BAB II

TEORI DASAR

2.1 Teori Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah chip. Di dalamnya

terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil RAM, memori program, atau

keduanya), dan perlengkapan input output.

Dengan kata lain, mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai

masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara

khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data. Sekedar contoh,

bayangkan diri Anda saat mulai belajar membaca dan menulis, ketika Anda sudah bisa

melakukan hal itu Anda bisa membaca tulisan apapun baik buku, cerpen, artikel dan

sebagainya, dan Andapun bisa pula menulis hal-hal sebaliknya. Begitu pula jika Anda sudah

mahir membaca dan menulis data maka Anda dapat membuat program untuk membuat suatu

sistem pengaturan otomatik menggunakan mikrokontroler sesuai keinginan Anda.

Mikrokontroler merupakan komputer didalam 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.

Mikrokonktroler digunakan dalam produk dan alat yang dikendalikan secara automatis, seperti

sistem kontrol mesin, remote controls, mesin kantor, peralatan rumah tangga, alat berat, dan

mainan. Dengan mengurangi ukuran, biaya, dan konsumsi tenaga dibandingkan dengan

mendesain menggunakan mikroprosesor memori, dan alat input output yang terpisah,

kehadiran mikrokontroler membuat kontrol elektrik untuk berbagai proses menjadi lebih

ekonomis. Dengan penggunaan mikrokontroler ini maka :

 Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas

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

adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi

 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 masukan dan keluaran (I/O). Dengan kata lain, mikrokontroler

adalah versi mini atau mikro dari sebuah komputer karena mikrokontroler sudah mengandung

beberapa periferal yang langsung bisa dimanfaatkan, misalnya port paralel, port serial,

komparator, konversi digital ke analog (DAC), konversi analog ke digital dan sebagainya

hanya menggunakan sistem minimum yang tidak rumit atau kompleks.

Agar sebuah mikrokontroler dapat berfungsi, maka mikrokontroler tersebut memerlukan

komponen eksternal yang kemudian disebut dengan sistem minimum. Untuk membuat sistem

minimal paling tidak dibutuhkan sistem clock dan reset, walaupun pada beberapa

mikrokontroler sudah menyediakan sistem clock internal, sehingga tanpa rangkaian eksternal

pun mikrokontroler sudah beroperasi.

Untuk merancang sebuah sistem berbasis mikrokontroler, kita memerlukan perangkat keras

dan perangkat lunak, yaitu:

1. sistem minimal mikrokontroler

2. software pemrograman dan kompiler, serta downloader

Yang dimaksud dengan sistem minimal adalah sebuah rangkaian mikrokontroler yang sudah

dapat digunakan untuk menjalankan sebuah aplikasi. Sebuah IC mikrokontroler tidakakan

berarti bila hanya berdiri sendiri. Pada dasarnya sebuah sistem minimal mikrokontroler AVR

memiliki prinsip yang sama, yang terdiri dari 4 bagian, yaitu :

1. prosesor, yaitu mikrokontroler itu sendiri

2. rangkaian reset agar mikrokontroler dapat menjalankan program mulai dari awal

3. rangkaian clock, yang digunakan untuk memberi detak pada CPU

4. rangkaian catu daya, yang digunakan untuk memberi sumberdaya

Pada mikrokontroler jenis2 tertentu (AVR misalnya), poin2 pada no 2 ,3 sudah tersedia

didalam mikrokontroler tersebut dengan frekuensi yang sudah diseting dari vendornya

(biasanya 1MHz,2MHz,4MHz,8MHz), sehingga pengguna tidak perlu memerlukan rangkaian

tambahan, namun bila ingin merancang sistem dengan spesifikasi tertentu (misal ingin

komunikasi dengan PC atau handphone), maka pengguna harus menggunakan rangkaian clock

yang sesuai dengan karakteristik PC atau HP tersebut, biasanya menggunakan kristal 11,0592

MHz, untuk menghasilkan komunikasi yang sesuai dengan baud rate PC atau HP tersebut.

Perkembangan ?

Mikrokontroler pertama kali dikenalkan oleh Texas Instrument dengan seri TMS 1000 pada

tahun 1974 yang merupakan mikrokontroler 4 bit pertama. Mikrokontroler ini mulai dibuat

sejak 1971. Merupakan mikrokomputer dalam sebuah chip, lengkap dengan RAM dan ROM.

Kemudian, pada tahun 1976 Intel mengeluarkan mikrokontroler yang kelak menjadi populer

dengan nama 8748 yang merupakan mikrokontroler 8 bit, yang merupakan mikrokontroler dari

keluarga MCS 48. Sekarang di pasaran banyak sekali ditemui mikrokontroler mulai dari 8 bit

sampai dengan 64 bit, sehingga perbedaan antara mikrokontroler dan mikroprosesor sangat

tipis. Masing2 vendor mengeluarkan mikrokontroler dengan dilengkapi fasilitas2 yang

cenderung memudahkan user untuk merancang sebuah sistem dengan komponen luar yang

relatif lebih sedikit.

Saat ini mikrokontroler yang banyak beredar dipasaran adalah mikrokontroler 8 bit varian

keluarga MCS51(CISC) yang dikeluarkan oleh Atmel dengan seri AT89Sxx, dan

mikrokontroler AVR yang merupakan mikrokontroler RISC dengan seri ATMEGA8535

(walaupun varian dari mikrokontroler AVR sangatlah banyak, dengan masing2 memiliki fitur

yang berbeda2). Dengan mikrokontroler tersebut pengguna (pemula) sudah bisa membuat

sebuah sistem untuk keperluan sehari-hari, seperti pengendali peralatan rumah tangga jarak

jauh yang menggunakan remote control televisi, radio frekuensi, maupun menggunakan

ponsel, membuat jam digital, termometer digital dan sebagainya.

Jenis-jenis Mikrokontroller

Secara teknis, hanya ada 2 macam mikrokontroller. Pembagian ini didasarkan pada

kompleksitas instruksi-instruksi yang dapat diterapkan pada mikrokontroler tersebut.

Pembagian itu yaitu RISC dan CISC.

 RISC merupakan kependekan dari Reduced Instruction Set Computer. Instruksi yang

dimiliki terbatas, tetapi memiliki fasilitas yang lebih banyak.

 Sebaliknya, CISC kependekan dari Complex Instruction Set Computer. Instruksi bisa

dikatakan lebih lengkap tapi dengan fasilitas secukupnya.

Masing-masing mempunyai keturunan atau keluarga sendiri-sendiri.

Sekarang kita akan membahas pembagian jenis-jenis mikrokonktroler yang telah umum

digunakan.

1. Keluarga MCS51

Mikrokonktroler ini termasuk dalam keluarga mikrokonktroler CISC. Sebagian besar

instruksinya dieksekusi dalam 12 siklus clock.

Mikrokontroler ini berdasarkan arsitektur Harvard dan meskipun awalnya dirancang untuk

aplikasi mikrokontroler chip tunggal, sebuah mode perluasan telah mengizinkan sebuah ROM

luar 64KB dan RAM luar 64KB diberikan alamat dengan cara jalur pemilihan chip yang

terpisah untuk akses program dan memori data.

Salah satu kemampuan dari mikrokontroler 8051 adalah pemasukan sebuah mesin pemroses

boolean yang mengijikan operasi logika boolean tingkatan-bit dapat dilakukan secara langsung

dan secara efisien dalam register internal dan RAM. Karena itulah MCS51 digunakan dalam

rancangan awal PLC (programmable Logic Control).

2. PIC

Pada awalnya, PIC merupakan kependekan dari Programmable Interface Controller. Tetapi

pada perkembangannya berubah menjadi Programmable Intelligent Computer.

PIC termasuk keluarga mikrokonktroler berarsitektur Harvard yang dibuat oleh Microchip

Technology. Awalnya dikembangkan oleh Divisi Mikroelektronik General Instruments dengan

nama PIC1640. Sekarang Microhip telah mengumumkan pembuatan PIC-nya yang keenam

PIC cukup popular digunakan oleh para developer dan para penghobi ngoprek karena biayanya

yang rendah, ktersediaan dan penggunaan yang luas, database aplikasi yang besar, serta

pemrograman (dan pemrograman ulang) melalui hubungan serial pada komputer.

3. AVR

Mikrokonktroler Alv and Vegard’s Risc processor atau sering disingkat AVR merupakan

mikrokonktroler RISC 8 bit. Karena RISC inilah sebagian besar kode instruksinya dikemas

dalam satu siklus clock. AVR adalah jenis mikrokontroler yang paling sering dipakai dalam

bidang elektronika dan instrumentasi.

Secara umum, AVR dapat dikelompokkan dalam 4 kelas. Pada dasarnya yang membedakan

masing-masing kelas adalah memori, peripheral dan fungsinya. Keempat kelas tersebut adalah

keluarga ATTiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega dan AT86RFxx.

Mikrokontroler yang digunakan:

Salah satu contoh mikrokontroler AVR yang kami gunakan dalam project ini yaitu, AVR

ATmega16. DI-Smart AVR.16 System adalah sebuah modul elektronika yang berdasar

pada rangkaian sistem minimum mikrokontroler AVR (sismin AVR) ATMEGA16 seperti

pada gambar 3. Modul ini pun dapat digunakan sebagai sistem minimum mikrokontroler

AVR lain yang pin-pin-nya bersesuaian dengan mikrokontroler ATMEGA16, seperti

mikrokontroler ATMEGA8535 dan mikrokontroler ATMEGA32. Modul sistem minimum

mikrokontroler AVR ini telah dilengkapi dengan beberapa fitur yang dapat mempermudah

proses pembelajaran atau proses “troubleshooting” pemrograman.

Gambar 1. DI-Smart AVR.16 System.

Dimensi PCB:

98.2mm(X) x 93.5mm(Y) x 1.9mm(Z)

Aplikasi:

DI-Smart AVR.16 System yang berdasar pada sistem minimum mikrokontroler AVR

ATMEGA16 ini dapat dijadikan sebagai media pembelajaran pemrograman

mikrokontroler AVR.

Modul dengan sistem minimum mikrokontroler AVR ini sangat baik difungsikan sebagai

CPU (Central Processing Unit) atau Pengendali dalam berbagai macam sistem:  sistem

instrumentasi, sistem robotika, dan otomasi-otomasi yang lainnya.

Spesifikasi:

Dapat digunakan sebagai sistem minimum mikrokontroler AVR untuk tipe

ATMEGA8535(L), ATMEGA16(L), ATMEGA32(L), ATMEGA163(L),

ATMEGA323(L).

Menggunakan XTAL 11.0592MHz.

Dilengkapi rangkaian regulator 5V dan dioda pengaman dengan konektor DC yang

mudah dihubungkan dengan Adaptor-DC.

Dilengkapi rangkaian antarmuka (interface) Max232 sehingga dapat langsung

dihubungkan pada PORT SERIAL / COM PORT komputer.

Koneksi ADC sudah disiapkan (AVCC, AGND, dan AREF) sehingga sistem sudah siap

untuk menerima input ANALOG pada PORTA.

Tersedia Array LED pada PORTC, dan Push-ON pada PORTD.2 dan PORTD.3 sehingga

cocok untuk latihan pemrograman atau pengecekkan program (DEBUG).

Gambar 2. DI-Smart AVR.16 System + DI-Smart Extension

Board.

Kelengkapan Produk:

1 buah DI-Smart AVR.16 System

1 buah kabel konektor IDC-10

1 Lembar Penjelasan Produk

Seulas Teori “Sistem Minimum Mikrokontroler“:

Sistem minimum mikrokontroler adalah sistem elektronika yang terdiri dari komponen-

komponen dasar yang dibutuhkan oleh suatu mikrokontroler untuk dapat berfungsi dengan

baik. Pada umumnya, suatu mikrokontoler membutuhkan dua elemen (selain power supply)

untuk berfungsi: Kristal Oscillator (XTAL), dan Rangkaian RESET. Analogi fungsi Kristal

Oscillator adalah jantung pada tubuh manusia. Perbedaannya, jantung memompa darah dan

seluruh kandungannya, sedangkan XTAL memompa data. Dan fungsi rangkaian RESET

adalah untuk membuat mikrokontroler memulai kembali pembacaan program, hal tersebut

dibutuhkan pada saat mikrokontroler mengalami gangguan dalam meng-eksekusi program.

Pada sistem minimum AVR khususnya ATMEGA16 terdapat elemen tambahan (optional),

yaitu rangkaian pengendalian ADC: AGND (= GND ADC), AVCC (VCC ADC), dan AREF

(= Tegangan Referensi ADC). Jangan lupa tambahkan konektor ISP untuk mengunduh

(download) program ke mikrokontroler. Rangkaian sistem minimum mikrokontroler AVR

ATMEGA16 dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 3. Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler AVR ATMEGA16

Beberapa keistimewaan dari AVR ATMega16 antara lain :

1. Advanced RISC Architecture

    130 Powerful Instructions – Most Single Clock Cycle Execution

    32 x 8 General Purpose Fully Static Operation

    Up to 16 MIPS Throughput at 16 MHz

    On-chip 2-cycle Multiplier

2. Nonvolatile Program and Data Memories

    8K Bytes of In-System Self-Programmable Flash

    Optional Boot Code Section with Independent Lock Bits

    512 Bytes EEPROM

    512 Bytes Internal SRAM

    Programming Lock for Software Security

3. Peripheral Features

    Two 8-bit Timer/Counters with Separate Prescalers and Compare Mode

    Two 8-bit Timer/Counters with Separate Prescalers and Compare Modes

    One 16-bit Timer/Counter with Separate Prescaler, Compare Mode, and Capture Mode

    Real Time Counter with Separate Oscillator

    Four PWM Channels

    8-channel, 10-bit ADC

    Byte-oriented Two-wire Serial Interface

    Programmable Serial USART

4. Special Microcontroller Features

    Power-on Reset and Programmable Brown-out Detection

    Internal Calibrated RC Oscillator

    External and Internal Interrupt Sources

    Six Sleep Modes: Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Powerdown, Standby and

Extended Standby

5. I/O and Package

    32 Programmable I/O Lines

    40-pin PDIP, 44-lead TQFP, 44-lead PLCC, and 44-pad MLF

6. Operating Voltages

    2.7 - 5.5V for Atmega16L

    4.5 - 5.5V for Atmega16

Gambar Pin-pin ATMega16 kemasan 40-pin

Pin-pin pada ATMega16 dengan kemasan 40-pin DIP (dual inline package) ditunjukkan oleh

gambar. Guna memaksimalkan performa, AVR menggunakan arsitektur Harvard (dengan

memori dan bus terpisah untuk program dan data).

2.2 TEORI SENSOR SUHU

Sensor suhu adalah alat yang digunakan untuk mengubah besaran panas menjadi

besaran listrik yang dapat dengan mudah dianalisis besarnya. Ada beberapa metode yang

digunakan untuk membuat sensor ini, salah satunya dengan cara menggunakan material yang

berubah hambatannya terhadap arus listrik sesuai dengan suhunya.

Menggunakan bahan logam

Logam akan bertambah besar hambatannya terhadap arus listrik jika panasnya bertambah. Hal

ini dapat dijelaskan dari sisi komponenpenyusun logam. Logam dapat dikatakan sebagai muatan

positif yang berada di dalam elektron yang bergerak bebas. Jika suhu bertambah, elektron-

elektron tersebut akan bergetar dan getarannya semakin besar seiring dengan naiknya suhu.

Dengan besarnya getaran tersebut, maka gerakan elektron akan terhambat dan menyebabkan

nilai hambatan dari logam tersebut bertambah.

Menggunakan bahan semikonduktor

Bahan semikonduktor mempunyai sifat terbalik dari logam, semakin besar suhu, nilai hambatan

akan semakin turun. Hal ini dikarenakan pada suhu yang semakin tinggi, elektron dari

semikonduktor akan berpindah ke tingkat yang paling atas dan dapat bergerak dengan bebas.

Seiring dengan kenaikan suhu, semakin banyak elektron dari semikonduktor tersebut yang

bergerak bebas, sehingga nilai hambatan tersebut berkurang

Sensor Suhu yang digunakan:

Adapun sensor suhu yang praktikan gunakan dalam project ini yaitu LM 35.

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

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 .

a. Struktur Sensor LM35

Gambar 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 derajad celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut :

VLM35 = Suhu* 10 mV

Gambar 2.a Skematik Rangkaian Dasar LM 35-DZ

Gambar diatas kanan 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.

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.

b. 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.

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 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

Rangkaian 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 derajad Celcius. Dengan

tegangan keluaran yang terskala linear dengan suhu terukur, yakni 10 milivolt per 1 derajad

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 derajad 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.

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.

3. 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

c. Kelebihan dan Kelemahan Sensors 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

2.3 TEORI OPTOCOUPLER

Optocoupler adalah suatu piranti yang terdiri dari 2 bagian yaitu transmitter dan receiver, yaitu

antara bagian cahaya dengan bagian deteksi sumber cahaya terpisah. Biasanya optocoupler

digunakan sebagai saklar elektrik, yang bekerja secara otomatis.

Optocoupler adalah suatu komponen penghubung (coupling) yang bekerja berdasarkan picu

cahayaoptic. Optocoupler terdiri dari dua bagian yaitu :

Pada transmitter dibangun dari sebuah LED infra merah. Jika dibandingkan dengan

menggunakan LED biasa, LED infra merah memiliki ketahanan yang lebih baik terhadap sinyal

tampak. Cahaya yang dipancarkan oleh LED infra merah tidak terlihat oleh mata telanjang.

Pada bagian receiver dibangun dengan dasar

komponen phototransistor. Phototransistormerupakan suatu transistor yang peka terhadap tenaga

cahaya. Suatu sumber cahaya menghasilkan energi panas, begitu pula dengan spektrum infra

merah. Karena spekrum infra mempunyai efek panas yang lebih besar dari cahaya tampak, maka

phototransistor lebih peka untuk menangkap radiasi dari sinar infra merah.

Ditinjau dari penggunaanya, fisik optocoupler dapat berbentuk bermacam-macam. Bila hanya

digunakan untuk mengisolasi level tegangan atau data pada sisi transmitter dan sisi receiver,

maka optocoupler ini biasanya dibuat dalam bentuk solid (tidak ada ruang antara LED dan

phototransistor). Sehingga sinyal listrik yang ada pada input dan otput akan terisolasi. Dengan

kata lain optocoupler ini digunakan sebagai optoisolator jenis IC.

Prinsip kerja dari optocoupler adalah :

Jika antara phototransistor dan LED terhalang maka phototransistor tersebut

akan off sehinggaoutput dari kolektor akan berlogika high.

Sebaliknya jika antara phototransistor dan LED tidak terhalang maka phototransistor dan LED

tidak terhalang maka phototransistor tersebut akan on sehingga output-nya akan berlogika low.

Biasanya dipasaran optocoupler tersedia dengan tipe 4N25 / 4N35 ini mempunyai tegangan

isolasi 7500 volt dengan kemampuan maksimal LED dialiri arus forward sebesar 3A.

Optocoupler adalah suatu piranti yang terdiri dari 2 bagian yaitu transmitter dan receiver, yaitu

antara bagian cahaya dengan bagian deteksi sumber cahaya terpisah. Biasanyao ptocoupler

digunakan sebagai saklar elektrik, yang bekerja secara otomatis.

Optocoupler adalah suatu komponen penghubung  (coupling)  yang bekerja berdasarkan picu

cahaya optic.

Optocoupler terdiri dari dua bagian yaitu :

a.  Pada transmitter dibangundarisebuah LED infra merah.

Jika dibandingkan dengan menggunakan LED biasa, LED infra merah memiliki

ketahanan yang lebih baik terhadap sinyal tampak. Cahaya yang dipancarkan oleh

LED infra merah tidak terlihat oleh mata telanjang.

b. Pada bagian  receiver  dibangun dengan dasar komponen  phototransistor.

Phototransistor  merupakan suatu transistor yang peka terhadap tenaga cahaya. Suatu

sumber cahaya menghasilkan energy panas, begitu pula dengan spektrum infra merah.

Karena spekrum infra mempunyai efek panas yang lebih besar dari cahaya tampak,

maka phototransistor lebih peka untuk menangkap radiasi dari sinar infra merah.

Optocoupler merupakan salah satu jenis komponen yang memanfaatkan sinar sebagai

pemicu on/off-nya. Opto berarti optic dan coupler berarti pemicu. Sehingga bisa diartikan bahwa

optocoupler merupakan suatu komponen yang bekerja berdasarkan picu cahaya optic opto-

coupler termasuk dalam sensor, dimana terdiri dari dua bagian yaitu transmitter dan

receiver. Dasar rangkaian dapat ditunjukkan seperti pada gambar di bawah ini :

LED infra merah ini merupakan komponen elektronika yang memancarkan cahaya infra

merah dengan konsumsi daya sangat kecil. Jika diberi prasikap maju, LED infra merah yang

terdapat pada optocoupler akan mengeluarkan panjang gelombang sekitar 0,9 mikrometer.

Phototransistor memiliki sambungan kolektor–basis yang besar dengan cahaya infra

merah, karena cahaya ini dapat membangkitkan pasangan lubang elektron. Dengan diberi

prasikap maju, cahaya yang masuk akan menimbulkan arus pada kolektor.

Phototransistor memiliki bahan utama yaitu germanium atau silikon yang sama dengan

bahan pembuat transistor. Tipe phototransistor juga sama dengan transistor pada umumnya yaitu

PNP dan NPN. Perbedaan transistor dengan phototransistor hanya terletak pada rumahnya yang

memungkinkan cahaya infra merah mengaktifkan daerah basis, sedangkan transistor

biasaditempatkanpadarumahlogam yang tertutup.

Jika antara phototransistor dan LED terhalang maka phototransistor tersebut akan off

sehingga output dari kolektor akan berlogika high. Sebaliknya jika antara phototransistor dan

LED tidak terhalang maka  phototransistor  dan LED tidak terhalang maka

phototransistor tersebut akan on sehingga output-nya akan berlogika low.

Biasanya dipasaran optocoupler tersedia dengan tipe 4N25 / 4N35 ini mempunyai

tegangan isolasi 7500 volt dengan kemampuan maksimal LED dialiri arus forward sebesar 3A.

Ditinjau dari penggunaanya, fisik optocoupler dapat berbentuk bermacam-macam. Bila

hanya digunakan untuk mengisolasi level tegangan atau data padasisi transmitter dan sisi

receiver, maka optocoupler ini biasanya dibuat dalam bentuk solid (tidak ada ruangan tara LED

dan phototransistor). Sehingga sinyal listrik yang ada pada input dan otputakanter isolasi.

Dengan kata lain optocoupler ini digunakan sebagai optoisolator jenis IC.

2.4 TEORI MOTOR

Gambar 2.4 Motor Listrik

Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Alat

yang berfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut  generator

ataudinamo. Motor listrik dapat ditemukan pada peralatan rumah tangga seperti kipas

angin,mesin cuci, pompa air dan penyedot debu.

Motor listrik yang umum digunakan di dunia Industri adalah motor listrik asinkron,

dengan dua standar global yakni IEC dan NEMA. Motor asinkron IEC berbasis  metric

(milimeter), sedangkan motor listrik NEMA berbasis imperial (inch), dalam aplikasi ada satuan

daya dalam horsepower (hp) maupun kiloWatt (kW).

Motor listrik IEC dibagi menjadi beberapa kelas sesuai dengan efisiensi yang

dimilikinya, sebagai standar di EU, pembagian kelas ini menjadi EFF1, EFF2 dan EFF3. EFF1

adalah motor listrik yang paling efisien, paling sedikit memboroskan tenaga, sedangkan EFF3

sudah tidak boleh dipergunakan dalam lingkungan EU, sebab memboroskan bahan bakar di

pembangkit listrik dan secara otomatis akan menimbulkan buangan karbon yang terbanyak,

sehingga lebih mencemari lingkungan.

Standar IEC yang berlaku adalah IEC 34-1, ini adalah sebuah standar yang

mengaturrotating equipment bertenaga listrik. Ada banyak pabrik elektrik motor, tetapi hanya

sebagian saja yang benar-benar mengikuti arahan IEC 34-1 dan juga mengikuti arahan level

efisiensi dari EU.

Banyak produsen elektrik motor yang tidak mengikuti standar IEC dan EU supaya

produknya menjadi murah dan lebih banyak terjual, banyak negara berkembang manjdi pasar

untuk produk ini, yang dalam jangka panjang memboroskan keuangan pemakai, sebab tagihan

listrik yang semakin tinggi setiap tahunnya.

Lembaga yang mengatur dan menjamin level efisiensi ini adalah CEMEP, sebuah

konsorsium di Eropa yang didirikan oleh pabrik-pabrik elektrik motor yang ternama, dengan

tujuan untuk menyelamatkan lingkungan dengan mengurangi pencemaran karbon secara global,

karena banyak daya diboroskan dalam pemakaian beban listrik.

Sebagai contoh, dalam sebuah industri rata-rata konsumsi listrik untuk motor listrik

adalah sekitar 65-70% dari total biaya listrik, jadi memakai elektrik motor yang efisien akan

mengurangi biaya overhead produksi, sehingga menaikkan daya saing produk, apalagi dengan

kenaikan tarif listrik setiap tahun, maka pemakaian motor listrik EFF1 sudah waktunya menjadi

keharusan.

Prinsip kerja motor listrik

Prinsip kerja motor listrik

Pada motor listrik tenaga listrik diubah menjadi tenaga mekanik. Perubahan ini dilakukan

dengan mengubah tenaga listrik menjadi magnet yang disebut sebagai elektro magnet.

Sebagaimana kita ketahui bahwa : kutub-kutub dari magnet yang senama akan tolak-menolak

dan kutub-kutub tidak senama, tarik-menarik. Maka kita dapat memperoleh gerakan jika kita

menempatkan sebuah magnet pada sebuah poros yang dapat berputar, dan magnet yang lain pada

suatu kedudukan yang tetap.