2009200422SKBab2

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1.

Mikrokontroller AVR ATMega 8535

Mikrokontroller AVR merupakan keluarga mikrokontroler keluaran Atmel

yang di buat berdasarkan architecture RISC (Reduced Instruction Set Computing)

terbaru

untuk

meningkatkan kecepatan,

ukuran

program

dan

penggunaan

catu

daya.

AVR

telah berhasil

menggabungkan fast

access register

file

dan

single

cycle

instruction

dengan

bit.

Dengan 32

dapat

mengeksekusi beberapa

instruksi

sekali

jalan

(single

cycle),

hal

inilah

yang

membuat AVR relatif lebih cepat bila dibandingkan dengan mikrokontroler 8 bit

lainnya. Enam dari 32 register yang ada dapat digunakan sebagai indirect address

pointer

bit

untuk

pengalamatan data

space,

yang

memungkinkan

penghitungan alamat

yang

efisien.

AVR

mempunyai

kecepatan

dari

0-16Mhz

bahkan

AVR

yang telah

ditambahkan beberapa alat

dapat

mencapai kecepatan

20Mhz. AVR merupakan mikrokontroller yang sangat powerful dan efisien dalam

addressing code karena AVR dapat mengakses pogram memori dan data memori.

AVR

secara

umum

terbagi

dua

jenis

yaitu high-voltage dan

low-voltage

performance untuk varian ATMega tersebut perbedaan dapat di lihat pada akhiran

nomor seri setiap AVR seperti tipe ATMega 8535 dan ATMega8535L. Setiap tipe

yang berakhiran L merupan versi low-voltage dari AVR yang artinya AVR

tersebut

dapat

bekerja

pada

tegangan 2,7

Untuk

seri

ATTiny

sendiri

juga

terdapat dua jenis varian misalnya pada ATTiny 2313 dan ATTiny 2313V, pada

tipe

yang

berakhiran V

berarti

very

low

Voltage

yaitu

dapat

beroperasi pada

tegangan

dibawah

2,7V.

Secara

umum,

AVR

dapat

dikelompokkan menjadi

kelas,

yaitu

keluarga

ATTiny,

keluarga

AT90xx,

keluarga

ATMega, dan

AT86RFxx.

Pada

dasarnya

yang

membedakan

masing-masing kelas

adalah

memori,

perangkat, dan

fungsinya. Dari

segi

arsitektur

dan

instruksi

yang

digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama.

Penjelasan dari masing-masing pin dari ATMega 8535L adalah sebagai berikut :

sampai 8

(Port

merupakan

port parallel

bit

dua

arah (bi-

directional)

dengan resistor

pull-up

internal.

Port b

dapat

difungsikan

untuk berbagai keperluan general purpose dan special feature yaitu:

PB7 : SCK ( SPI Bus Serial Clock )

PB6 : MISO ( SPI Bus Master Input /Slave Ouput )

PB5 : MOSI ( SPI Bus Master Output /Slave Input )

PB4 : SS ( SPI Slave Select Input )

PB3 : AIN1 ( Analog Comparator Negatif Input )

OC0

( Output Compare Timer /Counter 0)

PB2 : AIN0 ( Analog Comparator Positif Input )

INT2 ( External Interupt 2 input )

PB1 : T1 ( Timer /Counter 1 External Counter Input )

PB0 : T0 ( Timer /Counter 0 External Counter Input )

XCK ( USART External Clock Input /Output)

Pin 9 (Reset) jika terdapat minimimum pulse pada saat active low.

Pin 10 (VCC) dihubungkan ke Vcc (2,7 – 5,5Volt).

Pin 11 dan 31 (GND) dihubungkan ke Vss atau Ground.

Pin 12 (XTAL 2) adalah pin

masukan ke rangkaian osilator

internal.

Sebuah osilator kristal atau sumber osilator luar dapat digunakan.

Pin 13 (XTAL 1) adalah pin keluaran ke

rangkaian osilator

internal.

Pin ini dipakai bila menggunakan osilator kristal.

sampai

21 (Port D)

adalah

8-bit

dua

arah

(bi-directional

I/O)

port dengan resistor pull-up internal. Selain sebagai I/O 8-bit juga bisa

digunakan untuk general purposee dan special feature seperti :

PD7 OC2 ( Output Compare Timer /Counter 2)

: OC2 ( Output Compare Timer /Counter 2)

PD6 ICP1 ( Timer /Counter 1 Input Capture )

: ICP1 ( Timer /Counter 1 Input Capture )

PD5 OC1A ( Ouput Compare A Timer /Counter 1)

: OC1A ( Ouput Compare A Timer /Counter 1)

PD4 OC1B ( Output Compare B Timer /Counter1 )

: OC1B ( Output Compare B Timer /Counter1 )

PD3 INT1 ( External Interrupt 1 Input )

: INT1 ( External Interrupt 1 Input )

PD2 INT2 ( External Interupt 0 input )

: INT2 ( External Interupt 0 input )

PD1 TXD ( USART transmit )

: TXD ( USART transmit )

PD0 RXD ( USART receive )

: RXD ( USART receive )

sampai

29 (Port C) adalah

8-bit

dua

arah

(bi-directional I/O)

port dengan resistor pull-up

internal. Selain sebagai I/O 8-bit juga bisa

digunakan untuk general purpose dan special feature seperti :

PC7 TOSC2 ( Timer Oscillator 2 )

: TOSC2 ( Timer Oscillator 2 )

PC6 TOSC1 ( Timer Oscillator 1 )

: TOSC1 ( Timer Oscillator 1 )

PC1 SDA ( Serial Data Input /Output,I²

: SDA ( Serial Data Input /Output,I²

C )

PC0 SCL ( Serial Clock, I²C )

: SCL ( Serial Clock, I²C )

Pin 30 adalah Avcc pin penyuplai daya untuk port A dan A/D converter

dan

dihubungkan ke

Vcc.

Jika

ADC

digunakan

maka

ini

dihubungkan ke Vcc dengan low pas filter.

adalah

REF pin

yang

berfungsi

sebagai

referensi

untuk

analog jika A/D Converter digunakan.

Pin 33 sampai 40 (Port

A) adalah

8-bit dua arah (bi-directional I/O)

port dengan resistor pull-up

internal. Selain sebagai

I/O 8 bit, port A

juga dapat berfungsi sebagai masukan 8 channel ADC.

Gambar 2.1 Konfigurasi Pin Mikrokontroller AVR ATMega 8535L

Keistimewaan dari AVR ATMega 8535 Low Power:

8 bit CPU sebagai pusat pengendalian aplikasi.

Mempunyai 130 instruksi.

32 register umum yang terhubung dengan ALU (Arithmetic Logic Unit).

Kemampuan memproses instruksi sampai 16 MIPS (Million Instruction

Per Second) pada 18MHz.

Memiliki 8 Kbyte untuk Flash dalam untuk menyimpan program dan

dapat ditulis ulang hingga 10.000 kali.

Memiliki 512 Bytes EEPROM dengan endurance : 100,000 Write/Erase

Cycles.

Memiliki 512

Bytes

Internal

SRAM

(Static

Random

Access

Memory)

digunakan untuk menyimpan sementara data dari program flash.

ADC (Analog To Digital Converter) internal

dengan

fidelitas 10 bit

sebanyak 8 channel.

32 jalur I/O (Input/Output) yang terpisah dalam empat port yaitu A, port

B, port C, dan Port D.

16 bit timer/counter dan 8 bit timer/counter.

Full Duplex Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter

(USART).

RTC (Real Time Clock) dengan osilator terpisah.

SPI (Serial Peripheral Interface) untuk komunikasi serial yang memiliki

kecepatan yang relatif tinggi pada jarak dekat.

Enam pilihan mode sleep menghemat penggunaan daya listrik.

Watchdog timer yang dapat diprogram dengan osilator internal.

Dapat beroperasi pada tegangan 2,7 – 5,5V.

2.1.1

Interupsi

Interupsi adalah

kondisi

yang

mengharuskan

mikrokontroler

menghentikan sementara

eksekusi

program

utama

untuk

mengeksekusi rutin

interrupt

tertentu

Interrupt

Service

Routine

(ISR)

Setelah

melaksanakan ISR

secara

lengkap,

maka mikrokontroler akan

kembali

melanjutkan

eksekusi

program utama yang tadi ditinggalkan.

Gambar 2.2 Eksekusi Program Tanpa Interupsi

Gambar 2.3 Eksekusi Program dengan Interupsi

Tabel 2.1 Interrupt Vector pada ATMega 8535L

Vector

Program

Address

Source

Interrupt Definition

0x0000

RESET

External Pin, Power-on Reset,

Brown-out Reset and Watchdog

Reset

0x0001

INT0

External Interrupt Request 0

0x0002

INT1

External Interrupt Request 1

0x0003

TIMER2 COMP

Timer/Counter2 Compare Match

0x0004

TIMER2 OVF

Timer/Counter2 Overflow

0x0005

TIMER1 CAPT

Timer/Counter1 Capture Event

0x0006

TIMER1

COMPA

Timer/Counter1 Compare Match A

0x0007

TIMER1

COMPB

Timer/Counter1 Compare Match B

0x0008

TIMER1 OVF

Timer/Counter1 Overflow

0x0009

TIMER0 OVF

Timer/Counter0 Overflow

0x000A

SPI, STC

Serial Transfer Complete

0x000B

USART, RXC

USART, Rx Complete

0x000C

USART, UDRE

USART Data Register Empty

0x000D

USART, TXC

USART, Tx Complete

0x000E

ADC

ADC Conversion Complete

0x000F

EE_RDY

EEPROM Ready

0x0010

ANA_COMP

Analog Comparator

0x0011

TWI

Two-wire Serial Interface

0x0012

INT2

External Interrupt Request 2

0x0013

TIMER0 COMP

Timer/Counter0 Compare Match

0x0014

SPM_RDY

Store Program Memory Ready

2.1.2

Timer / Counter

Prescaler

Timer

pada

dasarnya

hanya

menghitung pulsa

clock.

Frekuensi

pulsa

clock yang dihitung tersebut

bisa sama dengan

frekuensi

crystal

yang

dipasang

atau

dapat

diperlambat

menggunakan prescaler

dengan

faktor 8, 64,

256 atau

1024.

Sebuah

AVR

menggunakan

kristal

dengan

frekuensi

MHz

dan

timer

yang

digunakan

adalah

timer

bit,

maka

maksimum waktu

timer

yang

bisa

dihasilkan adalah :

..........................................................................(2.1)

Untuk

menghasilkan

waktu

timer

yang

lebih

lama

dapat

digunakan prescaler,

misalnya 1024, maka maksimum waktu timer yang bisa dihasilkan adalah :

.................................................................(2.2)

Ketika prescaler digunakan, waktu timer dapat diperpanjang

namun

tingkat ketelitiannya menjadi turun.

Misalnya dengan prescaler 1024

nilai timer

akan bertambah 1 setiap kelipatan 1024 pulsa dan membutuhkan waktu 1/fCLK x

1024

0.125uS

1024

128

bandingkan

tingkat

resolusi

ini

jika

tanpa

prescaler (0.125uS).

Timer 16 Bit Normal Mode

Pada

mode

normal,

TCNT1

akan

menghitung naik dan

membangkitkan

interrupt

Timer/Counter

ketika

nilainya berubah dari

0xFFFF

0x0000.

Seringkali

penggunaan

timer

dianggap

cukup

dengan

memasukkan nilai

yang

diinginkan ke

TCNT1 dan menunggu sampai

terjadi

interrupt. Ini

menjadi benar

pada timer yang menghitung mundur,

tetapi untuk timer yang

menghitung maju,

maka diharuskan memasukkan nilai 65536-(timer value) ke dalam TCNT1.

Gambar 2.4 Blok Diagram Timer 16 Bit

2.1.3

Serial USART AVR

Universal

Synchronous Asynchronous

Serial

Receiver

and

Transmitter

(USART)

merupakan

protokol

komunikasi serial

yang

terdapat

pada

mikrokontroler AVR.

Serial

USART

biasa

digunakan

untuk

membuat

mikrokontroler dapat

berhubungan

dengan

perangkat

luar

lainnya.

Fasilitas

USART

dapat

dimanfaatkan

untuk

menghubungkan mikrokontroler

dengan

perangkat PC, handphone, GPS

atau bahkan

modem,

dan banyak

lagi

peralatan

yang dapat dihubungkan dengan mikrokontroler.

Komunikasi

dengan

menggunakan USART

dapat

dilakukan

dengan dua

cara. Yang pertama adalah dengan menggunakan mode sinkron dimana pengirim

data

mengeluarkan pulsa/clock untuk

sinkronisasi

data,

dan

yang

kedua

dengan

mode asinkron,

dimana

pengirim

data tidak mengeluarkan

pulsa/clock, tetapi

untuk proses sinkronisasi

memerlukan inisialisasi, agar data

yang diterima sama

dengan

data

yang

dikirimkan.

Pada

proses

inisialisasi

ini

setiap

perangkat

yang

terhubung harus memiliki baud rate (laju data ) yang sama.

Baud Rate

Untuk standard kristal dan frekuensi resonansi, baud rate yang yang paling

sering digunakan untuk operasi asinkron dapat di

generalisasikan

menggunakan

seting

UBBR. Rating error

yang tinggi

masih bisa diterima, tetapi receiver akan

punya

resistansi noise

yang

sedikit

pada

saat

error

rating

yang

tinggi.

Untuk

menghitung

nilai

error

dapat digunakan

dengan

memakai

persamaan

bawah

ini:

Inisialisasi USART

......................................(2.3)

Berikut

yang

perlu

disetting

untuk

mengatur

komunikasi serial

USART

UBRR

(USART

Baud

Rate

digunakan

untuk

menentukan

baud rate USART dengan rumus

UBRR = (fosc / 16 x baudrate) - 1; UCSRB

(USART

Control

and

Status

digunakan untuk

mengaktifkan

penerimaan dan pengiriman data

USART;

UCSRC

(USART Control and

Status

Pengiriman Data

Pengiriman data

dilakukan per byte

menunggu

UDR

(USART

I/O

data

(UDR

tempat

menyimpan data

USART,

menjadi

satu

dengan register

UBRR). Jika

kosong,

maka

bit

UDRE

(USART

Data

Empty)

pada

UCSRA

akan

set,

sehingga siap

menerima data

baru

yang

akan

dikirim.

Penerimaan Data

Penerimaan data dilakukan dengan memeriksa bit

RXC (USART Receive

Complete) pada register UCSRA (USART Control and Status Register A). RXC

akan set 1 jika ada data yang siap dibaca. Data yang diterima akan disimpan pada

2.1.4

Two-wire Serial Interface

Two-wire

Serial Interface

(TWI)

adalah protocol

yang memperbolehkan

system designer untuk menghubungkan hingga 128 devices berbeda menggunakan

hanya

TWI bi-directional bus lines,

satu

untuk

clock (SCL) dan

satu

lagi

untuk

data

(SDA).

Satu-satunya external

hardware

yang

dibutuhkan

untuk

mengimplementasi busnya adalah sebuah pull-up

resistor

untuk

setiap

jalur

bus

TWI.

Semua

device

yang

terhubung

bus

memiliki

alamatnya sendiri,

dan

mekanisme untuk memecahkan permasalahan bus terdapat pada protocol TWI.

Gambar 2.5 TWI Bus Interconnection

Tabel 2.2 Nilai Pull-up resistor yang digunakan pada jalur TWI

Condition

Min

Max

SCL

100 kHz

SCL

100 kHz

Ket : C

kapasitas pada satu garis jalur dalam pF

Mengirimkan data

Setiap

bit

data

yang

dikirim

pada

TWI

bus

didampingi

dengan

sebuah

pulse pada jalur clock. Level tegangan pada jalur data harus stabil saat jalur clock

dalam

kondisi high.

Satu-satunya pengecualian dari

peraturan

ini

adalah

untuk

menghasilkan kondisi START dan STOP.

Kondisi START dan STOP

Master memulai dan mengakhiri pengiriman data. Pengiriman dimulai saat

master

mengeluarkan kondisi

START

pada

bus,

dan

diakhiri

pada

saat

master

mengeluarkan kondisi STOP. Diantara kondisi START dan STOP, jalur

dinyatakan sibuk dan tidak ada master lain yang mencoba untuk merampas

control

bus.

Masalah khusus

muncul

saat sebuah kondisi START

baru

muncul

diantar kondisi

START

dan

STOP.

Hal

ini disebut

kondisi

REPEATED

START,

dan

digunakan saat

master

menginginkan

memulai pengiriman baru tanpa

melepas

control

bus.

Setelah sebuah

REPEATED

START,

bus

menjadi sibuk

sampai STOP

berikutnya. Kondisi

START

dan STOP

ditandai

dengan

merubah

level dari jalur SDA saat jalur SCL high.

Gambar 2.6 Kondisi START, REPEATED START, dan STOP

Format paket data

Semua paket data yang dikirim pada jalur TWI memiliki panjang sembilan

bit, berisikan satu byte data dan sebuah bit acknowledge. Selama sebuah transfer

data,

master

menghasilkan

clock

dan

kondisi START

dan

STOP,

saat

penerima

bertanggung jawab

untuk

men-acknowledge

yang

ditangkap.

Sebuah

Acknowledge

(ACK)

ditandai dengan penerima membuat jalur SDA low selama

putaran

SCL

kesembilan. Jika

penerima

membiarkan jalur

SDA

high

itu

menandakan

NACK.

Saat

penerima

menerima

byte terakhir, atau

untuk sebab

lain tidak dapat menerima byte lagi, penerima harus memberitahu pengirim

dengan

mengirimkan

sebuah

NACK

setelah

byte

terakhir.

MSB

dari

byte

data

dikirim pertama.

Gambar 2.7 Format Paket Data

2.2.

Pulse Width Modulation (PWM)

Gambar 2.8 Pulsa PWM dengan perbandingan kondisi High dan Low

Berdasarkan

www.visionrobo.co m /

apabila

ingin

membuat kecepatan

motor DC berubah – ubah dari Rotation Per Minute (Rpm) tinggi ke Rpm rendah,

hal

yang biasa

dilakukan adalah dengan cara menurunkan

level

tegangannya ke

tegangan yang lebih kecil. Cara seperti itu bukanlah ide yang baik karena dengan

menurunkan

level

tegangan,

maka

torsi dari

motorpun akan

semakin berkurang

sehingga apabila diaplikasikan untuk penggunaan beban yang berat akan menjadi

kurang

maksimal. Pulse

Width

Modulation

(PWM)

adalah

konsep

yang

bisa

digunakan

untuk

mengatur

kecepatan

motor dengan

menggunakan

pulsa

digital

untuk membuat beberapa nilai yang analog selain dari hanya level sinyal high dan

low. Dengan mengatur mode on dan off motor secara simultan dan apabila mode

tersebut

dilakukan

secara

cepat,

maka

akan

didapatkan kecepatan

motor

yang

diinginkan.

2.2.1

Implementasi PWM pada AVR

PWM

dapat

dibangkitkan

pada

mikrokontroler AVR

dengan

cara

menggunakan timer

dan

frekuensi

clock

yang

ada

pada

AVR

tersebut.

Pada

mikrokontroler AVR atmega 8 frekuensi clock mendekati sampai 1 MHz.

………………………………………………………..(2.4)

Untuk mendapatkan frekuensi yang diinginkan dapat dengan cara merubah clock

timer dengan menggunakan prescaler :c

..............................................................(2.5)

Dalam pengimplementasian pada AVR ada beberapa

variable

yang dibutuhkan

untuk dapat membangkitkan PWM :

TOP : Jumlah dari siklus clock selama satu waktu periode PWM

……………………………………………………….(2.6)

OCR: Jumlah dari siklus clock pada saat periode PWM ( output

compare register )

…………………………………………………………(2.7)

Timer_value

nilai dari timer yang

menghitung dari top ke zero dan

zero ke top pada setiap siklus.

Periode waktu untuk gelombang kotak ditentukan dengan 2 variabel T

clk

danTOP

sehingga Periode waktu tersebut didapatkan dengan menggunakan rumus:

……………………………………….…………………….(2.8)

atau

………………………...……………………………(2.9)

Nilai dari periode waktu yang diinginkan bisa didapatkan dengan mengatur

control

bit

didalam

kontrol

pada

kedua

variabel

tersebut.

Pengaturan

dalam

PWM

menggunakan duty

cycle

yaitu

fraksi

waktu

sinyal

pada

keadaan

logika high dalam satu

siklus.

Duty cycle digambarkan sebagai persen dari

nilai

digital high ke nilai digital low yang menunjukkan suatu periode PWM.

……………….………………………………………….(2.10)

Untuk

mengetahui output PWM bisa didapatkan dari perbandingan timer

value

dan OCR.

Apabila timer value lebih besar dari OCR maka output PWM adalah

low, sebaliknya bila timer value

lebih kecil dari OCR maka output PWM adalah

high. Kebanyakan sistem digital menggunakan tegangan sebesar 5-volt dari power

supply,

sehingga jika

mem-filter

suatu

sinyal

yang

memiliki 50%

duty

cycle,

dapat diperoleh tegangn rata-ratanya dari 2.5 volt.

Gambar 2.9 Pulsa PWM dengan Duty Cycle yang berbeda

2.3.

Regulator Tegangan (LM – 2576 , LM – 7805 dan AIC 1734 – 33)

Regulator

tegangan

LM – 2576 dipergunakan

untuk mendapatkan

tegangan stabil 5V dengan

arus

maksimal 3A.

Regulator

tegangan LM –

7805

dipergunakan untuk

mendapatkan tegangan stabil 5V dengan arus

maksimal 1A.

Regulator tegangan

AIC

1734

–

dipergunakan untuk

mendapatkan

tegangan

stabisl 3.3V dengan arus maksimal 300mA.

2.3.1 LM – 2576

Fitur- fitur pada regulator LM-2576:

•

Output bisa mencapai 3A

•

Adjustable output yang bias diatur dari 3,3V – 15V

•

Thermal shutdown dan proteksi pembatas arus

•

Kemampuan shutdown TTL, dan daya yang rendah pada mode standby

•

Efisiensi tinggi

•

Membutuhkan hanya 4 komponen eksternal

Berikut contoh rangkaian regulator tegangan dengan LM-2576:

Gambar 2.10 Contoh Rangkaian Regulator Tegangan dengan LM-2576HV

2.3.2 LM – 7805

Fitur- fitur pada regulator LM 7805:

•

Output bisa mencapai 1A

•

Tegangan output pada 5V

•

Thermal Overload Protection

•

Short Circuit Protection

•

Output Transistor Safe Operating Area Protection

Berikut contoh rangkaian regulator tegangan dengan LM-7805:

Gambar 2.11 Contoh Rangkaian Regulator Tegangan dengan LM-7805

2.3.3

AIC 1734 – 33

Regulator

AIC

1734

–

mampunyai tiga

kaki

yang

tiap

kakinya

mempunyai

fungsi

yang

berbeda-beda yang

teridiri

dari

kaki

input,

kaki

ground, dan 1 kaki output. Fitur- fitur pada regulator AIC 1734 - 33:

•

Output bisa mencapai 300 mA

•

Tegangan output pada 3.3V

•

Pembatasan arus dan suhu

•

Hanya membutuhkan kapasitor 1 µF untuk kestabilan output

Berikut contoh rangkaian regulator tegangan dengan AIC 1734-33:

Gambar 2.12 Rangkaian Regulator Tegangan dengan AIC 1734-33

2.4.

Radio Frequency Identification Device (RFID)

Radio

Frekuensi

Identification

Device

(RFID)

adalah suatu

perangkat

teknologi

komunikasi yang

bekerja

secara

wireless.

RFID

memungkinkan

pengguna untuk mengidentifikasi objek tag dengan menggunakan frekuensi radio.

Cara kerja dari

RFID adalah

mendeteksi dan

mengidentifikasikannya tag dengan

menggunakan

reader,

kemudian

mentransmisikan data

hasil

baca

komputer

host atau perangkat – perangkat yang lainnya untuk diproses

lebih lanjut. Secara

umum,

terdapat

beberapa

bagian

penting

dalam

RFID

yang

digunakan

dalam

suatu sistem yaitu reader, tag, dan host (controller).

2.4.1

Readers RFID

Sebuah Reader RFID adalah benar-benar radio, seperti yang ada di dalam

mobil,

yang

membedakan adalah Reader

RFID

mengambil menggunakan signal

analog bukan

hip-hop.

Reader-nya

menghasilkan listrik

yang

mengalir

melalui

kabel,

listrik tersebut

mengenai

sebagian

logam

pada

antena

dan

mengeluarkan

sinyal dengan nilai frekuensi dan panjang gelombang tertentu.

Reader

tidak

hanya

menghasilkan sinyal

yang

dikirim

melalui

antena

angkasa,

tetapi

juga

mendengarkan respon

dari

tag

sehingga

reader

merupakan

penjembatan antara tag RFID dan modul controller. Reader RFID pada dasarnya

adalah piranti komputer mini yang terdiri dari tiga bagian: antena, modul RF yang

bertugas

untuk

berkomunikasi dengan

tag

RFID

dan

modul

controller

yang

bertugas

untuk

berkomunikasi dengan

controller.

Selain

sebagai

interrogator,

reader juga berfungsi sebagai pemberi daya (untuk tag pasif) dan menuliskan data

dalam

tag

(untuk

smart

tag).

Reader

RFID

mengirimkan dan

menerima

gelombang analog dan

mengubah mereka

menjadi untaian

nol dan satu, bit dari

informasi digital.

2.4.2

Tag

Tag dapat bekerja dengan mengambil tenaga dari energi gelombang radio

yang

dipancarkan oleh

reader.

Fungsi

dari

tag

adalah

memberikan tanggapan

kepada

reader

dengan

mengirimkan sinyal

kembali

sesaat

setelah

reader

mengirimkan sinyal radio ke udara.

Tag RFID dibuat dari dua bagian dasar: chip, atau integrated circuit (IC),

dan antenna. chip adalah sebuah komputer kecil yang menyimpan nomor seri unik

dari chip. Chip juga memiliki

logika untuk

memberitahu dirinya apa

yang harus

dilakukan

saat

berada

didepan

reader.

Antena

memungkinkan chip

untuk

menerima

tenaga dan

berkomunikasi,

memungkinkan

tag

RFID

untuk bertukar

data dengan reader.

Tipe komunikasi

yang

mengijinkan perpindahan ini

terjadi

disebut

backscatter.

Reader

mengirimkan

gelombang elektromagnetik pada

satu

frekuensi

yang spesifik.

Gelombang

itu

mengenai Tag

RFID,

dan tag kemudian

Scatters

back

gelombangnya dengan

frekuensi

berbeda

dengan

menyandikan

informasi dari chip pada gelombang backscatter tersebut.

(Sweeney, 2005, p20)

Tag RFID terdiri dari tiga jenis yaitu:

Active Tag mempunyai power supply on-board seperti baterai. Ketika tag

ingin

mentransmisi data

reader,

tag

mengambil

daya

dari

baterai

tersebut

untuk

mentransmisikan datanya.

Karena

itu,

active

tag

dapat

berkomunikasi dengan reader yang hanya mempuyai daya kecil dan dapat

mentransmisikan informasi dalam range yang lebih jauh hingga mencapai

10 kaki.

Semi

Passive

Tag,

mempunyai

baterai

terintegrasi

dan

oleh

karena

itu

tidak

memerlukan energi

dari

medan pembaca

untuk

menggerakkan chip

itu. Ini memungkinkan tag

untuk berfungsi dengan tingkatan sinyal

yang

lebih rendah, menghasilkan yang

lebih besar sampai 100 meter. Jaraknya

terbatas

karena

tak

tidak

mempunyai pemancar

terintegrasi,

dan

masih

perlu

menggunakan medan

pembaca

untuk

komunikasi

kembali

pemancar itu.

Passive Tag, tidak mempunyai power supply on-board. Tag ini

mendapatkan daya untuk mentransmisikan data dari sinyal yang

dikirimkan dari reader. Oleh karena

itu

ukurannya lebih kecil dan

lebih

lebih

murah

dari

active

tag.

Tetapi

range

dari passive

tag

lebih

dekat

dibandingkan dengan active tag hanya 2 kaki saja.

Di bawah

ini merupakan tabel penjelasan secara

spesifik antara tag RFID

aktif dan tag RFID pasif.

Tabel 2.3 Perbedaan antara Active tag dan Passive tag

Active Tag

Passive Tag

Sumber energi tag

Dari internal ke tag

Energi

dikirim

menggunakan

frekuensi

radio dari reader

Baterai tag

Tidak

Keperluan

sinyal

kuat dari tag

Sangat kecil

Sangat besar

Jarak

Di atas 100 m

Antara 3-5 m

Kemampuan

baca

tag

Pengenalan

1000

buah

tag

–

lebih dari 100 mph

Beberapa ratus tag

dapat

dibaca

dalam

jarak 300m

dari reader

Penyimpanan data

Lebih dari

128

atau

baca /

tulis dengan

pencarian

yang canggih dan

pengaksesan

128 Bytes dari tulis/baca

Ketersediaan

Terus menerus

Hanya

dalam

daerah

energi

jangkauan reader

Tag RFID

adalah piranti

yang

akan

menjadi

pengganti barcode

masa

yang

akan

datang.

RFID punya

kemampuan

untuk

membaca

informasi

tanpa

harus memerlukan kontak karena di dalam bagian tag terdapat rangkaian modern

yang

terintegrasi. Perbedaan

lain

yang

membuat

RFID

lebih

unggul dibanding

denga barcode adalah fitur RFID yang jauh lebih baik dalam hal teknis.

Tabel 2.4 Perbandingan Teknologi Barcode dengan RFID

Barcode

RFID

Transmisi data

Optik

Elektromagnetik

Ukuran data

48 bit (Code-39)

64-80 bit

Modifikasi data

Tidak bisa

Bisa & tidak bisa

Posisi pembawa data

Kontak cahaya

Tanpa kontak

Jarak komunikasi

Dari cm sampai meter

Dari cm sampai km

Supseptibilitas

Lingkungan

Debu

Dapat diabaikan

Pembacaan jarak

Tidak bisa

Bisa

2.4.3

ISO/IEC JT1/SC17

International

Organization

for Standardization

(ISO)

telah bekerjasama

dengan International Electrotechnical Commission (IEC) untuk membuat standar

untuk mengidentifikasi kartu dan alat yang berhubungan.

Tabel 2.5 ISO/IEC Standart Identifikasi Kartu

Standard

Tipe dari ID Card

Hal yang dibahas

ISO/IEC 10536

mengidentifikasi

kartu —

contactless

integrated

circuit(s) cards

Smart identification

cards, menggunakan

RFID pada 13.56 MHz

Part 1: karakter fisik

Part 2: dimensi dan letak dari

area coupling

Part 3: Sinyal elektronik dan

prosedur reset

Part 4: Protokol untuk

menjawab reset dan kiriman

ISO/IEC 14443

mengidentifikasi

kartu — Proximity

integrated

circuit(s) cards

Smart identification

cards dengan jarak

panjang (hingga 1

meter), menggunakan

RFID pada 13.56 MHz

Part 1: karakter fisik

Part 2: Interface udara

Part 3: Inisialisasi dan

anticollision

Part 4: Protocol pengiriman

ISO/IEC 15693

Contactless

Integrated

circuit(s) cards —

Vicinity cards

Part 1: karakter fisik

Part 2: Interface udara dan

inisialiasi

Part 3: Protocol anticollison

dan pengiriman

ISO

10536,

14443,

dan

15693

mencakup

karakter

fisik,

interface

udara

dan

inisialisasi,

dan

protocol

anticollision

dan

pengiriman dari

Vicinity

cards

(contactless

Intergrated

circuit

cards, juga

dikenal

sebagai

Smart identification

cards). Mereka juga digunakan pada proximity cards, cakupan area seperti tenaga

frekuensi

radio

dan

interface

signal. Tag

pada smart

card

ini

dapat

digunakan

pada

beberapa

aplikasi

sehingga

pada

satu

kartu

yang

sama

dapat

digunakan

untuk akses masuk, login computer, dan pembayaran kantin.

2.4.4

RFID SL030

RFID SL030 adalah modul RFID yang mempunyai fungsi untuk membaca

dan juga

menulis suatu tag. Module RFID

ini berkomunikasi ke modul kontroler

dengan menggunakan komunikasi serial I

C. Konsep komunikasi I²C pada modul

RFID ini menggunakan dua buah jalur , yaitu (Serial Data Line) SDA dan (Serial

Clock Line) SCL.

Fitur – fitur yang disediakan oleh modul RFID SL030:

Support terhadap tag : Mifare 1K, Mifare 4K, Mifare UltraLight

Deteksi tag secara auto

Built – in antenna

Komunikasi bus I

dari 0 – 400KHz

VDD beroperasi pada DC2,5V sampai DC3,6V dan toleransi pin I/O 5V

Bekerja pada arus kurang dari 40mA @ 3,3V

Power down current kurang dari 10uA

Jarak operasi deteksi : sampai 50mm

(tergantung dari tag)

Pada

modul

RFID

SL030

terdapat pin

I/O

sebanyak 6

buah

dengan

kegunaan

masing –

masing.

Penjelasan dari

setiap

modul

RFID

dijelaskan

pada

Tabel 2.6

dan

untuk

gambar

dari

modul

RFID SL030 bisa

dilihat seperti

pada Gambar 2.13

Tabel 2.6 Deskripsi pin dari modul RFID SL030

SIMBOL

TIPE

DESKRIPSI PIN

VDD

PWR

Suplai tegangan dari

DC2,5V - DC3,6V

Input

Falling edge

mengaktifkan SL030 dari

mode

power down

SDA

Input/Output

Serial Data Line

SCL

Input

Serial Clock Line

Out

Output

Tag Detect Signal

Low level indicating tag in

High level indicating tag out

GND

PWR

Ground

Gambar 2.13 Konfigurasi pin modul RFID SL030

2.4.5

Format Command Pada Modul RFID SL030

Untuk

bisa

mengirimkan data

dari

host

modul

RFID

ataupun

sebaliknya,

terdapat

format

pengiriman

data

yang

harus diperhatikan

mengikuti

format

yang

didukung oleh

modul

RFID

SL030.

Beberapa format

deskripsi

command yang digunakan adalah sebagai berikut :

Host Write Command to SL030:

Karena modul RFID SL030 memakai komunikasi I²

C, maka untuk bagian

address panjang datanya adalah 1 byte yaitu 7 bit pertama adalah addres

dan

bit

terakhir

adalah

read/write

bit.

Apabila

host

ingin

melakukan

write command, maka addres harus bernilai 0xA0 yang apabila dijadikan

biner

maka

bit

terakhirnya bernilai

yang

artinya

adalah

untuk

menandakan fungsi write. Len adalah length byte yaitu byte yang dihitung

mulai dari command code sampai pada byte terakhir dari data. Command

adalah

jenis

perintah

yang dikirimkan

dari

host

modul

RFID

SL030.

Untuk

bagian

data adalah panjang byte

data

yang

akan

kirimkan

modul RFID.

Host Read The Result:

Pada

saat

host

mengirimkan perintah

kepada

modul

SL030,

maka

selanjutnya akan ada balasan dari modul SL030 ke host. Hasil dari balasan

itulah

yang

menjadi

host

read

the

result.

Format

data

yang

dikirimkan

oleh

modul

RFID

SL030

mempunyai address,

length

byte,

command,

status,

dan

data.

Untuk

read panjang address

adalah

byte

yaitu

bit

pertama adalah addres dan 1 bit terakhir adalah read/write bit. Pada saat

host

membaca,

maka

modul

RFID

akan

memberikan balasan

address

dengan

nilai

0xA1

yang

apabila dijadikan

biner

maka

bit terakhirnya

bernilai 1

yang artinya adalah untuk

menandakan fungsi

read. Len adalah

length

byte yaitu

byte

yang

dihitung mulai

dari command

code,

status,

sampai pada

byte

terakhir

dari data.

Command

adalah

byte

yang

isinya

perintah

yang

akan

dikirimkan. Status

adalah

bagian

yang

menyatakan

status pembacaan dari modul RFID

yang bisa dilihat pada Tabel 2.8. Data

sendiri adalah data balasan yang dikirimkan kembali ke host.

Tabel 2.7 Command Overview dari modul RFID SL030

Command

Description

0x01

Select Mifare card

0x02

0x03

Read a data block

0x04

Write a data block

0x05

Read a value block

0x06

Initialize a value block

0x07

Write master key (key A)

0x08

Increment value

0x09

Decrement value

0x0A

Copy value

0x10

Read a data page (ultra_light)

0x11

Write a data page (ultra_light)

0x50

Go to Power Down mode

Tabel 2.8 Status Overview dari modul RFID SL030

Status

Description

0x00

Operation success

0x01

No tag

0x02

0x03

0x04

Read fail

0x05

Write fail

0x06

Unable to read after write

0x0A

Collision occur

0x0C

Load key fail

0x0D

Not authenticate

0x0E

Not a value block

Command

list adalah perintah – perintah yang bisa diberikan

kepada

modul

SL030.

Perintah

–

perintah

tersebut

mencakup beberapa

fungsi

khusus

untuk mengakses modul SL030.

A. Select Mifare Card

Command ini digunakan untuk

mengetahui jenis dan tipe tag yang

dipakai.

Dimulai

dari

host

mengirimkan

perintah

select

mifare

card

dengan

set

nilai

0x01,

kemudian

host akan

mendapatkan respon dari

modul SL030 berupa

status hasil pembacaan, beserta serial number dan tipe tag. Status yang ada pada

saat host melakukan read adalah sebagai berikut:

0x00:

Operation success

0x01:

No tag

0x0A: Collision occur

Serial number dari tag akan terdeteksi apabila operasi berhasil dijalankan. Untuk

Mifare Standard dan Mifare ProX besar memorinya adalah 4 bytes, untuk Mifare

Ultralight dan Mifare DesFire adalah sebesar 7 byte. Tipe tag yang diketahui oleh

modul SL030 adalah sebagai berikut :

0x01:

Mifare Standard 1K card

0x02:

Mifare Pro card

0x03:

Mifare UltraLight card

0x04:

Mifare Standard 4K card

0x05:

Mifare ProX card

0x06:

Mifare DesFire card

B. Login to a sector

Untuk

bisa

mengakses

informasi yang

ada

dalam tag,

harus

terlebih

dahulu

dalam

sektor

yang

dipakai.

Untuk

itu

yang

harus

dikirimkan

oleh host ke modul SL030 adalah:

Dalam

setiap

sektor

terdapat

masing

–

masing

blok.

Blok

dari

setiap

sektor

digunakan

untuk

key

A, acces

bits,

dan

key

Untuk

dapat

sektor

maka

dibutuhkan tipe key yaitu 0xAA untuk key A, dan 0xBB untuk

key B.

Untuk key

sendiri adalah banyaknya byte dalam satu key yaitu 6 byte.

Balasan

dari

modul

SL030

host

akan

memberikan

status

berupa

informasi

dari

hasil membaca tag yaitu :

Untuk jenis status yang bisa dikirmkan ke host dari modul RFID adalah sebagai

berikut :

0x02: Login success

0x01: No tag

0x03: Login fail

0x0C: Load key fail

C. Read a data block

Pada tag

RFID

Dari 4

blok yang terdapat dalam setiap sektor terdapat 3

blok

yang bisa dipakai

sebagai data. Untuk dapat

membaca data blok

maka

host

mengirimkan

perintah

modul

SL030

dengan

menggunakan

command

0x03

yang artinya read a data block yang kemudian diikuti blok yang ingin dibaca oleh

host.

Setelah

modul

SL030

menerima

perintah,

maka

selanjutnya memberikan

balasan kembali ke host yaitu status dari operasi baca tag tersebut dan juga data

sepanjang 16

byte

dari blok

yang

diminta oleh

host. Status

yang

terdapat

pada

fungsi read a data block adalah sebagai berikut :

0x00: Operation success

0x04: Read fail

0x0D: Not authenticate

0x01: No tag

D. Write a data block

Untuk dapat menulis blok yang ada di setiap sektor tag RFID,

maka host

mengirimkan

perintah

modul

SL030

dengan

menggunakan

command

0x04

yang artinya write data block. Kemudian host juga mengirimkan blok yang mana

yang

ingin ditulis dan juga data sebesar 16

byte

yang

ingin dituliskan ke dalam

blok tersebut. Setelah modul SL030 menerima perintah dari host dan menjalankan

perintah tersebut,

maka

selanjutnya

memberikan balasan

kembali

host

yaitu

berupa status

dari

hasil perintah penulisan, dan juga

data yang

sudah dituliskan

pada blok yang diinginkan. Status

yang terdapat pada

fungsi write a

data block

adalah sebagai berikut :

0x00: Operation success

0x01: No tag

0x05: Write fail

0x06: Unable to read after write

0x07: Read after write error

0x0D: Not authenticate

2.5.

Structured Query Language (SQL)

Structured Query Language atau yang biasa disebut SQL merupakan

bahasa pemrograman yang diaplikasikan dalam berbagai macam database dimana

SQL

memeliki

beberapa kelebihan seperti

menampilkan

isi

dari

suatu database

yang

selanjutnya

data

tersebut

dapat difilter dan dimanipulasi sesuai

kebutuhan

aplikasi. Perintah – perintah dalam SQL dibagi kedalam dua kelompok besar yaitu

Data Manipulation Language dan Data Definition Language.

2.5.1

Syntax Dasar

SELECT coloums

FROM tables

WHERE conditions

Perintah

SELECT

dan

FROM

digunakan

untuk

menampilkan data

yang

ada di

database dari

table

yang

diaplikasikan dengan

membatasi

jumlah

kolom

yang ditampilkan dari tabel, sedangkan jumlah baris yang dihasilkan tidak

dibatasi. Pengambilan data yang tidak diperlukan dapat mengakibatkan penurunan

performa dari

aplikasi, oleh karena itu digunakan syntax WHERE

yang berguna

untuk menentukan kriteria dari RECORD yang ditampilkan.

2.5.2

Logika

AND

Penggunaan

logika

AND

atau

dapat

diaplikasikan dalam

membuat

suatu kriteria dengan klausa yang ada pada syntax untuk mendapatkan data yang

lebih spesifik.

2.5.3

Manipulasi Data

Selain

untuk

mengambil informasi

dari

database,

SQL

juga

dapat

digunakan memanipulasi data dengan perintah-perintah yang ada. Proses tersebut

meliputi

menambah,

menghapus,

dan

mengedit

data.

Perintah

manipulasi data

sangat

sering

digunakan dalam

aplikasi

database

dan

bahakan dapat dikatakan

menjadi inti

sebuah

aplikasi. Sebuah

tabel

dapat

diisi

dengan data,

dihapus,

maupun

diedit

datanya.

Perintah-perintah tersebut

dilaksanakan

berdasarkan

kriteria tertentu menggunakan keyword WHERE.

Statement INSERT

Untuk

mengisikan data ke dalam suatu tabel digunakan perntah INSERT

yang memiliki syntax umum sebagai berkut :

INSERT table (column list)

VALUES (value list)

Apabila

perintah

INSERT

digunakan

untuk

mengisikan seluruh

kolom

yang

terdapat

suatu

tabel

maka

nama

kolom

tidak

perlu

disebutkan secara

eksplisit. Cukup disebutkan nilai data yang akan dimasukkan saja. Misalnya untuk

mengisikan data ke tabel Posisi

yang

hanya terdiri dari tiga kolom dilancarkan

perintah berikut :

INSERT Posisi

Statement DELETE

Statement

DELETE

merupakan kebalikan perintah INSERT.

Perintah

ini

menghapus data

yang terdapat

suatu tabel. Data

dihapus

per

record atau

per

baris

berdasarkan kriteria

tertentu.

Penentuan

kriteria

record

mana

yang

akan

dihapus bisa dilakukan dengan menggunakan klausa WHERE.

Syntax umum statement ini adalah sebagai berikut :

DELETE FROM table_name

WHERE Condition

Apabila diinginkan untuk mengosongkan tabel dan menghapus semua data

yang

ada

dalamnya maka

digunakan

perintah

DELETE tanpa

menggunakan

kondisi WHERE.

Contoh berikut adalah perintah untuk mengosongkan isi tabel Products :

DELETE Products

Perintah tersebut hanya

mengosongkan

isi tabel saja tetapi

tidak

menghapus

tabelnya.

Statement UPDATE

Apabila

ingin

mengedit atau

merubah

suatu

data

tanpa

menghapusnya

maka

digunakan

perintah

UPDATE.

Perintah

ini

juga

menggunakan kondisi

tertentu dengan klausa WHERE sebagaimana perintah DELETE.

Syntax umum statement UPDATE adalah sebagai berikut :

UPDATE table_name

SET Column1 = Value1, Column2 = Value2

WHERE condition

Perintah tersebut

melakukan

perubahan pada

kolom

tertentu

sebagaimana

yang

disebutkan dalam

perintah

SET.

Perubahan

dilakukan

terhadap

record

yang

memenuhi kriteria di klausa WHERE.

2.6.

Komunikasi Serial

Kelebihan dari komunikasi serial

ialah panjang kabelnya bisa

jauh

lebih

panjang dibandingkan dengan paralel, karena port serial

mengirimkan logika ‘1’

dengan kisaran

tegangan -3V

hingga -25V dan

logika

‘0’

sebagai +3V

hingga

+25V

sehingga

kehilangan daya

karena

masalah

panjang

kabel

bukan

menjadi

masalah

dalam

komunikasi

serial.

Bandingkan dengan

port

paralel

yang

menggunakan tegangan berkisar 0V untuk logika ‘0’ dan +5V untuk logika ‘1’.

Untuk port serial

lebih sulit ditangani karena peralatan yang dihubungkan

port

serial

harus

berkomunikasi dengan

menggunakan

transmisi

serial,

sedangkan data di komputer diolah secara paralel. Oleh karena

itu data dari dan

ke port serial

harus dikonversikan ke dan dari bentuk paralel agar bisa diproses

oleh komputer. Sedangkan untuk komunikasi secara paralel, bisa

langsung

diakses ke dan dari komputer secara langsung tanpa adanya konverter.

2.6.1

Universal Asynchronous Receiver-Transmitter (UART)

UART atau Universal Asynchronous Receiver-Transmitter adalah bagian

perangkat keras komputer yang menerjemahkan antara bit-bit paralel data dan bit-

bit

serial.

UART

biasanya

berupa

sirkuit

terintegrasi yang

digunakan

untuk

komunikasi serial pada komputer atau port serial perangkat periperal.

Gambar 2.14 Pengiriman Data pada UART

Pengiriman data pada UART dimulai dari start bit, lalu data dimulai dari LSB,

parity bit, dan dua stop bit. UART

harus disesuaikan antar dua komponen untuk

dapat berkomunikasi.

Gambar 2.15 Perubahan Level Tegangan pada UART

2.6.2

MAX 232

MAX-232 adalah dual

driver/receiver

yang

meliputi

sebuah pembangkit

tegangan kapasitif

untuk men-supply

tingkat tegangan TIA/EIA-232-F

dari

sebuah supply tegangan 5V. setiap receiver merubah TIA/EIA-232-F yang masuk

menjadi

tingkat

TTL/CMOS. Receiver

ini

memiliki

1.3V

threshold,

0.5V

hysteresis,

dan

dapat

menerima ±

30V

input.

Setiap

driver

merubah

tingkat

tegangan

TTL/CMOS pada

input

menjadi

tingkat tegangan

TIA/EIA-232-F.

MAX-232 ini memiliki fungsi :

•

Beroperasi dari sebuah supply tenaga 5V dengan 1.0µF kapasitor Charge-

Pump

•

Bekerja hingga 120 Kbit/s

•

Dua driver dan dua receiver

•

30V tingkat input

•

Arus supply rendah sebesar 8mA

Gambar 2.16 Contoh Rangkaian Standar MAX-232

2.7.

Motor DC

Motor

adalah

sistem

mesin

yang

berfungsi

mengubah

tenaga

listrik

arus searah menjadi tenaga gerak atau mekanis. Motor DC hampir dapat dijumpai

setiap

peralatan baik

rumah

tangga,

kendaraan bahkan

dalam

dunia

industri

sekalipun, dari yang beukuran mikro sampai motor yang memiliki kekuatan

ribuan daya kuda.

2.7.1

Pengendalian Motor DC

Setiap

arus

yang

mengalir

melalui

sebuah

konduktor akan

menimbulkan

medan magnet. Arah

medan magnet dapat ditentukan dengan kaidah tangan kiri.

Ibu

jari

tangan menunjukkan arah aliran arus

listrik sedangkan jari-jari yang lain

menunjukkan arah

medan

magnet

yang

timbul,

seperti

yang

ditunjukkan oleh

gambar berikut ini.

Gambar 2.17 Kaidah Tangan Kiri

Jika suatu konduktor

yang

dialiri

arus

listrik

ditempatkan

dalam sebuah

medan

magnet,

kombinasi

medan

magnet

akan

ditunjukkan

oleh

Gambar

2.17.

Arah

aliran arus

listrik dalam konduktor ditunjukkan dengan tanda “x” atau

“.”.

anda

“x”

menunjukkan arah

arus listrik

mengalir

menjauhi

pembaca

gambar,

tanda “.” menunjukkan arah arus listrik mengalir mendekati pembaca gambar.

Gambar 2.18 Konduktor Berarus Listrik Dalam Medan Magnet

Sebuah cara

lagi

untuk

menunjukkan hubungan

antara

arus

listrik

yang

mengalir didalam sebuah konduktor, medan magnet dan arah gerak, adalah kaidah

tangan kanan untuk motor seperti yang diperlihatkan pada gambar dibawah ini.

Gambar 2.19 Kaidah Tangan Kanan Untuk Motor

Kaidah tangan kanan untuk motor menunjukkan arah arus yang mengalir

didalam sebuah konduktor yang berada dalam

medan

magnet. Jari tengah

menunjukkan arah arus yang mengalir pada konduktor, jari telunjuk menunjukkan

arah medan magnet dan ibu jari menunjukkan arah gaya putar. Adapun besarnya

gaya yang bekerja pada konduktor tersebut dapat dirumuskan dengan :

.....................................................................................(2.11)

Dimana :

kerapatan fluks magnet (weber)

panjang konduktor (meter)

I = arus listrik ( ampere)

2.7.2

Karakteristik Motor DC

•

Kutub

medan. Secara sederhana digambarkan bahwa interaksi dua kutub

magnet

akan

menyebabkan perputaran pada

motor

DC.

Motor

memiliki

kutub

medan

yang

stasioner

dan

dinamo

yang

menggerakkan

bearing pada ruang diantara kutub medan. Motor DC sederhana memiliki

dua

kutub

medan:

kutub

utara

dan

kutub selatan.

Garis

magnetik

energi

membesar

melintasi

bukan

diantara

kutub-kutub dari

utara

selatan.

Untuk

motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih

elektromagnet. Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar

sebagai penyedia struktur medan.

•

Dinamo.

Bila

arus

masuk

menuju

dinamo,

maka

arus

ini

akan

menjadi

elektromagnet. Dinamo

yang

berbentuk

silinder,

dihubungkan

penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor

DC yang kecil,

dinamo

berputar

dalam

medan

magnet

yang

dibentuk oleh

kutub-kutub,

sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi,

arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo.

•

Commutator.

Komponen

ini

terutama

ditemukan dalam

motor DC.

Kegunaannya

adalah

untuk

membalikan

arah

arus

listrik

dalam

dinamo.

Commutator

juga

membantu dalam

transmisi

arus

antara

dinamo

dan

sumber

daya.

Keuntungan utama

motor

adalah

sebagai

pengendali

kecepatan,

yang

tidak

mempengaruhi kualitas

pasokan

daya.

Motor

ini

dapat dikendalikan dengan mengatur:

•

Tegangan dynamo

–

meningkatkan tegangan dinamo

akan

meningkatkan

kecepatan.

•

Arus medan – menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan.

2.8.

Opto-isolator

Sebuah opto-isolator integrated circuit, terdiri atas sebuah infrared

LED

dan silicon photodiode dengan integrated amplifier stage. Pada elektronika,

sebuah opto-isolator (optical isolator, optocoupler, photocouple, atau photoMOS)

adalah

sebuah alat

yang

menggunakan

optical

transmission

jarak

pendek

untuk

mentransfer signal antara element dari rangkaian, secara khusus sebuah

transmitter

dan

receiver,

dengan

menjaga

elektrikalnya terpisah.

Karena

signal

berubah dari

signal elektrik ke signal cahaya dan kembali menjadi signal

listrik,

kontak listrik sepanjang jalurnya putus.

2.8.1

Konfigurasi Opto-isolator

Gambar 2.20 Skematik diagram dengan sebuah LED dan phototransistor

Implementasi umum yang menggunakan LED dan phototransitor, terpisah

sehingga jalur cahaya berjalan melewati penghalang tetapi arus

listrik tidak. Saat

sebuah

sinyal

elektrik diberikan ke

input

dari

opto-isolator,

LED-nya

menyala,

sensor cahayanya kemudian aktif, dan sinyal elektrik yang bersesuaian dihasilkan

pada outputnya.

Dengan sebuah phototdiode sebagai detektor, arus output sebanding

dengan jumlah

cahaya yang disediakan oleh emitter. Diode dapat digunakan pada

photovoltaic mode atau photoconductive mode.

Pada photocoltaic mode, diode bertindak seperti sumber arus

yang paralel

dengan

diode

prategangan maju.

Arus

dan

tegangan

output

tergantung

pada

impedance beban dan intensitas cahaya.

Pada photoconductive mode, diode dihubungkan dengan supplay tegangan,

dan perbesaran arus yang dihasilkan secara langsung sebanding dengan intensitas

cahaya.

Gambar 2.21 Contoh rangkaian penggunaan opto-isolator

Diantara aplikasi lain, opto-isolator dapat membantu mengurangi ground

loops, menghalangi spike tegangan, dan menghasilkan electrical isolation.

2.9.

Teori gir dan rantai

Gir

secara

umum

dipakai

dalam

mentransmisikan

tenaga

atau

kekuatan

untuk beberapa alasan. Mereka dapat diskalakan untuk mentransmisikan kekuatan

dari sumber yang kecil, sampai sumber yang memiliki kekuatan torsi yang sangat

besar. Gir terdiri dari banyak bentuk dan

ukuran standar, dalam inci dan metrik.

Mereka bervariasi dalam ukuran diameter, ukuran gigi, lebar dari gir, dan bentuk

gigi.

Adapun

dua

gir

yang

dapat

dipasangkan ukurannya

dapat

dipergunakan

bersama-sama

untuk

mentransmisi rasio

yang

sangat

besar

dalam

langkah

tunggal. Gir tersedia dalam bentuk spur, internal, seperti bentuk sekerup (helical),

herringbone (double

helical),

bevel,

berpilin,

hypoid,

worm,

dan

harmonik.

Masing-masing

jenis

punya

karakteristik dan kegunaan,

meliputi perbedaan

efisiensi, rasio, batang sudut, noise, dan biaya. Gambar 2.22

menunjukkan profil

dasar dari sebuah gir jenis spur, gir silindris dengan gigi yang lurus dan paralel ke

sumbu rotasi. Mereka biasanya mengirimkan gerak di antara garis lintang sejajar

batang.

Gambar 2.22 Terminologi gerigi gir

2.9.1

Roller Chain

Roller chain atau yang disebut dengan rantai roller adalah suatu cara yang

dipakai

untuk

mentransfer kekuatan

secara

efisien.

Disebut

rantai

roller karena

mempunyai alat penggulung pin

yang dijaga kesatuannya oleh hubungan terkait.

Pada

beberapa

aplikasi

tidak

memerlukan

pretensioning

yang

tepat dari

katrol.

Rantai

roller

dapat

digunakan

untuk

pengurangan single

stage

dengan

perbandingan 6:1 dengan mengatur jarak katrol, sehingga membuat cara tersebut

dinilai

sederhana

untuk

memperoleh

nilai

yang

efisien,

dan

pengurangan dari

sebuah system

gerak.

Seperti yang

ditunjukkan pada

Gambar

2.23,

rantai

roller

terdapat dalam banyak ukuran dan jenis, beberapa diantaranya berguna untuk hal

lainnya selain untuk mengirim kekuatan dari satu katrol ke katrol lainnya.

Gambar 2.23 Adaptasi Pitch Standar

2.9.2

Gir Worm

Gir

worm diseberangi poros

gerigi

seperti

bentuk

sekerup

dimana sudut

garis sekrup dari salah satu gigi pada gerigi (worm) punya ketinggian sudut garis

sekrup,

menyerupai suatu sekrup.

Gir semacam ini dipergunakan terutama untuk

pengurangan tinggi rasio dari 5:1

menjadi 100:1. Pada pengurangan

rasio yang

lebih besar, mereka dapat mengunci diri, yaitu ketika kekuatan input dipadamkan,

keluaran tidak akan berputar.

Gambar 2.24 Gear worm

2.10.

Line Follower

Line

follower

adalah

satu

tehnik

yang

digunakan

untuk

mengikuti

satu

alur.

Dimana

alur dapat

berupa

garis

hitam

pada

permukaan putih

(atau

sebaliknya) atau

dapat

seperti

suatu

medan

magnet

yang

tak

terlihat. Cara

ini

bekerja dengan mendeteksi suatu garis dan mengatur manuver dari robot sehingga

dapat berada pada posisinya, sementara itu secara konstan

mengkoreksi

gerakan

mekanisme yang salah dengan menggunakan

umpan balik membentuk suatu

sistem sederhana closed loop yang efektif.

2.10.1 Konfigurasi Line Follower

Robot menggunakan sensor IR untuk mendeteksi garis, suatu array dari 6

Led

(Tx) dan

sensor

(Rx),

menghadap ke

lantai

yang

telah

disusun

sesuai

penggunaan. Output dari sensor adalah suatu sinyal analog yang mana bergantung

kepada sejumlah cahaya

yang direfleksikan balik, sinyal analog ini

diberikan ke

komparator

untuk

menghasilkan nilai

logika

dan

yang

mana

kemudian di

inputkan ke kontroler.

Untuk

diagram konfigurasi dari

line follower

yang

digunakan dapat dilihat pada Gambar 2.25.

Gambar 2.25. Blok diagram Line Follower

Untuk

algoritma

dari

sensor

Tx dan Rx, digunakan

suatu

teknik array

dimana

sensor

diletakkan dibagian

depan

dan

sensor

lainnya

dibagian

belakang. Dimulai dari tengah tiap-tiap sensor diberi nama LF, CF, RF, LB, CB,

RB. Susunan array digambarkan seperti Gambar 2.26.

0/1

Left

Center

Right

Gambar 2.26 Susunan array dari 6 sensor Tx dan Rx

Dari susunan array yang digambarkan tersebut bisa dibuat suatu algoritma untuk

mengontrol pergerakan dari

robot sesuai dari

input

dari

nilai array

yang

dihasilkan. Ketika

semua

array

bernilai 1

maka

bisa dikatakan robot berada di

home

base,

dan

jika

akumulasi

dari

nilai

maka bisa

disimpulkan robot

condong kearah kanan (dan begitu sebaliknya).

2.11.

H-Bridge

Gambar 2.27 rangkaian H-bridge

Rangkaian H-bridge

digunakan

sebagai

driver

motor

yaitu

untuk

mengatur

arah

perputaran

dari

motor

dan

juga

dapat

diaplikasikan

sebagai

pengatur

motor

dengan

menggunakan tehnik PWM. H-bridge

menggunakan

transistor-transistor

sebagai switching untuk mengatur arah putar motor baik

dalam

arah

clockwise

atau

counterclockwise.

Transistor yang

digunakan

menggunakan 2 tipe yaitu

NPN dan

PNP. Penggunaan transistor jenis

NPN dan

PNP

yaitu

untuk

memastikan bahwa

tegangan

pada

base

berada

pada

level

tegangan yang pantas untuk membuat transistor dalam keadaan saturasi sehinggga

memastikan antara collector dan emitter terhubung ke ground atau ke 12V. Pada

h-bridge, 2 transistor PNP dihubungkan ke 12V, sementara itu 2 transistor NPN

dihubungkan ke ground.

Gambar 2.28 Konfigurasi transistor NPN dan PNP

Untuk

penggunaan besarnya

nilai

hambatan

yang

digunakan

pada

base

dapat

dilakukan

perhitungan switching

transistor

dengan

menggunakan

persamaan John Hewes yaitu :

…………………………….………………………………….(2.12)

Vc = Sumber tegangan yang digunakan untuk mengendalikan base dari transistor

(biasanya dalam tegangan TTL).

hFE = Penguatan arus transistor.

Gambar 2.29 Konfigurasi input data A=1 dan B=0

A='0'; B='1'. Saat input A diberi logika '0' (0V) dan input B diberi logika

'1' (5V)

maka Q2

akan saturasi sedangkan Q1

tetap cut off.

Karena Q2

bersifat

saturasi

atau

seperti

saklar

yang tertutup

maka basis

akan

mendapat picuan

sehingga Q3 juga bersifat saturasi. Akibatnya arus akan

mengalir dengan

urutan

seperti

berikut

Vs Q3

motor

Q2 ground, sehingga

motor

akan

berputar searah

jarum jam.

A=1; B=0. Saat input A diberi logika '1' (5V) dan input B diberi logika '0'

(0V)

maka Q

akan saturasi

sedangkan Q2

cut

off.

Akibatnya Q4

juga

akan

menjadi saturasi karena basis Q4

mendapat picuan dari Q1. Sehingga arus akan

mengalir dengan urutan seperti berikut : Vs Q4 motor Q1 ground dan motor akan

berputar berlawanan arah jarum jam.

2.12.

L298

adalah

Integrated monolithic circuit dalam

bungkus 15-lead

multiwatt dan powerS020.

L298 adalah dual full-bridge driver yang bertegangan

dan berarus tinggi

yang dirancang untuk

menerima logika

TTL tingkat standard

dan berfungsi untuk

men-drive

beban

induktif

seperti

relay, solenoid, DC,

dan

motor

stepper. Pada IC

ini

terdapat

dua

input

enable

yang

dapat

mengaktifkan

atau

me-non aktifkan

alat

secara

independent

berdasarkan

sinyal

input.

Emitter

dari transistor

pada

setiap bridge

terhubung bersama dan sambungan

luar

yang

bersesuaian dapat

digunakan

untuk penghubung external

sensing resistor. Input

tenaga

tambahan

menetapkan supaya

pada

tegangan

lebih

rendah

logika

tetap

bekerja.

Gambar 2.30 Contoh rangkaian untuk sebuah motor menggunakan L298

Table 2.9 Tabel logika L298

Input

Output

C=H ; D=L

Maju

C=L ; D=H

Mundur

C=D

Fast Motor Stop

C=X ; D=X

Free Running Motor Stop

2.13.

Titik Berat

Setiap

sistem,

terdapat

sebuah

lokasi

yang

adalah

posisi rata-rata

dari

kumpulan tiap sistemnya. Lokasi itu disebut dengan pusat massa benda. Banyak

perhitungan

dalam

suatu

alat

mekanis

membutuhkan lokasi

dari

sistem

pusat

massanya. Dengan adanya pusat massa dari suatu benda maka keseimbangan dari

sistem pada benda bisa diatur sehingga benda dapat bekerja dengan optimal. Pusat

massa dipengaruhi oleh beberapa elemen seperti berat dari benda, ruang lingkup

benda,

gaya gravitasi,

dan penempatan dari beban

yang

dikenakan

ke benda

tersebut.

Gambar 2.31 Rectangular Plate

Untuk perhitungan secara matematis dgunakan persamaan sebagai berikut :

…………………………………….……………………..(2.13)

Massa disimbolkan

dengan m

dan nilai posisi dari pusat masa dari system

disimbolkan dengan

Gambar 2.32 Lokasi Pusat Massa

2.14.

Berat dan Massa

………………………..…………..(2.14)

……………………………………(2.15)

Jika sebuah benda dengan massa M

dibiarkan jatuh bebas, percepatannya

adalah

percepatan

gravitasi g dan gaya

yang

bekerja padanya adalah

gaya

berat

Pada benda

jatuh bebas berlaku

hokum

Newton kedua, F

ma,

yang akan

memperoleh

persamaan untuk

gaya

berat benda, W

mg.

Baik

maupun g,

kedanya adalah

vector

yang mengarah ke pusat bumi, dengan

dan g adalah

besar vektor berat dan vektor percepatan.

Gambar 2.33 Sistem Gaya Pada Katrol

Untuk mencegah agar benda berada dalam keadaan diam atau stabil, harus

ada gaya keatas yang besarnya sama dengan W supaya

gaya netto sama dengan

nol.

Dalam

gambar

2.33

tegangan tali

pada

katrol bertindak sebagai

gaya

ini.

Untuk system statik tegangan pada, T

(F1-F2), begitu juga tegangan pada,

= r

-F

). Dari persamaan

tersebut

bias diperoleh

perbandingan

antar

Tegangan B dan C yaitu, T

= (r

/ rC) x T

Gambar 2.34 Sistem Gaya Pada Link

Pada sistem

gaya dalam

Gambar 2.34, berlaku

hukum Newton pertama,

?F = 0, karena dianggap nilai percepatan a sama dengan nol. Untuk mencari gaya

yang bekerja pada tiap titiknya maka tentukan dahulu titik acuan dari setiap gaya

yang bekerja pada link tersebut. Nilai dari

tiap gaya yang bekerja yaitu,

…………………………...…………(2.16)

……………………...………………………..(2.17)