Arus Bocor ?

October 21, 2012 § 1 Comment

Pernahkah anda kesetrum gara-gara pegang body peralatan elektronik? Dulu saya pernah kesetrum pas megang body komputer di rumah. Hingga ayah saya akhirnya menyambungkan sebuah konduktor dari body komputer ke ground instalasi listrik di rumah. Yap, grounding merupakan salah satu sistem pengaman untuk mengatasi arus yang bocor, bisa ke body peralatan misalnya. Penambahan koneksi ground akan membuang muatan ke bumi. Arus memilih mengalir melalui penghantar dengan resistansi kecil. Jadi kalau ada dua jalur, arus memilih mengalir lebih besar ke jalur dengan resistansi rendah.

Pertanyaannya, apakah sistem grounding saja sudah cukup untuk mengatasi arus bocor? Apa itu arus bocor? Ya gambarannya sama misal kita ngalirin air melalui pipa, tapi ada bagian pipa yang berlubang sehingga air bisa muncrat di sisi pipa yang berlubang. Debit air yang sampai pada tujuan pun akan berkurang. Sama analoginya, pipa bagaikan konduktor, arus bagaikan air. Arus dikatakan bocor jika arus mengalir diluar konduktor (kabel misalnya). Bisa saja ada isolasi kabel yang terkelupas sehingga menempel pada body atau benda lainnya. Arus pun akan mengalir. Dengan adanya grounding maka arus tersebut yang berpotensi mengancam manusia dapat dibuang ke bumi. Bagaimana jika sistem grounding jelek? Dalam artian disini resistansinya besar, sehingga ancaman arus bocor tetap dapat mengancam. Koneksi yang jelek maupun isolasi penghantar yang buruk merupakan penyebab2 arus bocor.

Bagaimana bahaya arus? Arus baru berbahaya kalo besarnya berapa sih?

Dapat dilihat pada tabel diatas, arus di 30 mA saja sudah berbahaya bagi manusia karena dapat menyebabkan kita sulit bernapas. Lantas adakah sistem pengaman (tambahan) untuk arus bocor ? Jawabnya ada.

Pengaman arus bocor sering disebut dengan ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker) atau ada yang menyebutnya juga dengan RCD (Residual Current Device). Apa itu ELCB? Apa itu RCD? akan dijelaskan nanti pada part selanjutnya

Bekerja dengan DSPIC/PIC

December 18, 2011 § 3 Comments

Haha iseng2 menulis, semoga bermanfaat. Sebaga anak elektro sudah sering tentunya bermain dengan mikrokontroler. Tentunya bagi kalangan mahasiswa apalagi anak kosan tentunya mencari mikrokontroler yang murah dan gampang diprogram. Ya biasanya mikrokontroler 8 bit sering digunakan. Harganya murah sekitar 5 US dollar dapat diprogram dengan PC dan programmernya relatif murah. Biasanya memiliki ROM, RAM dan EEPROM yang cukup digunakan bagi kalangan pelajar serta memiliki beberapa periperal standar seperti ADC, Timer, pwm, dsb.

Biasanya keluarga mikrokontroler yang sering digunakan tersebut adalah dari keluarga Atmel AVR dan MicrochiP PIC. Mikrokontroler PIC sendiri terdiri dari berbagai macam jenisnya, misalnya yang Populer dipasaran yaitu PIC18, ataukah yang lebih powerful lagi yaitu dsPIC. DSPIC yang sering saya gunakan adalah DSPIC3F4013. Mungkin bagi teman2 yang sering menggunakan AVR berikut ini sedikit perbandingan antara DSPIC3F4013 dengan ATMEGA 8535.

AVR/Atmega 8535 dsPIC30F4013

512 Bytes EEPROM 1024 Bytes EEPROM

Timer 8 bit dan 16 bit Timer 16 bit dan 32 bit

ADC 8 channel 10 bit ADC 16 channel 12 bit

8 bit jalur data 16 bit jalur data

Lebih dari 16 MIPS Lebih dari 30 MIPS

Osilator bisa 16 MHz Osilator bisa 160 MHz

Flash 8 Kbyte Flash 48 Kbyte

Selain itu DSPIC3F4013 memiliki ALU yang lebih baik. Terdapat pula berbagai fitur pada prosesor untuk keperluan DSP. Misalnya memiliki barrel shift accumulator 40 bit dsb. Lebih lengkap dapat dilihat di datasheet.

Gambar DSPIC30F4013 40 pin

Berikut ini merupakan beberapa hal yang perlu disiapkan jika ingin bekerja dengan DSPIC/PIC.

Software Integrated Development Environment (IDE) dan Compiler

Kalau biasanya pada AVR software yang dipakai adalah CodeVision ataupun AVRstudio. Untuk penggunaan DSPIC/PIC, software IDE yang sering digunakan adalah MPLAB IDE. MPLAB sendiri memiliki banyak fitur untuk melakukan simulasi respon program ketika dijalankan dihardware. MPLAB meruPakan produk dari Microchip. Untuk mempermudah pengguna, maka banyak disertakan example program. Terdapat berbagai compiler pada MPLAB yang mendukung untuk bahasa C maupun assembly tergantung pula dari jenis PIC yang digunakan. Misalnya saya menggunakan DSPIC30F4013 dan ingin menggunakan bahasa C sehingga dapat digunakan compiler C30. Namun sebagai seorang beginner atau jika sering menggunakan CodeVision pada AVR, tidak banyak fitur fungsi/library yang terdapat pada MPLAB. Bahkan untuk misalnya memrogram LCD 2×16, fungsi2 harus dibuat secara manual terlebih dahulu.

Jika anda ingin menonjolkan sisi Pemrograman yang lebih praktis dan sederhana maka dapat digunakan software dari MikroElektronika. Karena saya biasa memprogram menggunakan bahasa C maka saya menggunakan MikroC dengan compiler untuk dspic 30/33. Tentunya software dari Mikroelektronika adapula yang mendukung bahasa pascal, dsb. Kelebihan dari MikroC adalah banyaknya library yang tersedia sehingga program terlihat lebih mudah dan sederhana. Misalnya untuk mensetting pin2 untuk LCD 2×16 dengan data 4 bit maka terdapat fungsi pada library maka dapat digunakan fungsi LCD_Custom_Config. Begitu pula untuk pengaksesan fiitur lainnya seperti pwm, spi, eeprom dsb telah terdapat pada library.

programmer

Untuk memasukkan program flash ke mikrokontroler maka dibutuhkan sebuah hardware programmer. programmer yang sering digunakan adalah MPLAB ICD dengan berbagai serinya.

Gambar MPLAB ICD 2

Selain MPLAB ICD dapat pula digunakan pickit dengan berbagai serinya.

Gambar pickit 3

ICSP / In Circuit Serial Programming dilakukan melalui Pin PGD dan PGC pada mikrokontroler. Saya bekerja dengan menggunakan MikroC untuk dspic30f. Saya memiliki pickit 3 namun tidak support digunakan pada MikroC. Maka saya mengubah kode program kedalam .hex dengan MikroC lalu menggunakan MPLAB IDE untuk memasukkan flash ke dalam mikrokontroler dengan menggunakan import .hex porgram.

Contoh2 program

Contoh 1 mplab

berikut ini merupakan contoh programming LCD 2×16 4-bit menggunakan dspic30f4013 dengan menggunakan IDE yaitu mplab dan bahasa C.

#include "p30f4013.h"

_FOSC(FRC) //osc_FWDT(WDT_OFF)_FBORPOR(MCLR_EN & PWRT_OFF) //MCLR enable & power-up timers off

_FGS(CODE_PROT_OFF) //Code Protection off

void lcd_line1(void); //function prototypesvoid lcd_line2(void);void lcd_cmd(unsigned char);void lcd_char(char);void e_togg(void);void lcd_init(void);void lcd_string(char *);void lcd_busy(void);void delay(void);void beep(int);

#define E LATDbits.LATD9#define RS LATAbits.LATA11#define RW LATCbits.LATC14#define busyflag PORTBbits.RB12#define RW_TrisBit TRISCbits.TRISC14#define D7_TrisBit TRISBbits.TRISB12#define piezo LATCbits.LATC13

char sentence1[] = "dsPIC 30F4013 ";char sentence2[] = "Two UARTs ";char sentence3[] = "Four 16-bit PWM";char sentence4[] = "33 interrupts ";

int main(void)

ADPCFG = 0xffff; //all digitalTRISA = 0; //PORTs all outputsTRISB = 0;TRISC = 0;TRISD = 0;RW = 0; //set R/W lowE = 0; //set E lowlcd_busy(); //wait for LCD to settlelcd_init();

while(1)

lcd_line1();lcd_string(sentence1); //send string to LCDlcd_line2();lcd_string(sentence2);delay();lcd_line1();lcd_string(sentence3); //send string to LCDlcd_line2();lcd_string(sentence4);beep(80);delay();

return 0;

void beep(int tone)

int x,y;for(x=0;x<80;x++)

piezo = 1;

for(y=0;y<tone;y++)piezo = 0;for(y=0;y<tone;y++)

void lcd_string(char *senpoint)

while(*senpoint != '')

lcd_char(*senpoint);senpoint++;

void lcd_busy(void)

RW_TrisBit = 1; //make R/W input (read)D7_TrisBit = 1; //make D7 inputRS = 0; //set RS lowRW = 1; //set R/W highE = 1; //set E highwhile(busyflag); //wait for busy flag to go lowE = 0; //set E lowRW = 0; //set R/W lowTRISB = 0; //make D7 outputRW_TrisBit = 0; //make R/W output (write)

void lcd_line1(void)

lcd_cmd(0x80);

void lcd_line2(void)

lcd_cmd(0xc0);

void lcd_cmd(unsigned char letter)

LATB = letter; //put char in PORTBlcd_busy();PORTB = PORTB << 5; //shift over to output high 4 bits on

RB9,10,11,12RS = 0; //RS lowe_togg(); //latch the dataPORTB = PORTB << 4; //shift over to output low 4 bitsRS = 0; //RS lowe_togg(); //latch it

void lcd_char(char letter)

LATB = letter; //put char in PORTBlcd_busy();PORTB = PORTB << 5; //shift over to output high 4 bits on

RB9,10,11,12RS = 1; //RS highe_togg(); //latch the dataPORTB = PORTB << 4; //shift over to output low 4 bits

RS = 1; //RS highe_togg(); //latch it

void lcd_init(void)

LATB = 0x0600; //send 3e_togg();lcd_busy();LATB = 0x0600;e_togg();lcd_busy();LATB = 0x0600;e_togg();lcd_busy();LATB = 0x0400; //send 2 - set 4-bit modee_togg();lcd_busy();lcd_cmd(0x28); //set 4-bit mode and 2 lineslcd_busy();lcd_cmd(0x10); //cursor move & shift leftlcd_busy();lcd_cmd(0x06); //entry mode = incrementlcd_busy();lcd_cmd(0x0d); //display on - cursor blink onlcd_busy();lcd_cmd(0x01); //clear displaylcd_busy();

void e_togg(void)

E=1;E=0;

void delay(void)

int x,y;for(x=0;x<50;x++)

for(y=0;y<10000;y++)

Adapun konfigurasi hardwarenya adalah sebagai berikut.

Gambar konfigurasi hardware

Contoh 2 mikroc

Berikut ini berikut ini merupakan contoh programming LCD 2×16 4-bit menggunakan dspic30f4013 dengan menggunakan mikroc untuk dspic30f dan bahasa C. Berikut ini merupakan kode program.

Berikut ini merupakan konfigurasi hardwarenya

Gambar konfigurasi hardware

dapat dilihat bahwa program lebih sederhana dengan menggunakan mikroc karena telah terdapat berbagai default library untuk mengakses fungsi untuk fitur tertentu.

Konverter Arus ke Tegangan

October 6, 2011 § 1 Comment

Okey, cerita berawal dari Tugas Akhir. Saya membutuhkan rangkaian interface untuk membaca sensor tekanan dengan output arus 4-20 mA. Mikroprosesor menerima input tegangan. Okey, hmm berawal dari hukum Ohm yaitu :

V=IR dimana V= Tegangan; I =Arus dan R=hambatan

Maka saya bermaksud memberi nilai R=250 Ohm sehingga rentang input tegangan yang diterima mikorkontroler menjadi 1-5 volt. Jadilah deh konverter arus ke tegangan dengan sebuah resistor saja. Bukankah sesuai teori tegangan yang keluar linier dengan arus, jadi sudah oke donk seharusnya.

Grafik I-V

IN = Input Arus; R berlaku sebagai konverter I ke V; Lv adalah beban

Apakah sudah beres? tidak ternyata tidak sesederhana itu bung. Agar arus input (In) dapat mengalir sepenuhnya ke R maka beban (load) harus memiliki impedansi yang tidak terhingga, sesuai dengan kecenderungan arus melewati jalur yang lebih bebas hambatan. Pada realitanya nilai impedansi tidak tak terbatas sehingga inilah yang akan terjadi.

Arus akan mengalir sebagian ke RL (beban) sehingga nantinya tegangan terukur pada R yang merupakan hasil konversi dari I ke V akan mengalami penurunan. Hal ini penyebabkan pembacaan hasil konversi tidak akurat karena adanya impedansi beban. Ada loss tegangan yang timbul yaitu : VR= ILxRL

Idenya, adapun untuk mengatasi masalah yang timbul akibat loss tegangan, maka dapat ditambahkan tegangan yang sama besarnya dengan nilai loss tegangan sehingga konversi dari I ke V melalui resistor R dapat berjalan dengan baik. Untuk melakukan penjumlahan tegangan tersebut maka digunakanlah op-amp.

Op-amp I-to-V converter = passive I-to-V converter + op-amp

berikut ini rangkaian Op-amp I-to-V converter

Op-amp I-to-V converter jika input tegangan positif

Op-amp I-to-V converter jika input tegangan negatif

Untuk realisasi pada perangkat kerasnya misalnya dapat digunakan IC LM741 yang mengandung satu op-amp. Harganya murah banget kok.

konfigurasi pin op amp 741

Semoga infonya berguna ;p

Referensi :

http://en.wikipedia.org/wiki/Current-to-voltage_converter

http://www.circuit-fantasia.com/collections/circuit-collection/circuits/old-circuits/i-to-v-old.html

http://circuit-fantasia.com/circuit_stories/inventing_circuits/transimpedance_amplifier/transimpedance_amplifier.htm#step7

Pengertian Sistem Embedded

September 27, 2011 § 2 Comments

1. Pengertian Sistem Embedded

Sistem embedded merupakan computing device yang didesain dengan tujuan tertentu secara spesifik untuk melakukan fungsi tertentu. Sistem embedded terdiri dari perangkat keras dan perangkat lunak. Perangkat keras meliputi mikroprosesor atau mikrokontroler dengan penambahan memori eksternal, I/O dan komponen lainnya seperti sensor, keypad, LED,

LCD, dan berbagai macam aktuator lainnya. Perangkat lunak embedded merupakan penggerak pada sistem embedded. Sebagian besar perangkat lunak sistem embedded real time memiliki program aplikasi yang spesifik yang didukung oleh Real Time Operating System (RTOS). Perangkat lunak embedded biasanya disebut firmware karena perangkat lunak tipe ini dimuat ke ROM, EPROM atau memory Flash. Sekali program dimasukkan kedalam perangkat keras maka tidak akan pernah berubah kecuali diprogram ulang.

contoh sistem embedded : mp3 player

2. Kategori Sistem Embedded

Sistem embedded dapat diklasifikasikan berdasarkan fungsi dan performansinya yaitu sebagai berikut.

- Sistem Embedded berdiri sendiri (Stand Alone)

Sistem embedded yang termasuk kategori ini dapat bekerja sendiri. Sistem embedded ini dapat menerima input digital atau analog, melakukan kalibrasi, konversi, pemprosesan data serta menghasilkan output data ke periperal output misalnya display LCD. Contoh alat yang termasuk kategori ini adalah konsol video game, MP3 player, kamera digital.

- Sistem Embedded Real-Time

Sistem dapat dikategorikan sebagai real-time jika waktu respon merupakan hal yang sangat penting. Beberapa tugas tertentu harus dilakukan pada periode waktu yang spesifik. Ada 2 tipe sistem embedded real time yaitu sistem embedded hard real time dan soft real-time.

- Sistem Embedded Hard Real-Time

Untuk sistem embedded ini, pengerjaan operasi melebihi waktu yang ditentukan dapat menyebabkan terjadinya kegagalan yang fatal dan menyebabkan kerusakan pada alat. Batas

waktu respon untuk sistem ini sangatlah kritis yaitu dalam milidetik bahkan lebih singkat lagi. Contohnya penyelesaian operasi yang tidak sesuai waktunya pada sistem embedded kontrol rudal dapat menyebabkan bencana. Sistem embedded ini juga dapat ditemui pada kehidupan sehari-hari misalnya pada sistem kontrol kantong udara pada mobil. Waktu tunda pada sistem ini dapat mengancam keselamatan pengendara mobil karena kecelakaan biasanya terjadi dalam waktu yang sangat singkat. Sistem embedded harus dapat bekerja dengan batas waktu yang sangat tepat. Pemilihan chip dan RTOS sangatlah penting pada sistem embedded hard real-time ini.

- Sistem Embedded Soft Real-Time

Pada beberapa sistem embedded lainnya keterlambatan waktu respon dapat ditoleransi pada batas tertentu. Pelanggaran batas waktu dapat menyebabkan performansi menurun namun sistem dapat tetap beroperasi. Contoh alat pada kategori ini adalah mikrowave dan mesin cuci. Walaupun ada batas waktu untuk setiap operasinya namun keterlambatan yang dapat ditoleransi dapat dalam hitungan detik bukan milidetik.

- Networked Embedded Systems

Sistem embedded jaringan menghubungkan jaringan dengan interface jaringan ke sumber akses. Jaringan yang dihubungkan bisa jadi Local Area Network (LAN), Wide Area Network (WAN) atau internet. Sambungan dapat menggunakan kabel atau nirkabel. Networked embedded system dapat dikategorikan berdasarkan sambungannya tersebut. Namun dalam banyak sistem, penggunaan kabel maupun nirkabel dalam sistem embedded sering dilakukan. Contoh dari LAN networked embedded system adalah sistem pengamanan rumah dimana semua sensor (misalnya pendeteksi gerak, sensor tekanan, sensor cahaya ataupun sensor asap) semua terhubung melalui kabel dan dijalankan dengan protokol TCP/IP. Sistem pengamanan rumah dapat diintegrasikan dengan jaringan sistem pengamanan rumah dengan tambahan jaringan kamera yang dijalankan dengan protokol HTTP. Jadi semua sistem embedded dapat dikategorikan seperti klasifikasi sebelumnya namun pembagiannya tidak mutlak. Subsistem dari sistem embedded jaringan dapat real-time ataupun non real-time. Sistem real-time dapat berdiri sendiri atau terhubung dengan jaringan.

Mode Operasi timer0 pada ATmega 16/32/8535

March 12, 2011 § Leave a Comment

Timer/Counter 0(nol) pada ATmega8/32/16/8535 berfungsi sebagai pencacah sumber pulsa/clock baik dari dalam chip (timer) ataupun dari luar chip (counter) dengan kapasitas 8-bit atau 256 cacahan. Biasanya dapat digunakan sebagai timer/counter biasa, clear timer on Compare Match dan generator frekuensi kecuali pada ATmega8, serta counter pulsa eksternal.

blok diagram timer/counter0

Timer/counter 0(nol) ini memiliki clock prescaler hingga 10 bit. Pulsa yang masuk ke dalam TCNT0 diseleksi oleh aturan clock select register TCCR0.

Khusus pada ATmega8 bit yang tersedia

hanya bit0, bit1 dan bit2 sehingga tidak memiliki PWM dan mode compare match. Pemilihan mode untuk timer(nol) ditentukan oleh bit WGM01 dan bit WGM00 pada register TCCR0.

mode pada timer0

1. Mode Normal

Mode normal terbagi dua yaitu normal overflow dan normal compare match.

1.1 Normal Overflow

Dalam mode normal ini timer0 mencacah hitungan ke atas (counting up) hingga mencapai 0xFF lalu akan terjadi overflow ketika hitungan kembali ke 0×00. Hal ini menyebabkan flag TOV0 secara otomatis menjadi set. Interupsi akan terjadi jika interupsi timer0 overflow diaktifkan. Nilai TCNT0 dapat ditentukan oleh programmer.

1.2 Normal Compare Match

Prinsip dasar normal overflow dan normal compare match memiliki kemiripan. Flag OCF0 akan menjadi set yang mana akan menandakan interupsi jika timer0 compare match diaktifkan ketika nilai TCNT0 sama dengan nilai pada register OCR0 (nilai pada OCR0 dapat

di-set oleh programmer). TCNT0 akan terus menghitung hingga overflow dan kemudian akan kembali menghitung dari nilai nol lagi.

2. Clear Time on Compare Match (CTC)

Pada mode CTC nilai pada register TCNT0 akan terus mencacah naik. Pada nilai TCNT0 sama dengan OCR0 maka nilai TCNTo akan kembali ke nol dan flag OCF0 pun menjadi set. Interupsi akan berjalan jika timer0 compare match diaktifkan. Begitu seterusnya CTC bekerja. Frekuensi untuk CTC dapat dihitung dengan persamaan dibawah ini :

f OCn = frekuensi clock chip yang digunakan / (2 x prescaler x (1+OCRn))

3. Fast Pulse Width Modulation (PWM)

Dalam mode ini dapat dihasilkan sinyal PWM dengan bentuk digital/pulsa. Adapun nilai duty cycle yaitu perbandingan antara lama pada saat pulsa high dibandingkan dengan periode satu gelombang pulsa.

Gambar sinyal PWM dengan berbagai nilai duty cycle

Timer/counter0 dalam mode ini digunakan untuk mengatur lama waktu pulsa high (on) dan lama waktu pulsa low (off) melalui register pembanding OCR0. Output PWM pada timer/counter0 adalah pin OC0 (PB3).

Pada mode Fast PWM maka nilai TCNT akan terus dicacah mulai dari 0×00 hingga oxFF kemudin kembali lagi ke oxoo dan mulai mencacah lagi hingga 0xFF. Begitu seterusnya proses yang terjadi.

Pada mode non inverting PWM maka nilai pada pin output PWM yaitu OCo akan low jika TCNT0 sama dengan nilai OCRo. Pin OC0 akan menjadi set (high) kembali jika TCNT0 kembali lagi ke nilai ox00 (TCNT0==oxoo). Sedangkan mode inverting PWM merupakan kebalikan dari mode non-inverting PWM. Pin OC0 akan high jika TCNT0==OCR0 dan akan low jika TCNT0==oxoo.

Adapun frekuensi pin OCo untuk fast PWM dapat dihitung sesuai persamaan :

f OCnPWM = frekuensi clock chip yang digunakan/(prescaler x 256)

Programmer dapat melakukan update pada nilai OCR0 walaupun timer0 sedang beroperasi.

4. Phase Correct PWM

Secara prinsip dasarnya mode ini sama dengan mode fast PWM. Yang berbeda adalah operasi pencacahan pada mode phase correct PWM adalah dual slope. TCNT0 akan mencacah dari nilai 0×00 hingga mencapai oxFF. Kemudian TCNT0 akan melakukan pencacahan kebawah (pengurangan) dari nilai oxFF menjadi nilai oxoo lagi. Begitu seterusnya sehingga grafik yang terbentuk adalah dual slope.

Pada mode invering PWM output pada pin OC0 akan memiliki nilai high jika TCNTo sama dengan OCR0 pada waktu proses counting up. OC0 akan bernilai low jika TCNT0 sama dengan OCR0 pada waktu counting down. Sedangkan pada mode non-inverting PWM sebaliknya. Pin OC0 akan memiliki nilai high jika TCNTo sama dengan OCR0 pada waktu proses counting down. OC0 akan bernilai low jika TCNT0 sama dengan OCR0 pada waktu counting up.

Adapun nilai frekuensi pada mode Phase Correct PWM dapat dihitung sesuai persamaan :

f OCn Phase Correct PWM = frekuensi clock chip yang digunakan/(prescaler x 510)

referensi : datasheet ATmega 8535, Mikrokontroler AVR (ATmega8/32/16/8535 dan pemrogramannya pada bahasa C pada winAVR oleh Ardi Winoto ).

Transduser Optik

March 11, 2011 § Leave a Comment

Sensor adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk mendeteksi gejala-gejala atau sinyal-sinyal yang berasal dari perubahan suatu energi seperti energi listrik, energi fisika, energi kimia, energi biologi, energi mekanik dan sebagainya. Contoh; Camera sebagai sensor penglihatan, telinga sebagai sensor pendengaran, kulit sebagai sensor peraba, LDR (light dependent resistance) sebagai sensor cahaya, dan lainnya. D Sharon, dkk (1982)

transduser adalah sebuah alat yang bila digerakan oleh suatu energi di dalam sebuah sistem transmisi, akan menyalurkan energi tersebut dalam bentuk yang sama atau dalam bentuk yang berlainan ke sistem transmisi berikutnya”. Transmisi energi ini bisa berupa listrik, mekanik, kimia, optic (radiasi) atau thermal (panas). Contoh; generator adalah transduser yang merubah energi mekanik menjadi energi listrik, motor adalah transduser yang merubah energi listrik menjadi energi mekanik, dan sebagainya.William D.C, (1993)

Cahaya merupakan sebuah nilai yang dapat diukur. Transduser optik mengubah energi photon menjadi besaran elektrik tertentu. Berikut ini merupakan beberapa jenis transduser.

1. LDR

Light Dependent Resistor adalah resistor yang nilai resistansinya berubah-ubah karena adanya intensitas cahaya yang diserap. LDR juga merupakan resistor yang mempunyai koefisien temperature negative, dimana resistansinya dipengaruhi oleh intensitas cahaya.Apabila LDR terkena cahaya dengan frekuensi yang besar maka energi photon yang dipancarkan akan diserap oleh semikonduktor memberikan energi yang cukup untuk elektron pindah ke pita konduksi. Elektron bebas dan hole yang ditinggalkan akan mengkonduksi listrik yang mengurangi nilai resistansi.

Gambar karakteristik LDR dan gambar simbol LDR

Normalnya hambatan pada LDR mencapai 1 Mega Ohm, namun ketika terkena cahaya maka akan menurun secara drastis. Ketika level cahaya mencapai 1000 lux maka resistensi hanya 400 ohm. ketika level cahaya hanya 10 lux maka resistensi bertambah pesat menjadi sekitar 10,43 Mega Ohm.

2. Photocell

Gambar photocell

Photocell merupakan sebuah device yang karakteristik elektriknya dipengaruhi oleh cahaya. – Konduktansi sebagai fungsi intensitas cahaya masuk. Nilai resistansi berkisar dari 10MW (gelap) hingga 10W (terang). Sebaliknya pada kondisi terang, nilai resistansi menjadi tinggi sehingga arus tidak dapat mengalir dan lampu akan mati. Terdapat sebuah baterai atau sumber tegangan lain yang dihubungkan pada kedua elektroda untuk mengaktifkan photocell jika tidak ada cahaya. Waktu respons pun lambat hingga 10 ms. Pada photocell, sensitivitas dan stabilitas tidak sebaik dioda foto. Foto sell sering digunakan karena biaya murah.

Rangkaian photocell banyak digunakan pada instalasi penerangan lampu jalan, mercusuar, atau lampu-lampu yang membutuhkan otomatisasi.

3. Photo Diode

Photodiodes dibuat dari semikonduktor dengan bahan yang populer adalah silicon ( Si) atau galium arsenida ( GaAs), dan yang lain meliputi InSb, InAs, PbSe. Material ini menyerap cahaya dengan karakteristik panjang gelombang mencakup: 2500 Å – 11000 Å untuk silicon, 8000 Å – 20,000 Å untuk GaAs. Jika ada cahaya dengan energi photon yang cukup megenai semikonduktor, maka photon akan diserap sehingga menghasilkan elektron bebas dan hole. Apabila absorpsi terjadi pada daerah depletion, carrier ini akan terbawa dari junction oleh medan yang tercipta dari daerah tersebut dan menghasilkan arus. Pada photo diode, arus bergantung linier pada intensitas cahaya. Respons frekuensi bergantung pada bahan (Si 900nm, GaAs 1500nm, Ge 2000nm).

Gambar photo diode

4. Photo Transistor

Sama halnya dioda foto, maka transistor foto juga dapat dibuat sebagai sensor cahaya.Ketika photon menumbuk basis transistor maka photon tersebut akan menghasilkan pasangan elektron dan hole. Elektron akan bergerak ke kolektor sedangkan hole akan diisi oleh elektron di emitor sehingga ada arus mengalir dari kolektor ke emitor. Phototransistor merupakan sebuah transistor yang akan saturasi pada saat menerima sinar infrared dan cut off pada saat tidak ada sinar infrared. Sensitivitas photo transistor jauh lebih besar daripada photodiode akan tetapi waktu responnya lebih lambat.

Gambar Photo Transistor

Referensi:

- Modul praktikum Instrumentasi Sistem Kendali – Elektro ITB

- hermansyah @blogspot

Timbangan Digital dengan Mikrokontroller

March 8, 2011 § 6 Comments

Sedikit berbagi nih mengenai tugas kelompok yang pernah dulu dibuat. Dari yang namanya mikrokontroller ternyata dapat muncul berbagai temuan. Ide yang sederhana yaitu membuat timbangan digital dengan mikrokontroller dengan tampilan pada LCD 2×16.

Neraca digital terdiri dari rangkaian pengondisi sinyal, mikrokontroller dengan output tampilan berat di LCD.

tampilan skema neraca digital

Cara kerjanya adalah sebagai berikut. Berat benda yang ditimbang menggeser batang akibat gaya gravitasi. Massa benda yang ditimbang berubah menjadi berat akibat gaya gravitasi sesuai dengan persamaan :

F=m.g

Keterangan :

F=gaya berat benda (N)

m=massa benda (kg)

g=gaya gravitasi 9,8 m/s2

Akibat gaya berat yang terjadi batang yang diselubungi pegas akan bergeser sesuai dengan persamaan pegas :

F=k.x

Keterangan :

F=gaya pegas(N)

K=konstanta pegas (N/m)

Akibat berat benda maka batang menggeser potensiometer slide. Seperti diketahui bahwa perubahan resistansi pada potensiometer slide bersifat linear terhadap jarak pergeseran sesuai dengan persamaan :

R=(x/L).Rmax

Keterangan :

R= nilai hambatan terukur (Ω)

X=pergeseran potensiometer slide (cm)

L=pergeseran maksimal potensiometer slide (cm)

Rmax=nilai maksimum potensiometer slide (Ω)

Dengan rangkaian pengondisi sinyal maka nilai rentang hambatan potensiometer slide diubah menjadi tegangan. Mikrokontroler hanya bisa menerima inputan maksimal 5 volt. Perubahan antara nilai hambatan potensiometer slide terukur dengan perubahan tegangan bersifat linear. Tegangan analog tersebut kemudian diubah menjadi digital dengan Analog Digital Converter yang merupakan fasilitas pada AVR. Pada mikrokontroler input tegangan dikalikan dengan konstanta sehingga output yang ditampilkan ke LCD adalah massa benda yang ditimbang sesuai dengan persamaan :

Mt=v/vmax(Mmax)Keterangan :

Mt= Massa benda yang ditimbang (kg)

V= tegangan terukur yang merupakan input dari mikrokontroler (volt)

Vmax=tegangan maksimal input mikrokontroler (volt)

Mmax=massa benda maksimum yang dapat ditimbang (kg)

Nilai Mmax dapat diketahui melalui persamaan pegas. Nilai pergeseran maksimal potensiometer slide adalah 4,5 cm sehingga pegas akan memampat maksimum 4,5 cm pula.

F=k.xmax

Mmax.g=k.xmax

Mmax=k.xmax/g

Jadi tegangan input mikrokontroler yang masuk (v) dikalikan dengan kosntanta (Mmax/Vmax) untuk memperoleh nilai massa yang ditimbang. Proses tersebut dilakukan dalam mikrokontroler. Kemudian hasil yang didapat ditampilkan dalam LCD 2×16 oleh mikrokontroler.

tampilan simulasi dengan proteus

Ya begitulah kira-kira konsep membuat neraca digital dengan mikrokontroler. Bagaimana kode program untuk mikrokontrollernya?haha silakan bereksplorasi ria ;p