipe data hasil] [nama function]([tipe data input 1],[tipe data input 2])

{

[statement] ;

}


2.3.7 Pernyataan berkondisi dan pengulangan

a. Pernyataan if

Pernyataan if digunakan untuk pengambilan keputusan terhadap 2 atau lebih

pernyataan dengan menghasilkan pernyataan benar atau salah. Jika pernyataan benar maka

akan di jalankan instruksi pada blok-nya, sedangkan jika pernyataan tidak benar maka

instruksi yang pada blok lain yang dijalankan ( sesuai dengan arah programnya).

Contoh:

if ( [pernyaratan] ) { [statement1]; [statement2]; } else { [statement3]; [statement4]; }

b. Pernyataan for

Pernyataan for juga digunakan untuk melakukan pengulangan sebuah pernyataan atau

blok pernyataan, tetapi berapa kali jumah pengulangannya dapat ditentukan secara lebih

spesifik. Bentuk pernyataan for adalah sebagai berikut :

for (nilai_awal ; kondisi ; perubahan) { // sebuah pernyataan atau blok pernyataan

}

Nilai_awal adalah nilai inisial awal sebuah variabel yang didefenisikan terebih dahulu

untuk menentukan niai variabel pertama kali sebelum penguangan.

Kondisi merupakan pernyataan pengetesan untuk mengontrol pengulangan, jika

pernyataan kondisi terpenuhi (benar) maka blok pernyataan akan diulang terus sampai

pernyataan kondisi tidak terpenuhi (salah).

Perubahan adalah pernyataan yang digunakan untuk melakukan perubahan niai

variabel baik naik maupun turun setiap kali pengulangan dilakukan.


c. Pernyataan While

Pernyataan while digunakan untuk menguangi sebuah pernyataan atau blok kenyataan

secara terus menerus selama kondisi tertentu masih terpenuhi. Bentuk pernyataan while

adalah sebagai berikut :

while (kondisi) { // sebuah pernyataan atau blok pernyataan }

Pernyataan di atas akan mengeluarkan data a ke port C secara berulang-ulang. Setiap

kali pengulangan nilai a akan bertambah 1 dan setelah niai a mencapai 10 maka pengulangan

selesai.

d. Pernyataan Do While

Pernyataan do while hampir sama dengan pernyataan while, yaitu pernyataan yang

digunakan untuk menguangi sebuah pernyataan atau blok pernyataan secara terus menerus

selama kondisi tertentu masih terpenuhi. Bentuk pernyataan while adalah sebagai berikut :

do {

// sebuah pernyataan atau blok pernyataan } while (kondisi).

Yang membedakan antara pernyataan while dengan do..while adalah bahwa pada

pernyataan while pengetesan kondisi dilakukan terlebih dahulu, jika kondisi terpenuhi maka

barulah blok pernyataan dikerjakan. Sebaliknya pada pernyataan do…while blok pernyataan

dikerjakan terebih dahulu setelah itu baru diakukan pengetesan kondisi, jika kondisi terpenuhi

maka dilakukan pengulangan pernyataan atau blok pernyataan lagi. Sehingga dengan

demikian pada pernyataaan do..while blop pernyataan pasti akan dikerjakan minimal satu kali

sedangkan pada pernyataan whilebok pernyataan beum tentu dikerjakan.


e. Pernyataan Switch

Pernyataan switch digunakan untuk melakukan pengambilan keputusan terhadap

banyak kemungkinana. Bentuk pernyataan switch adalah sebagai berikut :

Switch (ekspresi) { case nilai_1 : pernyataa_1;break; case nilai_2 : pernyataan_2;break; case niai_3 : pernyataan_3;break; … Defaut : pernyataan_default;break; }

Pada pernyataanswitch,masing-masing pernyataan (pernyataan_1 sampai dengan

pernyataan_default) dapat berupa satu atau beberapa perintah dan tidak perlu berupa blok

pernyataan. Pernyataan_1 akan dikerjakan jika ekspresi bernilai sama dengan nilai_1,

pernyataan_2 akan dikerjakan jika ekspresi bernilai sama dengan nilai_2, pernyataan_3 akan

dikerjakan jika ekspresi bernilai sama dengan nilai_3 dan seterusnya. Pernyataan_default

bersifat opsional, artinya boeh dikerjakan apabila nilai ekspresi tidak ada yang sama satupun

dengan salah satu nilai_1, nilai_2, nilai_3 dan seterusnya. Setiap akhir dari pernyataan harus

diakhiri dengan break, karena ini digunakan untuk keuar dari pernyataan swich.

Contoh :

Switch (PINA) { case 0xFE : PORT=0x00;break; case 0xFD : PORT=0xFF;break; }

Pernyataan di atas berarti membaca port A, kemudian datanya (PINA) akan dicocokan

dengan nilai case. Jika PINA bernilai 0xFE maka data 0x00 akan dikeluarkan ke port C

kemudian program keluar dari pernyataan switch tetapi jika PINA bernilai 0xFD maka data

0xFF akan dikeluarkan ke port C kemudian program keluar dari pernyataan switch.


2.4 Komponen Komponen Pendukung

2.4.1 Electrolytic Capacitor (ELCO)

Gambar 2.7 Electrolytic Capacitor (ELCO)

Elektroda dari kapasitor ini terbuat dari alumunium yang menggunakan membrane

oksidasi yang tipis. Karakteristik utama dari Electrolytic Capacitor adalah perbedaan

polaritas pada kedua kakinya. Dari karakteristik tersebut kita harus berhati – hati di dalam

pemasangannya pada rangkaian, jangan sampai terbalik. Bila polaritasnya terbalik maka akan

menjadi rusak bahkan meledak. Biasanya jenis kapasitor ini digunakan pada rangkaian power

supply. Kapasitor ini tidak bisa digunakan pada rangkaian frekuensi tinggi. Biasanya

tegangan kerja dari kapasitor dihitung dengan cara mengalikan tegangan catu daya dengan 2.

Misalnya kapasitor akan diberikan catu daya dengan tegangan 5 Volt, berarti kapasitor yang

dipilih harus memiliki tegangan kerja minimum 2 x 5 = 10 Volt.

2.4.2 Ceramic Capacitor

Kapasitor menggunakan bahan titanium acid barium untuk dielektriknya. Karena

tidak dikonstruksi seperti koil maka komponen ini dapat digunakan pada rangkaian frekuensi

tinggi. Biasanya digunakan untuk melewatkan sinyal frekuensi tinggi menuju ke ground.

Kapasitor ini tidak baik digunakan untuk rangkaian analog, karena dapat mengubah bentuk

sinyal. Jenis ini tidak mempunyai polaritas dan hanya tersedia dengan nilai kapasitor yang

sangat kecil dibandingkan dengan kedua kapasitor diatas.


Gambar 2.8 Ceramic Capacitor

2.4.3 Nilai Kapasitor

Untuk mencari nilai dari kapasitor biasanya dilakukan dengan melihat angka/kode

yang tertera pada badan kapasitor tersebut. Untuk kapasitor jenis elektrolit memang mudah,

karena nilai kapasitansinya telah tertera dengan jelas pada tubuhnya. Sedangkan untuk

kapasitor keramik dan beberapa jenis yang lain nilainya dikodekan. Biasanya kode tersebut

terdiri dari 4 digit, dimana 3 digit pertama merupakan angka dan digit terakhir berupa huruf

yang menyatakan toleransinya. Untuk 3 digit pertama angka yang terakhir berfungsi untuk

menentukan 10n, nilai n dapat dilihat pada tabel dibawah.

Tabel 2.2 Nilai Kapasitor


Misalnya suatu kapasitor pada badannya tertulis kode 474J, berarti nilai kapasitansinya

adalah 47 + 104 = 470.000 pF = 0.47µF sedangkan toleransinya 5%. Yang harus diingat

didalam mencari nilai kapasitor adalah satuannya dalam pF (Pico Farad).

2.4.4 Resistor

Resistor komponen pasif elektronika yang berfungsi untuk membatasi arus listrik yang

mengalir. Berdasarkan kelasnya resistor dibagi menjadi 2 yaitu : Fixed Resistor dan Variable

R esistor Dan umumnya terbuat dari carbon film atau metal film, tetapi tidak menutup

kemungkinan untuk dibuat dari material yang lain.

Pada dasarnya semua bahan memiliki sifat resistif namun beberapa bahan tembaga

perak emas dan bahan metal umumnya memiliki resistansi yang sangat kecil. Bahan–

bahan tersebut menghantar arus listrik dengan baik, sehingga dinamakan konduktor.

Kebalikan dari bahan yang konduktif, bahan material seperti karet, gelas, karbon

memiliki resistansi yang lebih besar menahan aliran elektron dan disebut sebagai

insulator seperti ditunjukkan pada gambar 2.5 berikut :

Gambar 2.9 Resistor Karbon


2.5 SENSOR SUHU LM35

2.5.1 Pendahuluan

Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk

mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35

yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi

oleh National Semiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan

perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai

keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah

dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.

Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan ke

sensor 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

2.5.2 Struktur Sensor LM35

Gambar 2.10 Sensor Suhu LM35


Gambar diatas menunjukan 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 antar 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor ini akan naik

sebesar 10 mV setiap derajat celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut :

VLM35 = Suhu* 10 mV

Gambar 2.11 Skematik rangkaian dasar sensor suhu LM35-DZ

Gambar diatas kanan adalah gambar skematik rangkaian dasar sensor suhu LM35-DZ.

Rangkaian ini sangat sedeCrhana dan praktis. Vout adalah tegangan keluaran sensor yang

terskala linear terhadap suhu terukur, yakni 10 milivolt per 1 derajad celcius. Jadi jika Vout =

530mV, maka suhu terukur adalah 53 derajat Celcius.Dan jika Vout = 320mV, maka suhu

terukur adalah 32 derajad Celcius. Tegangan keluaran ini bisa langsung diumpankan sebagai

masukan ke rangkaian pengkondisi sinyal seperti rangkaian penguat operasional dan

rangkaian filter, atau rangkaian lain seperti rangkaian pembanding tegangan dan rangkaian

Analog-to-Digital Converter.

Rangkaian dasar tersebut cukup untuk sekedar bereksperimen atau untuk aplikasi

yang tidak memerlukan akurasi pengukuran yang sempurna. Akan tetapi tidak untuk aplikasi

yang sesungguhnya. Terbukti dari eksperimen yang telah saya lakukan, tegangan keluaran


sensor belumlah stabil. Pada kondisi suhu yang relatif sama, jika tegangan suplai saya ubah-

ubah (saya naikkan atau turunkan), maka Vout juga ikut berubah. Memang secara logika hal

ini sepertinya benar, tapi untuk instrumentasi hal ini tidaklah diperkenankan. Dibandingkan

dengan tingkat kepresisian, maka tingkat akurasi alat ukur lebih utama karena alat ukur

seyogyanya dapat dijadikan patokan bagi penggunanya. Jika nilainya berubah-ubah untuk

kondisi yang relatif tidak ada perubahan, maka alat ukur yang demikian ini tidak dapat

digunakan.

2.5.3 Karakteristik Sensor LM35.

Gambar 2.12 Karakteristik Sensor LM35

1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10

mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.

2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC seperti terlihat pada

gambar 2.2.

3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.

4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.

5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.

6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada

udara diam.

7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.

8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.


Gambar 2.13 Grafik akurasi LM35 terhadap suhu

Sensor LM35 bekerja dengan mengubah besaran suhu menjadi besaran tegangan.

Tegangan ideal yang keluar dari LM35 mempunyai perbandingan 100°C setara dengan 1

volt. Sensor ini mempunyai pemanasan diri (self heating) kurang dari 0,1°C, dapat

dioperasikan dengan menggunakan power supply tunggal dan dapat dihubungkan antar muka

(interface) rangkaian control yang sangat mudah.

IC LM 35 sebagai sensor suhu yang teliti dan terkemas dalam bentuk Integrated Circuit

(IC), dimana output tegangan keluaran sangat linear terhadap perubahan suhu. Sensor ini

berfungsi sebagai pegubah dari besaran fisis suhu ke besaran tegangan yang memiliki

koefisien sebesar 10 mV /°C yang berarti bahwa kenaikan suhu 1° C maka akan terjadi

kenaikan tegangan sebesar 10 mV.


Gambar 2.14 Rangkaian Sensor LM35

IC LM 35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan dari luar karena

ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius pada temperature ruang. Jangka

sensor mulai dari – 55°C sampai dengan 150°C, IC LM35 penggunaannya sangat mudah,

difungsikan sebagai kontrol dari indicator tampilan catu daya terbelah. IC LM 35 dapat dialiri

arus 60 μ A dari supplay sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari

0 ° C di dalam suhu ruangan.

Untuk mendeteksi suhu digunakan sebuah sensor suhu LM35 yang dapat

dikalibrasikan langsung dalam C (celcius), LM35 ini difungsikan sebagai basic temperature

sensor.

Adapun keistimewaan dari IC LM 35 adalah :

• Kalibrasi dalam satuan derajat celcius.

• Lineritas +10 mV/ º C.

• Akurasi 0,5 º C pada suhu ruang.

• Range +2 º C – 150 º C.

• Dioperasikan pada catu daya 4 V – 30 V.

• Arus yang mengalir kurang dari 60 μA


2.5.4 Rangkaian Sensor Suhu LM35

Gambar 2.15 Sensor Suhu LM35

LM35DZ adalah komponen sensor suhu berukuran kecil seperti transistor (TO-92).

Komponen yang sangat mudah digunakan ini mampu mengukur suhu hingga 100 derajat

Celcius. Dengan tegangan keluaran yang terskala linear dengan suhu terukur, yakni 10

milivolt per 1 derajat Celcius, maka komponen ini sangat cocok untuk digunakan sebagai

teman eksperimen kita, atau bahkan untuk aplikasi-aplikasi seperti termometer ruang digital,

mesin pasteurisasi, atau termometer badan digital.

LM35 dapat disuplai dengan tegangan mulai 4V-30V DC dengan arus pengurasan 60

mikroampere, memiliki tingkat efek self-heating yang rendah (0,08 derajat Celcius),

self-heating adalah efek pemanasan oleh komponen itu sendiri akibat adanya arus yang

bekerja melewatinya. Untuk komponen sensor suhu, parameter ini harus dipertimbangkan

dan diupakara atau di-handle dengan baik karena hal ini dapat menyebabkan kesalahan

pengukuran. Seperti sensor suhu jenis RTD PT100 atau PT1000 misalnya, komponen ini

tidak boleh dieksitasi oleh arus melebihi 1 miliampere, jika melebihi, maka sensor akan

mengalami self-heating yang menyebabkan hasil pengukuran senantiasa lebih tinggi

dibandingkan suhu yang sebenarnya. Gambar itu adalah gambar skematik rangkaian dasar

sensor suhu LM35-DZ. Rangkaian ini sangat sederhana dan praktis. Vout adalah tegangan

keluaran sensor yang terskala linear terhadap suhu terukur, yakni 10 milivolt per 1 derajad

celcius. Jadi jika Vout = 530mV, maka suhu terukur adalah 53 derajad Celcius.Dan jika Vout

= 320mV, maka suhu terukur adalah 32 derajad Celcius. Tegangan keluaran ini bisa langsung

diumpankan sebagai masukan ke rangkaian pengkondisi sinyal seperti rangkaian penguat


operasional dan rangkaian filter, atau rangkaian lain seperti rangkaian pembanding tegangan

dan rangkaian Analog-to-Digital Converter.

Gambar 2.16 Skema Rangkaian LM35

Rangkaian dasar tersebut cukup untuk sekedar bereksperimen atau untuk aplikasi yang tidak

memerlukan akurasi pengukuran yang sempurna. Akan tetapi tidak untuk aplikasi yang

sesungguhnya. Terbukti dari eksperimen yang telah saya lakukan, tegangan keluaran sensor

belumlah stabil. Pada kondisi suhu yang relatif sama, jika tegangan suplai saya ubah-ubah

(saya naikkan atau turunkan), maka Vout juga ikut berubah. Memang secara logika hal ini

sepertinya benar, tapi untuk instrumentasi hal ini tidaklah diperkenankan. Dibandingkan

dengan tingkat kepresisian, maka tingkat akurasi alat ukur lebih utama karena alat ukur

seyogyanya dapat dijadikan patokan bagi penggunanya. Jika nilainya berubah-ubah untuk

kondisi yang relatif tidak ada perubahan, maka alat ukur yang demikian ini tidak dapat

digunakan.

2.5.5 Prinsip Kerja Sensor LM35

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.

Maka dapat disimpulkan prinsip kerja sensor LM35 sebagai berikut:

• Suhu lingkungan di deteksi menggunakan bagian IC yang peka terhadap suhu

• Suhu lingkungan ini diubah menjadi tegangan listrik oleh rangkaian di dalam IC,

dimana perubahan suhu berbanding lurus dengan perubahan tegangan output.

• Pada seri LM35

Vout=10 mV/oC Tiap perubahan 1oC akan menghasilkan perubahan tegangan output sebesar 10mV

2.5.6 Kelebihan dan Kelemahan Sensor LM35

• Kelebihan:

a. Rentang suhu yang jauh, antara -55 sampai +150 oC

b. Low self-heating, sebesar 0.08 oC

c. Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V

d. Rangkaian tidak rumit

e. Tidak memerlukan pengkondisian sinyal

• Kekurangan:

Membutuhkan sumber tegangan untuk beroperasi


BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Mikrokontroler ATMega 8535 ...

Documents