Download - BAB 7 Potrait

7TEKNIK INTERFACING DASARHubungan manusia dengan Tuhan, hubungan manusia dengan manusia, dan hubungan manusia dengan alam sekitar adalah hal-hal yang seyogyanya selalu selaras.

7.1 PENDAHULUANBeberapa kata kunci (keyword) yang perlu diketahui dalam teknik-teknik interfacing adalah sebagai berikut: Impedances Matching (kesesuaian impedansi). Impedansi output dari peranti/sistem yang di-interface-kan ke peranti/sistem yang lain hendaknya memiliki kesesuaian impedansi. Permasalahan ini akan banyak muncul dalam hal interfacing sistem analog. Aspek ini secara otomatis berpengaruh pula terhadap Voltage dan Current Matching.

Logic Matching (kesesuaian logika, timing dan kontrol). Dalam analisis rangkaian digital. Logic Matching ini meliputi kompatibilitas kontrol, access time (terutama kemampuan maksimal kecepatan eksekusi dari rangkaian/peripheral yang di-interface-kan), timing (pewaktuan untuk proses transfer data), dan lain-lain. Dalam dimensi yang lebih besar, aspek kompatibilitas kontrol ini dapat pula meliputi penggunaan tipe-tipe protokol dalam interfacing antarsistem/jaringan komputer.

Aspek FAN-IN dan FAN-OUT. Istilah ini khusus digunakan dalam konteks interfacing antar-gate dalam rangkaian logika.

152 MICROPROSESOR & INTERFACING

Standar perancangan dan analisis yang digunakan adalah menggunakan standar IC TTL (Transistor-transistor logic). Dalam permasalahan elektronika digital dan komputer, sistem interfacing dapat dikelompokan dalam dua bagian dasar, yaitu:1. Interfacing ke mikroprosesor 2. Interfacing ke (sistem) mikrokomputer

Arti harfiah kata-kata interfacing adalah suatu perlakuan atau usaha (perangkat keras dan perangkat lunak) untuk menghubungkan antarmuka antar dua buah sistem. Sistem ini dapat berupa sistem integrasi antar-IC peripheral, atau sistem integrasi dari suatu sistem hybrid atau sistem rangkaian berbasis mikroprosesor. Interfacing ke mikroprosesor, dalam hubungannya dalam materi pembahasan sistem rangkaian mikroprosesor dasar (CPU, Memori dan PIO), telah diterangkan dalam Bab 5. Pada dasarnya, interfacing ke mikroprosesor adalah cara menghubungkan/merangkaikan memori dan IC-IC peripheral ke mikroprosesor atau CPU. Umumnya, teknik-teknik yang digunakan untuk interfacing ke mikroprosesor ini berdasarkan atas tata cara hubungan antarIC Digital, yang tentu saja berbasis logika atau berlevel tegangan digital. Sebagian besar permasalahan timbul hanya pada teknik-teknik pengalamatan dan kontrol Read and Write, tetapi tidak pada permasalahan tegangan antarhubungan, kecuali untuk masalah buffering (fan in dan fan out). Pengertian interfacing secara lebih umum, biasanya selalu dihubungkan dengan pengertian perlakuan interfacing antara suatu sistem rangkaian berbasis mikroprosesor (yang dalam hal ini kita sebut sistem minimum) dengan suatu sistem rangkaian luar. Rangkaian luar ini dapat berupa rangkaian switch, relay, lampu, rangkaian keyboard, rangkaian monitor (misalnya CRT Monitor atau modul LCD), rangkaian atau unit printer, rangkaian komunikasi serial, peranti ukur elektronik, instrumen dan lain-lain. Dalam dimensi yang lebih besar, interfacing berlaku pula untuk hubungan antara dua sistem komputer atau lebih. Akan tetapi interfacing antarkomputer ataupun komputer dengan perangkat elektronik yang lain dalam dimensi yang lebih besar (dengan definisi yang bermacam-macam), berubah menjadi nama lain. Misalnya, jaringan komputer (computer network) dengan nama-nama khusus, seperti LAN (Local Area Network), WAN (Wide Area Network), hubungan Standard Bus, VME Bus, GPIB, hubungan serial RS232C, RS485, konektor parallel CENTRONIX, Universal Serial Bus (USB), dan sebagainya. Dalam

TEKNIK INTERFACING DASAR 153

dunia jaringan dan multimedia, istilah interfacing bahkan cukup disebut koneksi (connection), seperti phone line connection, UTP (Universal Transmission Protocol) connection, wireless LAN, blue-tooth and infra-red connection, dan masih banyak lagi produk-produk standar koneksi baru yang bermunculan. Pengertian interfacing yang lain dalam dunia perangkat lunak juga dipakai. Misalnya pemakaian UNIX Operating System untuk berbagai mesin komputer yang berbeda perangkat kerasnya. Contoh lain, perangkat lunak yang berbasis multimedia digunakan juga untuk berbagai komputer masa kini yang tujuan utamanya adalah mengintegrasikan berbagai job yang berkaitan dengan komputer, dengan manusia sebagai main user beserta perangkat-perangkat yang digunakannya sehari-hari, misalnya audio-visual untuk hobi atau entertainment, presentasi, komunikasi data, factory/office automation, dan sebagainya. Topik dalam bahasan-bahasan berikut lebih ditujukan pada interfacing antara suatu sistem rangkaian berbasis mikroprosesor dalam hal ini CPU Z80 ke peralatan-peralatan dan peripheral-peripheral LSI (Large Scale Integrarion) ataupun VLSI (Very Large Scale Integaration) standar yang biasa digunakan dalam suatu sistem komputer atau sistem kontrol berbasis komputer. Bahasan-bahasan ini meluputi:1. Interfacing

antara Input atau Port Paralel dengan level TTL (Transistor-Transistor Logic) ke Sistem Input atau Output berbasis biner atau logika. Misalnya input switch ON/OFF atau push-button, sensor dua keadaan (misalnya LDR untuk sensor cahaya dalam dua keadaan, Tx-Rx LED inframerah, dan lain-lain). Contoh yang lain misalnya sensor ultrasonik. Sensor ultrasonik dapat digunakan sebagai sensor ON/OFF biasa, maupun untuk menghitung jarak. Untuk Output, misalnya LED, relay, buzzer alarm, dan lain-lain. Interfacing antara Input/Output Port Paralel ke sistem keyboard. Sebagai contoh, diambil sistem keyboard hexadesimal.2. 3.

Interfacing Input/Output Port Paralel ke sistem monitor. Sebagai bahan diskusi, diambil sistem/card LCD Optrex DMC24227 yang diketahui sebagai salah satu keluarga card LCD yang sangat populer digunakan sebagai unit monitor berbagai peralatan instrumentasi dan panel-panel kontrol dalam industri .


Interfacing antara Output Port Paralel ke DC motor, Stepper Motor dan perangkat movement, actuator atau penghasil gerakan lainnya.4.

Interfacing ke Unit/Peripheral LSI khusus untuk Programmable Timer. Misalnya TMPZ84C30 atau Z80CTC dan Intel 8253. Interfacing ini diperlukan untuk mendasari aplikasi teknik-teknik interrupt, terutama untuk menggantikan rutin TIMER secara perangkat lunak dengan TIMER yang diproduksi oleh peralatan peng-interrupt. Lebih jauh, teknik ini digunakan sebagai dasar untuk real-time system beserta pemrogramannya. Selain itu, Progrmable Timer juga digunakan sebagai dasar pembangkit sinyal Clock atau Baud Rate untuk interfacing ke unit komunikasi serial.5.

Interfacing ke Unit/Peripheral LSI khusus untuk komunikasi serial. Yang populer digunakan antara lain Intel 8250 (IBM PCXT/AT), Intel USART 8251 (berbagai macam mikrokomputer), Z80SIO (khusus untuk disain sistem CPU Z80), dan lain-lain. Sebagai topik utama, diambil Peripheral LSI Intel USART 8251 tipe CMOS. Bahasan diutamakan pada komunikasi serial secara asynchronous, dengan basis komunikasi standar RS232C.6.

7.2 INTERFACING KE PERANTI INPUTPeranti atau peralatan Input/Output dasar diasumsikan sebagai peranti/ rangkaian yang dihubungkan langsung ke sistem minimum dengan orientasi hubungan dan orientasi tiap bit. Artinya, tiap bit dalam suatu susunan data input atau output 8-bit diasumsikan dapat berdiri sendiri atau berlaku independen terhadap bit-bit yang lain. Oleh karena itu, peralatan Input/Output dalam tinjauan orientasi tiap bit ini dapat dipelajari dan diaplikasikan dengan mendefinisikan dua keadaan (state) atau dua kondisi (condition) yang dijadikan dasar perintah atau informasi. Berarti, dua keadaan ini dapat diidentikan secara langsung dengan logika 1 dan 0. 7.2.1 Peralatan Input

Apabila suatu terminal PIO (Peripheral Input/Output) seperti PP18255 berfungsi sebagai Peripheral Input Port saja, maka tiap bit dari input port ini dapat menerima data dalam bentuk 0 atau 1 saja. Hal ini disebut Input Port yang bekerja dengan orientasi bit.


Peralatan input yang dapat masuk dalam kategori ini pada dasarnya adalah semua peralatan, peranti (devices) atau komponen (component) yang

dapat mengahasilkan informasi dengan orientasi bit, atau dapat menghasilkan dua keadaan uji saja. Interfacing ke Input Port suatu sistem minimum mikroprosesor dapat diilustrasikan seperti Gambar 7.1. Gambar 7.1:Ilustrasi Input Port suatu sistem minimum Umumnya, upaya memperoleh terminal input atau output dalam suatu sistem minimum ditempuh dengan merangkai suatu komponen IC PIO ke bus dari sistem minimum tersebut, misalnya PP18255, Z80PIO, MC6821, dan lain-lain. Komponen-komponen ini mempunyai spesifikasi input/output yang standar, yaitu sesuai dengan spesifikasi IC logika atau TTL. Oleh karena itu, aspek yang perlu diperhatikan dalam menghubungkan suatu peralatan input ke pin Input Port dari suatu IC PIO tersebut antara lain adalah segala sesuatu yang berhubungan dengan fan in dan fan out dari hubungan tersebut. Pemahaman tentang impedansi input dan output dalam hai ini adalah penting. Berikut ini diterangkan beberapa peralatan input (input devices) dasar yang sering kali digunakan dalam membangun sistem minimum, beserta prinsip-prinsip dasar interfacing-nya ke Input Port pada suatu sistem rangkaian berbasis mikroprosesor.


7.2.2

Switch ON/OFF

Komponen ini adalah peralatan input yang paling dasar dan paling sederhana dalam suatu sistem rangkaian berbasis mikroprosesor, atau sistem digital nonmikroprosesor yang lain. Dua keadaan yang dimilikinya secara mudah dapat didefinisikan sebagai dua keadaan dalam logika digital/biner. Pushbotton switch, limit switch dan electronic switches (menggunakan solid state transistor atau IC) termasuk dalam keluarga switch ON/OFF ini. Dasar sebuah contoh interfacing diilustrasikan pada Gambar 7.2. Tampak sebuah Port Input (Port B) dari PP18255 digunakan sebagai terminal input. Sebuah larik/array switch 8 buah dengan masing-masing switch dirangkai seperti Gambar 7.2 dapat dihubungkan padanya. Dalam keadaan swirch terbuka, logika input adalah 1 (normally high). Dalam aplikasi, switch ON/OFF ini digunakan secara meluas dengan manipulsi-manipulasi, baik dalam bentuk fisik dan sistem kerja switch itu sendiri, maupun teknikteknik yang digunakan untuk pembacaan/scanning data input switch tersebut. Salah satu aplikasinya adalah penggunaan susunan switch push-button secara array atau matrix sebagai masukkan peralatan data keyboard. Bahasa lebih rinci diterangkan dalam Bab 8.

Gambar 7.2:Ilustrasi interfacing ke basis Switch ON/OFF 7.2.3 Optocoupler


Komponen ini sebenarnya termasuk keluarga Switch ON/OFF juga. Namun, karena digunakan secara khusus dengan memanfaatkan transmisi cahaya, baik cahaya putih (visible light) maupun cahaya infra merah sebagai pemicu ON/OFF-nya maka Optocoupler dimasukkan dalam kelompok switch khusus. Sebuah model fisik Optocoupler diperlihatkan pada Gambar 7.3.

Gambar 7.3:Fisik Optocoupler dan isi rangkaiannya Optocoupler diartikan sebagai Opto (Optic) dan Coupler. Jadi, ia adalah suatu komponen penghubung (coupling) yang bekerja berdasarkan picu cahaya/optik. Optocoupler terdiri dari dua bagian, yaitu bagian transmitter dan receiver. Tranmitter biasanya dibangun dari sebuah LED infra merah, untuk memperoleh ketahanan yang lebih baik terhadap cahaya tampak daripada menggunak LED biasa. Receiver dibangun dengan dasar komponen phototransistor, yang akan memperoleh bias maju/ON bila mendapat cahaya (infra merah) dari LED transmitter. Ditinjau dari penggunaannya, fisik Optocoupler dapat berbentuk bermacam-macam. Bila hanya digunakan untuk mengisolasi level tegangan atau data antara sisi kiri transmitter dan sisi kanan receiver maka Optocoupler ini biasanya dibuat dalam bentuk yang solid tanpa ada ruang antara LED transmitter dan phototransistor receiver. Jadi, cahaya yang lewat tidak dapat dihalangi. Namun, bila kegunaannya justru untuk mendeteksi adanya penghalang antara transmitter dan receiver maka di bagian tengah (antara LED dan phototransistor) diberi ruang uji untuk penghalang tersebur. Contoh aplikasinya antara lain Optocoupler dengan piringan Rotary Encoder untuk


deteksi kecepatan putar motor, sistem deteksi lubang penanda disket pada disk drive komputer, (opto) limit switch pada printer, dan lain-lain. Aplikasi lanjut misalnya digunakan sebagai sensor kecepatan atau putaran, seperti prinsip kerja tachometer. Output rangkaian dapat dihubungkan ke Input Port sistem, atau diumpankan ke pin interrupt. 7.2.4 LDR (Light Dependent Resistor)

LDR ini memenfaatkan cahaya tampak sebagai pemicu perubahan nilai resistansinya. Bila perubahan nilai resistansi ini dimanfaatkan sebagai parameter perubahan tegangan dan digabung dengan rangkaian komparator, ia berfungsi sebagai sensor uji dua keadaan. Namun, bila keluaran tegangan analog diumpankan secara langsung ke sistem, dengan ADC (Analog to Digital Coverter) misalnya, ia dapat dioperasikan secara linier dengan konversi nilai tegangan analog. Contoh sebuah rangkaian dasar LDR diberikan pada Gambar 7.4.

Gambar 7.4:Sebuah rangkaian LDR 7.2.5 LED Infra Merah dan Phototransistor

Optocoupler juga dapat dibuat dari peranti terpisah, yaitu LED infra merah dan phototransistor. Bila dirangkai terpisah untuk mendapatkan efek transmisi cahaya pantul maka dalam aplikasi, LED infra merah ini digunakan bersama dengan phototransistor infra merah. LED sebagai transmitter, sedangkan phototransistor sebagai receiver dan sensornya. Prinsip kerjanya sebenarnya sama dengan Optocoupler, hanya dalam bentuk fisik memang berbeda. Hal ini karena aplikasinya diarahkan berbeda. Penempatan LED dan phototransistor tidak selalu harus menempati posisi-posisi tetap.


Rangkaian dasar Transmitter/Receiver (Tx/Tr) infra merah ini diberikan pada Gambar 7.5. Rangkaian sensor ini banyak dioperasikan dalam uji kondisi dua keadaan, yaitu dengan atau tanpa cahaya infra merah. Dalam aplikasi, metode transmisi cahaya infra merah dapat dimanipulasi sedemikian rupa. Misalnya, agar terisolir dari cahaya tampak (visiblel light), informasi cahayanya dibuat dalam bentuk gelombang sinus atau kotak. Akan tetapi, kondisi yang diujinya tetap ada atau tidak ada cahaya infra merah. Aplikasi lanjut, misalnya digunakan dalam sensor/transmitter remote control pada peralatan apliances, seperti televisi, sound system, bahkan remote control pintu garasi mobil. Dalam hal ini, cahaya transmisi itu telah ditumpangi sinyal-sinyal modulasi yang didekode secara tertentu, sedangkan pada sisi receiver-nya dilengkapi rangkaian encoder yang bersesuaian pula.

Gambar 7.5:Sebuah rangkaian sensor TX-RX infra merah 7.2.6 Sensor Ultrasonic


Sensor ini terdiri dari dua bagian, yaitu transmitter dan receiver dengan komponen yang sama, yaitu piezoelectric transducer. Komponen ultrasonic ini bekerja berdasarkan prinsip speaker konvensional. Hanya frekuensi resposnya dibatasi secara tajam, yaitu pada 40 KHz. Bila difungsikan sebagai speaker, ia akan mengeluarkan suara ultra dengan frekuensi 40 KHz, sedangkan bila difungsikan sebagai microphone, ia hanya akan memproses sinyal suara yang mempunyai frekuensi 40 KHz. Seperti yang kita ketahui, suara ultra tidak akan dapat didengarkan oleh telinga manusia. Frekuensi ini juga tidak efisien dipancarkan ke space dengan cara resonansi pancaran gelombang radio karena akan memerlukan antena yang sangat besar dan panjang. Pada dasarnya, sensor ini digunakan juga untuk uji kondisi dua keadaan, yaitu ada atau tidak adanya ultra sonic. Dalam aplikasi, metode transmisi dan switching informasi terimanya juga bermacam-macam. Namun, sebagian besar state atau keadaan yang dijadikan pedoman uji tetap menggunakan uji dua kondisi tersebut.

Gambar 7.6:Sebuah contoh rangkaian sensor TX-RX Ultrasonic Pada Gambar 7.6, ditunjukkan sebuah contoh rangkaian TX/RX Ultrasonic yang dapat dihubungkan langsung ke sebuah bit Input Port sistem minimum. Rangkaian sensor ini dapat digunakan untuk mengukur jarak antara sensor TX/RX ke dinding pemantul, dengan cara menghitung selang waktu yang dibutuhkan oleh ultrasonic untuk menempuh jarak dari transmitter ke dinding pemantul dan kembali ke receiver. Untuk aplikasi ini,


output sensor dapat dihubungkan ke pin interrupt CPU dan memprogramnya dengan manggunakan basis interrupt untuk deteksi sinyal terimanya. 7.2.7 Sensor Proximity

Sensor ini khusus digunakan untuk mendeteksi adanya logam jenis-jenis tertentu dengan menggunakan metode perubahan nilai induktansi dari kepala sensor bile berdekatan dengan suatu logam. Nilai sensing ini pada dasarnya juga didefinisikan untuk dua keadaan saja, yaitu ada atau tidak ada logam yang terdetekdsi. Sensor berbasis sifar proximity ini banyak digunakan untuk keperluan sensing di peralatan yang dioperasikan untuk jangka panjang dan di daerah bercuaca dan bertemperatur berubah-ubah secara ekstrim. Misalnya, dipakai sebagai sensor-sensor posisi landing gear pesawat udara. Sensor ini juga banyak digunakan di peralatan atau instrumentasi pabrik yang bekerja dengan temperatur tinggi.

Gambar 7.7: Sensor proximity digunakan sebagai linear position (displacement) sensor Gambar di atas memperlihatkan sebuah sensor posisi (translasi) yang akurat menggunakan prinsip proximity atau perubahan medan magnit yang disebabkan oleh perubahan posisi secara linier. Contohnya adalah komponen HMR4001 buatan Honeywell yang mampu mendeteksi pergerakan yang sangat teliti dari (0-10) mm. LVDT (Linier Variable Displacement Transducer) umumnya juga menggunakan teknik proximity menggunakan kumparan peka magnit dalam mendeteksi pergerakan yang relatif amat sempit namun presisi.


7.2.8

Sensor Kelembaban

Pada prinsipnya, sensor ini sama dengan LDR, yaitu perubahan nilai resistansi sebanding (baik berbanding lurus maupun berbanding terbalik) dengan besaran kelembaban yang di-sensing. Umumnya, digunakan sensor berbasis kimia (electrochemical) peka kelembaban untuk mengonversinya ke dalam tegangan. 7.2.9 Sensor TekananSensor ini lebih dikenal sebagai Strain-Gage Transducer (Transmitter Reducer) atau berupa load-cell. Komponen ini melakukan konversi dari besaran tekanan yang berubah-ubah ke besaran tegangan yang berubah-ubah dalam kesebandingan. Prinsip interfacing-nya relatif sama dengan interfacing proximity sensor. Parameter yang berubah-ubah biasanya adalah nilai kapasitansi.

7.2.10

Sensor Temperatur

Sensor ini dipakai secara meluas di industri. Mulai dari komponen yang murah, misalnya resistor NTC (Negative Temperature Coefficient) dan PTC (Positive Temperature Coefficient) sampai sensor-sensor suhu tinggi (di atas 2000 derajat) yang berharga realtif mahal. Bila sensor temperatur dioperasikan untuk dasar switching ON/OFF, misalnya digabung dengan rangkaian comparator maka ia berfungsi sebagai sensor ON/OFF juga. Namun, bila nilai derajat suhu dikonversikan ke tegangan analog dan dijadikan masukkan Analog to Digital Converter, ia tidak lagi termasuk sebagai sensor dua keadaan, meskipun satuan terkecil datanya tetapberdasarkan bit. Maksudnya, output hasil akhir konversi analog adalah nilai yang juga dapat diubah ke dalam konfigurasi biner. Jadi, perubahan terkecil di posisi

LSB juga bersifat digitized atau berorientsi bit. Prinsip dasar rangkaiannya adalah sama dengan rangkaian LDR. Namun, yang perlu diperhartikan adalah koefisien temperaturnya, apakah berlaku sebagai Negative Coefficient atau Positive Coefficient. Contoh rangkaian untuk operasi ON/OFF diberikan pada Gambar 7.8 berikut ini.


Gambar 7.8:Contoh rangkaian sensor temperatur yang beroperasi secara ON/OFF 7.3 INTERFACING KE PERANTI OUTPUT Pengertian peralatan Output dalam konteks pembahasan ini adalah segala rangkaian atau peripheral yang dihubungkan ke sistem minimum dan berlaku sebagai suatu bagian dari sistem yang meminta data dari CPU dengan perintah OUT (output instruction). Dalam berbagai macam teknik manipulasi instruksi OUT beserta pengaruh yang diinginkan, batasan ini memang menjadi relatif. Misalnya teknik multiplexing I/O Port untuk rangkaian scanning Ketboard, sensor, dan sebagainya. Namun dalam peralatan output dengan orientasi kerja tiap BIT dari 8 bit data yang dikandung dalam instruksi OUT, dapat diartikan bahwa peralatan ini merupakan terminal akhir dari suatu proses out instruction. Beberapa peralatan atau komponen output yang termasuk dalam kategori ini antara lain LED, relay, solenoid, driver untuk DC-AC Motor, driver untuk switching arus besar, buzzer, sistem alarm, dan berbagai peralatan output khusus. Berikut ini diterangkan beberapa rangkaian dasar dan aplikasi interfacing untuk peralatan output tersebut. 7.3.1 LED (Light Emiting Diode)

Salah satu fungsi output port yang paling dasar adalah memberikan informasi hasil proses melalui indikasi lampu atau tanda tunggal. Biasanya, informasi ini berupa lampu-lampu yang berarus kecil. Untuk pemakaian jangka panjang, sering ditempuh dengan cara memilih LED yang diketahui mempunyai umur emisi elektron untuk menyala relatif lebih lama ketimbang lampu-lampu yang dibuat dengan menggunakan nyala filamen. Cara yang paling sederhana untuk membuat lampu lampu tanda dalam suatu sistem peralatan kontrol adalah merangkaikan LED secara langsung ke output port dari suatu PIO dengan cukup memasang sebuah resistor 390 sampai 1K secara seri. Cara ini cukup efektif karena arus maksimal yang dapat diberikan oleh output port berbagai macam PIO biasanya sekitar 5 mA per bit saluran, cukup untuk menyalakan LED dengan cukup terang. Meskipun demikian, cara ini sebaiknya dihindari karena membuat PIO bekerja cukup berat dalam memasok arus ke LED secara langsung.


Bila menginginkan arus yang lebih besar, output port ini dapat dikuatkan melalui rangkaian driver. Rangkaiannya adalah seperti Gambar 7.9.

Gambar 7.9:Dua macam cara menghubungkan LED ke output port Tampak pada gambar di atas, selain dengan cara menghubungkan LED langsung via resistor, bisa juga digunakan rangkaian driver sebuah gate buffer (inverter) yang dimanfaatkan untuk meningkatkan kemampuan output port dalam memasok arus ke LED. Perlu diketahui bahwa LED dibuat dalam berbagai tipe, baik bentuk, kemasan, maupun arus kemudinya. Untuk menyesuaikan arus kerjanya, nilai resistor seri pada output 74HC04 dapat diperkecil hingga sekitar 100. 7.3.2 Interfacing ke Relay

Cara yang lebih efektif untuk dapat mengemudikan arus besar dari suatu Output Port adalah dengan menggunakan rangkaian driver relay. Perhatikan rangkaian driver relay pada Gambar 7.10.


Gambar 7.10:Rangkaian Driver Relay Dari Gambar 7.10, tampak bahwa sisi driving memerlukan arus yang relatif jauh lebih kecil daripada arus yang dapat lewat pada kontaktornya. Oleh karena itu, relay dipandang sebagai interface yang sangat memadai untuk mengatasi kebutuhan kontrol arus-arus besar meskipun ada kelemahan yang nyata, yang itu timbulnya bunga api pada kontaktor. 7.3.3 Besar Mengatasi masalah bunga api yang timbul pada kontaktor relay relatif sulit dan mahal bila ditempuh dengan memperbaiki struktur fisik relay. Meskipun untuk arus yang sangat besar, penggunaan relay tidak dapat digantikan oleh komponen-komponen switching semikonduktor. Misalnya, untuk Automatic Circuit Breaker transmisi tegangan tinggi dan arus di atas 100 A, penggunaan relay tetap menjadi jalan keluarnya. Untuk mengurangi bunga api yang timbul, bisa dilakukan dengan misalnya memperbaiki mutu logam kontaknya, memberikan pelumas, menggunakan sistem hidrolis sebagai tungkai gerak kontak, dan lain-lain. Cara yang murah untuk keperluan switching arus di bawah 20 A adalah mengganti rangkaian relay tersebut dengan rangkaian switching elektronik yang solid, menggunakan transistor-transistor Switching, SCR, TRIAC, atau semacamnya. Jelas, oleh karena komponen ini adalah komponen semikonduktor maka tidak akan ada bunga api yang timbul. Namun, ada kelemahan yang khas untuk komponen semikonduktor ini, yaitu timbulnya panas yang berlebihan bila arus yang dikemudikannya sudah mendekati batas maksimal kerjanya. Bila mendekati maksimum, apalagi Interfacing ke Rangkaian Switching Arus


melebihinya, komponen semikonduktor ini akan menghasilkan panas yang berlebihan sehingga tentu saja akan cepat rusak. Untuk itu, pemasangan heatsink pada komponen semikonduktor ini mutlak perlu sebagai kompensasi panas yang terjadi. Untuk masalah kebutuhan switching arus DC yang relatif besar, dapat digunakan transistor-transistor switching yang khusus. Rangkaiannya bisa terdiri dari beberapa tingkar penguatan, dimulai penguatan awal dengan arus bias relatif kecil (orde di bawah 5mA). Dapat pula digunakan transistor darlington dengan melipatgandakan penguatan awal. Bila bebannya bersifat induktif, perlu dipasang diode secara paralel dengan beban. Hal ini dimaksudkan untuk mengompensasi arus balik GGL (gaya gerak listrik) dari kondisi ON ke OFF. Selain transistor, terdapat pula beberapa macam Optocoupler yang digunakan khusus untuk mengemudikan arus-arus besar (sampai 20A). Dalam hal ini, Optocoupler berlaku sebagai peralatan output. Sisi LED dihubungkan ke Output Port, sedangkan sisi phototransistor yang telah diperkuat, yang tak lain adalah rangkaian switching, dihubungkan ke peralatan yang dikemudikan. 7.3.4 Interfacing ke DC Motor

DC Motor umum yang menggunakan sikat (brush), yang menggunakan lilita pada rotor dan menggunakan magnet tetap pada sisi stator, pada dasarnya dapat dianggap sebagai suatu beban yang dapat dihubungkan langsung ke rankaian swithing arus DC. Oleh karena itu, pemilihan rangkaian yang tepat cukup diperoleh dengan memperhatikan besar kebutuhan arus untuk memutar DC Motor secara nominal. Lilitan pada DC Motor dapar diidentikan dengan lilitan pada kumparan relay sehingga rangkaian driver-nya relatif sama.


Berikut ini ditunjukkan sebuah rangkaian driver DC Motor yang dapat memutar motor satu arah.

Gambar 7.11:Contoh rangkaian driver DC Motor putaran searah Pada beberapa kasus, sering kali diperlukan arah putaran DC Motor yang berubah-ubah. Prinsip dasar untuk mengubah arah putarannya ini adalah dengan membalik polaritas pada suatu tegangannya. Hal ini dapat diperoleh dengan memanfaatkan rangkaian seperti pada gambar 7.12.


Gambar 7.12:Contoh rangkaian driver DC Motor putaran bolak-balik Dengan memperhatikan pin G1 dan G2, pemilihan arah putar motor di Gambar 7.12 dapat dilakukuan berdasarkan Tabel 7.1 berikut ini. Tabel 7.1 Formasi bit untuk pemilihan arah putar DC Motor G1 G2 0 0 0 1 1 0 1 1 7.4 Motor OFF Berputar ke kanan (Clock Wise) OFF Berputar ke kiri (Counter Clock Wise)

PROYEK EKSPERIMEN: ROBOT ROAD RUNNER

Setelah memelajari prinsip dasar interfacing berorientasi bit, kini Anda dapat mencoba sebuah eksperimen sederhana yang melibatkan kontrol inputoutput, sensor dan motor pada sebuah proyek robotik ini. MCV (Microprocessor Controlled Vehicle) sederhana yang diberi nama Road Runner ini adalah sebuah model robot yang digerakkan oleh dua roda, kiri dan kanan. Roda-roda ini masing-masing digerakkan oleh motor DC yang dapat dikemudikan oleh level TTL dalam logika 0 untuk stop atau


1 untuk jalan. Road Runner diprogram agar dapat bergerak/berjalan sesuai jalur yang telah dibuat (line follower). Jalur ini berupa garis tebal berwarna gelap yang berada di lantai. Road Runner bekerja mendeteksi jalur ini dengan mengandalkan dua buah sensor yang dapat membedakan ada atau tidaknya berdasarkan informasi warna lantainya. Ilustrasi tampak atas serta lantainya ditunjukan dalam Gambar 7.13.

Gambar7.13:Robot Road Runner untuk eksperimen Adapun diagram blok rangkaian kontrolnya diperlihatkan pada Gambar 7.14 berikut ini.

Gambar 7.14:Rangkaian Kontrol Road Runner


Sensor penjejak jalur hitam dapat dibuat dari rangkaian TX-RX inframerah seperti pada Gambar 7.5 sebelumnya. Limit switch dengan rangkaian seperti Gambar 7.2 berguna untuk mendeteksi apabila robot menabrak penghalang. Program lengkap untuk eksperimen yang dibuat dalam bahasa assembly dapat dilihat dalam listing berikut ini.






Dengan program di atas, robot dapat diuji coba pada sirkuit seperti gambar di bawah ini.

Gambar 7.15:Contoh sirkuit untuk uji coba Robot Road Runner -oo0oo-

Download - BAB 7 Potrait

Top Related