Modul 4 Elektronika dan Sistem Digital
01.19
MODUL IV
OP-AMP DAN PEMBANGKIT GELOMBANG ISYARAT
1.1 Tujuan [kembali]
1. Merangkai dan menguji rangkaian inverting amplifier dan non inverting Amplifier
2. Merangkai dan menguji penguatan pada suatu rangkaian amplifier
3. Merangkai dan menguji rangkaian triangle wave generator
1.2 Alat dan Bahan [kembali]
1. Panel rangkaian op-amp
2. Modul Triangle Wave Generator
3. Osiloskop
4. Multimeter
5. Jumper
1.3 Dasar Teori [kembali]
Operational Amplifier
Operational Amplifier atau yang di singkat op-amp merupakan salah satu komponen analog yang sering digunakan dalam berbagai aplikasi rangkaian elektronika.Aplikasi op-amp yang paling sering dipakai antara lain adalah rangkaian inverter, non-inverter, buffer, adder (penjumlah),integrator dan
differensiator.
1. Rangkaiaan Inverting
Rangkaian penguat inverting merupakan rangkaiaan elektronika yang berfungsi untuk memperkuat dan membalik polaritas sinyal masukan. Jadi, ada tanda minus pada rumus penguatannya. Penguatan inverting amplier adalah bisa lebih kecil nilai besaran dari 1. Sebuah penguat pembalik menggunakan umpan balik negatif untuk membalik dan menguatkan sebuah tegangan.
Resistor Rf melewatkan sebagian sinyal keluaran kembali ke masukan. Karena keluaran tak sefase sebesar 180 derajat, maka nilai keluaran tersebut secara efektif mengurangi besar masukan. Rumus dan rangkaiaan inverting dideskripsikan sebagai berikut :
differensiator.
1. Rangkaiaan Inverting
Rangkaian penguat inverting merupakan rangkaiaan elektronika yang berfungsi untuk memperkuat dan membalik polaritas sinyal masukan. Jadi, ada tanda minus pada rumus penguatannya. Penguatan inverting amplier adalah bisa lebih kecil nilai besaran dari 1. Sebuah penguat pembalik menggunakan umpan balik negatif untuk membalik dan menguatkan sebuah tegangan.
Resistor Rf melewatkan sebagian sinyal keluaran kembali ke masukan. Karena keluaran tak sefase sebesar 180 derajat, maka nilai keluaran tersebut secara efektif mengurangi besar masukan. Rumus dan rangkaiaan inverting dideskripsikan sebagai berikut :
Penguat non-inverting amplier merupakan kebalikan dari penguat inverting, dimana input dimasukkan pada input non-inverting sehingga polaritas output akan sama dengan polaritas input tapi memiliki penguatan yang tergantung dari besarnya hambatan feedback dan hambatan input. Penguat ini memiliki masukan yang dibuat melalui input non-inverting. Dengan demikian tegangan keluaran rangkaian ini akan satu fasa dengan tegangan inputnya. Rumus dan rangkaiaan non-inverting dideskripsikan sebagai berikut:
Triangle Wave Generator atau Pembangkit Gelombang Segitiga umumnya terdiri dari 2 bagian utama. Bagian utama tersebut adalah rangkaian Non-Inverting schmitt triger oleh A1 dan rangkaian integrator yang dibangun oleh A2. Output rangkaian NonInverting schmitt triger pada Triangle Wave Generator atau Pembangkit Gelombang Segitiga ini berupa gelombang kotak yang digunakan untuk driver rangkaian integratorA2.
Rangkaian integrator yang diberi input gelombang kotak akan memberikan output berupa gelombang segitiga dan digunakan untuk umpan balik (feedback ke rangkaian Non-Inverting schmitt triger A1 pada rangkaian Triangular Wave Generator atau Pembangkit Gelombang Segitiga ini sehingga rangkaian NonInverting schmitt triger A1 akan memberikan input ke integrator lagi dan hal ini berulang terus
Gambar 4.3 Rangkaian Triangle Wave Generator
MODUL 2 ARDUINO TUGAS ASISTEN
00.46Modul II
a. Mempelajari aplikasi output pada mikrokontroller Arduino Mega 2560
b. Mempelajari aplikasi input pada mikrokontroller Arduino Mega 2560
c. Mempelajari I/O pada mikrokontroller Arduino Mega 2560
c. Mempelajari I/O pada mikrokontroller Arduino Mega 2560
1.2 Alat dan Bahan [kembali]
a. Module Arduino Mega 2560
b. LCD
c. SWICTH
d. KEYPAD
1.3 Dasar Teori [kembali]
Arduino merupakan sebuah modul elektronika mikrokontroller yang kini banyak digunakan dalam pembelajaran robotika karena simpel dan mudah dalam penggunaan nya, dan juga didukung dengan pemrograman yang juga opensource jadi kamu dapat mengembangkan program-program yang sudah ada untuk menjadi lebih baik lagi, dengan adanya opensource tersebut kamu juga tidak akan kesulitan untuk memprogram peralatan seperti sensor menggunakan platform arduiono karena sudah banyak tersedia library yang dapat kita gunakan.
Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang di dalamnya terdapat komponen utama, yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Mikrokontroler itu sendiri adalah chip atau IC (integrated circuit) yang bisa diprogram menggunakan komputer. Tujuan menanamkan program pada mikrokontroler adalah agar rangkaian elektronik dapat membaca input, memproses input tersebut dan kemudian menghasilkan output sesuai yang diinginkan. jadi mikrokontroler bertugas sebagai ‘otak’ yang mengendalikan input, proses dan output sebuah rangkaian elektronik.
Secara umum, Arduino terdiri dari dua bagian, yaitu:
- Hardware papan PCB input/output (I/ O) yang open source.
- Software Arduino Yang juga open source, meliputi software Arduino IDE untuk menulis program dan driver untuk koneksi dengan komputer.
Arduino Mega 2560 adalah papan pengembangan mikrokontroller yang berbasis Arduino dengan menggunakan chip ATmega2560. Board ini memiliki pin I/O yang cukup banyak, sejumlah 54 buah digital I/O pin (15 pin diantaranya adalah PWM), 16 pin analog input, 4 pin UART (serial port hardware). Arduino Mega 2560 dilengkapi dengan sebuah oscillator 16 Mhz, sebuah port USB, power jack DC, ICSP header, dan tombol reset. Board ini sudah sangat lengkap, sudah memiliki segala sesuatu yang dibuthkan untuk sebuah mikrokontroller. Dengan penggunaan yang cukup sederhana, anda tinggal menghubungkan power dari USB ke PC anda atau melalui adaptor AC/DC ke jack DC.
Spesifikasi
Chip mikrokontroller | ATmega2560 |
Tegangan operasi | 5V |
Tegangan input (yang direkomendasikan, via jack DC) | 7V - 12V |
Tegangan input (limit, via jack DC) | 6V - 20V |
Digital I/O pin | 54 buah, 6 diantaranya menyediakan PWM output |
Analog Input pin | 16 buah |
Arus DC per pin I/O | 20 mA |
Arus DC pin 3.3V | 50 mA |
Memori Flash | 256 KB, 8 KB telah digunakan untuk bootloader |
SRAM | 8 KB |
EEPROM | 4 KB |
Clock speed | 16 Mhz |
Dimensi | 101.5 mm x 53.4 mm |
Berat | 37 g |
A. LCD
LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor. Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan.
Pengendali / Kontroler LCD (Liquid Cristal Display)
Dalam modul LCD (Liquid Cristal Display) terdapat microcontroller yang berfungsi sebagai pengendali tampilan karakter LCD (Liquid Cristal Display). Microntroller pada suatu LCD (Liquid Cristal Display) dilengkapi dengan memori dan register. Memori yang digunakan microcontroler internal LCD adalah :
· DDRAM (Display Data Random Access Memory) merupakan memori tempat karakter yang akan ditampilkan berada.
· CGRAM (Character Generator Random Access Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan.
· CGROM (Character Generator Read Only Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut merupakan karakter dasar yang sudah ditentukan secara permanen oleh pabrikan pembuat LCD (Liquid Cristal Display) tersebut sehingga pengguna tinggal mangambilnya sesuai alamat memorinya dan tidak dapat merubah karakter dasar yang ada dalam CGROM.
Register control yang terdapat dalam suatu LCD diantaranya adalah.
· Register perintah yaitu register yang berisi perintah-perintah dari mikrokontroler ke panel LCD (Liquid Cristal Display) pada saat proses penulisan data atau tempat status dari panel LCD (Liquid Cristal Display) dapat dibaca pada saat pembacaan data.
· Register data yaitu register untuk menuliskan atau membaca data dari atau keDDRAM. Penulisan data pada register akan menempatkan data tersebut keDDRAM sesuai dengan alamat yang telah diatur sebelumnya.
Pin, kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu LCD (Liquid Cristal Display) diantaranya adalah :
· Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan menggunakan LCD (Liquid Cristal Display) dapat dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit.
· Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan jenis data yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low menunjukan yang masuk adalah perintah, sedangkan logika high menunjukan data.
· Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data, sedangkan high baca data.
· Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.
· Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini dihubungkan dengan trimpot 5 Kohm, jika tidak digunakan dihubungkan ke ground, sedangkan tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt.
B.SWITCH
Sakelar/switch adalah komponen mendasar dalam sebuah rangkaian listrik maupun rangkaian kontrol sistem. Fungsi utamanya adalah menghubungkan,memutuskan dan mengubah arah sambungan listrik.
C. RANGKAIAN CLOCK DAN PRINSIP KERJANYA
Rangkaian clock berfungsi untuk pembentuk/membangkitkan pulsa/gelombang kotak secara terus-menerus dan rangkaian ini tidak mempunyai kondisi stabil/setimbang. Rangkaian clock termasuk golongan Astabil Multivibrator dengan IC 555. Output rangkaian clock digunakan untuk input rangkaian-rangkaian logika yang sekuensial (berhubungan dengan waktu). Yang termasuk rangkaian logika sekuensial contohnya: Flip-Flop, Shift Register, dan Counter. Adapun fungsi rangkaian clock yaitu, untuk mengatur jalannya data dalam penggeseran ke kanan atau ke kiri, maupun dalam perhitungan/pencacahan bilangan biner. Yang dimaksud rangkaian Astabil Multivribator Adalah multivribator yang tidak stabil tegangan output-nya (tegangan pengeluarannya berubah-ubah) tanpa adanya sinyal masukan yang diberikan. Rangakaian clock dengan IC 555 besrta pulsa-pulsa pada pin 3dan pin 6 ditunjukkan pada gambar ini
C. RANGKAIAN CLOCK DAN PRINSIP KERJANYA
Rangkaian clock berfungsi untuk pembentuk/membangkitkan pulsa/gelombang kotak secara terus-menerus dan rangkaian ini tidak mempunyai kondisi stabil/setimbang. Rangkaian clock termasuk golongan Astabil Multivibrator dengan IC 555. Output rangkaian clock digunakan untuk input rangkaian-rangkaian logika yang sekuensial (berhubungan dengan waktu). Yang termasuk rangkaian logika sekuensial contohnya: Flip-Flop, Shift Register, dan Counter. Adapun fungsi rangkaian clock yaitu, untuk mengatur jalannya data dalam penggeseran ke kanan atau ke kiri, maupun dalam perhitungan/pencacahan bilangan biner. Yang dimaksud rangkaian Astabil Multivribator Adalah multivribator yang tidak stabil tegangan output-nya (tegangan pengeluarannya berubah-ubah) tanpa adanya sinyal masukan yang diberikan. Rangakaian clock dengan IC 555 besrta pulsa-pulsa pada pin 3dan pin 6 ditunjukkan pada gambar ini
Pada gambar rangkaian clock ,cara kerja dari sistem rangkaian tersebut. Pada simbol C akan naik melebihi kira-kira 2/3 Vcc jika ada tegangan yang masuk ke dalam rangkaian tersebut. Dan ada penggunaan rumus tersendiri jika Kapasitor C mulai dikosongkan dengan menggunakan komponen Rb . Rumus yang terjadi adalah :
T : Rb x C
Keluaran atau output akan naik dan juga tinggi jika tegangan di Kapasitor (C) mulai turun hingga mencapai rumus ( Vcc/3). Komponen IC 555 memiliki besar tegangan yang akan naik dan turun secara eksponensial. Gelombang segi empat menjadi bentuk dari keluaran atau output komponan IC 555 ini. Bentuk keluaran yang tidak simetri ini disebabkan waktu yang dibutuhkan untuk pengisian lebih lama dibandingkan dengan waktu untuk pengosongan komponen ini. Dan keadaan keluaran yang rendah lebih cepat dibandingkan dengan kadar keluaran yang lebih tinggi. Dan perhitungan untuk menentukan asimetris dari keluaran atau output rangkaian clock menggunakan rumus :
W : 0.693 (RA + Rb) * C
T : 0.693 * Rb * C
T : W + t
Dan W adalah lebar pulsa sementara t adalah waktu atau lama periode dengan besarnya frekuensi dihitung F : 1/T.
RANGKAIAN APLIKASI CLOCK
RANGKAIAN APLIKASI CLOCK
Flip-Flop
Rangkaian logika dengan dua output yang saling berlawanan.
dua kondisi kerja FF:
(1) Q = 0, Q’=1 :
(2) Q = 1, Q’ = 0 .
Macam Macam FLIP-FLOP :
1. RS-FLIP-FLOP
(1) Q = 0, Q’=1 :
(2) Q = 1, Q’ = 0 .
Macam Macam FLIP-FLOP :
1. RS-FLIP-FLOP
2. CRS FLIP-FLOP
3. T FLIP-FLOP
4. J-K FLIP-FLOP
D. TEORI RESET
Reset digunakan untuk kembali ke kondisi awal. Pada atmega 128 reset akan aktif low karena pada atmega reset terdapat garis diatasnya (inverter). Jika nilai masukan nya 0 ketika masuk ke reset akan menjadi 1 oleh karena itu reset pada atmega akan aktif low.
Reset digunakan untuk kembali ke kondisi awal. Pada atmega 128 reset akan aktif low karena pada atmega reset terdapat garis diatasnya (inverter). Jika nilai masukan nya 0 ketika masuk ke reset akan menjadi 1 oleh karena itu reset pada atmega akan aktif low.