bab ii coba
TRANSCRIPT
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Programmable Peripheral Interface DB25 (PPI DB25)
2.1.1 Pengertian PPI
PPI ( Programmable Peripheral Interface ) merupakan suatu perangkat
antarmuka ( peripheral interface ) yang dapat diprogram dan berfungsi
sebagai penghubung antara komputer dengan perangkat luar, sehingga
perangkat luar yang terhubung dengan komputer tersebut dapat
berkomunikasi atau dikontrol sesuai dengan kebutuhan melalui komputer.
Melalui rangkaian PPI dengan menggunakan sebuah PC dapat
dilakukan sejumlah pengaturan pekerjaan. Sebab rangkaian PPI dapat
menghasilkan sejumlah perintah atas dasar sejumlah instruksi. Instuktur dapat
dilakukan dari luar komputer atau dari dalam komputer atau juga dari kedua-
duanya (kombinasi perintah). Sehingga dapat dikatakan bahwa rangkaian PPI
sanggup menghasilkan perintah-perintah universal dan dapat langsung diubah
menjadi perintah-perintah konversi.
2.1.2 PARALEL PORT
Komunikasi paralel adalah komunikasi yang mengirimkan data secara
bersamaan. Pada penggunaan komunikasi paralel semua bit dikirim secara
bersamaan pada waktu yang sama. Oleh karena itu pada komunikasi ini kita
membutuhkan banyak kabel. Hal memang sering menjadi kelemahan
komunikasi paralel akibat banyaknya kabel yang dibutuhkan, dan panjang
kabel ini tidak boleh lebih dari 20 m, untuk menjaga keaslian data. Namun
kelebihan komunikasi paralel adalahlebih cepat dan kapasitas yang dibawa
juga banyak serta pemrogramanyang lebih mudah.
Komunikasi paralel yang digunakan adalah komunikasi paralel lewat
kabel data untuk printer (saat mengeluarkan data). Pada keadaan normal
(tidak aktif) tegangan pada pin-pin ini adalah 0 volt, namun bila kita beri
high, maka tegangannya akan berubah menjadi 5 volt. Komunikasi paralel
hanya digunakan untuk mengeluarkan data yang bisa berguna untuk
menyalakan relay, motor stepper, LED dan untuk menjalankan atau
mengontrol hardware.
2.1.3 DB25
DB25 merupakan paralel port yang dapat mengirimkan 8 bit data
sekaligus dalam satu waktu dan memiliki 25 konektor sebagai penghubung.
Pada port paralel terdapat 3 jalur data, yaitu :
• Jalur kontrol : Memiliki arah bidirectional
• Jalur status : Memiliki satu arah, yaitu arah input.
• Jalur data : Memiliki 2 arah. Yang dapat berfungsi sebagai pengirim
Address dan data, dengan kapasitas masing-masing 8 bit, dimana
keduanya melakukan transfer data dengan protokol handshaking serta
diakses dengan register yang berbeda.
Gambar 2.1 Sepasang Kabel DB25
Bila kita menggunakan jalur LPT1 maka alamat yang ditentukan oleh
PC adalah:
Register Kontrol Register Status Register Data Register Address
37A 379 378 37B
Tabel 2.1 Tabel Registrasi
Nomor Pin Nomor Bit Jalur Sinyal
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18-25
1
1
2
3
4
5
6
7
8
7
8
6
5
2
4
3
4
Kontrol
Data
Data
Data
Data
Data
Data
Data
Data
Status
Status
Status
Status
Kontrol
Status
Kontrol
Kontrol
Strobe
Data 1
Data 2
Data 3
Data 4
Data 5
Data 6
Data 7
Data 8
Ack
Busy
P Error
Select
Auto FD
Fault
Init
Select In
Ground
Tabel 2.2 Fungsi pin-pin dari DB25
Port paralel dapat mentrasmisi 8 bit data dalam sekali detak. Tata-
letak dari ke-dua puluh lima pin ( DB25 ) paralel printer port, diperlihatkan
pada Gambar 2.2 dibawah ini :
Gambar 2.2 Tata letak DB25
Untuk kirim data biner 8 bit ke por, dapat diperintah dengan
menggunakan program C. Misalnya, untuk xxxxxxxxxxxxxxxx pertama
datanya adalah 1 hex (biner; 0000001), sedangkan data biner 10000000 (80
hex / 128 dec) digunakan untuk menyalakan LED kedelapan.
Daftar berikut, dapat digunakan sebagai acuan.
DataPort Bit 0 = LED1 = 00000001 bin = 1 hex = 1 dec
DataPort Bit 1 = LED2 = 00000010 bin = 2 hex = 2 dec
DataPort Bit 2 = LED3 = 00000100 bin = 4 hex = 4 dec
DataPort Bit 3 = LED4 = 00001000 bin = 8 hex = 8 dec
DataPort Bit 4 = LED5 = 00010000 bin = 10 hex = 16 dec
DataPort Bit 5 = LED6 = 00100000 bin = 20 hex = 32 dec
DataPort Bit 6 = LED7 = 01000000 bin = 40 hex = 64 dec
DataPort Bit 7 = LED8 = 10000000 bin = 80 hex = 128 dec
2.2 Serial- In Parallel Out shift register ( SIPO )
SIPO merupakan register yang memiliki masukan data secara seri dan
data yang keluar secara paralel. Sistem digital dapat bekerja secara seri
maupun paralel. Hal ini erat hubungannya dengan sistem pengiriman data.
Pada pengiriman data dengan sistem seri memiliki keuntungan bahwa hanya
diperlukan sebuah saluran kawat guna mengirimkan data dan biayanya
relatif murah. Kekurangan yang ada adalah bahwa pengiriman data
memerlukan waktu yang lebih lambat karena tiap-tiap bit data dikirimkan
secara berurutan melalui sebuah saluran data. Salah satu contoh rangkaian
dasar yang dapat berfungsi untuk mengubah data dari bentuk seri menjadi
bentuk paralel adalah shift register (register geser).
Selain sistem pengiriman data serial, perubahan yang dapat dilakukan
oleh register digital adalah SISO ( Serian In Serial Out ), PISO ( Paralel In
Serial Out ) dan PIPO ( Paralel In Paralel Out ) Rangkaian serial-in paralel
out shift register yang ditunjukkan oleh gambar 2.3.
Gambar 2.3 Serial -in shift register
Pada gambar 2.3 ditunjukkan bahwa rangkaian dibangun
menggunakan empat buah JK-FF dimana semua masukan clock
dihubungkan jadi satu sehingga keempat buah FF tersebut akan bekerja
secara sinkron (serentak).Pada masukan J dan K dari FF-FF tersebut selalu
memiliki nilai logika yang berlawanan. Ingat bahwa pada kondisi seperti ini
keluaran Q akan sama dengan masukan J saat terjadi transisi clock (dalam
hal ini clock adalah aktif rendah). Prinsip kerja rangkaian di atas dapat
dijelaskan sebagai berikut : sebagai contoh, maka data yang akan digeserkan
adalah adalah data biner 4-bit 0101(2). Untuk menyimpan susunan data 4-bit
ke dalam register diperlukan pulsa clock sebanyak 4 pulsa. Untuk
mempermudah dalam memahami prinsip kerja rangkaian tersebut,
digambarkan bentuk diagram waktu seperti ditunjukkan oleh gambar 2.4.
Gambar 2.4 Diagram waktu dari rangkaian serial -in shift register
Cara kerja sirkit serial in paralel out shift register dari 4 buah flip-flop
adalah sebagai berikut :
a. Sebelum terdapat clock, semua keluaran Q pada rangkaian adalah
berlogika 0, yaitu dengan cara me-reset rangkaian.
b. Selanjutnya pada saluran masukan data kita berikan logika 0
c. Kita berikan sebuah pulsa clock1 yang akan menggeserkan data pertama
tersebut ke output Q pada FF1.
d. Selanjutnya kita berikan data ke-2 yaitu logika 1 ke saluran data,
kemudian kita berikan pulsa clock2 yang akan menggeserkan data
tersebut ke keluaran Q pada FF1 dan data Qpada FF1 sebelumnya ke
keluaran Q pada FF2.
e. Berikutnya diberikan data logika 0, kemudian pemberian pulsa clock3
yang akan menggeserkan data tersebut ke output Q pada FF1, output Q
pada FF! ke output Q pada FF2 dan output Q pada FF2 ke output Q pada
FF3. f. Yang terakhir adalah memberikan data logika 1, kemudian
pemberian pulsa clock 4. Operasi selanjutnya adalah seperti pada operasi
sebelumnya dimana tiap terjadi transisi clock akan menyebabkan
keluaran Q pada tiap-tiap FF digeserkan ke keluaran Q pada FF
berikutnya. Setelah clock 4 diberikan, maka susunan data keluaran Q
pada rangkaian tersebut menjadi 0101 (2). Sebuah chip IC 74164
merupakan IC serial-in paralel out shift register ( SIPO ) 8-bit.
Susunan pin pada IC 74164 ditunjukkan oleh gambar 4-3.
2.3 Seven Segment
Seven segment display adalah peralatan output yang dapat
menampilkan angka-angka desimal maupun heksadesimal. Seven segment
display biasa tersusun atas 7 bagian yang setiap bagiannya merupakan LED
(Light Emitting Diode) yang dapat menyala. Jika 7 bagian diode ini
dinyalakan dengan aturan yang sedemikian rupa, maka ketujuh bagian
tersebut dapat menampilkan sebuah angka heksadesimal.
Seven-segment display membutuhkan 7 sinyal input untuk
mengendalikan setiap diode di dalamnya. Setiap diode dapat membutuhkan
input HIGH atau LOW untuk mengaktifkannya, tergantung dari jenis seven-
segmen display tersebut. Jika Seven-segment bertipe common-cathode,
maka dibutuhkan sinyal HIGH untuk mengaktifkan setiap diodenya.
Sebaliknya, untuk yang bertipe common-annide, dibutuhkan input LOW
untuk mengaktifkan setiap diodenya.
Salah satu cara untuk menghasilkan sinyal-sinyal pengendali dari
suatu seven segment display yaitu dengan menggunakan sebuah sevent-
segment decoder. Seven-segment decoder membutuhkan 4 input sebagai
angka berbasis heksadesimal yang dinyatakan dalam bahasa mesin (bilangan
berbasis biner) kemudian sinyal-sinyal masukan tersebut akan
“diterjemahkan” decoder ke dalam sinyal-sinyal pengendali seven-segment
display. Sinyal-sinyal pengendali berisi 7 sinyal yang setiap sinyalnya
mengatur aktif-tidaknya setiap LED.
2.4 Bahasa Pemrograman Delphi
Delphi merupakan program aplikasi database berbasis Windows.
Delphi memiliki banyak fasilitas dan bahasa pemrogramnya relatif mudah
dipelajari dan digunakan. Delphi mendukung berbagai fasilitas yang tidak
dimiliki oleh software pemprograman lain, misalnya fasilitas source
completion¸tool database desktop, Microsoft Office Component Connector,
Corba dan masih banyak lagi. Delphi bukan hanya digunakan untuk
perancangan aplikasi ataupun konsol, tetapi juga web development. Oleh
karena fungsinya yang sangat beragam Borland Delphi disebut Rapid
Application Development.
Salah satu fasilitas borland delphi yang paling banyak digunakan dan
paling membantu dalam menuliskan listing program adalah fasilitas source
completion. Source completion adalah fasilitas yang disediakan delphi yang
berguna untuk melengkapi kode yang dituliskan pada kode editor secara
otomatis. Dengan fasilitas ini proses menuliskan listing program akan
menjadi lebih cepat.
Delphi juga memiliki fasilitas hebat berupa interfacing yang dapat
menghubungkan suatu komputer dengan hardware luar. Interfacing
Hardware merupakan suatu cara atau metode yang digunakan untuk
membuat antarmuka antara komputer dengan suatu hardware atau perangkat
elektronika. Di dalam aplikasi delphi juga dapat dibuat suatu tampilan I/O
(Input dan Output) data melalui port paralel.
2.5 Motor Stepper
Motor stepper merupakan piranti elektromekanis yang mengubah
sinyal listrik menjadi gerakan mekanis yang bersifat diskrit. Bagian dalam
dari motor stepper terbagi atas dua bagian yaitu, rotor dan stator. Rotor
merupakan bagian magnet permanent yang terletak di tengah atau inti dari
motor. Sedangkan stator ialah magnet variabel yang berada di sekeliling
rotor dan berfungsi menggerakan magnet permanent sehingga motor dapat
berputar. Keistimewaan motor stepper ialah sudut perputarannya yang dapat
dikendalikan dengan akurat sesuai dengan kebutuhan penggunaannya.
Gambar 2.5. Rangkaian dalam motor stepper
Pergerakan motor stepper dipengaruhi oleh urutan sinyal yang
dikirimkan pada motor. Oleh sebab itu, untuk mengendalikan motor stepper
diperlukan driver yang dapat membangkitkan pulsa-pulsa periodik. Motor
stepper memiliki beberapa kelebihan jika dibandingkan motor DC (Dirrect
Current) biasa, antara lain :
Sudut rotasi perputaran motor yang akurasinya sesuai dengan pulsa
masukkan sehinggan lebih mudah dikendalikan.
motor stepper dapat menghasilkan torsi penuh (maksimal) pada saat mulai
bergerak.
Memiliki ketepatan respon yang tinggi saat mulai, berhenti maupun
berbalik arah putar.
Sangat realibel karena tidak adanya sikat yang bersentuhan dengan rotor
seperti motor DC biasa.
Dapat menghasilkan putaran yang sangat lambat sehingga beban dapat
langsung dihubungkan dengan poros motor stepper.
Frekuensi perputaran dapat diatur secara bebas dan mudah pada range
yang luas.
Pada motor stepper, rotor (shaft) berotasi dalam kenaikan langkah
diskrit ketika pulsa pulsa perintah listrik diterapkan ke motor dalam urutan
yang sesuai. Urutan pulsa yang dikirim berhubungan dengan arah putaran
motor. Kecepatan rotasi motor stepper berhubungan dengan frekuensi
masukkan. Motor stepper akan berputar satu step apabila terjadi perubahan
arus pada kumparannya sehingga mengubah pole-pole magnetik di sekitar
pole-pole statornya.
2.5.1. Jenis-jenis motor stepper
Pada dasarnya ada tiga tipe motor stepper berdasarkan magnet yang
digunakan, yaitu :
2.5.1.1. Motor stepper tipe Variable Reluctance (VR)
Motor stepper tipe ini meruapakan jenis motor yang paling mudah
dipahami secara struktural dan telah lama ada. Motor ini terdiri atas sebuah
rotor besi lunak dengan beberapa gerigi dan sebuah lilitan stator. Ketika
lilitan stator diberi tegangan DC, maka kutub-kutubnya menjadi bersifat
magnetik. Perputaran terjadi ketika gerigi motor tertarik oleh kutub-kutub
stator. Berikut ini adalah penampang melintang dari motor stepper tipe
Variable Reluctance (VR) :
Gambar 2.6. Penampang melintang dari motor
stepper tipe Variable Reluctance (VR)
2.5.1.2 Motor stepper tipe Permanent Magnet (PM)
Motor stepper jenis ini memiliki rotor yang berbentuk seperti
silinder yang terdiri atas lapisan magnet permanent yang diselang-seling
dengan kutub yang berlawanan (perhatikan gambar 2.6). Dengan adanya
magnet permanent, maka intensitas fluks magnet dalam motor ini dapat
meningkat dan menghasilkan torsi yang lebih besar. Motor stepper tipe ini
umunya memiliki resolusi langkah yang cukup rendah yaitu 7,50 sampai 150
per langkah sehingga dalam satu kali putaran hanya dapat melakukan 24
hingga 48 langkah. Motor stepper tipe PM memiliki konstruksi yang
sederhana dan biaya yang relatif rendah sehingga diaplikasikan pada
aplikasi non industri. Misalnya untuk menggerakan dan memposisikan roda
gigi penggerak.
Gambar 2.7. ilustrasi sederhana dari motor
stepper tipe Permanent Magnet (PM)
2.5.1.3 Motor stepper tipe Hybrid (HB)
Motor stepper tipe hybrid memilki struktur yang merupakan
kombinasi antara motor stepper tipe VR (Variable Reluctance) dengan
motor stepper tipe PM (Permanent Magnet). Motor stepper tipe hybrid
memiliki gerigi seperti pada motor stepper tipe VR dan memiliki magnet
permanent yang tersusun secara aksial pada batang porosnyaseperti pada
motor tipe RM. Motor stepper tipe ini memiliki kinerja yang lebih baik bila
dibandingkan dua tipe motor stepper lainnya. Motor stepper hybrid
memiliki resolusi perputaran yang tinggi yaitu antara 0,90 sampai 3,60 per
langkah sehingga dapat menghasilkan 100 hingga 400 langkah setiap satu
putarannya. Motor stepper jenis ini menghasilkan torsi stastis dan dinamis
ketika berputar pada kecepatan step yang tinggi sehingga banyak digunakan
pada aplikasi industri.
Gambar 2.8. Penampang melintang dari motor stepper tipe hybrid
Secara umum ketiga tipe motor stepper di atas dapat dibedakan
dengan cara memutar rotor atau poros dengan jari tanpa dihubungkan
dengan power supply. Pada motor stepper yang bertipe magnet permanent,
ketika poros diputar dengan tangan akan terasa lebih tersendat karena
adanya gaya yang ditimbulkan oleh magnet permanent. Sedangkan pada
motor stepper dengan tipe variable reluctance jika poros rotor diputar
dengan jari maka akan putarannya terasa lebih halus karena sisa
reluktansinya cukup kecil.
2.5.2. Motor Stepper berdasarkan lilitan
Sedangkan jenis-jenis motor stepper berdasarkan lilitannya terbagi
atas dua jenis yaitu Unipolar Motor Stepper dan Bipolar Motor Stepper.
2.5.2.1 Unipolar Motor Stepper
Motor stepper dengan tipe unipolar merupakan motor stepper yang
mempunyai dua lilitan. Masing-masing lilitan di tengah-tengahnya
diberikan sebuah tap seperti pada gambar. Motor ini mempunyai langkah
tiap 300 dan mempunyai dua lilitan yang didistribusikan bersebarangan 1800
di antara kutub dan stator.
Pada bagian rotor menggunakan magnet permanent berbentuk silinder
dengan enam kutub, yaitu tiga kutub selatan dan tiga kutub utara. Ketelitian
magnet permanent di rotor dapat mencapai 1,80 untuk tiap langkah.
Gambar 2.5. Motor stepper tipe Unipolar
2.5.2.2. Bipolar Motor Stepper
Motor stepper bipolar mempunyai konstruksi hampir sama dengan
motor stepper unipolar, tetapi pada motor stepper bipolar tidak memiliki tap
pada lilitannya. Penggunaan motor stepper tipe bipolar membutuhkan
rangkaian yang sedikit lebih rumit untuk mengatur agar motor dapat
bergerak dalam dua arah. Umumnya untuk menggerakkan motor stepper
jenis ini dibutuhkan sebuah driver motor yang sering dikenal sebagai H
bridge. Driver ini akan mengontrol tisp lilitan secara independen termasuk
polaritasnya untuk tiap lilitan.
Gambar 2.6. Motor stepper tipe Bipolar
2.5.3. Metode Pengendalian Motor Stepper
Ada dua cara untuk mengendalikan putaran motor stepper yaitu
metode Full Step satu fase, Full Step dua fase dan metode Half Step.
Metode full step satu fase merupakan metode untuk menggerakan motor
stepper dengan mengaktifkan satu koil pada motor stepper dalam satu
waktu. Sedangkan metode pengendalian motor stepper full step dua fase
menggunakan dua kumparan dalam satu waktu. Kemudian untuk metode
pengendalan half step adalah penggabungan antara metode full step satu
fase dengan full step dua fase.
Step Kumparan
4
Kumparan
3
Kumparan
2
Kumparan
1
Keterangan
a.1 ON off off off
a.2 off ON off off
a.3 off off ON off
a.4 off off off ON
2.3 Tabel Pengendalian Motor Stepper Full Step Satu Fase.
Step Kumparan
4
Kumparan
3
Kumparan
2
Kumparan
1
Keterangan
b.1 ON ON off off
b.2 off ON ON off
b.3 off ON ON off
b.4 off off ON ON
2.4 Tabel Pengendalian Motor Stepper Full Step Dua Fase.
2.2. Tabel Pengendalian Motor Stepper Half Step.
Ste
p
Kumparan
4
Kumparan
3
Kumparan
2
Kumparan
1
Keterangan
a.1 ON off off off
b.1 ON ON off off
a.2 Off ON off off