RANCANG BANGUN SISTEM ENKRIPSI SEBAGAI SECURITY KOMUNIKASI HANDIE-TALKIE (HT)
MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER AVR SERI ATMEGA8535
Oleh
Yunita Susanty
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Keamanan merupakan salah satu aspek yang penting dalam sebuah sistem informasi. Banyak orang menyiasati bagaimana cara mengamankan informasi yang dikomunikasikan atau menyiasati bagaimana cara mendeteksi keaslian dari informasi yang diterimanya.
Kriptogarifi adalah ilmu yang mempelajari bagaimana menjaga keamanan suatu pesan (plaintext). Tugas utama kriptografi adalah untuk menjaga agar baik pesan atau kunci ataupun keduanya tetap terjaga kerahasiaannya dari penyadap (attacker). Penyadap pesan diasumsikan mempunyai akses yang lengkap dalam saluran komunikasi antara pengirim pesan dan penerima pesan. Penyadapan sering terjadi pada komunikasi melalui saluran internet maupun saluran telepon.
penyadapan
Dengan adanya kondisi tersebut, maka diperlukan suatu sistem yang security melalui sistem enkripsi khususnya pada perangkat telekomunikasi seperti HT (Handie-Talkie) yang tidak mengggunakan pulsa dalam kelangsungan berkomunikasi. HT merupakan perangkat komunikasi yang relatif murah karena menggunakan gelombang radio. Dengan demikian, sistem enkripsi dan deskripsi pada HT akan memberikan safety (keamanan) yang cukup terjamin sehingga informasi yang disampaikan dapat diterima oleh pihak yang diinginkan tanpa diketahui oleh pihak lain dan tanpa adanya gangguan.
B. Tujuan
Tugas akhir ini bertujuan untuk merancang dan mengimplementasikan suatu sistem enkripsi sebagai security komunikasi HT yang akan menjamin keamanan informasi yang disampaikan.
C. Pokok Permasalahan
Mengacu pada permasalahan yang ada maka perumusan perancangan ini ditekankan pada aspek berikut :
1. Merancang dan mengimplementasikan sistem enkripsi sebagai basis security komunikasi HT.
2. Membuat sistem pendeteksi keamanan informasi yang ditransmisikan melalui teknik modulasi FSK untuk membedakan dan mengidentifikasikan frekuensi-frekuensi yang digunakan pada perangkat HT.
3. Mensetting pengkondisi sinyal analog yang dihasilkan oleh sistem pendeteksi (sinyal digital) sehingga informasi yang disampaikan terdengar jelas melalui band frekuensi filter.
4. Membuat sistem security melalui teknik enkripsi dengan menggunakan mikrokontroler AVR seri ATMEGA8535. Sedangkan pengkondisi sinyal informasi (sinyal analog) yang diterima melalui konversi sinyal digital menjadi sinyal analog menggunakan DAC (Digital to Analog Converter).
D. Batasan Masalah
Dalam tugas akhir ini, perancangan sistem enkripsi sebagai komunikasi HT dibatasi pada hal-hal berikut :
1. Pengamanan dan proteksi informasi atau sistem enkripsi yang diimplementasikan adalah melalui pengkondisi sinyal dan penggunaan frekuensi yang digunakan.
2. Besaran yang dikondisikan dalam sistem enkripsi ini adalah berupa sinyal analog yang dihasilkan melalui sumber (source) yang diubah menjadi bentuk pulsa-pulsa listrik atau gelombang elektromagnetik.
3. Frekuensi suara manusia yang dikondisikan berada pada range 300 hingga 3400 Hz sedangkan frekuensi yang dihasilkan manusia umumnya 100-7500 Hz.
4. Sistem enkripsi yang diimplementasikan dalam perangkat HT tidak memperhitungkan adanya error detection dan error recovery yang mungkin bisa terjadi.
5. Untuk langkah awal, sistem enkripsi yang digunakan pada HT diupayakan dalam jarak komunikasi yang relatif dekat hingga semaksimal mungkin (sesuai dengan spesifikasi perangkat HT yang digunakan).
E. Manfaat
Perancangan ini memiliki manfaat-manfaat sebagai berikut :
1. Dapat menjaga keamanan dan keterjaminan informasi yang disampaikan dari sumber (source) ke tujuan (destination) tanpa diketahui oleh pihak-pihak yang tidak diharapkan melalui perangkat sederhana HT.
2. Dapat mengembangkan penerapan teknologi khususnya teknologi berbasis security melalui sistem enkripsi pada perangkat HT.
3.
II. Hipotesis
Perkiraan awal yang dapat mendukung perancangan sistem enkripsi sebagai security pada komunikasi HT adalah masukan informasi berupa sinyal analog akan difilter melalui lowpass filter yang kemudian disampling dan dikuantisasi dengan menggunakan teknik PCM (Pulse Code Modulation) pada ADC internal yang ada pada mikrokontroler AVR seri ATMega 8535. Agar informasi yang akan dikirimkan tidak dapat disadap oleh orang yang tidak berkepentingan maka sinyal yang telah dikuantisasi tersebut akan di acak menggunakan teknik enkripsi yang telah diprogram pada mikrokontroler AVR seri ATMega 8535. Hasil dari enkripsi ini kemudian akan dimodulasi dengan menggunakan modulasi FSK dan diteruskan ke pemancar FM yang ada pada HT sebagai transmitter. Dengan demikian informasi yang telah di enkripsi tidak dapat diterima oleh receiver lain kecuali receiver yang memiliki sistem deskripsi yang telah disetting pada mikrokontroler yang sama yaitu mikrokontroler AVR seri ATMega8535 serta menggunakan konversi sinyal digital menjadi sinyal analog dan proses demodulasi FSK.
III. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan laporan tugas akhir ini disusun sebagai berikut :
I. PENDAHULUAN
Memuat latar belakang masalah, tujuan, batasan masalah, rumusan masalah, manfaat, hipotesis dan sistematika penulisan tugas akhir.
II. TINJAUAN PUSTAKA
Berisi tentang dasar teori yang mendukung perancangan ini. Beberapa dasar teori ini meliputi tentang teori sistem enkripsi dan deskripsi, cryptographic system (cryptosystem), algoritma simetri dan simulasi sistem enkripsi dan deskripsi, model komunikasi, pesawat komunikasi multiarah, mikrokontroler AVR Seri ATMega8535.
III. METODE
Berisi rancangan dan realisasi sistem enkripsi pada perangkat HT, meliputi alat dan bahan, tahapan perancangan, spesifikasi alat, diagram blok dan cara kerja sistem, desain sistem enkripsi dan deskripsi pada perangkat HT, dan pemancar serta penerima FM
IV. PENGUJIAN DAN ANALISA
Merupakan pembahasan dan analisis data yang didapat selama perancangan dilakukan.
V. SIMPULAN DAN SARAN
Merupakan simpulan dari uraian yang telah disajikan dalam penulisan dan beberapa saran.
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Teori Sistem Enkripsi dan Deskripsi
Kriptografi bertujuan menjaga kerahasiaan informasi yang terkandung dalam data sehingga informasi tersebut tidak dapat diketahui oleh pihak yang tidak sah. Dalam menjaga kerahasiaan data, kriptografi mentransformasikan data jelas (plaintext) ke dalam bentuk data sandi (ciphertext) yang tidak dapat dikenali. Ciphertext inilah yang kemudian dikirimkan oleh pengirim (sender) kepada penerima (receiver). Setelah sampai di penerima, ciphertext tersebut ditranformasikan kembali ke dalam bentuk plaintext agar dapat dikenali.
Proses tranformasi dari plaintext menjadi ciphertext disebut proses Encipherment atau enkripsi (encryption), sedangkan proses mentransformasikan kembali ciphertext menjadi plaintext disebut proses dekripsi (decryption).Untuk mengenkripsi dan mendekripsi data, kriptografi menggunakan suatu algoritma (cipher) dan kunci (key). Cipher adalah fungsi matematika yang digunakan untuk mengenkripsi dan mendekripsi. Sedangkan kunci merupakan sederetan bit yang diperlukan untuk mengenkripsi dan mendekripsi data. Secara sederhana istilah-istilah di atas dapat digambarkan sebagai berikut :
Gambar 1. Proses Enkripsi/Dekripsi Sederhana [3]
D. Algoritma Simetri dan Simulasi Sistem Enkripsi dan Deskripsi
Berikut ini adalah salah satu bentuk algoritma sistem enkripsi dan deskripsi yang akan digunakan pada HT :
1. Kriptografi Caesar (Chesar Cipper)
Kriptografi Caesar merupakan salah satu kriptografi yang paling tua dan paling sederhana. Menurut sejarah, ini adalah cara Julius Caesar mengirimkan surat cinta kepada kekasihnya Cleopatra. Dalam kriptografi Caesar, maka setiap huruf akan dituliskan dalam huruf lain hasil pergeseran 3 buah huruf. Kriptografi Caesar ini adalah kriptografi substitusi karena setiap huruf akan digantikan huruf lain.[8]
Sebagai contoh, huruf A akan digeser 3 huruf menjadi huruf D, B akan digeser 3 huruf menjadi E, J akan digeser menjadi M, O akan menjadi R dan seterusnya. Pergeseran ini juga berputar kembali ke awal abjad sehingga sesudah huruf Z diikuti kembali oleh huruf A. Kriptografi Caesar ini dikenal sebagai monoalphabetic substitution cipher karena satu huruf tertentu pasti akan berubah menjadi huruf tertentu yang lain.
Tabel 1. Tabel pergeseran huruf pada kriptografi Caesar [8]
Rumus kriptografi secara umum dapat dituliskan sebagai berikut:
C = E (P ) = (P+k ) mod 26
P = D (C ) = (C- k) mod 26
di mana P adalah plaintext, C adalah ciphertext, k adalah pergeseran huruf sesuai dengan kunci yang dikehendaki.
2. Kriptografi Vigenere
Pada kriptografi Caesar pergeseran akan sama pada seluruh pesan. Jika kunci yang digunakan adalah huruf E, maka setiap huruf pada pesan akan bergeser 4 huruf. Begitu juga bila digunakan kunci-kunci lainnya. Pada kriptografi Vigenere, plaintext akan dienkripsi dengan pergeseran huruf seperti pada kriptografi Caesar tetapi setiap huruf di dalam plaintext akan mengalami pergeseran yang berbeda. [8]
Pergeseran setiap huruf pada plaintext ditentukan oleh huruf pada posisi yang sama (lihat tabel 2). Dan pergeseran ini ditentukan oleh tabel yang sama dengan tabel pada kriptografi Caesar.
Kunci pada kriptografi Vigenere adalah sebuah kata bukan sebuah huruf. Kata kunci ini akan dibuat berulang sepanjang plaintext, sehingga jumlah huruf pada kunci akan sama dengan jumlah huruf pada plaintext. Pergeseran setiap huruf pada plaintext akan ditentukan oleh huruf pada kunci yang mempunyai posisi yang sama dengan huruf pada plaintext. Kriptografi Vigenere ini dikenal sebagai polyalphabetic substitution cipher, karena enkripsi terhadap satu huruf yang sama bisa menghasilkan huruf yang berbeda.
Sebagai contoh, jika plaintext adalah INI PESAN RAHASIA, maka jika kita gunakan kunci kata BESOK, maka kunci ini akan diulang sama panjang dengan plaintext. Setiap huruf pada kata BESOK mempunyai pergeseran yang berbeda, sehingga setiap huruf akan mengalami pergeseran yang berbeda. Huruf yang sama bisa menghasilkan cipher yang berbeda.
Tabel 3. Contoh kriptografi Vigenere [8]
Penggunaan lebih dari satu huruf dalam suatu enkripsi ini yang membuat kriptografi Vigenere disebut polyalphabetic cipher. Keuntungan dari kriptografi polyalphabetic cipher adalah sulitnya melakukan analisa frekwensi (frequency analysis) terhadap munculnya suatu huruf dalam ciphertext. Analisa frekuensi adalah suatu cara untuk melakukan cryptanalysis terhadap suatu ciphertext dengan menghitung berapa sering suatu huruf muncul pada ciphertext tersebut dengan memperbandingkan dengan berapa sering suatu huruf muncul dalam pesan atau tulisan normal.
3. Kriptografi Autokey
Kriptografi Autokey adalah pengembangan dari kriprografi Caesar dan Vigenere. Cara melakukan enkripsi sama dengan kedua kriptografi sebelumnya. Pada kriptografi Autokey juga digunakan sebuah kata sebagai kunci. Kunci ini kemudian diikuti dengan plaintext sehingga membentuk huruf-huruf yang sama panjang dengan plaintext. Urutan huruf-huruf ini yang akan digunakan sebagai kunci pada saat enkripsi.
Contoh, jika plaintext adalah INI PESAN RAHASIA, maka jika kita gunakan kunci kata BESOK, maka kata BESOK akan disisipkan di depan plaintext INI PESAN RAHASIA. Kemudian enkripsi dilakukan sama dengan enkripsi Caesar dan Vigenere.
Tabel 7. Contoh Kriptografi Autokey [8]
D. Pesawat Komunikasi Multiarah [10]
Pesawat komunikasi multiarah merupakan pesawat yang bisa digunakan untuk memancarkan dan juga bisa untuk menerima sinyal-sinyal elektromagnetik pada jalur komunikasi tertentu. Pesawat ini sering disebut peawat “transceiver” yang berasal dari kata transmitter (memancar) dan receiver (menerima). Jadi, alat ini dapat digunakan untuk pembicaraan secara langsung.
Bentuk yang paling sederhana dari pesawat transceiver ini adalah walky talky yang secara sederhana hanya mampu untuk berkomunikasi kurang lebih 1 kilometer saja. Bentuk lainnya yang lebih menjangkau adalah pesawat HT (Handi-Talkie), CB (Citizen Band), 80 meter band, 11 meter band, dan sebagainya. Semua itu adalah bentuk pesawat transceiver yang sempurna. Sedang pada pesawat Walky Talky bukanlah pesawat komunikasi yang memadai karena hanya menggunakan penguat tunggal pada sistem modulatornya sehingga sifatnya hanya untuk permainan saja.
Selain bentuk-bentuk pesawat tersebut, sekarang ini orang lebih tertarik dengan pesawat transceiver jalur FM yang dirasa lebih bening dan enak didengarkan, disamping antena yang digunakan juga relatif sederhana. Hanya saja pesawat transceiver jalur FM ini tidak mampu menembus jarak sejauh pesawat transceiver jalur AM.
E. Mikrokontroler AVR Seri ATMega8535 [11]
Mikrokontroler AVR memiliki arsitektur RISC 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16 bit dan sebagian besar instruksi dalam 1 (satu) siklus clock, berbeda dengan instruksi MCS51 yang membutuhkan 12 siklus clock. Hal ini terjadi karena kedua jenis mikrokontroler tersebut memiliki arsitektur yang berbeda. AVR berteknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing), sedangkan seri MCS51 berteknologi CISC (Complex Instruction Set Computing). Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega, dan AT86RFxx. Pada dasarnya, yang membeda-bedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan sama.
1. Arsitektur ATMega8535 [11]
ATMega8535 memilii abgian struktur bagian sebagai berikut :
a. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D.
b. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran
c. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan perbandingan.
d. CPU yang terdiri atas 32 buah register.
e. Watchdog Timer dengan osilator internal.
f. SRAM sebesar 512 byte.
g. Memori Flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write.
h. Unit interupsi internal dan eksternal.
i. Port antarmuka SPI
j. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.
k. Antarmuka komparator analog.
l. Port USART untuk komunikasi serial.
2. Fitur ATMega8535 [11]
Kapabilitas detail dari ATMega8535 adalah sebagai berikut :
a. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.
b. Kapabilitas memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte, dan EEPROM (Electrically Erasable Programmable read Only Memory) sebesar 512 byte.
c. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel.
d. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.
e. Enam pilihan mode sleep menghemat penggunaan daya listrik.
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Tempat dan Waktu
Penelitian Tugas Akhir ini dilakukan di Laboratorium Teknik Telekomunikasi Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung. Penelitian dimulai dari Agustus 2006 sampai dengan bulan Januari 2007.
B. Alat dan Bahan
Alat dan Bahan-bahan yang digunakan dalam Tugas Akhir ini adalah:
1. Multimeter.
2. Osiloskop.
3. Function generator.
4. Komputer.
5. Downloader.
6. Solder dan peralatan pendukung untuk merealisasikan rangkaian di PCB.
7. Project Board.
8. HT (Handie-Talkie)
C. Langkah-langkah Kerja Perancangan dan Realisasi Rangkaian
Langkah-langkah kerja yang dilakukan dalam perancangan dan realisasi sistem deskripsi sebagai basis security dan proteksi komunikasi HT (Handie-Talkie) menggunakan mikrokontroler AVR adalah sebagai berikut:
1. Penentuan spesifikasi alat
Penentuan spesifikasi alat dimaksudkan agar alat yang dibuat memiliki karakteristik sesuai dengan yang diharapkan.
2. Pembuatan blok diagram
Pembuatan blok diagram bertujuan untuk mempermudah realisasi sistem deskripsi sistem deskripsi sebagai basis security dan proteksi komunikasi HT menggunakan mikrokontroler AVR.
3. Implementasi rangkaian sistem deskripsi sistem deskripsi sebagai basis security dan proteksi komunikasi HT menggunakan mikrokontroler AVR.
Implementasi rangkaian dilakukan dengan tahapan-tahapan sebagai berikut :
a Menentukan komponen yang digunakan.
b Merangkai dan uji coba rangkaian dari masing-masing blok diagram.
c Membuat program dan melakukan download program ke mikrokontroler AVR.
d Menggabungkan rangkaian dari setiap blok diagram di project board.
e Melakukan uji coba rangkaian.
f Setelah perangkat HT menggunakan sistem deskripsi diuji coba dan dinyatakan berhasil maka rangkaian dirangkai di PCB.
4. Melakukan pengambilan data percobaan
Gambar 3.1 Diagram alir langkah kerja realisasi rangkaian.
D. Diagram Blok Sistem Enkripsi Handie-Talkie (HT)
Pada awalnya telepon ini hanya merupakan gabungan antara telepon biasa dengan perangkat transciever (transmisi dan receiver/penerima) biasa. Karena itu, sangat mudah disadap oleh telepon lain atau radio scaner sehingga bukan hanya keamanan yang tidak terjamin, bahkan telepon ini bisa digunakan oleh orang yang tidak berhak yang mengetahui frekuensi operasinya.
Berikut ini adalah blok diagram perancangan sistem enkripsi dan deskripsi pesawat komunikasi HT yang akan menjamin keamanan informasi yang disampaikan dari sumber ke tujuan.
Gambar 3.2 Diagram Blok Sistem Enkripsi dan Deskripsi Pesawat Komunikasi HT
E. Modulator Pengunci Pergeseran Frekuensi (Frequency Shift Keying/ FSK)
Untuk mengirimkan bit-bit digital maka diperlukan suatu sistem modulasi digital agar dapat mengkonversi bit-bit tersebut ke dalam bentuk sinyal analog. Modulasi digital yang dipakai ialah sistem FSK.
F. Pemancar Modulasi Frekuensi
Pemancar FM ini terdiri dari tiga bagian utama. Yaitu osilator, penyangga (buffer) dan penguat daya.
1. Osilator
Osilator yang digunakan adalah osilator LC
2. Rangkaian Penyangga (buffer)
Penyangga berfungsi untuk menstabilkan frekuensi dan/atau amplitudo osilator akibat dari pembebanan tingkat selanjutnya. Osilator yang dilengkapi dengan penyangga biasanya disebut sebagai exciter. Exciter sebenarnya sudah bisa dipakai sebagai pemancar FM dengan daya relatif kecil.
3. Penguat Daya
Sinyal yang diperoleh dari exciter masih relatif kecil. Untuk mendapatkan daya yang lebih besar dibutuhkan penguat daya frekuensi radio.
DAFTAR PUTAKA
[1] P.H Smale. 1996. Sistem Telekomunikasi I Edisi Kedua. Terjemahan Ir. Chris Timoteus. Erlangga. Jakarta.
[2] http://www.informatika.org/~rinaldi/Kriptografi/2005- 2006/Makalah/Makalah2005-13.pdf
[3] Stallings, William. 2001. Dasar-Dasar Komunikasi Data. PT. Salemba Teknika. Jakarta.
[4] Roger L. Freeman. 1996. Telecommunication System Engineering 3rd Edition. John Willey & Sons. Inc. New York.
[5] http://pinguin.stttelkom.ac.id/jurnal/Jurnal-Mix/rancang%20bangun%20 demodulator%20fsk%20u-%20transmisi%20pd%20sal%20telepon /jurnal.pdf
[6] http://rendo.no-ip.info/artikel/Sekilas%20Mengenai%20Enkripsi%20 Data.pdf
[7] Suhata.S.T. 2003. Aplikasi Mikrokontroler Sebagai Pengendali Peralatan Elektronik. PT. ElekMediaKomputindo. Jakarta.
[8] Suhana, Ir. 1984. Buku Pegangan Teknik telekomunikasi. Pradnya Paramita. Jakarta.
[9] Thomas L Floyd. 1996. Electronics Fundamental Cicuit, Devaices and Applications 4th Edition. Prentice-Hall, Inc. New Jersey
[10] http://www.itee.uq.edu.au/~aupec/aupec00/lin200.pdf#search=%22tutorial %2Bpdf%20%20DAC%200800%22
[11] http://lecturer.eepis-its.edu/~tribudi/Dig_mod_3.pdf
[12] http://lecturer.eepis-its.edu/~tribudi/Dig_mod_1.pdf
[13] http://budi.paume.itb.ac.id/courses/ec5010/2005/purnomo-report2.pdf
www.EducatorsCorner.com
Sabtu, 27 Oktober 2007
PENINGKATAN PEROLEHAN ENERGI LISTRIK SEL SURYA DENGAN PENGATURAN KEMIRINGAN SUDUT MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER SERI AVR
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Krisis moneter yang dialami Indonesia dewasa ini secara langsung akan membawa dampak yang semakin nyata terhadap berbagai program pemerintah seperti distribusi penggunaan tenaga listrik ke seluruh wilayah Indonesia dan berbagai pengembangan teknologi lainnya termasuk di dalamnya program riset yang merupakan embrio bagi lahirnya revolusi teknologi. Dengan realita tersebut maka pengembangan listrik tenaga surya yang berbasis kepada efek photovoltaic dari piranti Sel Surya sebagai salah satu sumber tenaga listrik yang murah, bebas polusi, dan alami menjadi suatu pilihan yang tepat.
Namun realita yang ada sekarang ini penggunaan Sel Surya sebagai sumber listrik masih sangat minim dan belum bisa diandalkan sebagai suatu sumber tenaga alternatif yang dapat mengganti tenaga listrik (sumber: Artikel Sel Surya Danny Santoso M). Hal ini disebabkan oleh beberapa faktor seperti : kemampuan Sel Surya yang belum optimal dalam menghasilkan tenaga listrik, proses pembuatan Sel yang memerlukan operasi pembiayaan yang mahal, apalagi jika Sel tersebut masih harus diimpor bagi pembuatan modul Sel Surya, dan lain sebagainya. Teknologi Sel Surya merupakan salah satu jenis teknologi masa depan yang hingga kini para peneliti dari berbagai negara berlomba-lomba untuk memperoleh piranti Sel Surya yang murah dengan kualitas yang rasional serta dapat dijadikan produk industri yang dapat dipasarkan
Energi yang dikeluarkan oleh sinar matahari sebenarnya hanya diterima oleh permukaan bumi sebesar 69 persen dari total energi pancaran matahari. Suplai energi surya dari sinar matahari yang diterima oleh permukaan bumi sangat luar biasa besarnya yaitu mencapai 3 x 1024 joule pertahun, energi ini setara dengan 2 x 1017 Watt. Jumlah energi sebesar itu setara dengan 10.000 kali konsumsi energi di seluruh dunia saat ini. Dengan kata lain, dengan menutup 0,1 persen saja permukaan bumi dengan divais solar sel yang memiliki efisiensi 10 persen sudah mampu untuk menutupi kebutuhan energi di seluruh dunia saat ini (sumber: Artikel Iptek, Brian Yulianto).
Perolehan energi listrik yang dihasilkan menggunakan Sel Surya tersebut, belum dapat menjawab kebutuhan akan pasokan energi listrik, dan salah satu penyebabnya adalah pengaturan sudut penerimaan cahaya pada Sel Surya tersebut. Dengan pengaturan secara otomatis dan efektif, maka didapatkan perolehan energi listrik yang optimal dan sesuai kebutuhan si Pemakai.
Dengan beberapa faktor tersebut di atas diharapkan juga akan semakin mendorong para peneliti Indonesia di bidang ini untuk lebih memfokuskan kemampuan membuat Sel Surya secara riil yang kompetitif dengan berbagai cara termasuk mencari terobosan baru yang sesuai dengan kondisi di Indonesia.
Saat ini salah satu kendala dalam mengendalikan Sel Surya masih secara manual, artinya, pemakai meletakkan Sel Surya pada posisi dengan kemiringan yang menurutnya sesuai dengan hasil yang diharapkan. Untuk itulah diperlukan sebuah pengontrolan gerakan dari wahana Sel Surya, agar dapat diperoleh suatu sudut kemiringan yang sesuai dan optimal dalam perolehan energi.
1.2 Rumusan Masalah
Perolehan energi listrik menggunakan Sel Surya salah satunya ditentukan kemiringan sudut penerimaan cahaya langsung dari matahari. Pasokan energi akan lebih optimal jika datangnya sinar matahari tegak lurus dengan wahana Sel Surya. Karena penerimaan cahaya yang langsung tegak lurus dengan matahari, akan meningkatkan jumlah intensitas cahaya yang jatuh pada wahana Sel Surya. Sehingga pada akhirnya akan meningkatkan nilai energi listrik yang dihasilkan oleh Sel Surya tersebut.
Wahana Sel Surya dikendalikan oleh sistem aktuator yang akan bergerak sesuai dengan sudut kemiringan yang diinginkan, ketika sensor yang terpasang dikenai sejumlah intnsitas cahaya yang datang, rangkaian pengkondisi sinyal akan memberikan isyarat masukan bagi mikrokontroler yang kemudian dapat mengatur sistem aktuator pada wahana Sel Surya. Sehingga didapatkan model kemiringan wahana Sel Surya yang tepat tegak lurus dengan sinar matahari.
1.3 Tujuan
Tujuan penulisan karya ilmiah ini adalah untuk:
1. Mengatur secara otomatis wahana Sel Surya agar mendapatkan sudut yang optimal dan efektif dalam perolehan energi listrik.
2. Mengukur peningkatan perolehan energi listrik dari Sel Surya yang dikendalikan dengan Mikrokontroler seri AVR.
1.4 Manfaat
Manfaat yang akan didapatkan dari penulisan karya ilmiah ini adalah :
1. Sebagai bahan penunjang untuk diaplikasikan pada instrumentasi dalam meningkatkan perolehan energi listrik menggunakan Sel Surya
2. Literatur yang dapat digunakan sebagai bahan penelitian untuk berbagai Sel Surya secara otomatis tanpa harus dioperatori oleh manusia.
II. TELAAH PUSTAKA
2.1 Sejarah Sel Surya
Sejarah perkembangan industri “Photovoltaic”(PV) telah berjalan sekitar 50 tahun, dan telah banyak pula penelitian dilakukan dengan harapan suatu saat dapat menghasilkan sel surya yang murah dan layak berbanding dengan tenaga listrik buatan (hidro atau nuklir) untuk memecahkan problem kebutuhan tenaga listrik yang ramah terhadap lingkungan hidup diseluruh lapisan dunia ini.
Pada sekitar akhir abad 19, aliran listrik surya diketemukan oleh ahli fisika Jerman
bernama Alexandre Edmond Becquerel secara kebetulan dimana berkas sinar matahari jatuh pada larutan elektro kimia bahan penelitian, sehingga muatan elektron pada larutan meningkat, tidak ada penjelasan ilmiah pada peristiwa tersebut. Baru pada awal abad 20, Albert Einstein menamakan penemuan peristiwa listrik alami ini dengan sebutan “Photoelectric Effect”, yang kemudian merupakan pengertian dasar pada “Photovoltaic Effect” (Albert Einstein mendapat Nobel Prize Fisika) “Photoelectric Effect” didapat dari pengamatan Einstein pada selempeng metal yang melepaskan “Photon” partikel energi cahaya ketika terkena sinar matahari. Foton-foton terus menerus mendesak atom-atom metal dan terjadi partikel “Energi Foton” bersifat gelombang energi cahaya.
Gelombang cahaya sinar lembayung (ultraviolet) adalah sinar yang bermuatan energi Foton tinggi dan panjang gelombangnya pendek, sedangkan sinar merah (infra-red) adalah sinar yang bermuatan energi Foton rendah dan dalam bentuk gelombang panjang. Kemudian sekitar tahun 1930, penelitian berlanjut dan berhubungan dengan penemuan konsep “Quantum Mechanics” untuk menciptakan teknologi baru “solid-state”, dimana kemudian perusahaan Bell Telephone Research Laboratories menciptakan Sel Surya padat yang pertama. Tahun 1950 - 1960, teknologi disain dan efisiensi Sel Surya terus berlanjut dan di
aplikasikan ke pesawat ruang angkasa (photovoltaic energies). Tahun 1970-an, dunia menggalakkan sumber energi alternatif yang terbarukan dan ramah lingkungan, maka PV mulai diaplikasikan ke “low power warning systems” dan “offshore buoys” (tetapi produksi PV tidak dapat banyak karena masih “handmade”).
Baru pada tahun 1980 an, perusahaan-perusahaan PV bergabung dengan instansi energi pemerintah agar dapat lebih memproduksi PV sel dalam jumlah besar, sehingga harga per sel-surya dapat lebih ditekan serendah mungkin.
2.2 Spesifikasi Sel Surya
2.2.1 Dasar Sel Surya
Sel Surya diproduksi dari bahan semikonduktor yaitu silikon berperan sebagai isolator pada temperatur rendah dan sebagai konduktor bila ada energi dan panas. Sebuah Silikon Sel Surya adalah sebuah diode yang terbentuk dari lapisan atas silikon tipe n (silicon doping3 of “phosphorous”), dan lapisan bawah silikon tipe p (silicon doping of “boron”) seperti gambar 1.
Gambar 1. Diagram dari sebuah potongan Sel Surya (PV sel).
(Sumber: Solar Electricity, Lorenzo Eduardo. Hal 6)
Elektron-elektron bebas terbentuk dari million photon atau benturan atom pada lapisan penghubung (junction= 0.2-0.5 micron4) menyebabkan terjadinya aliran listrik.
2.2.2 Perkembangan Sel Surya
Pengembangan Sel Surya semakin banyak menggunakan bahan semikonduktor yang bervariasi dan Silikon yang secara Individu (chip) banyak digunakan diantaranya :
a. Mono-crystalline (Si)
Dibuat dari silikon kristal tunggal yang didapat dari peleburan silikon dalam bentukan bujur. Sekarang Mono-crystalline dapat dibuat setebal 200 mikron, dengan nilai effisiensi sekitar 24%.
b. Polycrystalline/Multi-crystalline (Si)
Dibuat dari peleburan silikon dalam tungku keramik, kemudian pendinginan perlahan untuk mendapatkan bahan campuran silikon yang akan timbul diatas lapisan silikon. Sel ini kurang efektif dibanding dengan sel Polycrystalline ( efektivitas 18% ), tetapi biaya lebih murah.
c. Gallium Arsenide (GaAs)
Sel Surya Galium Arsenide pada unsur periodik III-V berbahan semikonduktor ini sangat efisien dan efektif dalam menghasilkan energi listrik sekitar 25%. Banyaj digunakan pada aplikasi pemakaian Sel Surya.
Sel Surya Silikon Terpadu “Thin Film”
a. Amorphous Silikon (a-Si)
Banyak dipakai pada jam tangan dan kalkulator, sekarang dikembangkan untuk sistem bangunan terpadu sebagai pengganti tinted glass yang semi-transparan.
b. Thin Film Silikon (tf-Si)
Dibuat dari thin-crystalline atau polycrystalline pada grade bahan metal yang cukup murah (cladding system).
c. Cadmium Telluride (CdTe)
Terbentuk dari bahan materi thin film polycrystalline secara deposit, semprot, dan evaporasi tingkat tinggi. Nilai efisiensi 16%
d. Copper Indium Diselenide (CulnSe2/CIS)
Merupakan bahan dari film tipis polycrystalline. Memiliki nilai efisiensi bahan sebesar 17.7%.
2.2.3 Energi Listrik
Sebuah Sel Surya dalam menghasilkan energi listrik (energi sinar matahari menjadi Foton) tidak tergantung pada besaran luas bidang Silikon, dan secara konstan akan menghasilkan energi berkisar ± 0.5 volt maksimum 600 mV pada 2 amp6, dengan kekuatan radiasi solar matahari 1000 W/m2 = ”1 Sun” akan menghasilkan arus listrik (I) sekitar 30 mA/cm2 per sel surya.
Pada grafik I-V Curve (gambar 2) yang menggambarkan keadaan sebuah Sel Surya beroperasi secara normal. Sel Surya akan menghasilkan energi maximum jika nilai Vm dan Im juga maximum. Sedangkan Isc adalah arus listrik maximum pada nilai volt = nol; Isc berbanding langsung dengan tersedianya sinar matahari. Voc adalah volt maximum pada nilai arus nol; Voc naik secara logaritma dengan peningkatan sinar matahari, karakter ini yang memungkinkan Sel Surya untuk mengisi accu.
Gambar 2. Grafik I-V Curve.
(Sumber: Solar Electricity, Lorenzo Eduardo. Hal 11)
Isc = short-circuit current
Vsc = open-circuit voltage
Vm = voltage maximum power
Im = current maximum power
Pm = Power maximum-output dari PV array (watt)
2.2.4 Faktor Pengoperasian Sel Surya
Faktor dari pengoperasian Sel Surya agar didapatkan nilai yang maksimum sangat tergantung pada :
a. Ambient air temperature
b. Radiasi matahari
c. Kecepatan angin bertiup
d. Keadaan atmosfir bumi
e. Orientasi panel atau larik PV
f. Posisi letak sel surya (larik) terhadap matahari (tilt angle)
a. Sebuah Sel Surya dapat beroperasi secara maksimum jika temperatur sel tetap normal (pada 250 Celsius), kenaikan temperatur lebih tinggi dari temperatur normal pada PV sel akan melemahkan tegangan (Voc). Pada gambar 3, setiap kenaikan temperatur Sel Surya 10 Celsius (dari 250) akan berkurang sekitar 0.4 % pada total tenaga yang dihasilkan atau akan melemah dua kali (2x) lipat untuk kenaikan temperatur Sel per 100C.
Gambar 3. Effect of Cell Temperature on Voltage (V)
(Sumber: Solar Electricity, Lorenzo Eduardo. Hal 12)
b. Radiasi matahari di bumi dan berbagai lokasi bervariable, dan sangat tergantung keadaan spektrum solar ke bumi. Insolation solar matahari akan banyak berpengaruh pada current (I) sedikit pada tegangan ( lihat gambar 4 ).
Gambar 4. Effect of Insolation Intensity on Current (I)
(Sumber: Solar Electricity, Lorenzo Eduardo. Hal 12)
c. Kecepatan tiup angin disekitar lokasi larik PV dapat membantu mendinginkan permukaan temperatur kaca-kaca larik PV.
d. Keadaan atmosfir bumi berawan, mendung, jenis partikel debu udara, asap, uap air udara (Rh), kabut dan polusi sangat menentukan hasil maximum arus listrik dari deretan PV.
e. Orientasi dari rangkaian PV (larik) ke arah matahari secara optimum adalah penting agar panel/deretan PV dapat menghasilkan energi maksimum. Selain arah orientasi, sudut orientasi (tilt angle) dari panel/deretan PV juga sangat mempengaruhi hasil energi maksimum (lihat penjelasan tilt angle). Sebagai guidline: untuk lokasi yang terletak di belahan Utara latitude, maka panel/deretan
PV sebaiknya diorientasikan ke Selatan, orientasi ke Timur Barat walaupun juga dapat menghasilkan sejumlah energi dari panel-panel/deretan PV, tetapi tidak akan mendapatkan energi matahari optimum.
f. Tilt Angle (sudut orientasi Matahari)
Seperti pada gambar 5, mempertahankan sinar matahari jatuh ke sebuah permukaan panel PV secara tegak lurus akan mendapatkan energi maksimum ± 1000 W/m2 atau 1 kW/m2. Kalau tidak dapat mempertahankan ketegak lurusan antara sinar matahari dengan bidang PV, maka ekstra luasan bidang panel PV dibutuhkan (bidang panel PV terhadap sun altitude yang berubah setiap jam dalam sehari).
Gambar 5. Ekstra Luasan Panel PV dalam posisi datar.
(Sumber: Solar Electricity, Lorenzo Eduardo. Hal 6)
Solar Panel PV pada Equator (latitude 0 derajat) yang diletakkan mendatar (tilt angle = 0) akan menghasilkan energi maksimum, sedangkan untuk lokasi dengan latitude berbeda harus dicarikan “tilt angle” yang optimum.
Perusahaan BP Solar telah mengembangkan sebuah software untuk menghitung dan memperkirakan energi optimum dengan letak latitude, longitude, dan optimum tilt angle untuk setiap lokasi diseluruh dunia.
2.2.5 Photovoltaics (PV) Generator
Agar dapat memperoleh sejumlah tegangan atau arus listrik yang dikehendaki, maka umumnya masing-masing sel surya dikaitkan satu sama lainnya baik secara hubungan “seri” ataupun secara “pararel” untuk membentuk suatu rangkaian PV yang lazim disebut “Modul”. Sebuah modul PV umumnya terdiri dari 36 sel surya atau 33 sel, dan 72 sel.
Beberapa modul pv dihubungkan untuk membentuk satu rangkaian tertentu disebut “PV Panel” , sedangkan jika berderet-deret modul pv dihubungkan secara baris dan kolom disebut “PV Array”seperti gambar 6.
Gambar 6. Diagram Hubungan Sel Surya, Modul Panel & Array.
(Sumber: Solar Electricity, Lorenzo Eduardo. Hal 13)
Hubungan sel-sel surya dalam Modul dapat dilakukan secara “Seri” untuk mendapatkan varian tegangan umumnya 12V, dan secara “Pararel” untuk mendapatkan varian “Arus Listrik” (current) seperti gambar 7.
Gambar 7. Diagram Rangkaian Sel Surya (PV sel) dalam Modul
(Sumber: Solar Electricity, Lorenzo Eduardo. Hal 13)
Hubungan Modul-modul PV pada larik juga dapat dihubungkan secara “Seri” untuk mendapatkan tegangan yang tinggi, dan dihubungkan secara “Paralel” untuk mendapatkan energi yang besar. ( lihat gambar 8 )
Gambar 8. Diagram Rangkaian Modul PV dalam Larik.
(Sumber: Solar Electricity, Lorenzo Eduardo. Hal 14)
“Seri “ 4 modul PV @ 12 volt, 2 Ampere dihubungkan secara seri akan mendapatkan 48 volt, 2 Ampere “Paralel “ 4 modul PV @ 12 volt, 2 Ampere dihubungkan, secara seri akan mendapatkan 12 volt, 8 Ampere.
2.3 Mikrokontroler
Mikrokontroler yang digunakan sebagai pengendali utama sistem aktuator Sel Surya adalah 8 bit mikrokontroler dari keluarga AVR, yaitu ATmega8535. Alasan penggunaan mikrokontroler ini adalah karena harga yang relatif murah, mudah diperoleh, kemudahan dalam pemrograman, dan fitur-fitur menarik yang dimilikinya. Beberapa karakteristik dan fitur yang dimiliki mikrokontroler ATmega8535 antara lain:
• Resolusi data 8 bit.
• RISC arsitektur.
• 8 kByte In System Programmable Flash.
• 512 Bytes EEPROM.
• 512 Bytes SRAM internal.
• 8 channel, 10 bit resolusi ADC.
• 4 channel PWM.
• 2 timer/counter 8 bit.
• 1 timer/counter 16 bit.
• Osilator internal yang dikalibrasi.
• Internal dan eksternal sumber interrupt.
• 6 mode sleep.
Karena ATmega8535 memiliki 8 saluran ADC seperti gambar 9, maka untuk keperluan konversi sinyal analog menjadi data digital yang berasal dari sensor cahaya dapat langsung dilakukan prosesor utama. Beberapa karakteristik ADC internal ATmega8535 adalah :
• Mudah dalam pengoperasian.
• Resolusi 10 bit.
• Memiliki 8 masukan analog.
• Konversi pada saat CPU sleep.
• Interrupt waktu konversi selesai.
Gambar 9. Gambar Mikrokontroler ATMEGA 8535.
2.4 Foto Transistor
Sama halnya dengan dioda foto, maka transistor foto dapat dibuat sebagai sensor cahaya. Teknis yang baik adalah dengan menggabungkan dioda foto dengan transistor foto dalam satu rangkaian.
– Karakteristik transistor foto yaitu hubungan arus, tegangan dan intensitas foto
– Kombinasi dioda foto dan transistor dalam satu chip
– Transistor sebagai penguat arus
– Linieritas dan respons frekuensi tidak sebaik dioda foto
Gambar 10. Karakteristik Transistor Foto, (a) sampai (d) Rangkaian Uji Transistor Foto.
2.5 Sel Fotovoltaik
Efek sel fotovoltaik terjadi akibat lepasnya elektron yang disebabkan adanya cahaya yang mengenai logam. Logam-logam yang tergolong golongan 1 pada sistem periodik unsur-unsur seperti Lithium, Natrium, Kalium, dan Cessium sangat mudah melepaskan elektron valensinya. Selain karena reaksi redoks, elektron valensilogam-logam tersebut juga mudah lepas olehadanya cahaya yang mengenai permukaan logam tersebut. Diantara logam-logam diatas Cessium adalah logam yang paling mudah melepaskan elektronnya, sehingga lazim digunakan sebagai foto detektor.
Tegangan yang dihasilkan oleh sensor foto voltaik (gambar 11) adalah sebanding dengan frekuensi gelombang cahaya (sesuai konstanta Plank E = h.f). Semakin kearah warna cahaya biru, makin tinggi tegangan yang dihasilkan. Tingginya intensitas listrik akan berpengaruh terhadap arus listrik. Bila foto voltaik diberi beban maka arus listrik dapat dihasilkan adalah tergantung dari intensitas cahaya yang mengenai permukaan semikonduktor.
Gambar 11. Pembangkitan Tegangan pada Foto Volatik
Berikut (gambar 12) karakteristik dari foto voltaik berdasarkan hubungan antara intensitas cahaya dengan arus dan tegangan yang dihasilkan.
Gambar 12. (a) & (b) Karakteristik Intensitas vs Arus dan Tegangan
dan (c) Rangkaian Penguat Tegangan.
2.6 Sistem Penggerak Motor
Pemilihan motor untuk pergerakan wahana adalah sangat penting dalam menentukan unjuk kerja sistem dalam melakukan pergerakan. Motor harus memiliki daya dan torsi yang cukup besar untuk mengatasi berat total wahana. Dalam pembangunan Sel Surya, jenis motor yang digunakan adalah motor servo, alasan penggunaan motor ini dikarenakan penggunaan motor servo tidak memerlukan gearbox serta rangkaian driver, hal ini disebabkan pada motor servo itu sendiri sudah terdapat gearbox dan driver elektronik sehingga motor servo dapat langsung dihubungkan dengan mikrokontroler. Selain itu untuk motor seukurannya motor servo mempunyai daya torsi yang cukup besar sehingga cocok untuk pembuatan sistem manipulasi wahana Sel Surya.
Gambar 13. Motor Servo Penggerak Kaki.
Motor servo memiliki tiga kabel terhubung seperti gambar 13, 2 untuk power supply dengan besar tegangan berkisar 5 sampai 7 volt. Kabel ketiga merupakan kabel pengendali yang dapat langsung dihubungkan ke microcontroller. Posisi perputaran motor dapat dikendalikan dengan menggunakan gelombang pulsa yang dikirimkam ke motor servo Untuk mengontrol pergerakan motor digunakan metoda PWM (Pulse Width Modulation). PWM adalah merupakan suatu metoda untuk mengatur pergerakan motor dengan cara mengatur prosentase lebar pulsa high terhadap perioda dari suatu sinyal persegi dalam bentuk tegangan periodik yang diberikan ke motor.
Motor servo akan dapat menerima pulsa setiap 20 ms. Panjang dari pulsa akan berpengaruh terhadap perputaran dari motor, sebagai contoh jika panjang pulsa 1,5 ms, akan membuat motor berputar sebanyak 900, jika lebar pulsa lebih besar dari 1.5 ms, motor akan berputar mendekati 1800 sedangkan jika lebih kecil dari 1,5 ms motor akan berputar mendekati 00. Motor servo dapat berputar sebanyak 900 sampai 1800, selain itu ada juga yang dapat berputar 3600 (lihat gambar 14).
Gambar 14. Panjang Pulsa dapat Mempengaruhi Perputaran Motor.
Gambar 15. Rangkaian Servo Controller.
Pada gambar 15 mikrokontroler ATmega 8535 diprogram sebagai controlled PWM generator. Didalam mikrokontroler ATmega 8535 akan dilakukan pemrosesan data yang diterima dari prosesor menjadi sinyal persegi yang telah termodulasi lebar pulsanya. PWM_01, PWM_02, PWM_.., dan PWM_12 adalah jalur keluaran gelombang pulsa, karena arah perputaran motor servo bergantung pada nilai pulsa yang diberikan maka untuk gerakan dari wahana hanya bergantung pada dua belas output pin ini.
Karena motor servo sudah mempunyai rangkaian driver maka mikrokontroler ATmega 8535 dapat langsung memberikan arus output maksimal ke motor servo sehingga sinyal PWM yang dihasilkan dapat langsung digunakan untuk mengoperasikan motor agar dapat beroperasi (lihat gambar 16).
Gambar 16. Hubungan antara Motor Servo dengan Pengendali Mikro.
III. METODE PENULISAN
3.1 Ruang Lingkup Penulisan
Penulisan karya ilmiah ini membahas mengenai peningkatan perolehan energi listrik dari Sel Surya dengan pengaturan penempatan sudut wahana Sel Surya terhadap titik jatuh sinar matahari. Pengaturan dilakukan dengan menggunakan mikrokontroler seri ATMEGA8535. Mikrokontroler menggerakkan motor servo yang terpasang pada wahana Sel Surya dengan dengan sistem umpan balik dari sensor Foto Transistor yang dipasang dengan sudut kemiringan yang telah ditentukan.
Adapun ruang lingkup penulisan karya ilmiah ini yaitu:
1. Pemodelan bagan sistem pengendalian wahana Sel Surya berdasarkan
kemiringan sudut.
2. Perancangan sistem secara keseluruhan
3. Pengukuran terhadap sistem pengendalian yang telah dibuat.
3.2 Studi Pustaka
Studi pustaka dilakukan dengan membaca beberapa literatur dari buku-buku di perpustakaan dan mengumpulkan sumber bacaan lain dengan memanfaatkan sistem internet di dalam dan luar lingkungan Universitas Lampung.
3.3 Perancangan, Pemodelan dan Pengukuran
3.3.1 Peralatan Perancangan
Untuk keperluan perancangan digunakan seperangkat komponen dengan spesifikasi sebagai berikut:
• Sel Surya (Photovoltaic)
• Mikrokontroler ATMEGA 8535
• Sensor Phototranistor
• Motor Servo
• Rangkaian pengkondisi sinyal
• Rangka Sel Surya
• Cermin pembalik cahaya
• Baterai
3.3.2 Pemodelan
Gambar 17. Model Sistem Pengendalian Sel Surya.
Pemodelan dilakukan dengan memodelkan penempatan wahana Sel Surya pada rangka pengendali mikrokontroler yang telah dihubungkan dengan motor servo, sebagai umpan balik digunakan sensor fototransistor. Sistem dimodelkan dengan meletakkan sensor fototransistor pada lapisan dalam kerangka wahana Sel Surya. Cermin yang memantulkan cahaya matahari dengan sudut kemiringan tertentu yang telah ditentukan sebelumnya, memberikan sejumlah intensitas cahaya yang terukur oleh sensor fototransistor.
Dengan menggunakan rangkaian pengkondisi sinyal yang kemudian menjadi masukan bagi mikrokontroler, maka dapa dilakukan sistem pergerakan oleh motor servo sesuai dengan nilai perubahan intensitas cahaya matahari yang tertangkap pada sensor fototransistor tersebut.
3.3.3 Pengukuran dan Pengolahan Data
Pengukuran dilakukan dengan melihat dan mengambil data dari nilai energi listrik yang berhasil diperoleh dari penerimaan intensitas cahaya matahari. Kemudian membandingkan dengan sistem tanpa pengendalian (wahana tetap).
Pengukuran dilakukan dengan mengumpulkan semua data yang diperoleh dalam satu hari unjuk kerja pada saat cuaca cerah (intensitas cahaya matahari sedang). Dari data perbandingan yang didapatkan dapat ditentukan efisiensi penggunaan sistem pengendalian penempatan sudut kemiringan wahana Sel Surya secara otomatis dengan luaran energi listrik yang dihasilkan tanpa pengendalian sistem pergerakan wahana.
3.4 Analisis Data
Data hasil pengukuran dan pengujian dikumpulkan dengan mengambil sample satu hari percobaan pengukuran. Dengan membandingkan luaran energi listrik yang dihasilkan dengan menggunakan sistem pengendalian dan tanpa pengendalian, dapat dilihat dan diamati kinerja serta efisiensi yang terjadi dari kedua Sel Surya tersebut.
Kemudian dapat ditentukan seberapa besar peningkatan perolehan energi listrik yang dihasilkan oleh sebuah wahana Sel Surya. Sehingga dapat dijadikan acuan untuk digunakan dalam efektifitas dalam memasok energi listrik dalam ruang lingkup yang besar.
Dari analisis data yang dilakukan dapat ditentukan nilai sudut terbaik untuk penerimaan intensitas cahaya matahari yang optimal dalam membangkitkan energi listrik. Lalu dilakukan pemetaan daerah operasi dari wahana Sel Surya yang digunakan untuk dilakukan pengembangan Sel Surya yang lebih optimal, efektif dan dapat ditempatkan dimana saja sesuai kebutuhan.
3.5 Diagram Alir Penulisan
Diagram alir langkah penulisan karya ilmiah ini diperlihatkan pada gambar berikut:
Gambar 18. Diagram Alir Langkah Penulisan.
IV. PEMBAHASAN
Penulisan karya ilmiah ini dilakukan dengan merancang sebuah sistem Sel Surya yang dapat meningkatkan perolehan energi listrik dengan cara mengatur sudut kemiringan jatuhnya sinar matahari pada sel. Dengan adaptasi wahana Sel Surya terhadap pergerakan matahari, maka akan didapatkan sudut kemiringan yang tegak lurus (seperti gambar 19) terhadap matahari yang dengan sendirinya akan lebih efektif dalam menghasilkan pasokan energi listrik yang dibutuhkan.
Gambar 19. Sistem PV Sederhana pada Sebuah Rumah
(Sumber: Solar Electricity, Lorenzo Eduardo. Hal 6)
A. Prinsip Kerja
Sensor fototransistor diletakkan sejajar dengan Sel Surya, ini digunakan untuk mendeteksi keberadaan matahari sebagai penghasil intensitas cahaya yang dibutuhkan. Ketika cahaya matahari terpancar mengenai fototransistor ini, maka foto transistor akan mendeteksi keberadaan cahaya tersebut, lalu kemudian dikirimkan kepada rangkaian pengkondisi sinyal untuk memberikan masukan kepada mikrokontroler.
Rangkaian pengkondisi sinyal diatur dengan nilai yang diinginkan terhadap sudut kemiringan Sel Surya yang ada. Ketika intesitas cahaya yang jatuh pada fototransistor semakin besar, ini memberikan isyarat rangkaian pengkondisi sinyal untuk memberikan masukan kepada mikrokontroler bahwasanya motor diputar sekian dejarat sesuai dengan variasi input yang diberikan. Terjadinya pergerakan matahari yang berarti terjadi perubahan sudut kemiringan datangnya sinar matahari, dapat direspon oleh sistem pengendalian ini dan kemudian dilakukan aksi untuk mengefektifkan sudut datangnya sinar matahari agar selalu tegak lurus dengan wahana Sel Surya (lihat gambar 20).
Gambar 20. Sistem Pengendalian Sel Surya.
Batere digunakan sebagai tempat penyimpanan hasil perolehan energi listrik yang dihasilkan melalui Sel Surya. Energi listrik yang dihasilkan disimpan dan dapat digunakan untuk kepentingan lainnya sesuai dengan kebutuhan si Pemakai.
Penulisan karya ilmiah ini juga digunakan sebagai perbandingan antara penggunaan sistem pengendalian terhadap Sel Surya maupun tanpa pengendalian Sel Surya. Mempertahankan sinar matahari jatuh kesebuah permukaan Sel Surya secara tegak lurus akan mendapatkan energi maksimum 1 kW/m2. Pengambilan data dilakukan melalui pengukuran simultan dan menyeluruh terhadap sistem pengendalian wahana Sel Surya dengan perbandingan dan dengan tanpa pengendalian.
B. Blok Diagram Pengendalian
Berikut diberikan blok diagram pengendalian sistem tersebut :
Gambar 21. Blok Diagram Sistem Pengendalian.
Sinyal masukan yang merupakan sinyal pemberian dari sensor fototransistor yang dipasang sebagai umpan balik dari sistem pengendalian yang dirancang memberikan perbandingan masukan dan luaran sistem dengan umpan balik ini, maka diharapkan kestabilan sistem dimana perubahan yang terjadi (pergerakan matahari) dapat dideteksi dan dilakukan aksi untuk menstabilkan kembali sistem pengendalian tersebut.
Isyarat koreksi yang diberikan sensor (fototransistor) akan dibandingkan dengan masukan yang ada yakni kondisi posisi wahana Sel Surya pada suatu waktu. Kemudian terjadinya perubahan posisi matahari, maka akan ada sinyal koreksi yang akan menjadi sinyal masukan mikrokontroler dan kemudian dilakukan aksi pengontrolan yang dapat menggerakkan aktuator yakni motor dalam hal ini. Kemudian wahana akan bergerak sesuai dengan sudut kemiringan yang tegak lurus dengan sudut datangnya sinar matahari.
C. Diagram Kotak Sistem Pengendalian
Gambar 22. Gambar Diagram Kotak Sistem Pengendalian.
Pada gambar diagram kotak di atas, dapat dilihat bahwasanya system diawali dengan pendeteksian pergerakan matahari oleh sensor, kemudian sensor yang mendapat isyarat koreksi dari pergerakan matahari memberikan sinyal input kepada mikrokontroler melalui rangkaian pengkondisi sinyal yang kemudian melakukan pemberian masukan aksi bagi motor sesuai dengan isyarat pergerakan matahari yang diberikan oleh sensor. Lalu demikian seterusnya, sehingga system tersebut beradaptasi dengan pergerakan yang dilakukan matahari agar tercapat posisi sudut yang diinginkan, yakni wahana Sel Surya tegak lurus dengan arah datangnya sinar matahari.
V. SIMPULAN DAN SARAN
5.1 Simpulan
Dari hasil pembahasan yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Dengan Pengaturan pergerakan wahana Sel Surya, maka didapatkan perolehan energi listrik yang lebih optimal.
2. Pengendalian terhadap wahana Sel Surya dapat melakukan adaptasi secara efektif dengan adanya perubahan akibat pergerakan matahari.
3. Data yang didapatkan dapat dijadikan acuan dalam menentukan sudut kemiringan yang optimal di setiap daerah pemasangan Sel Surya.
3.2 Saran
Dengan harapan penulisan karya ilmiah ini membuahkan hasil yang lebih baik lagi di masa mendatang, untuk itu penulis memberikan saran sebagai berikut:
1. Sebaiknya dirancang suatu sistem akuisisi data berbasis Personal Computer (PC) untuk memonitoring kondisi Sel Surya dan juga dapat digunakan untuk mendapatkan data yang menyeluruh pada pergerakan yang terjadi.
2. Sebaiknya dilakukan simulasi dengan kondisi berbeda seperti model ketinggian tempat, suhu dan kelembaban, serta parameter lingkungan lainnya yang mempengaruhi
DAFTAR PUSTAKA
Cooper, Wiliam D.1999. Instrumentasi Elektronik dan Teknik Pengukuran,
Erlangga. Jakarta.
Lorenzo, Eduardo. 1994. Solar Electricity, Engineering of Photovoltaic Systems.
Institute of Solar Energy. Polytechnic University of Madrid.
Mintorogo, Danny S.2003. Strategi aplikasi sel surya (photovoltaic cells) pada
Perumahan dan bangunan komersial. Universitas Kristen Petra. Surabaya.
Strong, Steven J. 1987.The Solar Electric House. A Design Manual for Home-
Scale Photovoltaic Power Systems. Pennsylvania. Rodale Press.
1.1 Latar Belakang
Krisis moneter yang dialami Indonesia dewasa ini secara langsung akan membawa dampak yang semakin nyata terhadap berbagai program pemerintah seperti distribusi penggunaan tenaga listrik ke seluruh wilayah Indonesia dan berbagai pengembangan teknologi lainnya termasuk di dalamnya program riset yang merupakan embrio bagi lahirnya revolusi teknologi. Dengan realita tersebut maka pengembangan listrik tenaga surya yang berbasis kepada efek photovoltaic dari piranti Sel Surya sebagai salah satu sumber tenaga listrik yang murah, bebas polusi, dan alami menjadi suatu pilihan yang tepat.
Namun realita yang ada sekarang ini penggunaan Sel Surya sebagai sumber listrik masih sangat minim dan belum bisa diandalkan sebagai suatu sumber tenaga alternatif yang dapat mengganti tenaga listrik (sumber: Artikel Sel Surya Danny Santoso M). Hal ini disebabkan oleh beberapa faktor seperti : kemampuan Sel Surya yang belum optimal dalam menghasilkan tenaga listrik, proses pembuatan Sel yang memerlukan operasi pembiayaan yang mahal, apalagi jika Sel tersebut masih harus diimpor bagi pembuatan modul Sel Surya, dan lain sebagainya. Teknologi Sel Surya merupakan salah satu jenis teknologi masa depan yang hingga kini para peneliti dari berbagai negara berlomba-lomba untuk memperoleh piranti Sel Surya yang murah dengan kualitas yang rasional serta dapat dijadikan produk industri yang dapat dipasarkan
Energi yang dikeluarkan oleh sinar matahari sebenarnya hanya diterima oleh permukaan bumi sebesar 69 persen dari total energi pancaran matahari. Suplai energi surya dari sinar matahari yang diterima oleh permukaan bumi sangat luar biasa besarnya yaitu mencapai 3 x 1024 joule pertahun, energi ini setara dengan 2 x 1017 Watt. Jumlah energi sebesar itu setara dengan 10.000 kali konsumsi energi di seluruh dunia saat ini. Dengan kata lain, dengan menutup 0,1 persen saja permukaan bumi dengan divais solar sel yang memiliki efisiensi 10 persen sudah mampu untuk menutupi kebutuhan energi di seluruh dunia saat ini (sumber: Artikel Iptek, Brian Yulianto).
Perolehan energi listrik yang dihasilkan menggunakan Sel Surya tersebut, belum dapat menjawab kebutuhan akan pasokan energi listrik, dan salah satu penyebabnya adalah pengaturan sudut penerimaan cahaya pada Sel Surya tersebut. Dengan pengaturan secara otomatis dan efektif, maka didapatkan perolehan energi listrik yang optimal dan sesuai kebutuhan si Pemakai.
Dengan beberapa faktor tersebut di atas diharapkan juga akan semakin mendorong para peneliti Indonesia di bidang ini untuk lebih memfokuskan kemampuan membuat Sel Surya secara riil yang kompetitif dengan berbagai cara termasuk mencari terobosan baru yang sesuai dengan kondisi di Indonesia.
Saat ini salah satu kendala dalam mengendalikan Sel Surya masih secara manual, artinya, pemakai meletakkan Sel Surya pada posisi dengan kemiringan yang menurutnya sesuai dengan hasil yang diharapkan. Untuk itulah diperlukan sebuah pengontrolan gerakan dari wahana Sel Surya, agar dapat diperoleh suatu sudut kemiringan yang sesuai dan optimal dalam perolehan energi.
1.2 Rumusan Masalah
Perolehan energi listrik menggunakan Sel Surya salah satunya ditentukan kemiringan sudut penerimaan cahaya langsung dari matahari. Pasokan energi akan lebih optimal jika datangnya sinar matahari tegak lurus dengan wahana Sel Surya. Karena penerimaan cahaya yang langsung tegak lurus dengan matahari, akan meningkatkan jumlah intensitas cahaya yang jatuh pada wahana Sel Surya. Sehingga pada akhirnya akan meningkatkan nilai energi listrik yang dihasilkan oleh Sel Surya tersebut.
Wahana Sel Surya dikendalikan oleh sistem aktuator yang akan bergerak sesuai dengan sudut kemiringan yang diinginkan, ketika sensor yang terpasang dikenai sejumlah intnsitas cahaya yang datang, rangkaian pengkondisi sinyal akan memberikan isyarat masukan bagi mikrokontroler yang kemudian dapat mengatur sistem aktuator pada wahana Sel Surya. Sehingga didapatkan model kemiringan wahana Sel Surya yang tepat tegak lurus dengan sinar matahari.
1.3 Tujuan
Tujuan penulisan karya ilmiah ini adalah untuk:
1. Mengatur secara otomatis wahana Sel Surya agar mendapatkan sudut yang optimal dan efektif dalam perolehan energi listrik.
2. Mengukur peningkatan perolehan energi listrik dari Sel Surya yang dikendalikan dengan Mikrokontroler seri AVR.
1.4 Manfaat
Manfaat yang akan didapatkan dari penulisan karya ilmiah ini adalah :
1. Sebagai bahan penunjang untuk diaplikasikan pada instrumentasi dalam meningkatkan perolehan energi listrik menggunakan Sel Surya
2. Literatur yang dapat digunakan sebagai bahan penelitian untuk berbagai Sel Surya secara otomatis tanpa harus dioperatori oleh manusia.
II. TELAAH PUSTAKA
2.1 Sejarah Sel Surya
Sejarah perkembangan industri “Photovoltaic”(PV) telah berjalan sekitar 50 tahun, dan telah banyak pula penelitian dilakukan dengan harapan suatu saat dapat menghasilkan sel surya yang murah dan layak berbanding dengan tenaga listrik buatan (hidro atau nuklir) untuk memecahkan problem kebutuhan tenaga listrik yang ramah terhadap lingkungan hidup diseluruh lapisan dunia ini.
Pada sekitar akhir abad 19, aliran listrik surya diketemukan oleh ahli fisika Jerman
bernama Alexandre Edmond Becquerel secara kebetulan dimana berkas sinar matahari jatuh pada larutan elektro kimia bahan penelitian, sehingga muatan elektron pada larutan meningkat, tidak ada penjelasan ilmiah pada peristiwa tersebut. Baru pada awal abad 20, Albert Einstein menamakan penemuan peristiwa listrik alami ini dengan sebutan “Photoelectric Effect”, yang kemudian merupakan pengertian dasar pada “Photovoltaic Effect” (Albert Einstein mendapat Nobel Prize Fisika) “Photoelectric Effect” didapat dari pengamatan Einstein pada selempeng metal yang melepaskan “Photon” partikel energi cahaya ketika terkena sinar matahari. Foton-foton terus menerus mendesak atom-atom metal dan terjadi partikel “Energi Foton” bersifat gelombang energi cahaya.
Gelombang cahaya sinar lembayung (ultraviolet) adalah sinar yang bermuatan energi Foton tinggi dan panjang gelombangnya pendek, sedangkan sinar merah (infra-red) adalah sinar yang bermuatan energi Foton rendah dan dalam bentuk gelombang panjang. Kemudian sekitar tahun 1930, penelitian berlanjut dan berhubungan dengan penemuan konsep “Quantum Mechanics” untuk menciptakan teknologi baru “solid-state”, dimana kemudian perusahaan Bell Telephone Research Laboratories menciptakan Sel Surya padat yang pertama. Tahun 1950 - 1960, teknologi disain dan efisiensi Sel Surya terus berlanjut dan di
aplikasikan ke pesawat ruang angkasa (photovoltaic energies). Tahun 1970-an, dunia menggalakkan sumber energi alternatif yang terbarukan dan ramah lingkungan, maka PV mulai diaplikasikan ke “low power warning systems” dan “offshore buoys” (tetapi produksi PV tidak dapat banyak karena masih “handmade”).
Baru pada tahun 1980 an, perusahaan-perusahaan PV bergabung dengan instansi energi pemerintah agar dapat lebih memproduksi PV sel dalam jumlah besar, sehingga harga per sel-surya dapat lebih ditekan serendah mungkin.
2.2 Spesifikasi Sel Surya
2.2.1 Dasar Sel Surya
Sel Surya diproduksi dari bahan semikonduktor yaitu silikon berperan sebagai isolator pada temperatur rendah dan sebagai konduktor bila ada energi dan panas. Sebuah Silikon Sel Surya adalah sebuah diode yang terbentuk dari lapisan atas silikon tipe n (silicon doping3 of “phosphorous”), dan lapisan bawah silikon tipe p (silicon doping of “boron”) seperti gambar 1.
Gambar 1. Diagram dari sebuah potongan Sel Surya (PV sel).
(Sumber: Solar Electricity, Lorenzo Eduardo. Hal 6)
Elektron-elektron bebas terbentuk dari million photon atau benturan atom pada lapisan penghubung (junction= 0.2-0.5 micron4) menyebabkan terjadinya aliran listrik.
2.2.2 Perkembangan Sel Surya
Pengembangan Sel Surya semakin banyak menggunakan bahan semikonduktor yang bervariasi dan Silikon yang secara Individu (chip) banyak digunakan diantaranya :
a. Mono-crystalline (Si)
Dibuat dari silikon kristal tunggal yang didapat dari peleburan silikon dalam bentukan bujur. Sekarang Mono-crystalline dapat dibuat setebal 200 mikron, dengan nilai effisiensi sekitar 24%.
b. Polycrystalline/Multi-crystalline (Si)
Dibuat dari peleburan silikon dalam tungku keramik, kemudian pendinginan perlahan untuk mendapatkan bahan campuran silikon yang akan timbul diatas lapisan silikon. Sel ini kurang efektif dibanding dengan sel Polycrystalline ( efektivitas 18% ), tetapi biaya lebih murah.
c. Gallium Arsenide (GaAs)
Sel Surya Galium Arsenide pada unsur periodik III-V berbahan semikonduktor ini sangat efisien dan efektif dalam menghasilkan energi listrik sekitar 25%. Banyaj digunakan pada aplikasi pemakaian Sel Surya.
Sel Surya Silikon Terpadu “Thin Film”
a. Amorphous Silikon (a-Si)
Banyak dipakai pada jam tangan dan kalkulator, sekarang dikembangkan untuk sistem bangunan terpadu sebagai pengganti tinted glass yang semi-transparan.
b. Thin Film Silikon (tf-Si)
Dibuat dari thin-crystalline atau polycrystalline pada grade bahan metal yang cukup murah (cladding system).
c. Cadmium Telluride (CdTe)
Terbentuk dari bahan materi thin film polycrystalline secara deposit, semprot, dan evaporasi tingkat tinggi. Nilai efisiensi 16%
d. Copper Indium Diselenide (CulnSe2/CIS)
Merupakan bahan dari film tipis polycrystalline. Memiliki nilai efisiensi bahan sebesar 17.7%.
2.2.3 Energi Listrik
Sebuah Sel Surya dalam menghasilkan energi listrik (energi sinar matahari menjadi Foton) tidak tergantung pada besaran luas bidang Silikon, dan secara konstan akan menghasilkan energi berkisar ± 0.5 volt maksimum 600 mV pada 2 amp6, dengan kekuatan radiasi solar matahari 1000 W/m2 = ”1 Sun” akan menghasilkan arus listrik (I) sekitar 30 mA/cm2 per sel surya.
Pada grafik I-V Curve (gambar 2) yang menggambarkan keadaan sebuah Sel Surya beroperasi secara normal. Sel Surya akan menghasilkan energi maximum jika nilai Vm dan Im juga maximum. Sedangkan Isc adalah arus listrik maximum pada nilai volt = nol; Isc berbanding langsung dengan tersedianya sinar matahari. Voc adalah volt maximum pada nilai arus nol; Voc naik secara logaritma dengan peningkatan sinar matahari, karakter ini yang memungkinkan Sel Surya untuk mengisi accu.
Gambar 2. Grafik I-V Curve.
(Sumber: Solar Electricity, Lorenzo Eduardo. Hal 11)
Isc = short-circuit current
Vsc = open-circuit voltage
Vm = voltage maximum power
Im = current maximum power
Pm = Power maximum-output dari PV array (watt)
2.2.4 Faktor Pengoperasian Sel Surya
Faktor dari pengoperasian Sel Surya agar didapatkan nilai yang maksimum sangat tergantung pada :
a. Ambient air temperature
b. Radiasi matahari
c. Kecepatan angin bertiup
d. Keadaan atmosfir bumi
e. Orientasi panel atau larik PV
f. Posisi letak sel surya (larik) terhadap matahari (tilt angle)
a. Sebuah Sel Surya dapat beroperasi secara maksimum jika temperatur sel tetap normal (pada 250 Celsius), kenaikan temperatur lebih tinggi dari temperatur normal pada PV sel akan melemahkan tegangan (Voc). Pada gambar 3, setiap kenaikan temperatur Sel Surya 10 Celsius (dari 250) akan berkurang sekitar 0.4 % pada total tenaga yang dihasilkan atau akan melemah dua kali (2x) lipat untuk kenaikan temperatur Sel per 100C.
Gambar 3. Effect of Cell Temperature on Voltage (V)
(Sumber: Solar Electricity, Lorenzo Eduardo. Hal 12)
b. Radiasi matahari di bumi dan berbagai lokasi bervariable, dan sangat tergantung keadaan spektrum solar ke bumi. Insolation solar matahari akan banyak berpengaruh pada current (I) sedikit pada tegangan ( lihat gambar 4 ).
Gambar 4. Effect of Insolation Intensity on Current (I)
(Sumber: Solar Electricity, Lorenzo Eduardo. Hal 12)
c. Kecepatan tiup angin disekitar lokasi larik PV dapat membantu mendinginkan permukaan temperatur kaca-kaca larik PV.
d. Keadaan atmosfir bumi berawan, mendung, jenis partikel debu udara, asap, uap air udara (Rh), kabut dan polusi sangat menentukan hasil maximum arus listrik dari deretan PV.
e. Orientasi dari rangkaian PV (larik) ke arah matahari secara optimum adalah penting agar panel/deretan PV dapat menghasilkan energi maksimum. Selain arah orientasi, sudut orientasi (tilt angle) dari panel/deretan PV juga sangat mempengaruhi hasil energi maksimum (lihat penjelasan tilt angle). Sebagai guidline: untuk lokasi yang terletak di belahan Utara latitude, maka panel/deretan
PV sebaiknya diorientasikan ke Selatan, orientasi ke Timur Barat walaupun juga dapat menghasilkan sejumlah energi dari panel-panel/deretan PV, tetapi tidak akan mendapatkan energi matahari optimum.
f. Tilt Angle (sudut orientasi Matahari)
Seperti pada gambar 5, mempertahankan sinar matahari jatuh ke sebuah permukaan panel PV secara tegak lurus akan mendapatkan energi maksimum ± 1000 W/m2 atau 1 kW/m2. Kalau tidak dapat mempertahankan ketegak lurusan antara sinar matahari dengan bidang PV, maka ekstra luasan bidang panel PV dibutuhkan (bidang panel PV terhadap sun altitude yang berubah setiap jam dalam sehari).
Gambar 5. Ekstra Luasan Panel PV dalam posisi datar.
(Sumber: Solar Electricity, Lorenzo Eduardo. Hal 6)
Solar Panel PV pada Equator (latitude 0 derajat) yang diletakkan mendatar (tilt angle = 0) akan menghasilkan energi maksimum, sedangkan untuk lokasi dengan latitude berbeda harus dicarikan “tilt angle” yang optimum.
Perusahaan BP Solar telah mengembangkan sebuah software untuk menghitung dan memperkirakan energi optimum dengan letak latitude, longitude, dan optimum tilt angle untuk setiap lokasi diseluruh dunia.
2.2.5 Photovoltaics (PV) Generator
Agar dapat memperoleh sejumlah tegangan atau arus listrik yang dikehendaki, maka umumnya masing-masing sel surya dikaitkan satu sama lainnya baik secara hubungan “seri” ataupun secara “pararel” untuk membentuk suatu rangkaian PV yang lazim disebut “Modul”. Sebuah modul PV umumnya terdiri dari 36 sel surya atau 33 sel, dan 72 sel.
Beberapa modul pv dihubungkan untuk membentuk satu rangkaian tertentu disebut “PV Panel” , sedangkan jika berderet-deret modul pv dihubungkan secara baris dan kolom disebut “PV Array”seperti gambar 6.
Gambar 6. Diagram Hubungan Sel Surya, Modul Panel & Array.
(Sumber: Solar Electricity, Lorenzo Eduardo. Hal 13)
Hubungan sel-sel surya dalam Modul dapat dilakukan secara “Seri” untuk mendapatkan varian tegangan umumnya 12V, dan secara “Pararel” untuk mendapatkan varian “Arus Listrik” (current) seperti gambar 7.
Gambar 7. Diagram Rangkaian Sel Surya (PV sel) dalam Modul
(Sumber: Solar Electricity, Lorenzo Eduardo. Hal 13)
Hubungan Modul-modul PV pada larik juga dapat dihubungkan secara “Seri” untuk mendapatkan tegangan yang tinggi, dan dihubungkan secara “Paralel” untuk mendapatkan energi yang besar. ( lihat gambar 8 )
Gambar 8. Diagram Rangkaian Modul PV dalam Larik.
(Sumber: Solar Electricity, Lorenzo Eduardo. Hal 14)
“Seri “ 4 modul PV @ 12 volt, 2 Ampere dihubungkan secara seri akan mendapatkan 48 volt, 2 Ampere “Paralel “ 4 modul PV @ 12 volt, 2 Ampere dihubungkan, secara seri akan mendapatkan 12 volt, 8 Ampere.
2.3 Mikrokontroler
Mikrokontroler yang digunakan sebagai pengendali utama sistem aktuator Sel Surya adalah 8 bit mikrokontroler dari keluarga AVR, yaitu ATmega8535. Alasan penggunaan mikrokontroler ini adalah karena harga yang relatif murah, mudah diperoleh, kemudahan dalam pemrograman, dan fitur-fitur menarik yang dimilikinya. Beberapa karakteristik dan fitur yang dimiliki mikrokontroler ATmega8535 antara lain:
• Resolusi data 8 bit.
• RISC arsitektur.
• 8 kByte In System Programmable Flash.
• 512 Bytes EEPROM.
• 512 Bytes SRAM internal.
• 8 channel, 10 bit resolusi ADC.
• 4 channel PWM.
• 2 timer/counter 8 bit.
• 1 timer/counter 16 bit.
• Osilator internal yang dikalibrasi.
• Internal dan eksternal sumber interrupt.
• 6 mode sleep.
Karena ATmega8535 memiliki 8 saluran ADC seperti gambar 9, maka untuk keperluan konversi sinyal analog menjadi data digital yang berasal dari sensor cahaya dapat langsung dilakukan prosesor utama. Beberapa karakteristik ADC internal ATmega8535 adalah :
• Mudah dalam pengoperasian.
• Resolusi 10 bit.
• Memiliki 8 masukan analog.
• Konversi pada saat CPU sleep.
• Interrupt waktu konversi selesai.
Gambar 9. Gambar Mikrokontroler ATMEGA 8535.
2.4 Foto Transistor
Sama halnya dengan dioda foto, maka transistor foto dapat dibuat sebagai sensor cahaya. Teknis yang baik adalah dengan menggabungkan dioda foto dengan transistor foto dalam satu rangkaian.
– Karakteristik transistor foto yaitu hubungan arus, tegangan dan intensitas foto
– Kombinasi dioda foto dan transistor dalam satu chip
– Transistor sebagai penguat arus
– Linieritas dan respons frekuensi tidak sebaik dioda foto
Gambar 10. Karakteristik Transistor Foto, (a) sampai (d) Rangkaian Uji Transistor Foto.
2.5 Sel Fotovoltaik
Efek sel fotovoltaik terjadi akibat lepasnya elektron yang disebabkan adanya cahaya yang mengenai logam. Logam-logam yang tergolong golongan 1 pada sistem periodik unsur-unsur seperti Lithium, Natrium, Kalium, dan Cessium sangat mudah melepaskan elektron valensinya. Selain karena reaksi redoks, elektron valensilogam-logam tersebut juga mudah lepas olehadanya cahaya yang mengenai permukaan logam tersebut. Diantara logam-logam diatas Cessium adalah logam yang paling mudah melepaskan elektronnya, sehingga lazim digunakan sebagai foto detektor.
Tegangan yang dihasilkan oleh sensor foto voltaik (gambar 11) adalah sebanding dengan frekuensi gelombang cahaya (sesuai konstanta Plank E = h.f). Semakin kearah warna cahaya biru, makin tinggi tegangan yang dihasilkan. Tingginya intensitas listrik akan berpengaruh terhadap arus listrik. Bila foto voltaik diberi beban maka arus listrik dapat dihasilkan adalah tergantung dari intensitas cahaya yang mengenai permukaan semikonduktor.
Gambar 11. Pembangkitan Tegangan pada Foto Volatik
Berikut (gambar 12) karakteristik dari foto voltaik berdasarkan hubungan antara intensitas cahaya dengan arus dan tegangan yang dihasilkan.
Gambar 12. (a) & (b) Karakteristik Intensitas vs Arus dan Tegangan
dan (c) Rangkaian Penguat Tegangan.
2.6 Sistem Penggerak Motor
Pemilihan motor untuk pergerakan wahana adalah sangat penting dalam menentukan unjuk kerja sistem dalam melakukan pergerakan. Motor harus memiliki daya dan torsi yang cukup besar untuk mengatasi berat total wahana. Dalam pembangunan Sel Surya, jenis motor yang digunakan adalah motor servo, alasan penggunaan motor ini dikarenakan penggunaan motor servo tidak memerlukan gearbox serta rangkaian driver, hal ini disebabkan pada motor servo itu sendiri sudah terdapat gearbox dan driver elektronik sehingga motor servo dapat langsung dihubungkan dengan mikrokontroler. Selain itu untuk motor seukurannya motor servo mempunyai daya torsi yang cukup besar sehingga cocok untuk pembuatan sistem manipulasi wahana Sel Surya.
Gambar 13. Motor Servo Penggerak Kaki.
Motor servo memiliki tiga kabel terhubung seperti gambar 13, 2 untuk power supply dengan besar tegangan berkisar 5 sampai 7 volt. Kabel ketiga merupakan kabel pengendali yang dapat langsung dihubungkan ke microcontroller. Posisi perputaran motor dapat dikendalikan dengan menggunakan gelombang pulsa yang dikirimkam ke motor servo Untuk mengontrol pergerakan motor digunakan metoda PWM (Pulse Width Modulation). PWM adalah merupakan suatu metoda untuk mengatur pergerakan motor dengan cara mengatur prosentase lebar pulsa high terhadap perioda dari suatu sinyal persegi dalam bentuk tegangan periodik yang diberikan ke motor.
Motor servo akan dapat menerima pulsa setiap 20 ms. Panjang dari pulsa akan berpengaruh terhadap perputaran dari motor, sebagai contoh jika panjang pulsa 1,5 ms, akan membuat motor berputar sebanyak 900, jika lebar pulsa lebih besar dari 1.5 ms, motor akan berputar mendekati 1800 sedangkan jika lebih kecil dari 1,5 ms motor akan berputar mendekati 00. Motor servo dapat berputar sebanyak 900 sampai 1800, selain itu ada juga yang dapat berputar 3600 (lihat gambar 14).
Gambar 14. Panjang Pulsa dapat Mempengaruhi Perputaran Motor.
Gambar 15. Rangkaian Servo Controller.
Pada gambar 15 mikrokontroler ATmega 8535 diprogram sebagai controlled PWM generator. Didalam mikrokontroler ATmega 8535 akan dilakukan pemrosesan data yang diterima dari prosesor menjadi sinyal persegi yang telah termodulasi lebar pulsanya. PWM_01, PWM_02, PWM_.., dan PWM_12 adalah jalur keluaran gelombang pulsa, karena arah perputaran motor servo bergantung pada nilai pulsa yang diberikan maka untuk gerakan dari wahana hanya bergantung pada dua belas output pin ini.
Karena motor servo sudah mempunyai rangkaian driver maka mikrokontroler ATmega 8535 dapat langsung memberikan arus output maksimal ke motor servo sehingga sinyal PWM yang dihasilkan dapat langsung digunakan untuk mengoperasikan motor agar dapat beroperasi (lihat gambar 16).
Gambar 16. Hubungan antara Motor Servo dengan Pengendali Mikro.
III. METODE PENULISAN
3.1 Ruang Lingkup Penulisan
Penulisan karya ilmiah ini membahas mengenai peningkatan perolehan energi listrik dari Sel Surya dengan pengaturan penempatan sudut wahana Sel Surya terhadap titik jatuh sinar matahari. Pengaturan dilakukan dengan menggunakan mikrokontroler seri ATMEGA8535. Mikrokontroler menggerakkan motor servo yang terpasang pada wahana Sel Surya dengan dengan sistem umpan balik dari sensor Foto Transistor yang dipasang dengan sudut kemiringan yang telah ditentukan.
Adapun ruang lingkup penulisan karya ilmiah ini yaitu:
1. Pemodelan bagan sistem pengendalian wahana Sel Surya berdasarkan
kemiringan sudut.
2. Perancangan sistem secara keseluruhan
3. Pengukuran terhadap sistem pengendalian yang telah dibuat.
3.2 Studi Pustaka
Studi pustaka dilakukan dengan membaca beberapa literatur dari buku-buku di perpustakaan dan mengumpulkan sumber bacaan lain dengan memanfaatkan sistem internet di dalam dan luar lingkungan Universitas Lampung.
3.3 Perancangan, Pemodelan dan Pengukuran
3.3.1 Peralatan Perancangan
Untuk keperluan perancangan digunakan seperangkat komponen dengan spesifikasi sebagai berikut:
• Sel Surya (Photovoltaic)
• Mikrokontroler ATMEGA 8535
• Sensor Phototranistor
• Motor Servo
• Rangkaian pengkondisi sinyal
• Rangka Sel Surya
• Cermin pembalik cahaya
• Baterai
3.3.2 Pemodelan
Gambar 17. Model Sistem Pengendalian Sel Surya.
Pemodelan dilakukan dengan memodelkan penempatan wahana Sel Surya pada rangka pengendali mikrokontroler yang telah dihubungkan dengan motor servo, sebagai umpan balik digunakan sensor fototransistor. Sistem dimodelkan dengan meletakkan sensor fototransistor pada lapisan dalam kerangka wahana Sel Surya. Cermin yang memantulkan cahaya matahari dengan sudut kemiringan tertentu yang telah ditentukan sebelumnya, memberikan sejumlah intensitas cahaya yang terukur oleh sensor fototransistor.
Dengan menggunakan rangkaian pengkondisi sinyal yang kemudian menjadi masukan bagi mikrokontroler, maka dapa dilakukan sistem pergerakan oleh motor servo sesuai dengan nilai perubahan intensitas cahaya matahari yang tertangkap pada sensor fototransistor tersebut.
3.3.3 Pengukuran dan Pengolahan Data
Pengukuran dilakukan dengan melihat dan mengambil data dari nilai energi listrik yang berhasil diperoleh dari penerimaan intensitas cahaya matahari. Kemudian membandingkan dengan sistem tanpa pengendalian (wahana tetap).
Pengukuran dilakukan dengan mengumpulkan semua data yang diperoleh dalam satu hari unjuk kerja pada saat cuaca cerah (intensitas cahaya matahari sedang). Dari data perbandingan yang didapatkan dapat ditentukan efisiensi penggunaan sistem pengendalian penempatan sudut kemiringan wahana Sel Surya secara otomatis dengan luaran energi listrik yang dihasilkan tanpa pengendalian sistem pergerakan wahana.
3.4 Analisis Data
Data hasil pengukuran dan pengujian dikumpulkan dengan mengambil sample satu hari percobaan pengukuran. Dengan membandingkan luaran energi listrik yang dihasilkan dengan menggunakan sistem pengendalian dan tanpa pengendalian, dapat dilihat dan diamati kinerja serta efisiensi yang terjadi dari kedua Sel Surya tersebut.
Kemudian dapat ditentukan seberapa besar peningkatan perolehan energi listrik yang dihasilkan oleh sebuah wahana Sel Surya. Sehingga dapat dijadikan acuan untuk digunakan dalam efektifitas dalam memasok energi listrik dalam ruang lingkup yang besar.
Dari analisis data yang dilakukan dapat ditentukan nilai sudut terbaik untuk penerimaan intensitas cahaya matahari yang optimal dalam membangkitkan energi listrik. Lalu dilakukan pemetaan daerah operasi dari wahana Sel Surya yang digunakan untuk dilakukan pengembangan Sel Surya yang lebih optimal, efektif dan dapat ditempatkan dimana saja sesuai kebutuhan.
3.5 Diagram Alir Penulisan
Diagram alir langkah penulisan karya ilmiah ini diperlihatkan pada gambar berikut:
Gambar 18. Diagram Alir Langkah Penulisan.
IV. PEMBAHASAN
Penulisan karya ilmiah ini dilakukan dengan merancang sebuah sistem Sel Surya yang dapat meningkatkan perolehan energi listrik dengan cara mengatur sudut kemiringan jatuhnya sinar matahari pada sel. Dengan adaptasi wahana Sel Surya terhadap pergerakan matahari, maka akan didapatkan sudut kemiringan yang tegak lurus (seperti gambar 19) terhadap matahari yang dengan sendirinya akan lebih efektif dalam menghasilkan pasokan energi listrik yang dibutuhkan.
Gambar 19. Sistem PV Sederhana pada Sebuah Rumah
(Sumber: Solar Electricity, Lorenzo Eduardo. Hal 6)
A. Prinsip Kerja
Sensor fototransistor diletakkan sejajar dengan Sel Surya, ini digunakan untuk mendeteksi keberadaan matahari sebagai penghasil intensitas cahaya yang dibutuhkan. Ketika cahaya matahari terpancar mengenai fototransistor ini, maka foto transistor akan mendeteksi keberadaan cahaya tersebut, lalu kemudian dikirimkan kepada rangkaian pengkondisi sinyal untuk memberikan masukan kepada mikrokontroler.
Rangkaian pengkondisi sinyal diatur dengan nilai yang diinginkan terhadap sudut kemiringan Sel Surya yang ada. Ketika intesitas cahaya yang jatuh pada fototransistor semakin besar, ini memberikan isyarat rangkaian pengkondisi sinyal untuk memberikan masukan kepada mikrokontroler bahwasanya motor diputar sekian dejarat sesuai dengan variasi input yang diberikan. Terjadinya pergerakan matahari yang berarti terjadi perubahan sudut kemiringan datangnya sinar matahari, dapat direspon oleh sistem pengendalian ini dan kemudian dilakukan aksi untuk mengefektifkan sudut datangnya sinar matahari agar selalu tegak lurus dengan wahana Sel Surya (lihat gambar 20).
Gambar 20. Sistem Pengendalian Sel Surya.
Batere digunakan sebagai tempat penyimpanan hasil perolehan energi listrik yang dihasilkan melalui Sel Surya. Energi listrik yang dihasilkan disimpan dan dapat digunakan untuk kepentingan lainnya sesuai dengan kebutuhan si Pemakai.
Penulisan karya ilmiah ini juga digunakan sebagai perbandingan antara penggunaan sistem pengendalian terhadap Sel Surya maupun tanpa pengendalian Sel Surya. Mempertahankan sinar matahari jatuh kesebuah permukaan Sel Surya secara tegak lurus akan mendapatkan energi maksimum 1 kW/m2. Pengambilan data dilakukan melalui pengukuran simultan dan menyeluruh terhadap sistem pengendalian wahana Sel Surya dengan perbandingan dan dengan tanpa pengendalian.
B. Blok Diagram Pengendalian
Berikut diberikan blok diagram pengendalian sistem tersebut :
Gambar 21. Blok Diagram Sistem Pengendalian.
Sinyal masukan yang merupakan sinyal pemberian dari sensor fototransistor yang dipasang sebagai umpan balik dari sistem pengendalian yang dirancang memberikan perbandingan masukan dan luaran sistem dengan umpan balik ini, maka diharapkan kestabilan sistem dimana perubahan yang terjadi (pergerakan matahari) dapat dideteksi dan dilakukan aksi untuk menstabilkan kembali sistem pengendalian tersebut.
Isyarat koreksi yang diberikan sensor (fototransistor) akan dibandingkan dengan masukan yang ada yakni kondisi posisi wahana Sel Surya pada suatu waktu. Kemudian terjadinya perubahan posisi matahari, maka akan ada sinyal koreksi yang akan menjadi sinyal masukan mikrokontroler dan kemudian dilakukan aksi pengontrolan yang dapat menggerakkan aktuator yakni motor dalam hal ini. Kemudian wahana akan bergerak sesuai dengan sudut kemiringan yang tegak lurus dengan sudut datangnya sinar matahari.
C. Diagram Kotak Sistem Pengendalian
Gambar 22. Gambar Diagram Kotak Sistem Pengendalian.
Pada gambar diagram kotak di atas, dapat dilihat bahwasanya system diawali dengan pendeteksian pergerakan matahari oleh sensor, kemudian sensor yang mendapat isyarat koreksi dari pergerakan matahari memberikan sinyal input kepada mikrokontroler melalui rangkaian pengkondisi sinyal yang kemudian melakukan pemberian masukan aksi bagi motor sesuai dengan isyarat pergerakan matahari yang diberikan oleh sensor. Lalu demikian seterusnya, sehingga system tersebut beradaptasi dengan pergerakan yang dilakukan matahari agar tercapat posisi sudut yang diinginkan, yakni wahana Sel Surya tegak lurus dengan arah datangnya sinar matahari.
V. SIMPULAN DAN SARAN
5.1 Simpulan
Dari hasil pembahasan yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Dengan Pengaturan pergerakan wahana Sel Surya, maka didapatkan perolehan energi listrik yang lebih optimal.
2. Pengendalian terhadap wahana Sel Surya dapat melakukan adaptasi secara efektif dengan adanya perubahan akibat pergerakan matahari.
3. Data yang didapatkan dapat dijadikan acuan dalam menentukan sudut kemiringan yang optimal di setiap daerah pemasangan Sel Surya.
3.2 Saran
Dengan harapan penulisan karya ilmiah ini membuahkan hasil yang lebih baik lagi di masa mendatang, untuk itu penulis memberikan saran sebagai berikut:
1. Sebaiknya dirancang suatu sistem akuisisi data berbasis Personal Computer (PC) untuk memonitoring kondisi Sel Surya dan juga dapat digunakan untuk mendapatkan data yang menyeluruh pada pergerakan yang terjadi.
2. Sebaiknya dilakukan simulasi dengan kondisi berbeda seperti model ketinggian tempat, suhu dan kelembaban, serta parameter lingkungan lainnya yang mempengaruhi
DAFTAR PUSTAKA
Cooper, Wiliam D.1999. Instrumentasi Elektronik dan Teknik Pengukuran,
Erlangga. Jakarta.
Lorenzo, Eduardo. 1994. Solar Electricity, Engineering of Photovoltaic Systems.
Institute of Solar Energy. Polytechnic University of Madrid.
Mintorogo, Danny S.2003. Strategi aplikasi sel surya (photovoltaic cells) pada
Perumahan dan bangunan komersial. Universitas Kristen Petra. Surabaya.
Strong, Steven J. 1987.The Solar Electric House. A Design Manual for Home-
Scale Photovoltaic Power Systems. Pennsylvania. Rodale Press.
Rancang Bangun Inverter Satu Fasa 1000VA
Rancang Bangun Inverter Satu Fasa 1000VA
Berbasis Mikrokontroller ATMEGA 8535
I. Pendahuluan
A. Latar Belakang Masalah
Kebutuhan energi makin hari akan semakin meningkat, seiring pertumbuhan ekonomi dan peradaban manusia. Salah satu energi yang dibutuhkan oleh masyarakat di dunia adalah energi listrik. Produksi energi listrik pada saat ini pada umumnya menggunakan energi fosil seperti minyak bumi dan batubara, serta gas bumi. Namun, energi fosil tersebut merupakan salah satu energi yang tidak dapat diperbarui atau dengan kata lain suatu saat pasti akan habis persediaannya.
Proses penelitian energi yang terbarukan telah dimulai sejak lama. Terdapat beberapa energi terbarukan yang telah dikembangkan menjadi penghasil energi listrik, yaitu tenaga angin dan tenaga surya, yang memerlukan peralatan tambahan yaitu alat pengendali dalam proses pembangkitan energi listrik dan alat penyimpan energi listrik dalam bentuk baterai sehingga cadangan energi listrik tetap tersedia.
Energi listrik yang dihasilkan dari pembangkit listrik tenaga angin dan tenaga surya berupa tegangan DC sebesar 12 Volt, yang kemudian disimpan di dalam akumulator, yang berfungsi sebagai baterai penyimpan energi listrik. Untuk mengubah tegangan DC 12 Volt menjadi tegangan AC 220 Volt digunakan inverter. Perancangan inverter telah banyak diteliti oleh pada ahli, sesuai dengan spesifikasi dan tujuan penggunaannya. Dalam aplikasinya, alat ini dapat dipakai pada pembangkit listrik tenaga angin dan tenaga surya dalam skala kecil.
Penelitian ini merupakan penelitian yang dilakukan untuk merancang dan merealisasikan inverter satu fasa dengan daya 1000VA berbasis mikrokontroler ATMEGA 8535 yang berfungsi untuk mengendalikan sinyal PWM untuk mengatur frekuensinya. Pertimbangan ekonomis dimasukkan dalam penelitian ini, sehingga didapatkan inverter yang berkualitas dengan komponen-komponen yang murah sehingga lebih ekonomis.
B. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian dan penyusunan laporan Tugas Akhir ini antara lain:
1. Melakukan perancangan inverter satu fasa dengan daya output sebesar 1000VA.
2. Melakukan pembuatan inverter satu fasa dengan daya output sebesar 1000VA.
3. Inverter satu fasa 1000VA dapat diaplikasikan pada pembangkit listrik tenaga surya dan tenaga angin dalam skala kecil
4. Inverter satu fasa 1000VA dapat dirancang dengan komponen-komponen yang murah sehingga lebih ekonomis.
C. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan pada penelitian dan penulisan Tugas Akhir ini adalah diperolehnya suatu alat berupa inverter satu fasa dengan daya output 1000VA yang dapat digunakan sebagai sumber energi listrik utama atau cadangan yang bersumber dari akumuator 12 Volt DC, yang dapat diaplikasikan pada pembangkit listrik tenaga angin dan tenaga surya yang bersifat mikro, atau dapat diaplikasikan di rumah tangga sebagai tenaga listrik cadangan dengan biaya yang ekonomis.
D. Batasan Masalah
Tugas Akhir ini membahas tentang mekanisme perancangan dan pembuatan suatu alat berupa inverter satu fasa dengan daya output 1000VA dengan batasan masalah sebagai berikut:
1. Sumber listrik input pada inverter merupakan tegangan DC sebesar 12 Volt.
2. Hasil energi listrik output pada inverter merupakan tegangan AC sebesar 220 Volt dengan daya output sebesar 1000VA.
3. Proses pembangkitan sinyal Pulse Width Modulation (PWM) pada inverter dilakukan melalui pemrograman mikrokontroler ATMEGA8535
4. Tidak membahas bentuk sinyal output dan harmonisa pada output inverter.
E. Rumusan Masalah
Penelitian Tugas Akhir ini bertujuan untuk merancang dan merealisasikan sebuah inverter satu fasa 1000VA, yang dapat mengubah tegangan DC 12 Volt menjadi tegangan AC 220 Volt, yang dapat dipakai oleh masyarakat umum. Akan tetapi, dalam proses perancangannya dilakukan eksperimen/percobaan untuk memperoleh rangkaian implementasi yang tepat dan dapat digunakan pada proses perancangan, proses pembangkitan sinyal PWM yang merupakan bagian dari pengendali inverter berbasis mikrokontroler.
Pada penelitian inverter satu fasa 1000VA ini dilakukan dengan menggunakan komponen-komponen elektronik yang umum dijumpai di pasaran sehingga memiliki harga yang jauh lebih murah dan diharapkan dapat dihasilkan produk yang berdasarkan referensi ilmu pengetahuan yang disesuaikan dengan perkembangan teknologi sehingga diupayakan untuk tidak mengurangi aspek akurasi dan keandalannya.
F. Hipotesis
Terdapat beberapa perkiraan mengenai hasil penelitian yang akan dilakukan, yaitu :
1. Proses pembangkitan sinyal PWM yang merupakan bagian dari pengendalian inverter satu fasa 1000VA dapat dilakukan melalui pemrograman mikrokontroler ATMEGA8535.
2. Penggunaan transformator pulsa dengan mengakibatkan alat ini dirancang menggunakan frekuensi tinggi sehingga ukuran transformator yang digunakan relatif lebih kecil dibandingkan dengan transformator konvensional. Output alat ini tetap pada frekuensi 50 Hz.
3. Proteksi internal pada inverter satu fasa 1000VA menggunakan fuse rating arus tertentu, sehingga jika terjadi beban berlebih yang mengakibatkan arus berlebih, inverter satu fasa 1000VA tetap aman dan diminimalisir dari kerusakan.
II. TEORI DASAR
A. Inverter [1]
Yang dimaksud dengan inverter di sini adalah suatu rangkaian yang mampu mengubah tegangan dc menjadi ac. Ada dua jenis inverter yang umum digunakan pada sistem tenaga listrik yaitu:
(1) Inverter dengan frekuensi dan tegangan keluar yang konstan CVCF (Constant Voltage Constant Frequency)
(2) Inverter dengan frekuensi dan tegangan keluaran yang berubah-ubah. Umumnya inverter dengan frekuensi dan tegangan keluaran yang berubah-ubah digunakan pada pemakaian khusus seperti pemakaian pompa listrik 3 fasa dengan menggunakan sumber tegangan dc. Kerugian cara ini adalah bahwa sistem hanya dapat digunakan pada pemakaian khusus saja, sedangkan keuntungannya adalah kemampuannya untuk menggerakkan sistem (beban) dengan sumber yang berubah-ubah seperti misalnya photovoltaic atau solar cell.
Inverter Satu Fasa
Yang akan dijelaskan di sini adalah inverter dengan frekuensi dan tegangan konstan dan dengan menggunakan komponen SCR sebagai pembangkit tegangan ac-nya, dengan kemampuan menyalurkan daya yang cukup besar, meskipun tegangan output yang dihasilkan tidak begitu murni. Rangkaian dasar inverter ini terlihat pada gambar di bawah ini dengan cara kerja sebagai berikut:
Gambar 1. Rangkaian dasar inverter
Anggap bahwa kedua SCR dalam keadaan off. Kemudian SCR1 dinyalakan dengan memberikan pulsa trigger pada gerbang Ig1. dengan adanya tegangan pada kumparan 1-2 sebesar +Vdc, maka kumparan 2-3 akan terinduksi juga sebesar +Vdc. Jadi tegangan yang terbentuk pada kapasitor C adalah sebesar +2Vdc. Terjadinya aliran arus dan tegangan pada saat SCR1 on. Selanjutnya SCR2 dinyalakan. Dengan penyalaan SCR2 ini, tegangan di titik b sama dengan Vdc. Dengan sifat kapasitor yang menyatakan bahwa tegangan (muatan = Q) yang ada pada kapasitor tersebut tidak dapat berubah dengan tiba-tiba, maka pada saat titik b mencapai +Vdc, tegangan yang tampak pada titik a adalah +3Vdc (Vab = Va – Vb) atau Va = Vb + Vab = Vdc + 2Vdc = 3Vdc, Vab = tegangan kapasitor sesaat sebelum SCR2 on, yaitu = 2Vdc. Dengan kondisi SCR2 on, SCR1 off. Hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut: Pada saat SCR2 on, tegangan di titik b sama dengan tegangan di titik c (Vb = Vc) = Vdc. Sedangkan Va = 3Vdc. Artinya tegangan katoda SCR1 (titik a lebih positif daripada tegangan anoda SCR1 di titik c).
Sesuai dengan karakteristik SCR, maka hal ini akan menyebabkan SCR1 off. Hal lain yang terjadi akibat SCR2 on adalah terjadinya perubahan tegangan pada kumparan transformator yaitu tegangan di titik 2 = 0 (V32 = Vdc) dan kumparan 1-2 terinduksi tegangan sebesar V21 = Vdc. Sejalan dengan perubahan tegangan pada kumparan tersebut, maka kapasitor yang semula mempunyai tegangan Vab = +3Vdc akan berusaha mengubah tegangannya menjadi Vab = -2Vdc, yaitu dengan terjadinya alirana rus charging pada kapasitor c dari titik b ke titik a kumparan 1 2 dan 3. untuk mengulangi proses di atas, maka SCR1 kembali di-trigger, sehingga dengan SCR1 on, SCR2 kembali off (sebab tegangan katoda dari SCR2 (titik b) lebih positif daripada tegangan anoda SCR2 (titik c = titik a). Selanjutnya prosesnya sama dengan yang telah dijelaskan di atas. Bentuk tegangan SCR1, SCR2, Vc(t) dan Ic(t) dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 2. Rangkaian ketika SCR2 on
Gambar 3. Rangkaian ketika SCR1 on
Gambar 4. Kondisi sinyal SCR1 dan SCR2
B. Transformator [1]
Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi-elektromagnet. Transformator digunakan secara luas, baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika. Penggunaan transformator dalam sistem tenaga memungkinkan terpilihnya tegangan yang sesuai, dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan misalnya kebutuhan akan tegangan tinggi dalam pengiriman daya listrik jarak jauh.
Dalam bidang elektronika, transformator digunakan antara lain sebagai gandengan impedansi antara sumber dan beban; untuk memisahkan satu rangkaian dari rangkaian yang lain; dan untuk menghambat arus searah sambil tetap melakukan atau mengalirkan arus bolak-balik antara rangkaian. Berdasarkan frekuensi, transformator dapat dikelompokkan sebagai berikut:
(1) frekuensi daya, 50-60 c/s;
(2) frekuensi pendengaran, 50 c/s-20 kc/s;
(3) frekuensi radio, di atas 30 kc/s.
Kerja transformator yang berdasarkan induksi-elektromagnet, menghendaki adanya gandengan magnet antara rangkaian primer dan sekunder. Gandengan magnet ini berupa inti besi tempat melakukan fluks bersama.
Berdasarkan cara melilitkan kumparan pada inti, dikenal dua macam transformator, yaitu tipe inti dan tipe cangkang.
Gambar 5. Transformator berdasarkan cara melilitkan kumparan pada inti
C. Mikrokontroler ATMEGA 8535 [2]
Mikrokontroler ATMEGA8535 adalah salah satu jenis mikrokontroler keluarga AVR yang diproduksi oleh Atmel Corporation. ATMEGA8535 merupakan mikrokontroler 8 bit dengan aristektur RISC (Reduce Instruction Set Computer). Fitur-fitur yang dimiliki oleh mikrokontroler ATMEGA8535 antara lain:
a. Lebar data 8 bit.
b. Memiliki 130 buah instruksi.
c. Dapat mencapai kecepatan 16 MIPS (Mega Instruction per Second) pada frekuensi clock 16 MHz.
d. Memiliki 32 x 8 register aplikasi umum.
e. 8 k byte flash memory untuk memori program .
f. 512 byte EEPROM untuk memori data nonvolatile.
g. 512 byte SRAM.
h. Dua 8 bit timer/counter.
i. Satu 16 bit timer/counter.
j. Empat saluran untuk penghasil sinyal PWM/clock.
k. 8 saluran, 10 bit ADC.
2. Konfigurasi Pin
Susunan pin mikrokontroler ATMEGA8535 tipe DIP (dual in line package) ditunjukkan pada gambar 5.
Gambar 6. Konfigurasi pin mikrokontroler ATMEGA8535.
ATMEGA8535 memiliki empat buah port (terminal) masukan/keluaran yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D. Port A selain berfungsi sebagai port I/O digital, pin-pinnya juga dapat difungsikan sebagai saluran masukan sinyal analog yang akan diubah menjadi sinyal digital oleh ADC internal. Port B terdapat pada pin nomor 1 hingga 8. Selain sebagai pin I/O digital biasa, pin-pin yang ada port B juga memiliki fungsi khusus.
Pin PB0 dan PB1 memiliki fungsi lain yaitu sebagai masukan sinyal clock eksternal untuk timer/counter 0dan1. Pin PB5 (MOSI), PB6 (MISO), dan PB7(SCK) memiliki fungsi lain sebagai sebagai saluran untuk sinyal ISP (in system programming).
Port D terdapat pada pin nomor 14 hingga 21. Selain berfungsi sebagai pin I/O digital biasa, pin-pin yang terdapat pada port D juga memiliki fungsi khusus. Pin PD2 (INT0) dan PD3 (INT1) berfungsi sebagai masukan untuk sinyal interrupt eksternal yang dapat menginterupsi alur program yang di eksekusi CPU. Pin PD7 (OC2) juga berfungsi sebagai pin untuk keluaran sinyal clock/PWM yang dihasilkan oleh timer 2 yang ada di dalam mikrokontroler.
Pin RESET merupakan pin aktif rendah untuk mereset mikrokontroler. Dalam keadaan reset maka alur program akan kembali ke alamat 0x0.
Pin VCC dan GND adalah pin yang digunakan untuk penyedia tegangan mikrokontroler. Beda tegangan yang dapat diberikan berkisar antara 4,5–5,5V.
D. Filter
Filter biasa diartikan sebagai proses pemisahan. Aplikasi filter pada elektronika adalah untuk melewatkan rentang frekuensi tertentu dan menghilangkan/memblok rentang frekuensi lainnya dengan melemahkan amplitudo sinyalnya. Filter elektrik mengandung komponen resistor dan kapasitor, resistor dan induktor atau gabungan ketiganya dengan menyertakan. Rangkaian filter seperti ini biasa disebut filter pasif. Filter aktif merupakan rangkaian filter pasif yang dihubungkan ke komponen aktif (op-amp, trasistor).
Klasifikasi filter berdasarkan fungsi kerjanya dan rentang frekuensi yang diloloskan adalah sebagai berikut:
1. Low Pass Filter (LPF)
Low pass filter akan melewatkan frekuensi dari nol sampai frekuensi cut offnya. Idealnya respon frekuensi akan langsung jatuh ke nol setelah frekuensi cut off, tapi pada kenyataannya ada daerah transisi sampai nilai tertentu sebelum mencapai nol.
2. High Pass Filter (HPF)
Untuk high pass filter, filter ini tidak akan melewatkan frekuensi dari nol sampai daerah transisi, antara fl sampai fc.
3. Band Pass Filter (BPF)
Sedangkan band pass filter akan melewatkan frekuensi yang dibatasi dua frekuensi cut off. Frekuensi yang dilewatkan berada pada daerah antara fc1 dan fc2. Dari nol ke fc1 respon frekuensi akan distop, begitu juga dengan frekuensi diatas fc2, tetapi dalam prakteknya selalu ada daerah transisi antara fs dan fc.
4. Band Stop Filter (BSF)
BSF memiliki dua frekuensi batas, sama seperti BPF. Tetapi respon frekuensinya kebalikan dari band pass filter, filter ini justru tidak melewatkan frekuensi yang berada antara fc1 dan fc2. Untuk jelasnya, karakteristik keempat filter dapat dilihat pada gambar.
Gambar 7. Respon Frekuensi Sebuah Filter (a). LPF (b). HPF (c). BPF (d). BSF
Parameter fl dan fu adalah lower dan upper frekuensi cutoff. Band width dari filter adalah . Sehingga pada LPF didefinisikan fl = 0 sehingga B = fu sedangkan untuk highpass filter fl >0 dan fu=. Tetapi secara fisik filter diatas tidak mungkin dibuat. Sedangkan untuk filter sesungguhnya, untuk BPF akan dibandingkan dengan kondisi idealnya, didapatkan H(f) yang relatif lebar (tapi tidak konstan) dan stop band yang cukup kecil (tapi tidak nol). Titik akhir band yang dilewatkan atau cut off nya didefinisikan dengan
H(f) =1/2 H(f) max = K/2 ; f = fl,fu (1)
Jadi H(f)2 jatuh tidak lebih rendah dari K2/2 untuk fl f fu.
Bandwidth B = fu – fl disebut juga setengah daya atau bandwidth 3 dB.
Gambar 8. Rasio amplitude sebuah BPF
Klasifikasi filter berdasarkan topologinya, antara lain:
1. Butterworth
Butterworth merupakan salah satu jenis filter yang dirancang sedemikian rupa sehingga menghasilkan respon frekuensi yang flat (datar) pada rentang frekuensi pelolosan maupun frekuensi henti. Berdasarkan gambar perbandingan respon frekuensi dari beberapa topologi filter (gambar 20), kita dapat melihat bahwa filter jenis ini memiliki rolloff yang lebih lama dibanding filter lainnya. Filter ini dibentuk dengan menghubungkan rangkaian R,C ke op-amp melalui input positif dan memberi feedback pada input negatif.
2. Chebyshev
Filter ini memiliki respon riak-riak pada salah satu rentang frekuensinya (frekuensi lolos atau frekuensi henti).
3. Elliptic
Pada respon frekuensi filter elliptic pada rentang frekuensi pelolosan maupun hentinya terdapat riak-riak. Dibandingkan jenis filter yang lain, filter ini memiliki rolloff yang cepat. Filter ini dibentuk dengan merangkai C dan L secara paralel kemudian menghubungkan dengan op-amp
(a) (b)
(c)
Gambar 9. (a)Rangkaian LPF Butterworh, (b) LPF Chebyshev (c) HPF Elliptic
Gambar 10. Perbandingan respon frekuensi filter
E. Pembagi Tegangan [6]
Pembagi tegangan digunakan untuk menyatakan tegangan melintasi salah satu diantara dua tahanan seri.
Gambar 11. Pembagi Tegangan
Pada gambar 26 tegangan di R2 adalah:
(14)
Dengan cara yang serupa, tegangan yang melintasi R1adalah:
(15)
III. Metodologi Penelitian
A. Waktu dan Tempat Penelitian
Waktu : Maret 2007 – Juli 2007
Tempat : Laboratorium Terpadu Teknik Elektro
Universitas Lampung
Tabel 1. Jadwal dan aktivitas penelitian
No Aktivitas Maret 2007 April 2007 Mei 2007 Juni 2007 Juli 2007
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1 Studi literatur
2 Perancangan blok diagram rangkaian alat inverter
3 Penentuan rangkaian dan komponen
4 Uji rangkaian tiap blok
a. LPF
b. HPF
c. MOSFET
d. Proteksi & Alarm
e. Mikrokontroler ATMEGA8535
5 pembuatan proposal
6 Seminar I
7 membuat rangkaian keseluruhan
8 Uji coba inverter satu fasa 1000VA
9 Analisis dan kesimpulan
10 Pembuatan laporan
11 Seminar II
B. Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan pada penelitian tugas akhir ini yaitu :
1. Osiloskop Digital
2. Microcontroller ATMEGA8535
3. Transformator Pulsa
4. MOSFET
5. Heatsink
6. Resistor (tetap dan variable)
7. Capasitor (polar dan non polar)
8. Relay
9. Buzzer
10. Multimeter
11. Komputer
12. Downloader ATMEGA 8535
13. Casing
14. Solder
15. Sumber tegangan +5Vdc, 12Vdc
16. Akumulator 12Vdc
C. Spesifikasi Alat
Spesifikasi dari alat yang dibuat adalah sebagai berikut :
1. Sumber tegangan DC +5 V, diperoleh dari baterai dan sumber tegangan DC 12V diperoleh dari akumulator sehingga alat yang dibuat bersifat portable.
2. Microcontroller ATMEGA8535 sebagai penghasil Pulse Width Modulation (PWM) untuk mengatur frekuensi switching inverter
3. Range tegangan output yang dihasilkan sebesar 11,5–12,5 Volt
4. Rentang frekuensi output yang dihasilkan 50 Hz
D. Blok Diagram Rangkaian
Gambar 12. Blok diagram Perancangan Inverter Satu Fasa 1000VA
1. Input
Input pada rancangan inverter satu fasa 1000VA berasal dari sebuah akumulator dengan tegangan sebesar 12 Volt DC. Masukan ini berfungsi juga untuk memberikan catu daya pada rangkaian pengendali invertir, yang tegangannya disesuaikan dengan menggunakan rangkaian pembagi tegangan. Masukan 12 Volt DC kemudian menuju ke rangkaian inti inverter untuk mengubahnya menjadi tegangan AC.
2. Microcontroller ATMEGA 8535
Microcontroller berfungsi sebagai pembangkit sinyal Pulse Width Modulation (PWM). Dengan adanya PWM, maka lebar pulsa diatur sedemikian rupa, sehingga rangkaian pengendali dapat dikendalikan frekuensinya oleh sinyal PWM. Proses pengendalian dengan PWM yaitu dengan mengubah nilai tON dan tOFF sehingga berpengaruh terhadap besarnya frekuensi.
Gambar 13. Gambar sinyal PWM
3. Smoothing Filter
Smoothing filter merupakan salah satu aplikasi filter yang digunakan untuk memperhalus tampilan sebuah sinyal. Kita dapat mengimplementasikan rangkaian Low Pass Filter (LPF) untuk proses ini. LPF berfungsi untuk meredam sinyal frekuensi-frekuensi tinggi, sehingga diharapkan sinyal pulsa inverter yang dihasilkan mempunyai bentuk dan besar gelombang yang sesuai yang diinginkan. Rangkaian implementasinya adalah sebagai berikut:
Gambar 14. Rangkaian Implementasi Filter LPF Ordo1
Langkah perancangan blok ini adalah :
1. Menentukan nilai frekuensi cut-off
2. Memilih nilai C (antara 0,001 – 10 F)
3. Menentukan nilai R2 melalui persamaan :
4. Merealisasikan rangkaian implementasi LPF ordo 1 (Gambar 31)
DAFTAR PUSTAKA
[1] Zuhal. 1995. Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya. Jakarta:PT Gramedia Pustaka Utama
[2] Wardhana, Lingga. 2006. Mikrokontroler AVR Seri ATMEGA8535. Yogyakarta: Andi Offset
[3] Webster, G.John. 1998. Medical Instrumentation. Canada: John Wiley and sons, Inc.
[4] Malvino, Gunawan, Hanapi. 1995. Prinsip-prinsip Elektronik. Jakarta: Erlangga
[5] Hayt.H.William. Terjemah Oleh Pantur Silaban. 1997. Rangkaian Listrik. Jakarta: Erlangga
[6] Bird, B.M., et all. 1993. An Introduction to Power Electronics. Chichester: John Wiley & Sons Ltd
Berbasis Mikrokontroller ATMEGA 8535
I. Pendahuluan
A. Latar Belakang Masalah
Kebutuhan energi makin hari akan semakin meningkat, seiring pertumbuhan ekonomi dan peradaban manusia. Salah satu energi yang dibutuhkan oleh masyarakat di dunia adalah energi listrik. Produksi energi listrik pada saat ini pada umumnya menggunakan energi fosil seperti minyak bumi dan batubara, serta gas bumi. Namun, energi fosil tersebut merupakan salah satu energi yang tidak dapat diperbarui atau dengan kata lain suatu saat pasti akan habis persediaannya.
Proses penelitian energi yang terbarukan telah dimulai sejak lama. Terdapat beberapa energi terbarukan yang telah dikembangkan menjadi penghasil energi listrik, yaitu tenaga angin dan tenaga surya, yang memerlukan peralatan tambahan yaitu alat pengendali dalam proses pembangkitan energi listrik dan alat penyimpan energi listrik dalam bentuk baterai sehingga cadangan energi listrik tetap tersedia.
Energi listrik yang dihasilkan dari pembangkit listrik tenaga angin dan tenaga surya berupa tegangan DC sebesar 12 Volt, yang kemudian disimpan di dalam akumulator, yang berfungsi sebagai baterai penyimpan energi listrik. Untuk mengubah tegangan DC 12 Volt menjadi tegangan AC 220 Volt digunakan inverter. Perancangan inverter telah banyak diteliti oleh pada ahli, sesuai dengan spesifikasi dan tujuan penggunaannya. Dalam aplikasinya, alat ini dapat dipakai pada pembangkit listrik tenaga angin dan tenaga surya dalam skala kecil.
Penelitian ini merupakan penelitian yang dilakukan untuk merancang dan merealisasikan inverter satu fasa dengan daya 1000VA berbasis mikrokontroler ATMEGA 8535 yang berfungsi untuk mengendalikan sinyal PWM untuk mengatur frekuensinya. Pertimbangan ekonomis dimasukkan dalam penelitian ini, sehingga didapatkan inverter yang berkualitas dengan komponen-komponen yang murah sehingga lebih ekonomis.
B. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian dan penyusunan laporan Tugas Akhir ini antara lain:
1. Melakukan perancangan inverter satu fasa dengan daya output sebesar 1000VA.
2. Melakukan pembuatan inverter satu fasa dengan daya output sebesar 1000VA.
3. Inverter satu fasa 1000VA dapat diaplikasikan pada pembangkit listrik tenaga surya dan tenaga angin dalam skala kecil
4. Inverter satu fasa 1000VA dapat dirancang dengan komponen-komponen yang murah sehingga lebih ekonomis.
C. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan pada penelitian dan penulisan Tugas Akhir ini adalah diperolehnya suatu alat berupa inverter satu fasa dengan daya output 1000VA yang dapat digunakan sebagai sumber energi listrik utama atau cadangan yang bersumber dari akumuator 12 Volt DC, yang dapat diaplikasikan pada pembangkit listrik tenaga angin dan tenaga surya yang bersifat mikro, atau dapat diaplikasikan di rumah tangga sebagai tenaga listrik cadangan dengan biaya yang ekonomis.
D. Batasan Masalah
Tugas Akhir ini membahas tentang mekanisme perancangan dan pembuatan suatu alat berupa inverter satu fasa dengan daya output 1000VA dengan batasan masalah sebagai berikut:
1. Sumber listrik input pada inverter merupakan tegangan DC sebesar 12 Volt.
2. Hasil energi listrik output pada inverter merupakan tegangan AC sebesar 220 Volt dengan daya output sebesar 1000VA.
3. Proses pembangkitan sinyal Pulse Width Modulation (PWM) pada inverter dilakukan melalui pemrograman mikrokontroler ATMEGA8535
4. Tidak membahas bentuk sinyal output dan harmonisa pada output inverter.
E. Rumusan Masalah
Penelitian Tugas Akhir ini bertujuan untuk merancang dan merealisasikan sebuah inverter satu fasa 1000VA, yang dapat mengubah tegangan DC 12 Volt menjadi tegangan AC 220 Volt, yang dapat dipakai oleh masyarakat umum. Akan tetapi, dalam proses perancangannya dilakukan eksperimen/percobaan untuk memperoleh rangkaian implementasi yang tepat dan dapat digunakan pada proses perancangan, proses pembangkitan sinyal PWM yang merupakan bagian dari pengendali inverter berbasis mikrokontroler.
Pada penelitian inverter satu fasa 1000VA ini dilakukan dengan menggunakan komponen-komponen elektronik yang umum dijumpai di pasaran sehingga memiliki harga yang jauh lebih murah dan diharapkan dapat dihasilkan produk yang berdasarkan referensi ilmu pengetahuan yang disesuaikan dengan perkembangan teknologi sehingga diupayakan untuk tidak mengurangi aspek akurasi dan keandalannya.
F. Hipotesis
Terdapat beberapa perkiraan mengenai hasil penelitian yang akan dilakukan, yaitu :
1. Proses pembangkitan sinyal PWM yang merupakan bagian dari pengendalian inverter satu fasa 1000VA dapat dilakukan melalui pemrograman mikrokontroler ATMEGA8535.
2. Penggunaan transformator pulsa dengan mengakibatkan alat ini dirancang menggunakan frekuensi tinggi sehingga ukuran transformator yang digunakan relatif lebih kecil dibandingkan dengan transformator konvensional. Output alat ini tetap pada frekuensi 50 Hz.
3. Proteksi internal pada inverter satu fasa 1000VA menggunakan fuse rating arus tertentu, sehingga jika terjadi beban berlebih yang mengakibatkan arus berlebih, inverter satu fasa 1000VA tetap aman dan diminimalisir dari kerusakan.
II. TEORI DASAR
A. Inverter [1]
Yang dimaksud dengan inverter di sini adalah suatu rangkaian yang mampu mengubah tegangan dc menjadi ac. Ada dua jenis inverter yang umum digunakan pada sistem tenaga listrik yaitu:
(1) Inverter dengan frekuensi dan tegangan keluar yang konstan CVCF (Constant Voltage Constant Frequency)
(2) Inverter dengan frekuensi dan tegangan keluaran yang berubah-ubah. Umumnya inverter dengan frekuensi dan tegangan keluaran yang berubah-ubah digunakan pada pemakaian khusus seperti pemakaian pompa listrik 3 fasa dengan menggunakan sumber tegangan dc. Kerugian cara ini adalah bahwa sistem hanya dapat digunakan pada pemakaian khusus saja, sedangkan keuntungannya adalah kemampuannya untuk menggerakkan sistem (beban) dengan sumber yang berubah-ubah seperti misalnya photovoltaic atau solar cell.
Inverter Satu Fasa
Yang akan dijelaskan di sini adalah inverter dengan frekuensi dan tegangan konstan dan dengan menggunakan komponen SCR sebagai pembangkit tegangan ac-nya, dengan kemampuan menyalurkan daya yang cukup besar, meskipun tegangan output yang dihasilkan tidak begitu murni. Rangkaian dasar inverter ini terlihat pada gambar di bawah ini dengan cara kerja sebagai berikut:
Gambar 1. Rangkaian dasar inverter
Anggap bahwa kedua SCR dalam keadaan off. Kemudian SCR1 dinyalakan dengan memberikan pulsa trigger pada gerbang Ig1. dengan adanya tegangan pada kumparan 1-2 sebesar +Vdc, maka kumparan 2-3 akan terinduksi juga sebesar +Vdc. Jadi tegangan yang terbentuk pada kapasitor C adalah sebesar +2Vdc. Terjadinya aliran arus dan tegangan pada saat SCR1 on. Selanjutnya SCR2 dinyalakan. Dengan penyalaan SCR2 ini, tegangan di titik b sama dengan Vdc. Dengan sifat kapasitor yang menyatakan bahwa tegangan (muatan = Q) yang ada pada kapasitor tersebut tidak dapat berubah dengan tiba-tiba, maka pada saat titik b mencapai +Vdc, tegangan yang tampak pada titik a adalah +3Vdc (Vab = Va – Vb) atau Va = Vb + Vab = Vdc + 2Vdc = 3Vdc, Vab = tegangan kapasitor sesaat sebelum SCR2 on, yaitu = 2Vdc. Dengan kondisi SCR2 on, SCR1 off. Hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut: Pada saat SCR2 on, tegangan di titik b sama dengan tegangan di titik c (Vb = Vc) = Vdc. Sedangkan Va = 3Vdc. Artinya tegangan katoda SCR1 (titik a lebih positif daripada tegangan anoda SCR1 di titik c).
Sesuai dengan karakteristik SCR, maka hal ini akan menyebabkan SCR1 off. Hal lain yang terjadi akibat SCR2 on adalah terjadinya perubahan tegangan pada kumparan transformator yaitu tegangan di titik 2 = 0 (V32 = Vdc) dan kumparan 1-2 terinduksi tegangan sebesar V21 = Vdc. Sejalan dengan perubahan tegangan pada kumparan tersebut, maka kapasitor yang semula mempunyai tegangan Vab = +3Vdc akan berusaha mengubah tegangannya menjadi Vab = -2Vdc, yaitu dengan terjadinya alirana rus charging pada kapasitor c dari titik b ke titik a kumparan 1 2 dan 3. untuk mengulangi proses di atas, maka SCR1 kembali di-trigger, sehingga dengan SCR1 on, SCR2 kembali off (sebab tegangan katoda dari SCR2 (titik b) lebih positif daripada tegangan anoda SCR2 (titik c = titik a). Selanjutnya prosesnya sama dengan yang telah dijelaskan di atas. Bentuk tegangan SCR1, SCR2, Vc(t) dan Ic(t) dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 2. Rangkaian ketika SCR2 on
Gambar 3. Rangkaian ketika SCR1 on
Gambar 4. Kondisi sinyal SCR1 dan SCR2
B. Transformator [1]
Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi-elektromagnet. Transformator digunakan secara luas, baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika. Penggunaan transformator dalam sistem tenaga memungkinkan terpilihnya tegangan yang sesuai, dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan misalnya kebutuhan akan tegangan tinggi dalam pengiriman daya listrik jarak jauh.
Dalam bidang elektronika, transformator digunakan antara lain sebagai gandengan impedansi antara sumber dan beban; untuk memisahkan satu rangkaian dari rangkaian yang lain; dan untuk menghambat arus searah sambil tetap melakukan atau mengalirkan arus bolak-balik antara rangkaian. Berdasarkan frekuensi, transformator dapat dikelompokkan sebagai berikut:
(1) frekuensi daya, 50-60 c/s;
(2) frekuensi pendengaran, 50 c/s-20 kc/s;
(3) frekuensi radio, di atas 30 kc/s.
Kerja transformator yang berdasarkan induksi-elektromagnet, menghendaki adanya gandengan magnet antara rangkaian primer dan sekunder. Gandengan magnet ini berupa inti besi tempat melakukan fluks bersama.
Berdasarkan cara melilitkan kumparan pada inti, dikenal dua macam transformator, yaitu tipe inti dan tipe cangkang.
Gambar 5. Transformator berdasarkan cara melilitkan kumparan pada inti
C. Mikrokontroler ATMEGA 8535 [2]
Mikrokontroler ATMEGA8535 adalah salah satu jenis mikrokontroler keluarga AVR yang diproduksi oleh Atmel Corporation. ATMEGA8535 merupakan mikrokontroler 8 bit dengan aristektur RISC (Reduce Instruction Set Computer). Fitur-fitur yang dimiliki oleh mikrokontroler ATMEGA8535 antara lain:
a. Lebar data 8 bit.
b. Memiliki 130 buah instruksi.
c. Dapat mencapai kecepatan 16 MIPS (Mega Instruction per Second) pada frekuensi clock 16 MHz.
d. Memiliki 32 x 8 register aplikasi umum.
e. 8 k byte flash memory untuk memori program .
f. 512 byte EEPROM untuk memori data nonvolatile.
g. 512 byte SRAM.
h. Dua 8 bit timer/counter.
i. Satu 16 bit timer/counter.
j. Empat saluran untuk penghasil sinyal PWM/clock.
k. 8 saluran, 10 bit ADC.
2. Konfigurasi Pin
Susunan pin mikrokontroler ATMEGA8535 tipe DIP (dual in line package) ditunjukkan pada gambar 5.
Gambar 6. Konfigurasi pin mikrokontroler ATMEGA8535.
ATMEGA8535 memiliki empat buah port (terminal) masukan/keluaran yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D. Port A selain berfungsi sebagai port I/O digital, pin-pinnya juga dapat difungsikan sebagai saluran masukan sinyal analog yang akan diubah menjadi sinyal digital oleh ADC internal. Port B terdapat pada pin nomor 1 hingga 8. Selain sebagai pin I/O digital biasa, pin-pin yang ada port B juga memiliki fungsi khusus.
Pin PB0 dan PB1 memiliki fungsi lain yaitu sebagai masukan sinyal clock eksternal untuk timer/counter 0dan1. Pin PB5 (MOSI), PB6 (MISO), dan PB7(SCK) memiliki fungsi lain sebagai sebagai saluran untuk sinyal ISP (in system programming).
Port D terdapat pada pin nomor 14 hingga 21. Selain berfungsi sebagai pin I/O digital biasa, pin-pin yang terdapat pada port D juga memiliki fungsi khusus. Pin PD2 (INT0) dan PD3 (INT1) berfungsi sebagai masukan untuk sinyal interrupt eksternal yang dapat menginterupsi alur program yang di eksekusi CPU. Pin PD7 (OC2) juga berfungsi sebagai pin untuk keluaran sinyal clock/PWM yang dihasilkan oleh timer 2 yang ada di dalam mikrokontroler.
Pin RESET merupakan pin aktif rendah untuk mereset mikrokontroler. Dalam keadaan reset maka alur program akan kembali ke alamat 0x0.
Pin VCC dan GND adalah pin yang digunakan untuk penyedia tegangan mikrokontroler. Beda tegangan yang dapat diberikan berkisar antara 4,5–5,5V.
D. Filter
Filter biasa diartikan sebagai proses pemisahan. Aplikasi filter pada elektronika adalah untuk melewatkan rentang frekuensi tertentu dan menghilangkan/memblok rentang frekuensi lainnya dengan melemahkan amplitudo sinyalnya. Filter elektrik mengandung komponen resistor dan kapasitor, resistor dan induktor atau gabungan ketiganya dengan menyertakan. Rangkaian filter seperti ini biasa disebut filter pasif. Filter aktif merupakan rangkaian filter pasif yang dihubungkan ke komponen aktif (op-amp, trasistor).
Klasifikasi filter berdasarkan fungsi kerjanya dan rentang frekuensi yang diloloskan adalah sebagai berikut:
1. Low Pass Filter (LPF)
Low pass filter akan melewatkan frekuensi dari nol sampai frekuensi cut offnya. Idealnya respon frekuensi akan langsung jatuh ke nol setelah frekuensi cut off, tapi pada kenyataannya ada daerah transisi sampai nilai tertentu sebelum mencapai nol.
2. High Pass Filter (HPF)
Untuk high pass filter, filter ini tidak akan melewatkan frekuensi dari nol sampai daerah transisi, antara fl sampai fc.
3. Band Pass Filter (BPF)
Sedangkan band pass filter akan melewatkan frekuensi yang dibatasi dua frekuensi cut off. Frekuensi yang dilewatkan berada pada daerah antara fc1 dan fc2. Dari nol ke fc1 respon frekuensi akan distop, begitu juga dengan frekuensi diatas fc2, tetapi dalam prakteknya selalu ada daerah transisi antara fs dan fc.
4. Band Stop Filter (BSF)
BSF memiliki dua frekuensi batas, sama seperti BPF. Tetapi respon frekuensinya kebalikan dari band pass filter, filter ini justru tidak melewatkan frekuensi yang berada antara fc1 dan fc2. Untuk jelasnya, karakteristik keempat filter dapat dilihat pada gambar.
Gambar 7. Respon Frekuensi Sebuah Filter (a). LPF (b). HPF (c). BPF (d). BSF
Parameter fl dan fu adalah lower dan upper frekuensi cutoff. Band width dari filter adalah . Sehingga pada LPF didefinisikan fl = 0 sehingga B = fu sedangkan untuk highpass filter fl >0 dan fu=. Tetapi secara fisik filter diatas tidak mungkin dibuat. Sedangkan untuk filter sesungguhnya, untuk BPF akan dibandingkan dengan kondisi idealnya, didapatkan H(f) yang relatif lebar (tapi tidak konstan) dan stop band yang cukup kecil (tapi tidak nol). Titik akhir band yang dilewatkan atau cut off nya didefinisikan dengan
H(f) =1/2 H(f) max = K/2 ; f = fl,fu (1)
Jadi H(f)2 jatuh tidak lebih rendah dari K2/2 untuk fl f fu.
Bandwidth B = fu – fl disebut juga setengah daya atau bandwidth 3 dB.
Gambar 8. Rasio amplitude sebuah BPF
Klasifikasi filter berdasarkan topologinya, antara lain:
1. Butterworth
Butterworth merupakan salah satu jenis filter yang dirancang sedemikian rupa sehingga menghasilkan respon frekuensi yang flat (datar) pada rentang frekuensi pelolosan maupun frekuensi henti. Berdasarkan gambar perbandingan respon frekuensi dari beberapa topologi filter (gambar 20), kita dapat melihat bahwa filter jenis ini memiliki rolloff yang lebih lama dibanding filter lainnya. Filter ini dibentuk dengan menghubungkan rangkaian R,C ke op-amp melalui input positif dan memberi feedback pada input negatif.
2. Chebyshev
Filter ini memiliki respon riak-riak pada salah satu rentang frekuensinya (frekuensi lolos atau frekuensi henti).
3. Elliptic
Pada respon frekuensi filter elliptic pada rentang frekuensi pelolosan maupun hentinya terdapat riak-riak. Dibandingkan jenis filter yang lain, filter ini memiliki rolloff yang cepat. Filter ini dibentuk dengan merangkai C dan L secara paralel kemudian menghubungkan dengan op-amp
(a) (b)
(c)
Gambar 9. (a)Rangkaian LPF Butterworh, (b) LPF Chebyshev (c) HPF Elliptic
Gambar 10. Perbandingan respon frekuensi filter
E. Pembagi Tegangan [6]
Pembagi tegangan digunakan untuk menyatakan tegangan melintasi salah satu diantara dua tahanan seri.
Gambar 11. Pembagi Tegangan
Pada gambar 26 tegangan di R2 adalah:
(14)
Dengan cara yang serupa, tegangan yang melintasi R1adalah:
(15)
III. Metodologi Penelitian
A. Waktu dan Tempat Penelitian
Waktu : Maret 2007 – Juli 2007
Tempat : Laboratorium Terpadu Teknik Elektro
Universitas Lampung
Tabel 1. Jadwal dan aktivitas penelitian
No Aktivitas Maret 2007 April 2007 Mei 2007 Juni 2007 Juli 2007
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1 Studi literatur
2 Perancangan blok diagram rangkaian alat inverter
3 Penentuan rangkaian dan komponen
4 Uji rangkaian tiap blok
a. LPF
b. HPF
c. MOSFET
d. Proteksi & Alarm
e. Mikrokontroler ATMEGA8535
5 pembuatan proposal
6 Seminar I
7 membuat rangkaian keseluruhan
8 Uji coba inverter satu fasa 1000VA
9 Analisis dan kesimpulan
10 Pembuatan laporan
11 Seminar II
B. Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan pada penelitian tugas akhir ini yaitu :
1. Osiloskop Digital
2. Microcontroller ATMEGA8535
3. Transformator Pulsa
4. MOSFET
5. Heatsink
6. Resistor (tetap dan variable)
7. Capasitor (polar dan non polar)
8. Relay
9. Buzzer
10. Multimeter
11. Komputer
12. Downloader ATMEGA 8535
13. Casing
14. Solder
15. Sumber tegangan +5Vdc, 12Vdc
16. Akumulator 12Vdc
C. Spesifikasi Alat
Spesifikasi dari alat yang dibuat adalah sebagai berikut :
1. Sumber tegangan DC +5 V, diperoleh dari baterai dan sumber tegangan DC 12V diperoleh dari akumulator sehingga alat yang dibuat bersifat portable.
2. Microcontroller ATMEGA8535 sebagai penghasil Pulse Width Modulation (PWM) untuk mengatur frekuensi switching inverter
3. Range tegangan output yang dihasilkan sebesar 11,5–12,5 Volt
4. Rentang frekuensi output yang dihasilkan 50 Hz
D. Blok Diagram Rangkaian
Gambar 12. Blok diagram Perancangan Inverter Satu Fasa 1000VA
1. Input
Input pada rancangan inverter satu fasa 1000VA berasal dari sebuah akumulator dengan tegangan sebesar 12 Volt DC. Masukan ini berfungsi juga untuk memberikan catu daya pada rangkaian pengendali invertir, yang tegangannya disesuaikan dengan menggunakan rangkaian pembagi tegangan. Masukan 12 Volt DC kemudian menuju ke rangkaian inti inverter untuk mengubahnya menjadi tegangan AC.
2. Microcontroller ATMEGA 8535
Microcontroller berfungsi sebagai pembangkit sinyal Pulse Width Modulation (PWM). Dengan adanya PWM, maka lebar pulsa diatur sedemikian rupa, sehingga rangkaian pengendali dapat dikendalikan frekuensinya oleh sinyal PWM. Proses pengendalian dengan PWM yaitu dengan mengubah nilai tON dan tOFF sehingga berpengaruh terhadap besarnya frekuensi.
Gambar 13. Gambar sinyal PWM
3. Smoothing Filter
Smoothing filter merupakan salah satu aplikasi filter yang digunakan untuk memperhalus tampilan sebuah sinyal. Kita dapat mengimplementasikan rangkaian Low Pass Filter (LPF) untuk proses ini. LPF berfungsi untuk meredam sinyal frekuensi-frekuensi tinggi, sehingga diharapkan sinyal pulsa inverter yang dihasilkan mempunyai bentuk dan besar gelombang yang sesuai yang diinginkan. Rangkaian implementasinya adalah sebagai berikut:
Gambar 14. Rangkaian Implementasi Filter LPF Ordo1
Langkah perancangan blok ini adalah :
1. Menentukan nilai frekuensi cut-off
2. Memilih nilai C (antara 0,001 – 10 F)
3. Menentukan nilai R2 melalui persamaan :
4. Merealisasikan rangkaian implementasi LPF ordo 1 (Gambar 31)
DAFTAR PUSTAKA
[1] Zuhal. 1995. Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya. Jakarta:PT Gramedia Pustaka Utama
[2] Wardhana, Lingga. 2006. Mikrokontroler AVR Seri ATMEGA8535. Yogyakarta: Andi Offset
[3] Webster, G.John. 1998. Medical Instrumentation. Canada: John Wiley and sons, Inc.
[4] Malvino, Gunawan, Hanapi. 1995. Prinsip-prinsip Elektronik. Jakarta: Erlangga
[5] Hayt.H.William. Terjemah Oleh Pantur Silaban. 1997. Rangkaian Listrik. Jakarta: Erlangga
[6] Bird, B.M., et all. 1993. An Introduction to Power Electronics. Chichester: John Wiley & Sons Ltd
SMART DISPENSER
SMART DISPENSER
Ide Utama :
• Mengatur agar dispenser dapat secara otomatis mengisi tempat air sesuai dengan yang diinginkan
• Mengatur agar dispenser dapat memberikan isyarat ketika galon air sudah tidak berisi air lagi
• Mengatur agar dispenser dapat mengisi air sesuai dengan suhu yang diinginkan/diminta
Prinsip Kerja
Ketika wadah diletakkan pada tempat penyanggah, maka saklar sensitive akan menghidupkan system.
User dapat menentukan berapa suhu air yang diinginkan dengan menekan keypad suhu yang ada, dimana telah terhubung dengan mikrokontroler untuk sebagai setting time untuk heater memanaskan air. Ketika suhu sudah mencapai apa yang diminta user dengan pantauan sensor suhu, maka mikrokontroler akan memerintahkan heater untuk off.
User dapat menentukan seberapa banyak air yang akan dituangkan kedalam gelas atau wadah. Dengan menggunakan sensor ultrasonic untuk mengukur ketinggian air yang diharapkan oleh user. Kran air terbuka dengan menggunakan motor servo dengan dikendalikan oleh mikrokontroler. Ketika isian air telah sampai apa yang diinginkan user, maka system otomatis akan memutar motor servo untuk menutup kran air dan air akan berhenti mngucur.
User dapat mengetahui kapan air gallon yang diisikan telah habis, dengan adanya tanda/isyarat dalam bentuk suara. Dengan menggunakan sensor tinggi permukaan air, maka dapat ditentukan apakah air galonnya telah habis atau tidak. Lalu buzzer akan mengeluarkan suara jika airnya habis.
Komponen yang diperlukan :
Motor servo
Saklar sentuh sensitive
Sensor Ultrasonik
Sensor Temperature
Mikrokontroler
Keypad dan LCD
Sensor Level Permukaan
Galon
Dispenser Standar
Gelas Uji
dll
Simulasi Dispenser :
Gelas/tempat air diletakkan pada tempat dispenser
Konsumen dapat menentukan kapasitas air yang diisi ke gelas/tempat air
Konsumen dapat menentukan suhu air yang diinginkan untuk dituangkan kedalam tempat air/gelas
Dispenser akan memanaskan air sesuai dengan setting suhu yang telah ditentukan
Dispenser mengisi tempat air sesuai dengan ukuran wadah dan atau keinginan konsumen
Ketika air telah penuh, atau air telah memenuhi wadah sesuai dengan kapasitas yang diinginkan oleh pemakai, maka dispenser berhenti menuangkan air kedalam tempat air/gelas
Dispenser akan memberitahu ketika sewaktu-waktu galon untuk persediaan air didalam dispenser telah habis dengan menggunakan suara
Ide Utama :
• Mengatur agar dispenser dapat secara otomatis mengisi tempat air sesuai dengan yang diinginkan
• Mengatur agar dispenser dapat memberikan isyarat ketika galon air sudah tidak berisi air lagi
• Mengatur agar dispenser dapat mengisi air sesuai dengan suhu yang diinginkan/diminta
Prinsip Kerja
Ketika wadah diletakkan pada tempat penyanggah, maka saklar sensitive akan menghidupkan system.
User dapat menentukan berapa suhu air yang diinginkan dengan menekan keypad suhu yang ada, dimana telah terhubung dengan mikrokontroler untuk sebagai setting time untuk heater memanaskan air. Ketika suhu sudah mencapai apa yang diminta user dengan pantauan sensor suhu, maka mikrokontroler akan memerintahkan heater untuk off.
User dapat menentukan seberapa banyak air yang akan dituangkan kedalam gelas atau wadah. Dengan menggunakan sensor ultrasonic untuk mengukur ketinggian air yang diharapkan oleh user. Kran air terbuka dengan menggunakan motor servo dengan dikendalikan oleh mikrokontroler. Ketika isian air telah sampai apa yang diinginkan user, maka system otomatis akan memutar motor servo untuk menutup kran air dan air akan berhenti mngucur.
User dapat mengetahui kapan air gallon yang diisikan telah habis, dengan adanya tanda/isyarat dalam bentuk suara. Dengan menggunakan sensor tinggi permukaan air, maka dapat ditentukan apakah air galonnya telah habis atau tidak. Lalu buzzer akan mengeluarkan suara jika airnya habis.
Komponen yang diperlukan :
Motor servo
Saklar sentuh sensitive
Sensor Ultrasonik
Sensor Temperature
Mikrokontroler
Keypad dan LCD
Sensor Level Permukaan
Galon
Dispenser Standar
Gelas Uji
dll
Simulasi Dispenser :
Gelas/tempat air diletakkan pada tempat dispenser
Konsumen dapat menentukan kapasitas air yang diisi ke gelas/tempat air
Konsumen dapat menentukan suhu air yang diinginkan untuk dituangkan kedalam tempat air/gelas
Dispenser akan memanaskan air sesuai dengan setting suhu yang telah ditentukan
Dispenser mengisi tempat air sesuai dengan ukuran wadah dan atau keinginan konsumen
Ketika air telah penuh, atau air telah memenuhi wadah sesuai dengan kapasitas yang diinginkan oleh pemakai, maka dispenser berhenti menuangkan air kedalam tempat air/gelas
Dispenser akan memberitahu ketika sewaktu-waktu galon untuk persediaan air didalam dispenser telah habis dengan menggunakan suara
Jumat, 26 Oktober 2007
APAKAH PLC ITU?
Sebuah PLC (kepanjangan dari Programmable Logic Controller) adalah sebuah alat yang digunakan untuk menggantikan rangkaian sederetan relai yang dijumpai pada sistem kontrol proses konvensional. PLC bekerja dengan cara mengamati masukan (melalui sensor-sensor terkait), kemudian melakukan proses dan melakukan tindakan sesuai yang dibutuhkan, yang berupa menghidupkan atau mematikan keluarannya (logik, 0 atau 1, hidup atau mati). Pengguna membuat program (yang umumnya dinamakan diagram tangga atau ladder diagram) yang kemudian harus dijalankan oleh PLC yang bersangkutan. Dengan kata lain, PLC menentukan aksi apa yang harus dilakukan pada instrumen keluaran berkaitan dengan status suatu ukuran atau besaran yang diamati.
PLC banyak digunakan pada aplikasi-aplikasi industri, misalnya pada proses pengepakan, penanganan bahan, perakitan otomatis dan lain sebagainya. Dengan kata lain, hampir semua aplikasi yang memerlukan kontrol listrik atau elektronik membutuhkan PLC.
Dengan demikian, semakin kompleks proses yang harus ditangani, semakin penting penggunaan PLC untuk mempermudah proses-proses tersebut (dan sekaligus menggantikan beberapa alat yang diperlukan). Selain itu sistem kontrol proses konvensional memiliki beberapa kelemahan, antara lain:
Perlu kerja keras saat dilakukan pengkabelan;
Kesulitan saat dilakukan penggantian dan/atau perubahan;
Kesulitan saat dilakukan pelacakan kesalahan;
Saat terjadi masalah, waktu tunggu tidak menentu dan biasanya lama.
Sedangkan penggunaan kontroler PLC memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan sistem kontrol proses konvensional, antara lain:
Dibandingkan dengan sistem kontrol proses konvensional, jumlah kabel yang dibutuhkan bisa berkurang hingga 80%;
PLC mengkonsumsi daya lebih rendah dibandingkan dengan sistem kontrol proses konvesional (berbasis relai);
Fungsi diagnostik pada sebuah kontroler PLC membolehkan pendeteksian kesalahan yang mudah dan cepat;
Perubahan pada urutan operasional atau proses atau aplikasi dapat dilakukan dengan mudah, hanya dengan melakukan perubahan atau penggantian program, baik melalui terminal konsol maupun komputer PC;
Tidak membutuhkan spare part yang banyak;
Lebih murah dibandingkan dengan sistem konvensional, khususnya dalam kasus penggunaan instrumen I/O yang cukup banyak dan fungsi operasional prosesnya cukup kompleks;
Ketahanan PLC jauh lebih baik dibandingkan dengan relai auto-mekanik.
KOMPONEN-KOMPONEN DASAR PLC
PLC sesungguhnya merupakan sistem mikrokontroler khusus untuk industri, artinya seperangkat perangkat lunak dan keras yang diadaptasi untuk keperluan aplikasi dalam dunia industri. Elemen-elemen dasar sebuah PLC ditunjukkan pada gambar berikut...
PLC OMRON SYSMAC (CPM1A & SPM2A)
Tiap-tiap PLC pada dasarnya merupakan sebuah mikrokontroler (CPU-nya PLC bisa berupa mikrokontroler maupun mikroprosesor) yang dilengkapi dengan periferal yang dapat berupa masukan digital atau analog, keluaran digital atau relai. Perangkat lunak program-nya sama sekali berbeda dengan bahasa komputer seperti Pascal, Basic, C dan lain-lain, programnya menggunakan apa yang dinamakan sebagai diagram tangga atau ladder diagram.
CPM1A dan CPM2A merupakan PLC produk dari Omron, perbedaan mendasar antara CPM1A dan CPM2A adalah fungsi dan jumlah terminal masukan dan keluarannya, CPM1A 10 memiliki 6 masukan (D0 – D5) dan 4 keluaran (O0 – O3) total 10 jalur keluaran/masukan, sedangkan CPM2A 20 memiliki jumlah keluaran dan masukan yang jauh lebih banyak, yaitu 12 masukan dan 8 keluaran (total 20 jalur keluaran/masukan). Pada gambar berikut ini, ditunjukkan gambar Omron CPM2A dengan 20 keluaran/masukan.
UNTUK MENDAPATKAN KETERANGAN LEBIH DETIL/LENGKAP
TENTANG PLC OMRON SYSMAC (KONSEP, PEMROGRAMAN & APLIKASI),
SILAHKAN CEK DISINI...
OMRON ZEN PROGRAMMABLE RELAY
ZEN Programmable Relay merupakan produk PLC lain dari Omron, sebagaimana ditunjukkan pada gambar berikut, merupakan kontroler kecil yang menyediakan 10 saluran I/O yang dapat diprogram (terdiri dari 6 masukan dan 4 keluaran, yang juga dapat diekspansi jumlahnya dengan perangkat keras tambahan). Alatnya jauh lebih murah (saat ditulis buku ini harganya sekitar 1 juta rupiah) dan lebih kompak atau kecil dibandingkan dengan seri CPM1 maupun CPM2 (lihat pembahasan pada bab sebelumnya). Saat ini sudah ada model yang baru (gambar III.1 sebelah kanan) yang menyediakan 20 saluran I/O yang dapat diprogram (terdiri dari 12 masukan dan 8 keluaran).
UNTUK MENDAPATKAN KETERANGAN LEBIH DETIL/LENGKAP
TENTANG PLC ZEN (KONSEP, PEMROGRAMAN & APLIKASI),
SILAHKAN CEK DISINI...
BELAJAR PLC ITU MUDAH..!
Belajar pemrograman PLC itu pada dasarnya mudah, sebagai permulaan, hal-hal yang perlu diperhatikan antara lain:
Intinya adalah belajar langsung praktek atau Learning by Doing. Mengapa? Karena kebanyakan penguasaan PLC pada pemrograman ladder-nya dan studi kasus, mo beli PLC-nya relatif mahal, tentu saja sementara pake simulator dulu, apakah Ada? Tentu saja...lihat informasi berikut...
Buku yang menyediakan keterangan atau penjelasan yang mudah dan menyediakan perangkat lunak untuk belajar atau simulasi, direkomendasikan: Buku PLC: Putra, Agfianto Eko, 2004, PLC – Konsep, Pemrograman dan Aplikasi, Gava Media – Yogyakarta;
Software editor dan simulasi PLC baik untuk Sysmac maupun ZEN – ada di dalam CDROM buku di atas.
ZEN: ESKALATOR OTOMATIS
ZEN akan digunakan untuk otomatisasi pengoperasian eskalator atau tangga berjalan di suatu pusat pembelanjaan atau mall. Eskalator akan bekerja secara kontinyu atau terus menerus pada jam 07.00 – 10.00 dan jam 17.00 – 22.00 dari hari Senin hingga Jum’at. Selain itu eskalator hanya bekerja jika terdeteksi ada orang yang akan menggunakannya.
CPM2A: PENGEPAKAN APEL
PLC Omron akan digunakan untuk membantu proses pengepakan apel ke dalam boks (biasanya aplikasi semacam digolongkan pada aplikasi pengepakan atau packaging application dan kasusnya bisa bermacam-macam).
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Main 1 - Pengepakan │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Diagram tangga ini digunakan untuk mengontrol proses
pengepakan 10 buah apel ke dalam boks
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Network 1 - Dimulai │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Proses awal (mulai proses)
│ 000.00 000.01 200.00
├──────┤ ├─────────┬────┤/├──────────────( )─┤
│ START │ STOP STAT_JALAN
│ 200.00 │
├──────┤ ├─────────┘
│ STAT_JALAN
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Network 2 - Apel │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Jaringan untuk menjalankan konveyor apel
│ 200.00 010.01 010.00
├──────┤ ├──────────────┤/├──────────────( )─┤
│ STAT_JALAN K_BOX K_APEL
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Network 3 - Pencacah │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Jaringan untuk melakukan pencacahan 10 apel ke dalam boks
(pengepakan apel: 10 buah tiap boks)
│ 000.02 ┌───────────────┐
├──────┤ ├─────────┤CNT │
│ S_APEL ├───────────────┤
│ 000.03 │000 │
├──────┤/├─────────┤CACAH_APEL │
│ S_BOX ├───────────────┤
│ │#0010 │
├─ │ │
│ └───────────────┘
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Network 4 - Boks │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Jaringan untuk menjalankan konveyor boks
│ CNT000 200.00 010.01
├──────┤ ├─────────┬────┤ ├──────────────( )─┤
│ CACAH_APEL │ STAT_JALAN K_BOX
│ 000.03 │
├──────┤/├─────────┘
│ S_BOX
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Network 5 - │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
│ ┌───────────────┐
├─ END(01) │
│ └─────────────────┘
PLC banyak digunakan pada aplikasi-aplikasi industri, misalnya pada proses pengepakan, penanganan bahan, perakitan otomatis dan lain sebagainya. Dengan kata lain, hampir semua aplikasi yang memerlukan kontrol listrik atau elektronik membutuhkan PLC.
Dengan demikian, semakin kompleks proses yang harus ditangani, semakin penting penggunaan PLC untuk mempermudah proses-proses tersebut (dan sekaligus menggantikan beberapa alat yang diperlukan). Selain itu sistem kontrol proses konvensional memiliki beberapa kelemahan, antara lain:
Perlu kerja keras saat dilakukan pengkabelan;
Kesulitan saat dilakukan penggantian dan/atau perubahan;
Kesulitan saat dilakukan pelacakan kesalahan;
Saat terjadi masalah, waktu tunggu tidak menentu dan biasanya lama.
Sedangkan penggunaan kontroler PLC memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan sistem kontrol proses konvensional, antara lain:
Dibandingkan dengan sistem kontrol proses konvensional, jumlah kabel yang dibutuhkan bisa berkurang hingga 80%;
PLC mengkonsumsi daya lebih rendah dibandingkan dengan sistem kontrol proses konvesional (berbasis relai);
Fungsi diagnostik pada sebuah kontroler PLC membolehkan pendeteksian kesalahan yang mudah dan cepat;
Perubahan pada urutan operasional atau proses atau aplikasi dapat dilakukan dengan mudah, hanya dengan melakukan perubahan atau penggantian program, baik melalui terminal konsol maupun komputer PC;
Tidak membutuhkan spare part yang banyak;
Lebih murah dibandingkan dengan sistem konvensional, khususnya dalam kasus penggunaan instrumen I/O yang cukup banyak dan fungsi operasional prosesnya cukup kompleks;
Ketahanan PLC jauh lebih baik dibandingkan dengan relai auto-mekanik.
KOMPONEN-KOMPONEN DASAR PLC
PLC sesungguhnya merupakan sistem mikrokontroler khusus untuk industri, artinya seperangkat perangkat lunak dan keras yang diadaptasi untuk keperluan aplikasi dalam dunia industri. Elemen-elemen dasar sebuah PLC ditunjukkan pada gambar berikut...
PLC OMRON SYSMAC (CPM1A & SPM2A)
Tiap-tiap PLC pada dasarnya merupakan sebuah mikrokontroler (CPU-nya PLC bisa berupa mikrokontroler maupun mikroprosesor) yang dilengkapi dengan periferal yang dapat berupa masukan digital atau analog, keluaran digital atau relai. Perangkat lunak program-nya sama sekali berbeda dengan bahasa komputer seperti Pascal, Basic, C dan lain-lain, programnya menggunakan apa yang dinamakan sebagai diagram tangga atau ladder diagram.
CPM1A dan CPM2A merupakan PLC produk dari Omron, perbedaan mendasar antara CPM1A dan CPM2A adalah fungsi dan jumlah terminal masukan dan keluarannya, CPM1A 10 memiliki 6 masukan (D0 – D5) dan 4 keluaran (O0 – O3) total 10 jalur keluaran/masukan, sedangkan CPM2A 20 memiliki jumlah keluaran dan masukan yang jauh lebih banyak, yaitu 12 masukan dan 8 keluaran (total 20 jalur keluaran/masukan). Pada gambar berikut ini, ditunjukkan gambar Omron CPM2A dengan 20 keluaran/masukan.
UNTUK MENDAPATKAN KETERANGAN LEBIH DETIL/LENGKAP
TENTANG PLC OMRON SYSMAC (KONSEP, PEMROGRAMAN & APLIKASI),
SILAHKAN CEK DISINI...
OMRON ZEN PROGRAMMABLE RELAY
ZEN Programmable Relay merupakan produk PLC lain dari Omron, sebagaimana ditunjukkan pada gambar berikut, merupakan kontroler kecil yang menyediakan 10 saluran I/O yang dapat diprogram (terdiri dari 6 masukan dan 4 keluaran, yang juga dapat diekspansi jumlahnya dengan perangkat keras tambahan). Alatnya jauh lebih murah (saat ditulis buku ini harganya sekitar 1 juta rupiah) dan lebih kompak atau kecil dibandingkan dengan seri CPM1 maupun CPM2 (lihat pembahasan pada bab sebelumnya). Saat ini sudah ada model yang baru (gambar III.1 sebelah kanan) yang menyediakan 20 saluran I/O yang dapat diprogram (terdiri dari 12 masukan dan 8 keluaran).
UNTUK MENDAPATKAN KETERANGAN LEBIH DETIL/LENGKAP
TENTANG PLC ZEN (KONSEP, PEMROGRAMAN & APLIKASI),
SILAHKAN CEK DISINI...
BELAJAR PLC ITU MUDAH..!
Belajar pemrograman PLC itu pada dasarnya mudah, sebagai permulaan, hal-hal yang perlu diperhatikan antara lain:
Intinya adalah belajar langsung praktek atau Learning by Doing. Mengapa? Karena kebanyakan penguasaan PLC pada pemrograman ladder-nya dan studi kasus, mo beli PLC-nya relatif mahal, tentu saja sementara pake simulator dulu, apakah Ada? Tentu saja...lihat informasi berikut...
Buku yang menyediakan keterangan atau penjelasan yang mudah dan menyediakan perangkat lunak untuk belajar atau simulasi, direkomendasikan: Buku PLC: Putra, Agfianto Eko, 2004, PLC – Konsep, Pemrograman dan Aplikasi, Gava Media – Yogyakarta;
Software editor dan simulasi PLC baik untuk Sysmac maupun ZEN – ada di dalam CDROM buku di atas.
ZEN: ESKALATOR OTOMATIS
ZEN akan digunakan untuk otomatisasi pengoperasian eskalator atau tangga berjalan di suatu pusat pembelanjaan atau mall. Eskalator akan bekerja secara kontinyu atau terus menerus pada jam 07.00 – 10.00 dan jam 17.00 – 22.00 dari hari Senin hingga Jum’at. Selain itu eskalator hanya bekerja jika terdeteksi ada orang yang akan menggunakannya.
CPM2A: PENGEPAKAN APEL
PLC Omron akan digunakan untuk membantu proses pengepakan apel ke dalam boks (biasanya aplikasi semacam digolongkan pada aplikasi pengepakan atau packaging application dan kasusnya bisa bermacam-macam).
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Main 1 - Pengepakan │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Diagram tangga ini digunakan untuk mengontrol proses
pengepakan 10 buah apel ke dalam boks
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Network 1 - Dimulai │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Proses awal (mulai proses)
│ 000.00 000.01 200.00
├──────┤ ├─────────┬────┤/├──────────────( )─┤
│ START │ STOP STAT_JALAN
│ 200.00 │
├──────┤ ├─────────┘
│ STAT_JALAN
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Network 2 - Apel │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Jaringan untuk menjalankan konveyor apel
│ 200.00 010.01 010.00
├──────┤ ├──────────────┤/├──────────────( )─┤
│ STAT_JALAN K_BOX K_APEL
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Network 3 - Pencacah │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Jaringan untuk melakukan pencacahan 10 apel ke dalam boks
(pengepakan apel: 10 buah tiap boks)
│ 000.02 ┌───────────────┐
├──────┤ ├─────────┤CNT │
│ S_APEL ├───────────────┤
│ 000.03 │000 │
├──────┤/├─────────┤CACAH_APEL │
│ S_BOX ├───────────────┤
│ │#0010 │
├─ │ │
│ └───────────────┘
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Network 4 - Boks │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Jaringan untuk menjalankan konveyor boks
│ CNT000 200.00 010.01
├──────┤ ├─────────┬────┤ ├──────────────( )─┤
│ CACAH_APEL │ STAT_JALAN K_BOX
│ 000.03 │
├──────┤/├─────────┘
│ S_BOX
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Network 5 - │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
│ ┌───────────────┐
├─ END(01) │
│ └─────────────────┘
APAKAH MIKROKONTROLER ITU?
Jika kita bicara tentang Mikrokontroler, maka tidak terlepas dengan pengertian atau definisi tentang Komputer itu sendiri, mengapa? Ada kesamaan-kesamaan antara Mikrokontroler dengan Komputer (atau Mikrokomputer), antara lain:
Sama-sama memiliki unit pengolah pusat atau yang lebih dikenal dengan CPU (Central Processing Unit);
CPU tersebut sama-sama menjalankan program dari suatu lokasi atau tempat, biasanya dari ROM (Read Only Memory) atau RAM (Random Access Memory);
Sama-sama memiliki ROM, hanya saja pada komputer digunakan untuk menyimpan program BIOS (Basic Input Outsput System), sedangkan pada Mikrokontroler (yang dikenal dengan Flash PEROM) digunakan untuk menyimpan program yang akan dijalankan Mikrokontroler yang bersangkutan (sering dinamakan sebagai firmware);
Sama-sama memiliki RAM yang digunakan untuk menyimpan data-data sementara atau yang lebih dikenal dengan variabel-variabel;
Sama-sama memiliki beberapa keluaran dan masukan yang digunakan untuk melakukan komunikasi timbal-balik dengan dunia luar.
Lantas apa yang membedakan antara Mikrokontroler dengan Komputer atau Mikrokomputer?
Begitu mungkin pertanyaan yang ada di benak kita, saat kita membaca beberapa daftar kesamaan yang sudah saya tuliskan tersebut. Sama sekali berbeda, itu jawaban yang saya berikan kepada Anda:
Mikrokontroler adalah versi mini dan untuk aplikasi khusus dari Mikrokomputer atau Komputer!
Berikut saya berikan kembali daftar kesamaan yang pernah ditulis sebelumnya dengan menekankan pada perbedaan antara Mikrokontroler dan Mikrokomputer:
CPU pada Mikrokomputer berada eksternal dalam suatu sistem, sampai saat ini kecepatan operasionalnya sudah mencapai tingkat lebih dari 2 GHz, sedangkan CPU pada Mikrokontroler berada internal dalam sebuah chip, kecepatan bekerja masih cukup rendah, dalam orde MHz (misalnya, 24 MHz, 40 MHz dan lain sebagainya). Kecepatan yang relatif rendah ini sudah mencukupi untuk aplikasi-aplikasi berbasis mikrokontroler;
Jika CPU pada mikrokomputer menjalankan program dalam ROM atau yang lebih dikenal dengan BIOS pada saat awal dihidupkan, kemudian mengambil atau menjalankan program yang tersimpan dalam hard disk. Sedangkan Mikrokontroler sejak awal menjalankan program yang tersimpan dalam ROM internal-nya (bisa berupa Mask ROM atau Flash PEROM). Sifat memori program ini non volatile, artinya tetap akan tersimpan walaupun tidak diberi catu daya;
RAM pada mikrokomputer bisa mencapai ukuran sekian MByte dan bisa di-upgrade ke ukuran yang lebih besar dan berlokasi di luar chip CPU-nya, sedangkan RAM pada Mikrokontroler ada di dalam chip mikrokontroler yang bersangkutan dan ukurannya sangat minim, misalnya 128 byte, 256 byte dan seterusnya dan ukuran yang relatif kecil inipun dirasa cukup untuk aplikasi-aplikasi mikrokontroler.
Keluaran dan masukan pada mikrokomputer jauh lebih kompleks dibandingkan dengan mikrokontroler, yang jauh lebih sederhana, selain itu, pada mikrokontroler tingkat akses keluaran dan masukan bisa dalam satuan per bit;
Jika diamati lebih lanjut, bisa dikatakan bahwa Mikrokomputer atau Komputer merupakan komputer serbaguna atau general purpose computer, bisa dimanfaatkan untuk berbagai macam aplikasi (atau perangkat lunak). Sedangkan Mikrokontroler adalah special purpose computer atau komputer untuk tujuan khusus, hanya satu macam aplikasi saja. Beberapa contoh aplikasi dan penjelasannya (khusus mikrokontroler Atmel AT89) bisa Anda dapatkan di buku Mikrokontroler saya.
Ciri khas mikrokontroler lainnya, antara lain:
‘Tertanam’ (atau embedded) dalam beberapa piranti (umumnya merupakan produk konsumen) atau yang dikenal dengan istilah embedded system atau embedded controller;
Terdedikasi untuk satu macam aplikasi saja (lihat contoh-contoh yang akan saya terangkan pada bagian berikutnya dan juga yang saya terangkan dalam buku Mikrokontroler);
Hanya membutuhkan daya yang rendah (low power) sekitar 50 mWatt (Anda bandingkan dengan komputer yang bisa mencapai 50 Watt lebih);
Memiliki beberapa keluaran maupun masukan yang terdedikasi, untuk tujuan atau fungsi-fungsi khusus;
Kecil dan relatif lebih murah (seri AT89 di pasaran serendah-rendahnya bisa mencapai Rp. 15.000,00 sedangkan Basic Stamp bisa mencapai Rp. 500.000,00);
Seringkali tahan-banting, terutama untuk aplikasi-aplikasi yang berhubungan dengan mesin atau otomotif atau militer.
APLIKASI MIKROKONTROLER
Pengukur Suhu Berbasis Mikrokontroler AT89C51
Alat ini digunakan untuk melakukan pemantauan suhu udara dengan 4 macam satuan suhu, Celcius, Reamur, Fahrenheit dan Kelvin hanya dengan menekan sebuah tombol toggle. Mikrokontroler melakukan pengukuran suhu secara periodik menggunakan sensor/transduser suhu LM35, melakukan komputasi konversi dari tegangan ke satuan suhu yang diinginkan dan menampilkan hasilnya melalui LCD 2x16 karakter berbasis HD44780.
Alat Permainan TIC TAC TOE Berbasis Mikrokontroler PIC16F628
Permainan TIC TAC TOE atau yang lebih dikenal dengan tiga jadi diimplementasikan menggunakan mikrokontroler RISC PIC16F628. Permainan ini menjanjikan keasyikan tersendiri karena kita harus berusaha mengalahkan mikrokontroler itu sendiri, karena algoritma yang digunakan mengikut cara berpikir manusia yang bisa bermain strategi TIC TAC TOE. Hasilnya? Bisa saja mikro yang menang, Pemain yang menang atau Semuanya menang.
Robot Mobile Line Follower Berbasis Mikrokontroler AT89C2051
Intinya adalah bagaimana sebuah robot mobile bisa mengikuti jejak garis hitam di atas kertas putih (yang penting ada tingkat kontras yang menyolok antara jalur dengan latar belakang) menggunakan sensor infra merah yang diletakkan di bawah badan robot mobile. Mikrokontroler digunakan untuk membaca sensor yang di pasang (ada 4 pasang sensor) untuk kemudian memutuskan gerakan apa yang harus dilakukan, lurus, belok kiri, belok kanan, mundur sedikit dan lain-lain.
Penjelasan detil tentang teknik pengendalian robot mobile secara simulasi bisa Anda dapatkan pada buku Pengendalian Mobile Robot (Mobot) dengan MobotSIM 1.0.
Penampil LCD 2x16 dan Komunikasi Serial dengan BASIC Stamp
Alat ini digunakan sebagai prototipe penampil informasi melalui sebuah LCD 2x16 berbasis HD44780, informasi yang ditampilkan tersimpan dalam EEPROM Mikrokontroler BASIC Stamp yang bersangkutan. Informasi ini bisa diubah oleh pengguna melalui saluran komunikasi serial yang digunakan.
GPS-GSM Mobile Navigator (pemenang kontes Atmel)
Mikrokontroler yang digunakan adalah seri AVR dari Atmel yaitu AT908515. Alat ini digunakan untuk memantau kapal-kapal di pelabuhan, masing-masing kapal dilengkapi dengan alat GPS-GSM Mobile Navigator. Navigator pada masing-masing kapal menerima sinyal GPS dari satelit, kemudian menghitung informasi lokasi dan mengirimkannya ke pusat kontrol. Dengan informasi lokasi kapal, pusat kontrol akan menampilkan semua posisi kapal pada sebuah peta elektronik untuk memudahkan pemantauan dan pengontrolan rute-rute mereka. Selain kontrol tracking, pusat kontrol juga dapat memelihara komunikasi nirkabel dengan unit GPS untuk menyediakan layanan lain seperti alarm, kontrol status dan pembaharuan sistem.
CISC vs RISC...
Mikrokontroler yang beredar saat ini dibedakan menjadi dua macam, berdasarkan arsitekturnya:
Tipe CISC atau Complex Instruction Set Computing yang lebih kaya instruksi tetapi fasilitas internal secukupnya saja (seri AT89 memiliki 255 instruksi);
Tipe RISC atau Reduced Instruction Set Computing yang justru lebih kaya fasilitas internalnya tetapi jumlah instruksi secukupnya (seri PIC16F hanya ada sekitar 30-an instruksi).
Fasilitas internal yang saya maksudkan di sini antara lain: jumlah dan macam register internal, pewaktu dan/atau pencacah, ADC atau DAC, unit komparator, interupsi eksternal maupun internal dan lain sebagainya.
Yang mana sesuai dengan Anda? Sesuaikan dengan kebutuhan dan fitur-fitur yang ditawarkan oleh masing-masing mikrokontroler. Tidak ada ukuran secara pasti suatu jenis mikrokontroler lebih baik dibandingkan mikrokontroler lainnya.
BELAJAR MIKROKONTROLER ITU MUDAH...!
Sebenarnya, siapa saja sich yang perlu belajar Mikrokontroler? Apakah hanya monopoli rekan-rekan di ELINS (Elektronika & Instrumentasi) atau Teknik Elektro saja? Tidak, sama sekali tidak. Beberapa pembaca buku saya “Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55: Teori dan Praktek” berasal dari (berdasar email yang masuk dari seluruh Indonesia):
Para peminat atau hobis dengan berbagai latar belakang pendidikan;
Pelajar SMA dan STM, bahkan tidak menutup kemungkinan pelajar SMP-pun berhak mendapatkan ilmu mikrokontroler, jika mereka berminat;
Mahasiswa teknik (khususnya Elektro, Industri dan Fisika), MIPA (khususnya ELINS dan Ilmu Komputer) maupun dari beberapa disiplin ilmu lainnya.
Kenapa mudah? Karena modalnya (1) Tekad dan (2) Menguasai atau minimal memahami logika dan algoritma. Hal ini disebabkan pemrograman mikrokontroler banyak membutuhkan cara berpikir yang logis dan terstruktur.
Untuk pemula saya sarankan menggunakan BASIC Stamp, karena banyak kemudahan yang ditawarkan, mulai dari pembuatan rangkaian aplikasi hingga pemrogramannya. Lantas sarana belajar apa saja yang perlu disiapkan?
Buku-buku Mikrokontroler yang mudah dipahami, tidak hanya menggunakan bahasa yang Anda pahami (Indonesia) tetapi dituliskan atau disampaikan dengan cara yang relatif mudah dipahami;
Perangkat lunak kompiler atau cross assembler yang berkaitan dengan mikrokontroler yang dipelajari. Ini digunakan untuk mengubah program kita menjadi siap untuk dieksekusi atau dijalankan oleh mikrokontroler yang bersangkutan. Bagaimana cara mendapatkan kompiler tersebut? Download saja dari website mikrokontroler yang bersangkutan (biasanya mereka menyediakan secara gratis, untuk produk Atmel, Microchip dan BASIC Stamp);
Penting juga untuk menyediakan sebuah perangkat lunak lengkap yang bisa melakukan penggambaran rangkaian dan simulasi program mikrokontroler secara internal maupun visual secara real-time.
Perlu juga membuat rangkaian pemrogram (donwloader) atau papan pengembang atau langsung rangkaian aplikasi untuk melihat langsung hasil pemrograman mikrokontroler yang dilakukan.
Adakah perangkat lunak yang bisa untuk melakukan simulasi secara internal maupun visual? Tentu saja ada, hanya saja komersil dan harganya mahal sekali. Akan saya jelaskan pada pasal-pasal berikutnya…
MIKROKONTROLER ATMEL AT89
Merupakan produk populer di Indonesia, murah-meriah:
Terdapat berbagai macam jenis atau varian, AT89C dan AT89S (beberapa produk AT89C dikatakan sebagai not recommended for new design, karena sudah digantikan dengan varian baru yang lebih baik yaitu seri AT89S);
Harganya relatif murah dan terjangkau – selera bos harga anak kost sekitar Rp. 15.000,00 hingga Rp. 50.000,00 - data tahun 2005);
Perbandingan fitur menunjukkan adanya beberapa perbedaan antar varian AT89, mulai dari ukuran Flash PEROM, ada tidaknya komparator, jumlah port, kecepatan operasional, dekoder MP3 dan lain sebagainya.
Sarana belajar pemrograman Mikrokontroler AT89:
Menggunakan perangkat lunak terpadu atau IDE (Integrated Development Environment), misalnya MIDE Studio for MCS-51 dari Innovative Experiment, Thailand yang bisa juga Anda download dari website buku Mikrokontroler saya. Perangkat lunak ini sudah terpadu dengan dua macam kompiler, yaitu ASEM-51 untuk penulisan program dalam Bahasa Assembly dan SDCC untuk Bahasa C;
Rekomendasi buku bacaan untuk pembelajaran yang relatif mudah dipahami: Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55: Teori dan Praktek, Edisi 2 oleh Agfianto Eko Putra (Best Seller);
Membuat sendiri S52 (berbasis AT89S52 atau AT89S8252) Learning Board, sebuah rangkaian downloader sekaligus papan pengembang untuk berbagai macam aplikasi, lihat gambar rangkaian berikut...
Beberapa pemrogram yang saya sarankan, selain S52 Learning Board:
ISP Flash Programmer V3.0, bisa Anda dapatkan informasinya disini;
Cheap Loader Cable for ASIM’s ISP for 89S51;
AT89 ISP Programmer Cable;
Atmel 89 Series Device Programmer;
Gunakan simulator gratis seperti TopView Simulator atau Dscope-51 atau menggunakan simulator komersial (yang sangat mahal), Proteus VSM 6.7 sp3 (versi evaluasi atau demo bisa didownload dari http://www.labcenter.co.uk).
MIKROKONTROLER MICROCHIP PIC16F
Produk mikrokontroler ini masuk dalam jenis RISC yang diproduksi oleh Microhip. Dan jangan kaget jika jumlah instruksi-nya hanya sekitar 30-an. Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan:
Mulai populer di Indonesia dan sudah bermunculan buku-buku berbahasa Indonesia yang mengupas PIC16 dan aplikasi-aplikasinya. Fitur-fitur antara lain:
Menggunakan Arsitektur Harvard;
Long word instructions;
Single word instructions;
Instruction Pipelining;
Termasuk tipe RISC;
Rangkaian pemrogram yang mudah dibuat, terutama yang berbasis rangkaian atau ide dari JDM (tanpa catu daya eksternal, mengambil langsung dari port serial komputer). Perangkat lunak pemrogramannya bisa menggunakan IC-prog yang bisa didownload dari http://www.ic-prog.com.
Menggunakan perangkat lunak terpadu yang bisa didownload dari internet, yaitu MPLAB 5.62 yang merupakan jenis IDE. Untuk simulasi bisa digunakan PIC Simulator IDE 5.22 yang komersil, atau menggunakan perangkat lunak terpadu uDEV dengan dukungan bahasa Assembly dan JAL – Just Another Language atau Virtual Breadboard.
Atau menggunakan Proteus VSM 6.7 SP3, perangkat lunak ini mendukung simulasi berbagai macam mikrokontroler, yaitu: MCS-51 dan kompatibelnya (Atmel AT89 dan Philips), beberapa mikrokontroler Motorola (termasuk 68HC11 dan lain-lain), Microchip PIC (termasuk PIC12 maupun PIC16) serta BASIC Stamp (semua seri).
MIKROKONTROLER BASIC STAMP
Mikrokontroler ini sangat cocok untuk mereka yang baru memulai atau baru belajar mikrokontroler. Hal ini dikarenakan selain kemudahan membuat rangkaian aplikasinya, pemrogramannya menggunakan bahasa tingkat tinggi, yaitu Bahasa PBASIC yang mudah dipelajari.
Namun kemudahan-kemudahan tersebut harus ditebus dengan harga yang cukup mahal, untuk Parallax BASIC Stamp sekitar 400 – 600 ribu rupiah, sedangkan yang produksi Thailand (dengan nama i-Stamp) harganya sekitar 300 – 325 ribu rupiah.
Untuk sarana belajar, Parallax sudah menyediakan paket Stamp in Class mulai dari paket ekonomis hingga paket lengkap sampai tingkat aplikasi robotika dengan buku-bukunya yang bisa didownload secara gratis dari Internet. Untuk permulaan, saya sarankan membaca atau mempraktekkan:
What’s Microcontroller (versi 2.1) yang bisa langsung didownload dari website Parallax (http://www.parallax.com);
Yang lengkap, gunakan Stamp Works (versi 2.1), yang dilengkapi dengan buku dan berkas-berkas percobaan dalam format Proteus VSM, misalnya sebagaimana gambar berikut...
Sama-sama memiliki unit pengolah pusat atau yang lebih dikenal dengan CPU (Central Processing Unit);
CPU tersebut sama-sama menjalankan program dari suatu lokasi atau tempat, biasanya dari ROM (Read Only Memory) atau RAM (Random Access Memory);
Sama-sama memiliki ROM, hanya saja pada komputer digunakan untuk menyimpan program BIOS (Basic Input Outsput System), sedangkan pada Mikrokontroler (yang dikenal dengan Flash PEROM) digunakan untuk menyimpan program yang akan dijalankan Mikrokontroler yang bersangkutan (sering dinamakan sebagai firmware);
Sama-sama memiliki RAM yang digunakan untuk menyimpan data-data sementara atau yang lebih dikenal dengan variabel-variabel;
Sama-sama memiliki beberapa keluaran dan masukan yang digunakan untuk melakukan komunikasi timbal-balik dengan dunia luar.
Lantas apa yang membedakan antara Mikrokontroler dengan Komputer atau Mikrokomputer?
Begitu mungkin pertanyaan yang ada di benak kita, saat kita membaca beberapa daftar kesamaan yang sudah saya tuliskan tersebut. Sama sekali berbeda, itu jawaban yang saya berikan kepada Anda:
Mikrokontroler adalah versi mini dan untuk aplikasi khusus dari Mikrokomputer atau Komputer!
Berikut saya berikan kembali daftar kesamaan yang pernah ditulis sebelumnya dengan menekankan pada perbedaan antara Mikrokontroler dan Mikrokomputer:
CPU pada Mikrokomputer berada eksternal dalam suatu sistem, sampai saat ini kecepatan operasionalnya sudah mencapai tingkat lebih dari 2 GHz, sedangkan CPU pada Mikrokontroler berada internal dalam sebuah chip, kecepatan bekerja masih cukup rendah, dalam orde MHz (misalnya, 24 MHz, 40 MHz dan lain sebagainya). Kecepatan yang relatif rendah ini sudah mencukupi untuk aplikasi-aplikasi berbasis mikrokontroler;
Jika CPU pada mikrokomputer menjalankan program dalam ROM atau yang lebih dikenal dengan BIOS pada saat awal dihidupkan, kemudian mengambil atau menjalankan program yang tersimpan dalam hard disk. Sedangkan Mikrokontroler sejak awal menjalankan program yang tersimpan dalam ROM internal-nya (bisa berupa Mask ROM atau Flash PEROM). Sifat memori program ini non volatile, artinya tetap akan tersimpan walaupun tidak diberi catu daya;
RAM pada mikrokomputer bisa mencapai ukuran sekian MByte dan bisa di-upgrade ke ukuran yang lebih besar dan berlokasi di luar chip CPU-nya, sedangkan RAM pada Mikrokontroler ada di dalam chip mikrokontroler yang bersangkutan dan ukurannya sangat minim, misalnya 128 byte, 256 byte dan seterusnya dan ukuran yang relatif kecil inipun dirasa cukup untuk aplikasi-aplikasi mikrokontroler.
Keluaran dan masukan pada mikrokomputer jauh lebih kompleks dibandingkan dengan mikrokontroler, yang jauh lebih sederhana, selain itu, pada mikrokontroler tingkat akses keluaran dan masukan bisa dalam satuan per bit;
Jika diamati lebih lanjut, bisa dikatakan bahwa Mikrokomputer atau Komputer merupakan komputer serbaguna atau general purpose computer, bisa dimanfaatkan untuk berbagai macam aplikasi (atau perangkat lunak). Sedangkan Mikrokontroler adalah special purpose computer atau komputer untuk tujuan khusus, hanya satu macam aplikasi saja. Beberapa contoh aplikasi dan penjelasannya (khusus mikrokontroler Atmel AT89) bisa Anda dapatkan di buku Mikrokontroler saya.
Ciri khas mikrokontroler lainnya, antara lain:
‘Tertanam’ (atau embedded) dalam beberapa piranti (umumnya merupakan produk konsumen) atau yang dikenal dengan istilah embedded system atau embedded controller;
Terdedikasi untuk satu macam aplikasi saja (lihat contoh-contoh yang akan saya terangkan pada bagian berikutnya dan juga yang saya terangkan dalam buku Mikrokontroler);
Hanya membutuhkan daya yang rendah (low power) sekitar 50 mWatt (Anda bandingkan dengan komputer yang bisa mencapai 50 Watt lebih);
Memiliki beberapa keluaran maupun masukan yang terdedikasi, untuk tujuan atau fungsi-fungsi khusus;
Kecil dan relatif lebih murah (seri AT89 di pasaran serendah-rendahnya bisa mencapai Rp. 15.000,00 sedangkan Basic Stamp bisa mencapai Rp. 500.000,00);
Seringkali tahan-banting, terutama untuk aplikasi-aplikasi yang berhubungan dengan mesin atau otomotif atau militer.
APLIKASI MIKROKONTROLER
Pengukur Suhu Berbasis Mikrokontroler AT89C51
Alat ini digunakan untuk melakukan pemantauan suhu udara dengan 4 macam satuan suhu, Celcius, Reamur, Fahrenheit dan Kelvin hanya dengan menekan sebuah tombol toggle. Mikrokontroler melakukan pengukuran suhu secara periodik menggunakan sensor/transduser suhu LM35, melakukan komputasi konversi dari tegangan ke satuan suhu yang diinginkan dan menampilkan hasilnya melalui LCD 2x16 karakter berbasis HD44780.
Alat Permainan TIC TAC TOE Berbasis Mikrokontroler PIC16F628
Permainan TIC TAC TOE atau yang lebih dikenal dengan tiga jadi diimplementasikan menggunakan mikrokontroler RISC PIC16F628. Permainan ini menjanjikan keasyikan tersendiri karena kita harus berusaha mengalahkan mikrokontroler itu sendiri, karena algoritma yang digunakan mengikut cara berpikir manusia yang bisa bermain strategi TIC TAC TOE. Hasilnya? Bisa saja mikro yang menang, Pemain yang menang atau Semuanya menang.
Robot Mobile Line Follower Berbasis Mikrokontroler AT89C2051
Intinya adalah bagaimana sebuah robot mobile bisa mengikuti jejak garis hitam di atas kertas putih (yang penting ada tingkat kontras yang menyolok antara jalur dengan latar belakang) menggunakan sensor infra merah yang diletakkan di bawah badan robot mobile. Mikrokontroler digunakan untuk membaca sensor yang di pasang (ada 4 pasang sensor) untuk kemudian memutuskan gerakan apa yang harus dilakukan, lurus, belok kiri, belok kanan, mundur sedikit dan lain-lain.
Penjelasan detil tentang teknik pengendalian robot mobile secara simulasi bisa Anda dapatkan pada buku Pengendalian Mobile Robot (Mobot) dengan MobotSIM 1.0.
Penampil LCD 2x16 dan Komunikasi Serial dengan BASIC Stamp
Alat ini digunakan sebagai prototipe penampil informasi melalui sebuah LCD 2x16 berbasis HD44780, informasi yang ditampilkan tersimpan dalam EEPROM Mikrokontroler BASIC Stamp yang bersangkutan. Informasi ini bisa diubah oleh pengguna melalui saluran komunikasi serial yang digunakan.
GPS-GSM Mobile Navigator (pemenang kontes Atmel)
Mikrokontroler yang digunakan adalah seri AVR dari Atmel yaitu AT908515. Alat ini digunakan untuk memantau kapal-kapal di pelabuhan, masing-masing kapal dilengkapi dengan alat GPS-GSM Mobile Navigator. Navigator pada masing-masing kapal menerima sinyal GPS dari satelit, kemudian menghitung informasi lokasi dan mengirimkannya ke pusat kontrol. Dengan informasi lokasi kapal, pusat kontrol akan menampilkan semua posisi kapal pada sebuah peta elektronik untuk memudahkan pemantauan dan pengontrolan rute-rute mereka. Selain kontrol tracking, pusat kontrol juga dapat memelihara komunikasi nirkabel dengan unit GPS untuk menyediakan layanan lain seperti alarm, kontrol status dan pembaharuan sistem.
CISC vs RISC...
Mikrokontroler yang beredar saat ini dibedakan menjadi dua macam, berdasarkan arsitekturnya:
Tipe CISC atau Complex Instruction Set Computing yang lebih kaya instruksi tetapi fasilitas internal secukupnya saja (seri AT89 memiliki 255 instruksi);
Tipe RISC atau Reduced Instruction Set Computing yang justru lebih kaya fasilitas internalnya tetapi jumlah instruksi secukupnya (seri PIC16F hanya ada sekitar 30-an instruksi).
Fasilitas internal yang saya maksudkan di sini antara lain: jumlah dan macam register internal, pewaktu dan/atau pencacah, ADC atau DAC, unit komparator, interupsi eksternal maupun internal dan lain sebagainya.
Yang mana sesuai dengan Anda? Sesuaikan dengan kebutuhan dan fitur-fitur yang ditawarkan oleh masing-masing mikrokontroler. Tidak ada ukuran secara pasti suatu jenis mikrokontroler lebih baik dibandingkan mikrokontroler lainnya.
BELAJAR MIKROKONTROLER ITU MUDAH...!
Sebenarnya, siapa saja sich yang perlu belajar Mikrokontroler? Apakah hanya monopoli rekan-rekan di ELINS (Elektronika & Instrumentasi) atau Teknik Elektro saja? Tidak, sama sekali tidak. Beberapa pembaca buku saya “Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55: Teori dan Praktek” berasal dari (berdasar email yang masuk dari seluruh Indonesia):
Para peminat atau hobis dengan berbagai latar belakang pendidikan;
Pelajar SMA dan STM, bahkan tidak menutup kemungkinan pelajar SMP-pun berhak mendapatkan ilmu mikrokontroler, jika mereka berminat;
Mahasiswa teknik (khususnya Elektro, Industri dan Fisika), MIPA (khususnya ELINS dan Ilmu Komputer) maupun dari beberapa disiplin ilmu lainnya.
Kenapa mudah? Karena modalnya (1) Tekad dan (2) Menguasai atau minimal memahami logika dan algoritma. Hal ini disebabkan pemrograman mikrokontroler banyak membutuhkan cara berpikir yang logis dan terstruktur.
Untuk pemula saya sarankan menggunakan BASIC Stamp, karena banyak kemudahan yang ditawarkan, mulai dari pembuatan rangkaian aplikasi hingga pemrogramannya. Lantas sarana belajar apa saja yang perlu disiapkan?
Buku-buku Mikrokontroler yang mudah dipahami, tidak hanya menggunakan bahasa yang Anda pahami (Indonesia) tetapi dituliskan atau disampaikan dengan cara yang relatif mudah dipahami;
Perangkat lunak kompiler atau cross assembler yang berkaitan dengan mikrokontroler yang dipelajari. Ini digunakan untuk mengubah program kita menjadi siap untuk dieksekusi atau dijalankan oleh mikrokontroler yang bersangkutan. Bagaimana cara mendapatkan kompiler tersebut? Download saja dari website mikrokontroler yang bersangkutan (biasanya mereka menyediakan secara gratis, untuk produk Atmel, Microchip dan BASIC Stamp);
Penting juga untuk menyediakan sebuah perangkat lunak lengkap yang bisa melakukan penggambaran rangkaian dan simulasi program mikrokontroler secara internal maupun visual secara real-time.
Perlu juga membuat rangkaian pemrogram (donwloader) atau papan pengembang atau langsung rangkaian aplikasi untuk melihat langsung hasil pemrograman mikrokontroler yang dilakukan.
Adakah perangkat lunak yang bisa untuk melakukan simulasi secara internal maupun visual? Tentu saja ada, hanya saja komersil dan harganya mahal sekali. Akan saya jelaskan pada pasal-pasal berikutnya…
MIKROKONTROLER ATMEL AT89
Merupakan produk populer di Indonesia, murah-meriah:
Terdapat berbagai macam jenis atau varian, AT89C dan AT89S (beberapa produk AT89C dikatakan sebagai not recommended for new design, karena sudah digantikan dengan varian baru yang lebih baik yaitu seri AT89S);
Harganya relatif murah dan terjangkau – selera bos harga anak kost sekitar Rp. 15.000,00 hingga Rp. 50.000,00 - data tahun 2005);
Perbandingan fitur menunjukkan adanya beberapa perbedaan antar varian AT89, mulai dari ukuran Flash PEROM, ada tidaknya komparator, jumlah port, kecepatan operasional, dekoder MP3 dan lain sebagainya.
Sarana belajar pemrograman Mikrokontroler AT89:
Menggunakan perangkat lunak terpadu atau IDE (Integrated Development Environment), misalnya MIDE Studio for MCS-51 dari Innovative Experiment, Thailand yang bisa juga Anda download dari website buku Mikrokontroler saya. Perangkat lunak ini sudah terpadu dengan dua macam kompiler, yaitu ASEM-51 untuk penulisan program dalam Bahasa Assembly dan SDCC untuk Bahasa C;
Rekomendasi buku bacaan untuk pembelajaran yang relatif mudah dipahami: Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55: Teori dan Praktek, Edisi 2 oleh Agfianto Eko Putra (Best Seller);
Membuat sendiri S52 (berbasis AT89S52 atau AT89S8252) Learning Board, sebuah rangkaian downloader sekaligus papan pengembang untuk berbagai macam aplikasi, lihat gambar rangkaian berikut...
Beberapa pemrogram yang saya sarankan, selain S52 Learning Board:
ISP Flash Programmer V3.0, bisa Anda dapatkan informasinya disini;
Cheap Loader Cable for ASIM’s ISP for 89S51;
AT89 ISP Programmer Cable;
Atmel 89 Series Device Programmer;
Gunakan simulator gratis seperti TopView Simulator atau Dscope-51 atau menggunakan simulator komersial (yang sangat mahal), Proteus VSM 6.7 sp3 (versi evaluasi atau demo bisa didownload dari http://www.labcenter.co.uk).
MIKROKONTROLER MICROCHIP PIC16F
Produk mikrokontroler ini masuk dalam jenis RISC yang diproduksi oleh Microhip. Dan jangan kaget jika jumlah instruksi-nya hanya sekitar 30-an. Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan:
Mulai populer di Indonesia dan sudah bermunculan buku-buku berbahasa Indonesia yang mengupas PIC16 dan aplikasi-aplikasinya. Fitur-fitur antara lain:
Menggunakan Arsitektur Harvard;
Long word instructions;
Single word instructions;
Instruction Pipelining;
Termasuk tipe RISC;
Rangkaian pemrogram yang mudah dibuat, terutama yang berbasis rangkaian atau ide dari JDM (tanpa catu daya eksternal, mengambil langsung dari port serial komputer). Perangkat lunak pemrogramannya bisa menggunakan IC-prog yang bisa didownload dari http://www.ic-prog.com.
Menggunakan perangkat lunak terpadu yang bisa didownload dari internet, yaitu MPLAB 5.62 yang merupakan jenis IDE. Untuk simulasi bisa digunakan PIC Simulator IDE 5.22 yang komersil, atau menggunakan perangkat lunak terpadu uDEV dengan dukungan bahasa Assembly dan JAL – Just Another Language atau Virtual Breadboard.
Atau menggunakan Proteus VSM 6.7 SP3, perangkat lunak ini mendukung simulasi berbagai macam mikrokontroler, yaitu: MCS-51 dan kompatibelnya (Atmel AT89 dan Philips), beberapa mikrokontroler Motorola (termasuk 68HC11 dan lain-lain), Microchip PIC (termasuk PIC12 maupun PIC16) serta BASIC Stamp (semua seri).
MIKROKONTROLER BASIC STAMP
Mikrokontroler ini sangat cocok untuk mereka yang baru memulai atau baru belajar mikrokontroler. Hal ini dikarenakan selain kemudahan membuat rangkaian aplikasinya, pemrogramannya menggunakan bahasa tingkat tinggi, yaitu Bahasa PBASIC yang mudah dipelajari.
Namun kemudahan-kemudahan tersebut harus ditebus dengan harga yang cukup mahal, untuk Parallax BASIC Stamp sekitar 400 – 600 ribu rupiah, sedangkan yang produksi Thailand (dengan nama i-Stamp) harganya sekitar 300 – 325 ribu rupiah.
Untuk sarana belajar, Parallax sudah menyediakan paket Stamp in Class mulai dari paket ekonomis hingga paket lengkap sampai tingkat aplikasi robotika dengan buku-bukunya yang bisa didownload secara gratis dari Internet. Untuk permulaan, saya sarankan membaca atau mempraktekkan:
What’s Microcontroller (versi 2.1) yang bisa langsung didownload dari website Parallax (http://www.parallax.com);
Yang lengkap, gunakan Stamp Works (versi 2.1), yang dilengkapi dengan buku dan berkas-berkas percobaan dalam format Proteus VSM, misalnya sebagaimana gambar berikut...
Membuat Skematik dan PCB sederhana
Membuat Skematik dan PCB sederhana
Pelajaran pertama adalah bagaimana cara membuat suatu skematik sederhana dan membuat layout PCB (Printed Circuit Board) dengan menggunakan program Diptrace.
Skematik dibawah ini adalah skematik contoh yang akan anda buat menggunakan Diptrace schematic.
Untuk membuka program Diptrace Schematic: klik Start - All Program – Diptrace – schematic.
Gambar rangkaian yang akan dibuat
1. Menentukan Ukuran Skematik dan Menempatkan Judul
Untuk menentukan ukuran skematik pada Diptrace yaitu klik pada menu utama “ File – Title & Sheet Setup”, setelah muncul dialog box “ Title & Sheet Setup ” pada bagian atas terdapat “Sheet Templates” ubahlah “none” menjadi “ANSI A” ini digunakan untuk menentukan bentuk tampilan yang kita buat. Kemudian lihatlah pada bagian bawah dari dialog box “ Title & Sheet Setup ” terdapat dua kotak cek list yaitu Display Titles dan Display Sheet. Display Titles digunakan untuk menampilkan Header (kepala gambar) dan garis tepi pada skematik, Display Sheet digunakan untuk menampilkan bentuk kertas.
Gambar 1 tampilan dialog box “title and sheet setup”
Untuk menyembunyikan atau memunculkan Titles and Sheet (kepala gambar dan garis tepi) pilihlah View pada menu utama kemudian plih “Display Titles” atau “Display Sheet” kalau ingin menampilkan cek list saja pada salah satu atau keduanya.
Untuk melihat atau mengubah ukuran layar (zoom} dapat dilakukan dengan menekan tombol ( - ) atau ( + ). Tombol ( - ) digunakan untuk zoom-out dan tombol ( + ) untuk zoom-in atau bisa juga dengan mengubah nilai pada scale box standard panel.
Gambar 2 Tampilan Display Titles dan Display Sheet on
Untuk memasukan teks ke dalam kepala gambar, pindahkan kursor mouse pada kepala gambar (apabila kursor menyentuh area pada garis kepala gambar, maka garisnya akan tampak berwarna hijau), kemudian klik kiri pada area kepala gambar maka akan muncul dialog box field properties. Di dalam dialog box ini anda dapat menuliskan text, menentukan aligment (rata kiri, tengah atau kanan) dan jenis huruf yang digunakan. Sebagai contoh ketikan “Astable Flip-flop” (lihat gambar dibawah) kemudian klik tombol Font, maka akan keluar dialog box “Font”, pada dialog box font aturlah ukuran huruf menjadi 12. Kemudian klik " OK" untuk menutup dialog box dan untuk melihat hasilnya.
Gambar 3 Tampilan Kepala Gambar yang ditunjuk oleh kursor sehingga berwarna hijau
Untuk menyimpan (men-save), pada menu file pilih “save as” lalu ketikan nama file yang digunakan
2. Configuring Libraries
Sebelum menggunakan skematik dan PCB Layout, yang harus di ketahui adalah Libraries setup. Library disini digunakan untuk menyimpan berbagai komponen. Untuk melihat isi dari library dapat dengan cara klik “Library – Library Setup” pada menu utama, maka akan muncul dilog box “Library Setup” seperti pada gambar dibawah ini:
Gambar 4 Library Setup
Dari gambar diatas lihatlah pada bagian kanan anda akan melihat “All Libraries” lalu cobalah geser kebawah dengan menggunakan scroll bar, pada “All Library” ini anda dapat melihat seluruh library yang sudah ada dari bawaan software-nya (DipTrace).
Diptrace mempunyai dua mode untuk mengaktifkan libraries:
1. Untuk mendapatkan Libraries dari suatu folder:
Jika cek box “Get Libraries From Folder” diceklist (lihat gambar diatas pada kolom active bagian ujung kiri “Library Setup”) maka ini akan mengaktifkan mode pengambilan library dari suatu folder. Untuk mengambilnya dengan cara memilih/mengklik “….” Pada sisi kiri. Maka dialog box “Select Folder” akan muncul, disini anda dapat mencari library yang ada pada folder.
2. Untuk mengaktifkan Libraries menggunakan list:
Jika cek box “Get Libraries From Folder” tidak diceklist maka mode ini (aktif pada sebelah kiri). Library active enable jika cek box “Get Libraries From Folder” tidak di cek list, pada mode ini anda bisa meng-edit (menambah atau menghapus) list library active, dengan menggunakan klik tombol “<<” pada bagian tengah dialog box maka anda dapat menambahkan/memasukkan dari list “all library’” ke dalam list “library active” (tentunya setelah dipilih pada “all library” baru klik tombol “<<” untuk memasukkannya). Fungsi-fungsi tombol yang berada di tengah dialog box “library setup”, tombol “..” digunakan untuk menambahkan library dari hard drive, “Panah keatas” digunakan untuk melihat library active keatas, “Panah Kebawah” untuk melihat library active kebawah, “Del” untuk menghapus select library dari list active library.
Semua library dikenal ditempatkan secara otomatis di daftar All library ( pada sisi kanan dialog box). Anda juga dapat menambahkan atau menghapus library dari daftar dengan menggunakan tombol “ Add” atau “ Delete”.
Keluarlah dari dialog box library setup dan semua active digunakan untuk library panel.
3. Membuat Skematik
Bukalah program Skematic dan gunakan kursor untuk memilih suatu library dengan nama “Transistor” pada bagian kanan atas layer skematik (dibawah baris toolbar) adalah library panel dan pada library panel pilihlah “Transistor”. Anda bisa meng-scroll library kekiri dan kekanan dengan menggunakan tombol panah pada bagian kanan dari library panel.
Disebelah kiri dibawa library panel anda dapat melihat daftar komponen, setelah kita memilih panel library transistor maka isi dari daftar kompoen adalah macam-macam dari transistor. Scroll down dari daftar komponen pada bagian kiri dari screen, lalu carilah transistor 2N4410 kemudian klik. Maka symbol transistor bisa untuk di pindah ke skematik (symbol otomatis menempel pada kursor). Pindahkan kursor pada area kerja skematik dan klik kiri, itu akan menempatkan transistor pada area kerja skematik. Klik kanan untuk menggagalkan penempatan komponen yang dipilih.
Gambar 5 Penempatan Transistor pada area kerja skematik
Jika ingin memindahkan komponen yang ada pada area kerja, klik kiri dan tahan pada symbol kemudian pindahkan pada tempat yang sesuai. Jika anda ingin memindahkan beberapa komponen, anda harus memilih/memblok kemudian drag-and-drop. Dan jika anda ingin memilih beberapa symbol komponen, tekan dan tahan tombol “shift” pada keyboard dan klik symbolnya yang ingin anda pilih sebagai group.
Reference Designator (simbol komponen) dari transistor adalah U1. Ubahlah U1 menjadi Q1, caranya pindahkan kursor pada komponen lalu klik kanan. Kemudian pilih item-nya (“U1”) dari sub-menu. Maka dialog box “Component RefDes” muncul, ketikan designator baru, dalam hal ini “Q1”.
Gambar 6 dialog box “Component RefDes”
Dari gambar rangkaian diawal kita memerlukan dua buah transistor untuk skematik, jadi pilih “2N4401” pada daftar komponen dan tempatkan pada area kerja. Anda tidak perlu menuliskan transistor kedua dengan Q2 karena ini sudah otomatis (jika sebelumnya anda sudah menuliskannya). Jika ingin merubah posisi (rotate) symbol sebelum ditempatkan pada skematik, tekan Space Bar atau tombol “R” pada keyboard.
Gambar 7
Pilih nama library “Discrete” pada “panel library” untuk membuat resistor dan carilah lambang Resistor. Pilihlah RES400, dimana perancangan resistor dengan 400 mils sebagai ukuran. Jika lebih suka menggambar menggunakan satuan meter, gantilah dengan memilih “View – units – mm “
Gambar 8 Menentukan satuan ukuran
Ubah reference designator dari resistor menjadi R1. dengan cara yang sama seperti pada transistor, klik pada U1 dan pada dialog box ubah U1 dengan R1. kemudian tekan “Ok”
Gambar 9
Dari gambar rangkaian yang ingin kita buat, kita membutuhkan 4 buah resistor pada skematik. Anda bisa menempatkannya dari panel komponen yang ada pada sebelah kiri, sama seperti penempatan Q1 dan Q2, tetapi kita akan mencoba menggunakan cara yang berbeda. Pilihlah resistor seperti yang terlihat pada gambar diatas kemudian copy menjadi 3.
Ada 2 cara untuk mengcopy symbol:
1. Cara sederhana pilih menu Edit kemudian pilih copy, setelah itu pilih lagi menu Edit lalu paste sebanyak 3 kali. Atau klik dimana ingin ditempatan copy dan paste.
2. Cara yang kedua dinamakan “ Copy Matrix”. Pilih resistor kemudian “Edit – Copy Matrix” pada main menu (atau tekan “Ctrl+M”)
Gambar 10 tampilan dialog box Copy Matrix
Maka akan muncul dialog box Matrix, pada dialog Box “Copy Matrix” terdapat ukuran dari kolom dan baris (columns dan Row), untuk yang kita pakai adalah coloumns = 2 dan Row = 2 , untuk mendapatkan 4 buah resistor dan spacing (yang kita pakai 1 inch untuk jarak antar column dan 0,4 inch untuk jarak antar Row). kemudian tekan tombol OK. Ingat satuan masih dalam inc, dan dapat dilihat hasil matrix dari resistor pada gambar dibawah:
Gambar 11 Tampilan hasil Copy Matrix (Resistor yang di copy)
Pindahkan resistor pada tempat yang sesuai pada skematik dan putar sejauh 90 derajat, gunakan tombol Space Bar atau “R” untuk memutar symbol. Cara lainnya untuk memutar symbol adalah dengan cara pada main menu pilih Edit lalu pilih command Rotate atau klik kanan mouse pada symbol kemudian pilih Rotate pada submenu.
Gambar 12 posisi Resistor setelah dirotate menggunakan “R” atau space
Sekarang kita akan melihat tampilan tipe komponen dari transistor: pilih komponen Q1 dan Q2 kemudian klik kanan pada salah satu dari kedua gambar lalu pilih “Properties” pada Submenu. Klik pada “Marking” pada dialog box Component Properties.
Gambar 13 dialog box “Component Properties”
Pada kolom Additional Marking pilihlah “Show” gantilah “Default” dengan “Type”. Ini akan menunjukkan jenis komponen dari komponen yang dipilih. Sekarang descriptor siap untuk ditampilkan dan “Default” menunjukan setting umum schematic yang digunakan untuk komponen, jadi tampilan RefDes adalah property umum (yang biasa digunakan). Klik “OK” untuk keluar dari tampilan dialog Box dan untuk melihat tampilan dari tipe transistor.
Jika penomoran kaki-kakinya belum ada maka dapat ditampilkan dengan cara: pada main menu pilih “View – Pin Number – Show”. Untuk melihatnya anda harus men-zoom-nya, pada transistor akan terdapat penomoran kaki seperti E, B, C.
“Type” marking dan Pin number (B, C, E) cross sampai pada simbol graphic, jadi harus dipindahkan. Pilih “View – Part Marking – Move Tool” digunakan untuk memindahkan text. Atau dapat dengan cara menekan tombol “F10” pada keyboard lalu pindahkan Type dan Pin Number (tipe komponen dan nomor kaki). Dapat juga diputar saat memindahkan tekan “R” atau “Space”.
Gambar 14 lihat pada transistor hasil tampilan dari additional Marking – show – type
Catatan: anda bisa menggunakan perintah " Edit - Undo" atau klik pada tombol kembali (corresponding button) pada bagian atas skematik jika ingin kembali pada posisi sebelumnya di skematik. Program dapat dilakukan sampai 50 kali undo. Dan bisa juga menggunakan tombol “Redo” yang fungsinya untuk kebalikan dari undo.
Untuk menyimpan skematik pilihlah “File – Save” pada main menu atau klik tombol save pada bagian kiri atas. Jika skematik belum pernah di save, maka dialog box “Save As” akan muncul untuk meminta nama file yang akan di save.
Gambar 15 Dialog box save As
Menghubungkan komponen resistor R1 ke kaki Basis (B) transistor Q1: tempatkan kursor pada bagian ujung dari resistor R1 dan klik. Pindah/Gerakkanlah kursor menuju ke kaki basis (B) transistor Q1 dan klik kiri untuk menghubungkan kabel antara R1 dan basis (B) dari transistor Q1.
Tempatkan kursor pada Q2 kemudian klik kanan lalu pilih “Flip – Horizontal” Untuk membuat mirror transistor Q2.
Gambar 16 Memutar posisi transistor
Dengan cara yang sama hubungkan R4 ke Basis dari Q2, R2 ke kaki “C” Q1 dan R3 ke “C” Q2:
Gambar 17 Menghubungkan Resistor dengan Transistor
Pada daftar komponen pilihlah CAP100RP dengan panel library masih pada “Discreate” dan buatlah dua buah. Kemudian ubah U1 dan U2 reference designatorsnya ke C1 dan C2.
Gambar 18 Menambahkan Komponen kapasitor
Putar (Flip) C2, sehingga tanda plus berada pada sisi kanan, dengan mengklik kanan diatasnya lalu pilih “Flip – Horizontal” pada Submenu.
Pindahkan kapasitor C1 dan C2 diantara transistor Q1 dan Q2
Gambar 19 Meng-group dan menggeser Q2, R3 dan R4 serta memindahkan kapasitor Q1 dan Q2
Hubungkan C1(+) ke kolektor (C) Q1: gerakkan kursor ke pin C1(+), klik kiri mouse, gerakan ke penghubung antara R2 (A) dan Q1 (C) lalu hubungkan juga C1( - ) dengan Basis (C) Q2, kemudian klik kiri untuk menghubungkan. Hubungkan C2 ( - ) ke basis (B) Q1 dan C2 (+) ke kolektor (C) Q2.
Gambar 20 Menghubungkan Capasitor dengan Rangkaian
Scroll kebawah pada list komponen dan panel library masih pada discreate, untuk mencari 2 buah LED dan letakkan pada skematik. Kemudian ubah reference designators menjadi "LED1" dan "LED2", putar LED dengan cara menekan "R" atau Space tiga kali,setelah itu hubungkan ke transistor: untuk leibh jelasnya lihat gambar disamping.
Gambar 21 Menambahkan serta menghubungkan LED
Buatlah simbol sumber tegangan (batere) dengan mengubah Panel Library menjadi “Disc_Sch” setelah itu pada list komponen carilah “BAT” lalu letakkan pada skematik. Ubahlah Refdes-nya menjadi 3 V dan hubungkan kaki-kakinya pada skmatik ( lihat pada gambar di bawah).
Gambar 22 Hasil dari skematik
Jika anda ingin memindahkan jalur yang ada, letakkan kursor diatas jalur yang ingin dipindahkan (jalur harus berwarna terang dan kursor akan menunjukkan arah kemungkinan bergerak) kemudian klik kiri dan tahan lalu pindahkan jalur ke posisi baru yang diinginkan. Saat men-klik pada diatas jalur yang diklik anda akan memulai untuk membuat jalur baru, ini merupakan fungsi dari mode "place wire" (mode "Place Wire" enable secara otomatis ketika anda mencoba untuk menempatkan jalur dengan meng-klik pada diatas suatu jalur, juga anda dapat memakainya dengan memilih "Object – Circuit – Place Wire” atau tombol yang yang bersesuaian pada panel object sebelah atas window).
Jika anda ingin menghapus jalur yang terhubung dari titik ke titik (hubungan node ke node) cobalah pindahkan kursor diatasnya, kemudian klik kanan untuk membuka submenu, lalu pilihlah Delete Wire. Untuk menghapus jalur yang panjang dan di walaupun dalamnya terdapat titik-titik penghubung (node) cobalah gunakan “Delete Line”.
Pada dasarnya Delete Wire dengan Delete Line hampir sama namun delete wire digunakan untuk menghapus antara titik ke titik penghubung, kalau delete line akan menghapus satu garis penghubung walaupun didalamnya terdapat titik-titik penghubung. Anda dapat menggunakan “Undo” untuk kembali kesebelumnya.
Pada Diptrace dapat menampilkan nilai-nilai dari komponen. Tentu saja tidak akan langsung tampil. Untuk menampilkannya cobalah klik kanan pada "R1", pilih "Properties” dari submenu, kemudian tuliskan "47k" pada field “Value” di tab “Main”. Kemudian kliklah pada Tab "Marking" dan lihatlah pada Show di main Marking gantilah default menjadi “value”, kemudian pada additional Marking kolom Show gantilah dengan RefDes lalu klik OK. buatlah nilai dari resistor dan kapasitor yang lain dengan cara yang sama. Tampilan ini akan membuat tipe komponen berubah menjadi nilai/harga komponen.
Gambar 23 mengubah “Component Properties”
Hasilnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini
Gambar 24 Tampilan hasil ubahan RefDes
Simbol sumber tegangan (bat) didapatkan dari library “Disc_Sch”. Seluruh library *Sch hanya berisi symbol tanpa pattern (pola). Jika anda ingin mengkonversi dari skematik ke PCB anda perlu menyertakan pattern terkait terlebih dahulu, jika tidak disertakan, konversi akan tetap diproses tetapi akan menunjukkan kesalahan (error) yang bagaimanapun harus dikoreksi. Untuk mengatasinya kita harus membuat batere menjadi pattern. Cobalah pindahkan kursor pada lambing sumber tegangan (batere), klik kanan untuk menampilkan submenu dan pilih “Attached Pattern”.
Tambahkan Pattern Libraries ke dialog box dengan meng-klik tombol “Add” yang terletak dibagian kanan atas dan pilihlah library pada hard drive ( semua library standard berada pada folder “< Drive>:\Program Files\Diptrace\Lib”). Setelah anda memilih library maka akan banyak file library yang keluar, pattern symbol betere terdapat pada “misc.lib”. anda dapat mencarinya pada file library satu per satu atau ketikan saja misc lalu open. Maka kotak yang terdapat dibawah add akan terisi oleh C:\Program Files\DipTrace\Lib\Misc.lib. kliklah pada C:\Program Files\DipTrace\Lib\Misc.lib maka pada kotak sebelah kanan bawah akan terisi, lalu pilihlah BAT-2 maka kotak yang berada pada tengah dialog box “Attached Pattern” akan terisi oleh ambing batere. Buatlah hubungan kaki ke “titik” pada komponen: yaitu dengan meng-klik kiri ke salah satu pada table pin (NEG atau POS) (sisi sebelah kiri dari dialog box) kemudian klik pada salah satu titik dari gambar batere yang ada ditengah dialog box “Attached Pattern”, maka pada table number akan berubah menjadi angka pada baris NEG atau POS yang dipilih. Hubungkan juga sisanya dari table pin yang belum dihubungkan dengan titik yang belum dihubungkan juga pada gambar batere.
Gambar 25 posisi awal sebelum kotak tengah diisi
Gambar 26 setelah memilih BAT-2 (lihat pada bagian kanan bawah)
Setelah semua kaki dengan “titik” sudah terhubung, klik “OK” dan ini akan menutup dialog box dan apply changes Catatan: beberapa symbol mungkin ada yang tidak ada attached pattern ( sebagai contoh VCC, GND atau logical connectors ex “Net Ports”) dan itu akan ditunjukkan dalam kesalahan (error) selama konversi ke PCB.
Sekarang skematik siap untuk di convert ke PCB. Jangan lupa untuk men-save-nya.
4. Mengubah ke PCB
Anda dapat membuka file skematik Diptrace dengan format (*. Dch) dari program layout PCB, Tetapi untuk menghemat waktu setelah membuat skematik pilihlah “File – Convert to PCB” atau tekan “Ctrl+B” pada program schematic dan dengan gambar layout PCB akan terbuka secara otomatis.
Untuk Win 98/Me sangat dianjurkan untuk menyimpan file skematik terlebih dahulu, lalu keluar dari program kemudian run PCB layout dan buka file *.dch. pembagian Memori pada 9x/ME dapat menyebabkan program “crash” sewaktu menjalankan beberapa program dalam waktu bersamaan. Dan untuk Win NT/2000/XP dapat menggunakan Program DipTrace secara bersamaan dengan program lain tanpa mengalami masalah.
Jika terdapat masalah keluarlah dari program atau jika lupa untuk men-save project, ini dapat di “recover“ pada pekerjaan yang terakhir dengan cara memilih “File – Recover Schematic” pada Schematic atau “File – Recover Board” pada PCB Layout.
Gambar 27 Tampilan setelah dikonversi ke PCB
Tempatkan komponen sesuai dengan keinginan anda. Pindahkan komponen disekitarnya dan tempatkan kursor pada komponen serta geser ketempat yang sesuai. Tekanlah Spasi atau "R" untuk memutar komponen sejauh 90 derajat. Ini merupakan suatu penerapan yang baik untuk menjaga power supply pada satu area dan blok fungsional mengelompokkan bersama-sama. Jika rangkaian adalah frekuensi tinggi, terapkan layout rules.
Anda dapat memperbaharui PCB dari file update schematic dengan penempatan komponen dan routed trace. Pilihlah "File – Renew Design From Schematic” kemudian cari dan buka file updated schematic
5. Designing the PCB
5.1 Mempersiapkan Jalur PCB
Pada tampilan PCB, buatlah tampilan reference designator terlihat yaitu dengan cara: memiilih " View – Pattern Marking – RefDes”. Perintah ini mengijinkan global Refdes terlihat dan menampilkan semua reference designators pada layar ( kecuali komponen dengan settingan sendiri ). Jika Marking justification tidak terlihat, pilihlah " View – Pattern Marking – Main – justify – Auto ” atau mode lain yang diinginkan, fungsi ini digunakan untuk menentukan justify dari tampilan RefDes-nya.
Untuk mengubah parameter komponen pada komponen yang dipilih: klik kanan pada komponen yang dipilih kemudian pilih “Properties – Marking” . Gunakanlah tombol "F10" atau " View – Pattern Marking – Move Tool” untuk memindahkan letak designator.
Kemungkinan komponen yang dihubungkan setelah penempatan tidak sesuai jika anda mencoba route secara manual (memindah-mindahkan komponen lebih dekat dan rapi) maka jalur akan nampak berantakan untuk merapikannya cobalah menggunakan connection optimize untuk merapikan jalur yang ada. Pada menu utama Pilihlah “View – Connections – Optimize”.
Gambar 28
Jika anda bermaksud menambahkan beberapa titik pada rangkaian tanpa membuat koneksi (sebagai contoh anda tidak ingin mencari untuk titik pada komponen) pindahkan kursor diatas titik itu, klik kanan dan pilih "Add to Net – Select from List”.
Jika anda ingin menambahkan hubungan dari titik awal ketujuan atau dengan kata lain anda ingin membuat koneksi jalur baru, cukup dengan meng-klik kiri pada titik awal jalur kemudian secara otomatis akan tertarik garis yang mengikuti kemana saja kursor bergerak kemudian pindahkan kursor pada titik tujuan akhir lalu klik kanan. Untuk membatalkan penambahan jalur cukup dengan meng-klik kanan pada mouse.
Anda dapat mengubah struktur rangkaian dengan menggunakan connection manager. Untuk membukanya, pilihlah "Route – Connection Manager” dari main menu dan disini anda dapat membuat rangkaian baru, menambahkan dan menghapus titik pada rangkaian. Connection Manager tidak akn dijelaskan secara detail karena mungkin terlalu rumit, jadi cukup diketahui saja.
Jika anda sudah mengubah struktur dari rangkaian dan ingin kembali ke keadaan sebelumnya tekanan " Undo" sampai struktur disain kembali. Dan jika anda kehilangan disain atau skematik karena tidak sengaja keluar dari program sebelum di-save, gunakanlah "File – Recover Board” pada tampilan PCB dan “File – Recover Schematic” pada Skhematic Capture untuk recover project sebelumnya.
Sebelumnya kita belum pernah menentukan garis pada rangkaian. Sewaktu menggunakan auto-router, area route dibuat secara otomatis bergantung pada spesifikasi toleransi pada auto-router setup. Tetapi dalam banyak kesempatan kita memerlukan suatu ukuran papan yang fix dan harus ditentukan sebelum penempatan komponen dan routing. Untuk melakukannya, pilih "Route – Place Board" atau tekan tombol yang bersesuaian pada panel routing disebelah atas layar, kemudian tempatkan garis papan polygon (segi banyak) dengan meng-klik pada key point (titik awal), lalu klik kanan pada titik akhir dan pilih "Enter”, buatlah papan persegi untuk bentuk yang sederhana.
Gambar 29 board
Anda dapat membuat board key point dan ukuran dialog box Board Point. Untuk membukanya, pilih "Route – Board Point" dari menu utama.
Gambar 30 Dialog box “Board”
Pada dialog box diatas anda bisa Menambahkan, Memasukkan/Menyisipkan dan Menghapus titik. Titik koordinat bisa dimunculkan dan diubah pada absolute dan mode incremental. Jika anda memeriksa "Arc” kotak untuk beberapa titik, titik itu akan menjadi pertengahan busur dan titik – titik yang berdekatan antara start dan akhir. Untuk papan rectangular, periksa kotak "Create Rectangular Board" dan buat titik awal (base), tingginya dan lebar papan. Kemudian klik " OK" untuk menerapkan perubahan atau "Cancel" untuk menutup dialog box. Anda dapat menggunakan "Route – Delete Board” dari menu utama jika anda ingin menghapus papan rangkaian.
Perancangan yang dibuat belum ditentukan origin-nya. Dengan default, program akan menempatkan origin pada tengah-tengah layar dan tidak ditampilkannya. Untuk menampilkan origin dapat dengan cara memilih "View – Display Origin" pada menu utama atau tekan F1. Sekarang origin ( dua garis biru) telah ditampilkan, bagaimanapun posisinya adalah tidak sesuai pada papan rangkaian kita, jadi pilihlah origin tool pada bagian atas layer dekat Tombol panah (itu menunjukan isyarat "Define Origin") setelah anda klik origin tool cobalah klik pada tengah-tengah papan, mak secara otomatis papan akan ber ada pada tengah-tengah origin (garis biru), sekarang cobalah klik pada ujung kiri bawah untuk membuat papan rangkaian berada pada kuadran I.
Gambar 31 Display Origin (lihat garis warna biri diluar board)
Semua titik koordinat pada program akan ditampilkan dan hasil ubahan dari origin. Dapat juga diubah posisinya dikapan saja.
Semua pattern mempunyai origin sendiri yang dapat dilihat pada Pattern Editor- kita akan melakukannya selagi merancang library dan posisi pattern koordinat dari pattern origin. Ini akan ditampilkan sewaktu menempatkan pattern atau membuka skematik jika berbeda dari titik tengah pattern. Untuk menampilkan atau menyembunyikan origin dari pattern yang dipilih, klik kanan salah satu darinya dan pilih “Pattern Origin” dari Sub-Menu.
5.2 Autorouting
Sekarang adalah waktu untuk route dari rangkaian. Diptrace mempunyai suatu high Quality router, lebih pandai daripada banyak PCB layout lain yang tersedia. suatu PCB sederhana seperti yang sering ditunjukkan, memakai satu lapisan (lapisan bottom), yang mana dapat memberikan banyak manfaat untuk membuat rangkaian, seperti efisiensi dan kecepatan dalam suatu prototype.
Pertama yang harus dilakukan dari route adalah men-setup: pilihlah “Route – Autorouter Setup” Pada dialog box “Grid Router setup”, unchek-lah kotak “Use All Layer” dan ganti angka dari layer “2” menjadi” 1”. Hal ini dimaksudkan kita membuat papan PCb dengan satu lapisan apabila kita menggunakan angka 2 maka lapisan yang digunakan adalah dua lapis.
Anda dapat mengubah autorouting Quality dengan mengubah parameter “Auto Setup”, kalau anda menggunakan kualitas autorouting yang tinggi maka akan menghabiskan banyak waktu. Cobalah untuk memakai beberapa quality autorouting dan pilihlah layout yang terbaik. Pada single layer akan memungkin autoroute menggunakan jumper. Pada rangkaian sederhana yang kita buat adalah tidak terlalu kompleks jadi kita dapat me-route tanpa menggunakan jumper, akan lebih baik jika memilih AutoSetup dalam mode normal.
Mode Quick digunakan untuk rangkaian PCB lapisan ganda yang tidak kompleks (dua layer). atau jika anda mencoba mempersiapkan autorouting untuk PCB berlapis-lapis (di mana routing akan memakan banyak waktu). Jika sudah selesai tekan OK untuk memberlakukan perubahan.
Untuk mengubah toleransi pada rangkaian dapat dengan menggunakan "Route – Route Setup"
Gambar 32 Dialog box “Route Setup”
Pad clearance tidak bisa lebih kecil dibanding Trace Clearence, maka jika anda membuat pad clearence menjadi 13mil dan Trace menjadi 20mil, semua pad untuk trace dan pad to pad clearance tidak akan kurang dari 20mil, tetapi anda dapat membuatnya sebagai contoh 13 mil untuk Clearence trace dan 20 mil untuk sebuah pad.
Anda dapat mengubah lebar jalur untuk masing-masing net. Pindahkanlah kursor diatas beberapa titik dari net yang ingin anda ubah settingnya, klik kanan, kemudian pilihlah "Net Properties". Pada dialog box Net Properties anda dapat membuat lebar jalur dan jarak antar jalur ke jalur hanya dengan memilih net saja. Klik “OK” atau “Cancel” untuk keluar dari dialog box. Anda bisa juga menggunakan templates untuk mempermudah merubah lebar dan “clearance” pada dialog box dan menu yang berbeda (seperti manual routing). Jika anda ingin mengatur jalur templates pilihlah "Route – Trace Template” dari menu utama
Gambar 33 Dialog box “Net Properties”
Waktu untuk Me-route rangkaian: "Route – Run Autorouter" Rangkaian akan me-route. Jika satu atau lebih penghubung tidak routed cobalah route kembali: pilihlah "Undo” atau “Route – Unroute All”, kemudian jalankan autorouter lagi. Jika anda menggunakan qualitas "Best” pada dialog box Autorouter Setup untuk mendapatkan hasil yang optimal. Cobalah untuk mengulangi route lagi atau mengubah mode yang lain untuk mendapatkan hasil yang sesuai.
Gambar 34 Hasil dari autoRouting
DRC (Design Rule Check) running setelah autorouting dan menunjukkan kemungkinan kesalahan jika ada ( lingkaran biru dan merah). Cobalah periksa kesalahan (error) dan ulangi DRC dengan memilih "Route – Check Design “ dari menu utama atau pilihlah tombol yang bersesuaian disebelah atas layar. Untuk mengubah aturan disain pilihlah "Route – Design Rules“ dari menu utama. Untuk menyembunyikan lingkaran merah pilihlah "Route – Hide Error". Juga anda dapat men-Disable DRC setelah autorouting, uncheck kotak yang bersesuaian pada dialog box route setup (pada main menu “ Route – Route Setup”).
Jika anda ingin menyelesaikan projek mu lebih cepat, anda dapat melompati semua topik sampai " Printing " (5.7) sebab PCB mu adalah sudah siap. Tetapi jika anda ingin belajar beberapa feature PCB Layout ( bahwa dapat dipelajari dengan disain ini dan mungkin akan bermanfaat untuk proyekmu lebih lanjut )
5.3 Working with layers
Jalur yang dapat anda lihat adalah berwarna gray dan ini karena trace ditempatkan pada lapisan bawah (bottom) dan lapisan aktifmu adalah atas (top). Juga program mempunyai mode "Contrast “ untuk menampilkan lapisan dengan default. Ubahlah lapisan aktif: pindahkan kursor pada list box pada bagian atas dengan text "Top" dan pilihlah " Bottom ". Ada dua daftar seperti itu: yang pertama digunakan untuk memilih sisi penempatan ( terletak pada panel object dekat component placement tool) dan yang kedua untuk mengubah lapisan signal/plane aktif ( yang terletak pada sudut kanan panel route); anda dapat pindahkan kursor diatas kotak itu dan mengidentifikasinya dengan hint (isyarat).
Gambar 35 Layout posisi bottom
Anda mungkin bukan pada mode contrast dan warna hitam dari lapisan Signal/Plane mari kita ubah settingnya. Pilihlah "Layer – Display Mode" dari menu utama. Dari submenu yang muncul anda dapat memilih mode untuk menampilkan lapisan yang anda suka. Pilihlah " All Layer " untuk menampilkan semua lapisan dari disain dengan kontras yang sama. Jika anda ingin melihat lapisan yang sekarang saja, kemudian pilih "Current".
Gambar 36
Untuk mengubah warna dan setting dari lapisan lain, pilihlah " Layer – Layer Setup " dari menu utama. Pada dialog box “Layer Setup“, pilihlah lapisan dan tekanan tombol "…" untuk mengubah warnanya. Kita sudah mengubah warna:lapisan atas (Top) – berwarna merah dan lapisan bawah (Bottom) – berwarna Biru. Anda dapat juga me-rename lapisan, menambahkan dan menghapus lapisan dari dialog box ( Top dan Bottom tidak bisa dihapus). Anda dapat juga menambahkan lapisan plane ( tidak bisa berisi jalur), membuat net untuk plane (pada umumnya ini untuk Ground dan Power) dan metoda untuk membangun lapisan metal dari plate hole untuk lapisan plane-mu. Disarankan untuk membuat lapisan signal/plane dan untuk mengatur parameter lapisan plane sebelum autorouting.
Gambar 37 dialog box “Layer Setup”
Anda dapat melihat tampilan sisi bawah (Bottom) dengan memilih "View – Mirror " dari menu utama. Anda tidak bisa mengedit disainmu pada mode ini ( hanya view dan Printing saja ), pilihlah item yang sama dari menu utama lagi untuk melanjutkan.
5.4 Manual Routing
Karena project sederhana kita sudah menerima versi yang akhir dari route board dengan menggunakan autorouter tetapi untuk project yang lebih rumit untuk mendapatkan hasil yang terbaik, anda mungkin harus melakukan suatu koreksi manual setelah autorouting.
Pertama untuk mengedit jalur yang ada: kalau anda berada pada layer type “plane” maka anda tidak akan bisa mengedit jalur yang ada, maka solusinya anda harus mengubah layer type plane ke type “signal” yaitu dengan masuk ke “layer setup” yang terdapat pada layer di menu utama. kalau sudah diganti maka cobalah pindahkan kursor diatas jalur, kemudian drag-and-drop jalur pada posisi baru. Pada mode ini, jalur yang dibuat bergantung pada sudut dan sudutnya dapat berupa 90 atau 45 derajat tetapi anda dapat juga memotong sudut 90+ derajat dengan menambahkan segmen baru.
Diptrace mengijinkan anda untuk mengedit jalur dengan bebas dengan memilih "Route – Tool – Free Edit Traces” dari menu utama atau pilihlah tombol yang bersesuaian pada Route Panel disebelah atas layar. Sekarang anda bisa pindahkan node dan segmen tanpa pembatasan.
Gambar 38 Manual Routing
Pesan yang anda dapat mengubah ukuran grid dari list box pada Standard Panel disebelah sisi kiri dari Scale box. Jika anda ingin mengedit jalur dan membuat object tanpa grid, caranya tekan "F11" untuk men-disable grid atau memilih "View – Grid" dari menu utama maka grid yang ada dilayar akan menghilang.
Pindahkan kursor pada jalur dan klik kanan tombol mouse. Anda dapat melihat net sub-menu dan di sini anda dapat membuat nama dari net mu, menambahkan node baru ke jalur, mengubah lapisan dan lebar, menghapus segmen dan jalur. Tolong catat bahwa Diptrace tidak mempunyai object via seperti suatu obyek terpisah ( tapi anda dapat membuatnya dengan menempatan pad), tetapi buatlah via secara otomatis antara dua segmen ditempatkan pada lapisan berbeda. pilihlah "Switch Line Layer – Top”- anda akan melihat bahwa jalur segmen yang anda klik on, telah dipindah ke Lapisan atas (Top) dan disitu ada dua via antara segmen ini dan sebelahnya.
Gambar 39 men-switch layer
Sekarang ubahlah lapisan ke bagian atas (Top), klik kanan pada segmen dan gerakkan kembali ke Bawah (Bottom).
Sekarang kita akan mencoba routing secara manual, klik kanan tombol mouse pada salah satu dari net mu, kemudian pilihlah " Unroute Net " dari submenu. Perintah "Unroute Net" dari submenu net diberlakukan bagi semua net yang terpilih: di dalam kasus kita tidak ada net yang terpilih dan hanya net yang anda klik pada atas yang akan jadi unroute. Kemudian pilihlah "Route – Tools – Route Manual” dari menu utama atau pilihlah tombol bersesuaian pada Panel Route ( sekarang anda berada pada mode Manual routing ). Pindahkan kursor di atas salah satu titik pada net yang non-route (terlihat berwarna merah), kemudian klik kiri dan buatlah keypoint dari jalurmu step-by-step gunakan klik kiri. Cobalah untuk klik kanan tombol mouse manakala penempatan jalurmu, submenu " Route Manual " ditampilkan. Sekarang anda dapat menyelesaikan menempatkan jalur mu, cancel, move step backward, mengubah mode route ( 90&45 free), mengubah lapisan ( via akan ditempatkan dan anda akan bisa untuk me-route lapisan yang berikutnya), lebar jalur segmen berikutnya atau panempatan jumper wire.
Pesan perintah sub-menu diduplicate dengan hot key untuk membuat proses manual routing lebih mudah: " M"-Switch antara mode routing, " T"-Switch ke atas (Top), " B'-Switch ke bawah (Bottom), " J"-Switch ke jumper wire atau kembali ( jika anda di dalam Lapisan bawah (bottom), jumper wire akan ditempatkan bagian top, dan jika di dalam atas (Top)- jumper akan ditempatkan di bawah (bottom) ), " 1"- " 0" pada keyboard – digunakan untuk menswitch antara lapisan.
Sekarang gantilah lapisan menjadi lapisan atas (Top).
Gambar 40
Anda dapat melihat bahwa dari last specified key point, trace akan berada pada lapisan baru, kemudian pindahkan kursor ke bottom left dan klik kanan tombol mouse dan pilihlah dari sub-menu " Enter " atau tekanan " Enter " pada keyboard. Sekarang anda didalam Lapisan atas (Top) dan trace ditempatkan, tetapi tidak dihubungkan.
Gambar 41
Sekarang pindahkan kursor di atas jalur end, yang mana tidak dihubungkan, dan buatlah garis ke titik kedua dari jalur/jaringan anda ( catatan: anda harus pada mode " Route Manual " ). Trace dihubungkan kepada pad yang kedua :
Gambar 42
5.5 Working with Vias
Sekarang pada project kita hanya mempunyai satu via antara lapisan bawah (bottom) dan atas (Top), maka untuk mencoba bekerja dengan via kita akan membuatnya lagi. Pilihlah lapisan bottom dari kotak " Signal – Plane Layer " pada panel Route, pindahkan cursor pada beberapa trace, klik kanan dan pilih "Switch Line Layer – Top" dari net sub-menu.
Gambar 43
Sekarang kita mempunyai 3 via. Pilihlah " Layer – Via Properties" pada menu utama.
Di dalam dialog box menunjukkan anda dapat mengubah pengaturan default via untuk program ini. Ubahlah diameter sebelah luar dan diameter hole ke nilai yang lain ( kita akan meningkatkannya sedikit). Buatlah your attention untuk group " Apply To " - "Default Only” harus terpilih dengan memilih default, ini dmaksudkan hanya via sebelumnya default size/type akan diubah. Anda dapat mengubah pengaturan default tanpa apply them menampilkan via atau apply them untuk seluruh via yang ada. Pilihlah " Apply To : All “dan tekanan " OK" untuk membuat perubahan dan menutup dialog box.
Gambar 44
Sekarang cobalah gerakan cursor pada salah satu dari via, klik kanan dan pilih " Via Properties”. Pada dialog box menunjukan anda bias mengubah pengayuran Via untuk titik, trace atau net. Ubahlah settingnya dan tekan “Ok”.
Gambar 45
Jika anda mencoba untuk mengubah setting untuk titik saja dan tidak ada apapun terjadi, mungkin anda meng-klik pada trace segmen yang lain. Maka cobalah untuk klik sedikit lebih dekat pada titik atau ubah lapisan current signal ( pada kasus kita yang ini dapat terjadi dengan upper-right via dan mengubah lapisan ke Top atau pindahkan mouse lebih dekat pada segment vertical untuk memecahkan masalah).
Sekarang cobalah tekan Undo beberapa kali untuk kembali ke board pada saat setelah autorouting, kemudian pilih " Layer – Via Properties " pada menu utama dan ubah parameter yang biasanya digunakan.
5.6 Placing Text and Graphics
Anda mungkin ingin menambahkan beberapa grafik atau teks ke boardmu ( dengan Diptrace anda dapat menambahkan suatu logo dalam format Bmp atau Jpeg dan ekspor ke Gerber atau DXF). Sekarang kita akan menambahkan teks ke board PCB. pertama Anda perlu memilih suatu lapisan untuk menempatkan bentuk, logo dan teks. Pindahlah mouse pada list box dengan teks "Top Assy" disebelah atas dan pilih " Top Silk" dari daftar itu. Sekarang semua object grafis akan ditempatkan pada Lapisan Top Silk. Program PCB layout mempunyai daftar yang berbeda untuk memilih lapisan Signal/Plane sekarang dan lapisan untuk menempatkan grafik, juga jika anda memilih Signal/Plane sebagai lapisan untuk menempatkan grafik, semua bentuk, logo dan teks akan ditempatkan pada lapisan Signal atau lapisan Plane. Ini nampak lebih rumit dibanding membuat hanya satu list, tetapi cobalah feature ini dan anda akan melihat bagaimana itu mempersingkat waktu anda.
Gambar 46
Anda perlu membuat board sedikit lebih besar untuk menempatkan obyek tambahan, maka gerakkan kursor ke sebelah kiri atas vertex pada board outline, kemudian drag-and-drop pada lapisan atas (Top). Lakukan yang sama dengan bagian kanan atas. Anda dapat menambahkan vertices ke board outline (cobalah untuk men-drag and drop segmen (not vertex) dari board outline.
Gambar 47
Jika anda ingin memindahkan board outline, pilihlah ( tekan Shift dan klik kiri pada bagian board outline), pindahkan kursor pada board outline lalu drag and drop.
Ingat bahwa jika anda tidak bisa menyoroti beberapa object dan mengeditnya, mungkin anda adalah tidak pada mode default, sangat sederhananya untuk mengubahnya klik kanan tombol mouse untuk batalkan mode itu. Object yang ditempatkan di dalam lapisan non-aktip signal/plane tidak bisa diedit.
Pilih tool "Text" pada panel drawing ( tombol dengan " Abc"), kemudian klik kiri di mana anda ingin menempatkan teks-mu, masukkan text dan tekan enter atau klik pada tombol mouse. Gunakanlah mouse untuk memindahkan teksmu di sekitar disain sampai temukan posisi yang cocok untuk itu. Jika anda ingin mengubah ukuran dan font nama (jenis huruf) dengan memilih " Object – Drawing Properties – Font " pada menu utama.
Gambar 48
Anda dapat mengubah suatu lapisan object teks dan grafik pada setiap waktu. Sederhananya pilih object mu, klik kanan pada salah satunya, kemudian pilihlah "Properties” dari submenu. Di dalam dialog box “Shape Properties” gantilah “Type” dan “Layer” untuk memindahkan objek yang terpilih ke lapisan lainnya atau membuat properties yang berbeda ( seperti “Route Obstacle” ini digunakan untuk autorouting}.
Sekarang pilihlah "Signal/Plane " didalam kotak pada panel drawing, kemudian " Top " di dalam kotak lapisan Signal/Plane dan tempatkan objek poligon ke lapisan bagian atas (Top) dengan appropriate tool dan defining key point.
5.7 Copper Pour
Bagaimana menambahkan Copper Pour pada lapisan bottom (bawah)? Ini mungkin tidak dibutuhkan (seperti text dan beberapa hal lainnya ) untuk PCB yang sederhana, beri aku kesempatan untuk menunjukkan bagaimana cara menambahkan dan kemudian menghapusnya. Pilihlah Lapisan bottom (bawah), kemudian pilihlah " Object – Place Copper Pour " dari menu utama atau tool " Copper Pour " pada panel object (pada bagian kiri atas). Kemudian tempatkan copper outline polygon dengan membuat key point dan klik kanan setelah selesai. Anda akan lihat dialog kotak berikut :
Gambar 49
Diptrace mempunyai system Shape-Based Copper Pour. Area copper dibentuk dari garis dengan lebar yang tetap. Parameter “Line Spacing” digunakan hanya jika anda memilih non-solid fiil untuk copper pour.
Anda dapat menghubungkan area copper-mu ke net dan memilih jenis koneksi, tetapi kita tidak akan lakukan ini untuk board ini . Klik " OK" untuk menempatkan copper pour. Tool " Depending on Board" dapat digunakan untuk mempermudah dan untuk membuat copper outline secara otomatis, jika anda ingin menggunakan feature ini, buatlah dua titik secara random sederhana acak menunjuk dan klik kanan pada mouse sewaktu menempatkan copper pour, kemudian periksa “Depending On Board” dan masukan garis board ke copper outline spacing.
Gambar 49
Obyek Copper Pour memiliki dua mode dari (fill): non-Poured dan Poured. Gaya yang kedua adalah lebih baik jika anda ingin mengedit object pada layer di mana copper pour ditempatkan. Untuk mengubah status Copper Pour, properties dan perbaharui, klik kanan pada tombol mouse pada atas copper outline dan pilih item yang anda ingin dari sub-menu.
jika lapisan aktif mu adalah " Top ", anda bisa lihat dan mengedit object yang ditempatkan di bagian top, lapisan silk top atau top Assy terlebih dulu. Untuk board ini dengan copper pour lebih baik menggunakan mode “Contras” untuk menampilkan lapisan:
Gambar 50
5.8 Design Rule Check
DRC feature salah satu feature yang paling utama, yang mengijinkan anda untuk memeriksa jarak antara object dan ukuran bisa diijinkan. PCB yang kita buat tidak mempunyai kesalahan sebab PCB yang kita buat adalah sederhana. Pilihlah tombol DRC pada route panel atau memilih " Verification – Check Design" dari menu utama untuk memeriksa keseluruhan disain, pada list error atau pesan "No Errors” akan ditampilkan. Sekarang pilih " Verification – design Rules" untuk men-setup DRC feature
Gambar 51 dialog box “design Rules”
Di dalam dialog box design rules anda dapat membuat clearances untuk tipe objek yang berbeda. Pilihlah kotak "Check Copper Pour" dan tekan " OK" untuk menerapkan perubahan dan menutupnya. Sekarang switch ke lapisan bawah (bottom layer) ( pilih "Bottom " pada route panel ), matikan grid (F11) dan gerakkan beberapa segmen trace untuk biarkannya melewati copper pour, kemudian run DRC dengan memilih tombol yang sesuai pada route panel.
Gambar 52
Anda dapat lihat daftar kesalahan. Mungkin anda menggunakan 1280x1024 atau bahkan yang lebih tinggi resolusi, sehingga list error akan jadi lebih kecil jika dibandingkan dengan mendisain area ( contoh layar dibuat pada 800x600 mengijinkan anda melihat semua kendali lebih baik). Klik dua kali diatas item yang error - kesalahan akan ditempatkan dan akan dipindahkan ke center dari layar. Error circle targeted untuk membuat anda mengenalinya lebih mudah. Sekarang koreksi kesalahan tanpa menutup DRC, kemudian rerun DRC untuk memperbaharui daftar.
5.9 Design Information
Bagaimana mengetahui jumlah titik atau board area pada design kita. Ini merupakan bukan sesuatu yang sulit, PilihLah " File – Design Information" pada menu utama.
Gambar 53
Di dalam dialog box design information anda dapat menampilkan number dari objek yang berbeda, layers, ukuran papan dan ukuran lubang. Untuk membukanya “Holes by Size” pilihlah tombol “….” Pada bagian tengah kiri.
Sekarang hapuslah copper pour dari disain mu.
5.10 Printing
Disarankan untuk menggunakan dialog box Print Preview untuk mencetak design PCB. Untuk membukanya pilihlah “File – Preview” pada menu utama atau dengan memilih tombol yang sesuai pada Standar Panel yang berada pada sebelah kiri atas dari screen. Notice: kita menggunakan creating Titles pada bagian “Designing PCB”. Jika anda ingin menampilkan title seperti pada screenshot, pilihlah “File – Titles and Sheet” pada menu utama dan pilihlah “ANSI A” pada kotak “Sheet Templates”, berilah tanda cek pada “Display Titles” dan keluar darai dialog box, sebelum membuka Print
Preview.
Gambar 54
Pada dialog box " Print Preview " anda dapat mengubah berbagai tampilan dari PCB dengan memberikan tanda cek atau menghilangkannya pada kotak “Objects”. Jika anda bermaksud mengubah design skala cetak, kemudian pilihlah dari kotak “Print scale” atau tekan tombol “Zoom In”,”Zoom Out” disisi sebelah kanan dari layar. Untuk memindahkan PCB mu ke sekitarnya pilihlah tombol "Move Board” dibagian sisi kanan ( pilihlah pada gambar) dan pindahkan PCB mu. Pada dialog box Print Preview anda bisa memilih “Signal/Plane” layer dan mode untuk menampilkan layer. Jika anda ingin membuat mirror text PCB pada kotak “Mirror” dan “Flip Text “ berilah tanda cek. Untuk mencetak, kliklah pada tombol “Print”. Untuk menyimpannya dalam format Bmp atau Jpeg, pilihlah “Save”.
Gambar 56
Keluarlah dari dialog box “Print Preview”
Pelajaran pertama adalah bagaimana cara membuat suatu skematik sederhana dan membuat layout PCB (Printed Circuit Board) dengan menggunakan program Diptrace.
Skematik dibawah ini adalah skematik contoh yang akan anda buat menggunakan Diptrace schematic.
Untuk membuka program Diptrace Schematic: klik Start - All Program – Diptrace – schematic.
Gambar rangkaian yang akan dibuat
1. Menentukan Ukuran Skematik dan Menempatkan Judul
Untuk menentukan ukuran skematik pada Diptrace yaitu klik pada menu utama “ File – Title & Sheet Setup”, setelah muncul dialog box “ Title & Sheet Setup ” pada bagian atas terdapat “Sheet Templates” ubahlah “none” menjadi “ANSI A” ini digunakan untuk menentukan bentuk tampilan yang kita buat. Kemudian lihatlah pada bagian bawah dari dialog box “ Title & Sheet Setup ” terdapat dua kotak cek list yaitu Display Titles dan Display Sheet. Display Titles digunakan untuk menampilkan Header (kepala gambar) dan garis tepi pada skematik, Display Sheet digunakan untuk menampilkan bentuk kertas.
Gambar 1 tampilan dialog box “title and sheet setup”
Untuk menyembunyikan atau memunculkan Titles and Sheet (kepala gambar dan garis tepi) pilihlah View pada menu utama kemudian plih “Display Titles” atau “Display Sheet” kalau ingin menampilkan cek list saja pada salah satu atau keduanya.
Untuk melihat atau mengubah ukuran layar (zoom} dapat dilakukan dengan menekan tombol ( - ) atau ( + ). Tombol ( - ) digunakan untuk zoom-out dan tombol ( + ) untuk zoom-in atau bisa juga dengan mengubah nilai pada scale box standard panel.
Gambar 2 Tampilan Display Titles dan Display Sheet on
Untuk memasukan teks ke dalam kepala gambar, pindahkan kursor mouse pada kepala gambar (apabila kursor menyentuh area pada garis kepala gambar, maka garisnya akan tampak berwarna hijau), kemudian klik kiri pada area kepala gambar maka akan muncul dialog box field properties. Di dalam dialog box ini anda dapat menuliskan text, menentukan aligment (rata kiri, tengah atau kanan) dan jenis huruf yang digunakan. Sebagai contoh ketikan “Astable Flip-flop” (lihat gambar dibawah) kemudian klik tombol Font, maka akan keluar dialog box “Font”, pada dialog box font aturlah ukuran huruf menjadi 12. Kemudian klik " OK" untuk menutup dialog box dan untuk melihat hasilnya.
Gambar 3 Tampilan Kepala Gambar yang ditunjuk oleh kursor sehingga berwarna hijau
Untuk menyimpan (men-save), pada menu file pilih “save as” lalu ketikan nama file yang digunakan
2. Configuring Libraries
Sebelum menggunakan skematik dan PCB Layout, yang harus di ketahui adalah Libraries setup. Library disini digunakan untuk menyimpan berbagai komponen. Untuk melihat isi dari library dapat dengan cara klik “Library – Library Setup” pada menu utama, maka akan muncul dilog box “Library Setup” seperti pada gambar dibawah ini:
Gambar 4 Library Setup
Dari gambar diatas lihatlah pada bagian kanan anda akan melihat “All Libraries” lalu cobalah geser kebawah dengan menggunakan scroll bar, pada “All Library” ini anda dapat melihat seluruh library yang sudah ada dari bawaan software-nya (DipTrace).
Diptrace mempunyai dua mode untuk mengaktifkan libraries:
1. Untuk mendapatkan Libraries dari suatu folder:
Jika cek box “Get Libraries From Folder” diceklist (lihat gambar diatas pada kolom active bagian ujung kiri “Library Setup”) maka ini akan mengaktifkan mode pengambilan library dari suatu folder. Untuk mengambilnya dengan cara memilih/mengklik “….” Pada sisi kiri. Maka dialog box “Select Folder” akan muncul, disini anda dapat mencari library yang ada pada folder.
2. Untuk mengaktifkan Libraries menggunakan list:
Jika cek box “Get Libraries From Folder” tidak diceklist maka mode ini (aktif pada sebelah kiri). Library active enable jika cek box “Get Libraries From Folder” tidak di cek list, pada mode ini anda bisa meng-edit (menambah atau menghapus) list library active, dengan menggunakan klik tombol “<<” pada bagian tengah dialog box maka anda dapat menambahkan/memasukkan dari list “all library’” ke dalam list “library active” (tentunya setelah dipilih pada “all library” baru klik tombol “<<” untuk memasukkannya). Fungsi-fungsi tombol yang berada di tengah dialog box “library setup”, tombol “..” digunakan untuk menambahkan library dari hard drive, “Panah keatas” digunakan untuk melihat library active keatas, “Panah Kebawah” untuk melihat library active kebawah, “Del” untuk menghapus select library dari list active library.
Semua library dikenal ditempatkan secara otomatis di daftar All library ( pada sisi kanan dialog box). Anda juga dapat menambahkan atau menghapus library dari daftar dengan menggunakan tombol “ Add” atau “ Delete”.
Keluarlah dari dialog box library setup dan semua active digunakan untuk library panel.
3. Membuat Skematik
Bukalah program Skematic dan gunakan kursor untuk memilih suatu library dengan nama “Transistor” pada bagian kanan atas layer skematik (dibawah baris toolbar) adalah library panel dan pada library panel pilihlah “Transistor”. Anda bisa meng-scroll library kekiri dan kekanan dengan menggunakan tombol panah pada bagian kanan dari library panel.
Disebelah kiri dibawa library panel anda dapat melihat daftar komponen, setelah kita memilih panel library transistor maka isi dari daftar kompoen adalah macam-macam dari transistor. Scroll down dari daftar komponen pada bagian kiri dari screen, lalu carilah transistor 2N4410 kemudian klik. Maka symbol transistor bisa untuk di pindah ke skematik (symbol otomatis menempel pada kursor). Pindahkan kursor pada area kerja skematik dan klik kiri, itu akan menempatkan transistor pada area kerja skematik. Klik kanan untuk menggagalkan penempatan komponen yang dipilih.
Gambar 5 Penempatan Transistor pada area kerja skematik
Jika ingin memindahkan komponen yang ada pada area kerja, klik kiri dan tahan pada symbol kemudian pindahkan pada tempat yang sesuai. Jika anda ingin memindahkan beberapa komponen, anda harus memilih/memblok kemudian drag-and-drop. Dan jika anda ingin memilih beberapa symbol komponen, tekan dan tahan tombol “shift” pada keyboard dan klik symbolnya yang ingin anda pilih sebagai group.
Reference Designator (simbol komponen) dari transistor adalah U1. Ubahlah U1 menjadi Q1, caranya pindahkan kursor pada komponen lalu klik kanan. Kemudian pilih item-nya (“U1”) dari sub-menu. Maka dialog box “Component RefDes” muncul, ketikan designator baru, dalam hal ini “Q1”.
Gambar 6 dialog box “Component RefDes”
Dari gambar rangkaian diawal kita memerlukan dua buah transistor untuk skematik, jadi pilih “2N4401” pada daftar komponen dan tempatkan pada area kerja. Anda tidak perlu menuliskan transistor kedua dengan Q2 karena ini sudah otomatis (jika sebelumnya anda sudah menuliskannya). Jika ingin merubah posisi (rotate) symbol sebelum ditempatkan pada skematik, tekan Space Bar atau tombol “R” pada keyboard.
Gambar 7
Pilih nama library “Discrete” pada “panel library” untuk membuat resistor dan carilah lambang Resistor. Pilihlah RES400, dimana perancangan resistor dengan 400 mils sebagai ukuran. Jika lebih suka menggambar menggunakan satuan meter, gantilah dengan memilih “View – units – mm “
Gambar 8 Menentukan satuan ukuran
Ubah reference designator dari resistor menjadi R1. dengan cara yang sama seperti pada transistor, klik pada U1 dan pada dialog box ubah U1 dengan R1. kemudian tekan “Ok”
Gambar 9
Dari gambar rangkaian yang ingin kita buat, kita membutuhkan 4 buah resistor pada skematik. Anda bisa menempatkannya dari panel komponen yang ada pada sebelah kiri, sama seperti penempatan Q1 dan Q2, tetapi kita akan mencoba menggunakan cara yang berbeda. Pilihlah resistor seperti yang terlihat pada gambar diatas kemudian copy menjadi 3.
Ada 2 cara untuk mengcopy symbol:
1. Cara sederhana pilih menu Edit kemudian pilih copy, setelah itu pilih lagi menu Edit lalu paste sebanyak 3 kali. Atau klik dimana ingin ditempatan copy dan paste.
2. Cara yang kedua dinamakan “ Copy Matrix”. Pilih resistor kemudian “Edit – Copy Matrix” pada main menu (atau tekan “Ctrl+M”)
Gambar 10 tampilan dialog box Copy Matrix
Maka akan muncul dialog box Matrix, pada dialog Box “Copy Matrix” terdapat ukuran dari kolom dan baris (columns dan Row), untuk yang kita pakai adalah coloumns = 2 dan Row = 2 , untuk mendapatkan 4 buah resistor dan spacing (yang kita pakai 1 inch untuk jarak antar column dan 0,4 inch untuk jarak antar Row). kemudian tekan tombol OK. Ingat satuan masih dalam inc, dan dapat dilihat hasil matrix dari resistor pada gambar dibawah:
Gambar 11 Tampilan hasil Copy Matrix (Resistor yang di copy)
Pindahkan resistor pada tempat yang sesuai pada skematik dan putar sejauh 90 derajat, gunakan tombol Space Bar atau “R” untuk memutar symbol. Cara lainnya untuk memutar symbol adalah dengan cara pada main menu pilih Edit lalu pilih command Rotate atau klik kanan mouse pada symbol kemudian pilih Rotate pada submenu.
Gambar 12 posisi Resistor setelah dirotate menggunakan “R” atau space
Sekarang kita akan melihat tampilan tipe komponen dari transistor: pilih komponen Q1 dan Q2 kemudian klik kanan pada salah satu dari kedua gambar lalu pilih “Properties” pada Submenu. Klik pada “Marking” pada dialog box Component Properties.
Gambar 13 dialog box “Component Properties”
Pada kolom Additional Marking pilihlah “Show” gantilah “Default” dengan “Type”. Ini akan menunjukkan jenis komponen dari komponen yang dipilih. Sekarang descriptor siap untuk ditampilkan dan “Default” menunjukan setting umum schematic yang digunakan untuk komponen, jadi tampilan RefDes adalah property umum (yang biasa digunakan). Klik “OK” untuk keluar dari tampilan dialog Box dan untuk melihat tampilan dari tipe transistor.
Jika penomoran kaki-kakinya belum ada maka dapat ditampilkan dengan cara: pada main menu pilih “View – Pin Number – Show”. Untuk melihatnya anda harus men-zoom-nya, pada transistor akan terdapat penomoran kaki seperti E, B, C.
“Type” marking dan Pin number (B, C, E) cross sampai pada simbol graphic, jadi harus dipindahkan. Pilih “View – Part Marking – Move Tool” digunakan untuk memindahkan text. Atau dapat dengan cara menekan tombol “F10” pada keyboard lalu pindahkan Type dan Pin Number (tipe komponen dan nomor kaki). Dapat juga diputar saat memindahkan tekan “R” atau “Space”.
Gambar 14 lihat pada transistor hasil tampilan dari additional Marking – show – type
Catatan: anda bisa menggunakan perintah " Edit - Undo" atau klik pada tombol kembali (corresponding button) pada bagian atas skematik jika ingin kembali pada posisi sebelumnya di skematik. Program dapat dilakukan sampai 50 kali undo. Dan bisa juga menggunakan tombol “Redo” yang fungsinya untuk kebalikan dari undo.
Untuk menyimpan skematik pilihlah “File – Save” pada main menu atau klik tombol save pada bagian kiri atas. Jika skematik belum pernah di save, maka dialog box “Save As” akan muncul untuk meminta nama file yang akan di save.
Gambar 15 Dialog box save As
Menghubungkan komponen resistor R1 ke kaki Basis (B) transistor Q1: tempatkan kursor pada bagian ujung dari resistor R1 dan klik. Pindah/Gerakkanlah kursor menuju ke kaki basis (B) transistor Q1 dan klik kiri untuk menghubungkan kabel antara R1 dan basis (B) dari transistor Q1.
Tempatkan kursor pada Q2 kemudian klik kanan lalu pilih “Flip – Horizontal” Untuk membuat mirror transistor Q2.
Gambar 16 Memutar posisi transistor
Dengan cara yang sama hubungkan R4 ke Basis dari Q2, R2 ke kaki “C” Q1 dan R3 ke “C” Q2:
Gambar 17 Menghubungkan Resistor dengan Transistor
Pada daftar komponen pilihlah CAP100RP dengan panel library masih pada “Discreate” dan buatlah dua buah. Kemudian ubah U1 dan U2 reference designatorsnya ke C1 dan C2.
Gambar 18 Menambahkan Komponen kapasitor
Putar (Flip) C2, sehingga tanda plus berada pada sisi kanan, dengan mengklik kanan diatasnya lalu pilih “Flip – Horizontal” pada Submenu.
Pindahkan kapasitor C1 dan C2 diantara transistor Q1 dan Q2
Gambar 19 Meng-group dan menggeser Q2, R3 dan R4 serta memindahkan kapasitor Q1 dan Q2
Hubungkan C1(+) ke kolektor (C) Q1: gerakkan kursor ke pin C1(+), klik kiri mouse, gerakan ke penghubung antara R2 (A) dan Q1 (C) lalu hubungkan juga C1( - ) dengan Basis (C) Q2, kemudian klik kiri untuk menghubungkan. Hubungkan C2 ( - ) ke basis (B) Q1 dan C2 (+) ke kolektor (C) Q2.
Gambar 20 Menghubungkan Capasitor dengan Rangkaian
Scroll kebawah pada list komponen dan panel library masih pada discreate, untuk mencari 2 buah LED dan letakkan pada skematik. Kemudian ubah reference designators menjadi "LED1" dan "LED2", putar LED dengan cara menekan "R" atau Space tiga kali,setelah itu hubungkan ke transistor: untuk leibh jelasnya lihat gambar disamping.
Gambar 21 Menambahkan serta menghubungkan LED
Buatlah simbol sumber tegangan (batere) dengan mengubah Panel Library menjadi “Disc_Sch” setelah itu pada list komponen carilah “BAT” lalu letakkan pada skematik. Ubahlah Refdes-nya menjadi 3 V dan hubungkan kaki-kakinya pada skmatik ( lihat pada gambar di bawah).
Gambar 22 Hasil dari skematik
Jika anda ingin memindahkan jalur yang ada, letakkan kursor diatas jalur yang ingin dipindahkan (jalur harus berwarna terang dan kursor akan menunjukkan arah kemungkinan bergerak) kemudian klik kiri dan tahan lalu pindahkan jalur ke posisi baru yang diinginkan. Saat men-klik pada diatas jalur yang diklik anda akan memulai untuk membuat jalur baru, ini merupakan fungsi dari mode "place wire" (mode "Place Wire" enable secara otomatis ketika anda mencoba untuk menempatkan jalur dengan meng-klik pada diatas suatu jalur, juga anda dapat memakainya dengan memilih "Object – Circuit – Place Wire” atau tombol yang yang bersesuaian pada panel object sebelah atas window).
Jika anda ingin menghapus jalur yang terhubung dari titik ke titik (hubungan node ke node) cobalah pindahkan kursor diatasnya, kemudian klik kanan untuk membuka submenu, lalu pilihlah Delete Wire. Untuk menghapus jalur yang panjang dan di walaupun dalamnya terdapat titik-titik penghubung (node) cobalah gunakan “Delete Line”.
Pada dasarnya Delete Wire dengan Delete Line hampir sama namun delete wire digunakan untuk menghapus antara titik ke titik penghubung, kalau delete line akan menghapus satu garis penghubung walaupun didalamnya terdapat titik-titik penghubung. Anda dapat menggunakan “Undo” untuk kembali kesebelumnya.
Pada Diptrace dapat menampilkan nilai-nilai dari komponen. Tentu saja tidak akan langsung tampil. Untuk menampilkannya cobalah klik kanan pada "R1", pilih "Properties” dari submenu, kemudian tuliskan "47k" pada field “Value” di tab “Main”. Kemudian kliklah pada Tab "Marking" dan lihatlah pada Show di main Marking gantilah default menjadi “value”, kemudian pada additional Marking kolom Show gantilah dengan RefDes lalu klik OK. buatlah nilai dari resistor dan kapasitor yang lain dengan cara yang sama. Tampilan ini akan membuat tipe komponen berubah menjadi nilai/harga komponen.
Gambar 23 mengubah “Component Properties”
Hasilnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini
Gambar 24 Tampilan hasil ubahan RefDes
Simbol sumber tegangan (bat) didapatkan dari library “Disc_Sch”. Seluruh library *Sch hanya berisi symbol tanpa pattern (pola). Jika anda ingin mengkonversi dari skematik ke PCB anda perlu menyertakan pattern terkait terlebih dahulu, jika tidak disertakan, konversi akan tetap diproses tetapi akan menunjukkan kesalahan (error) yang bagaimanapun harus dikoreksi. Untuk mengatasinya kita harus membuat batere menjadi pattern. Cobalah pindahkan kursor pada lambing sumber tegangan (batere), klik kanan untuk menampilkan submenu dan pilih “Attached Pattern”.
Tambahkan Pattern Libraries ke dialog box dengan meng-klik tombol “Add” yang terletak dibagian kanan atas dan pilihlah library pada hard drive ( semua library standard berada pada folder “< Drive>:\Program Files\Diptrace\Lib”). Setelah anda memilih library maka akan banyak file library yang keluar, pattern symbol betere terdapat pada “misc.lib”. anda dapat mencarinya pada file library satu per satu atau ketikan saja misc lalu open. Maka kotak yang terdapat dibawah add akan terisi oleh C:\Program Files\DipTrace\Lib\Misc.lib. kliklah pada C:\Program Files\DipTrace\Lib\Misc.lib maka pada kotak sebelah kanan bawah akan terisi, lalu pilihlah BAT-2 maka kotak yang berada pada tengah dialog box “Attached Pattern” akan terisi oleh ambing batere. Buatlah hubungan kaki ke “titik” pada komponen: yaitu dengan meng-klik kiri ke salah satu pada table pin (NEG atau POS) (sisi sebelah kiri dari dialog box) kemudian klik pada salah satu titik dari gambar batere yang ada ditengah dialog box “Attached Pattern”, maka pada table number akan berubah menjadi angka pada baris NEG atau POS yang dipilih. Hubungkan juga sisanya dari table pin yang belum dihubungkan dengan titik yang belum dihubungkan juga pada gambar batere.
Gambar 25 posisi awal sebelum kotak tengah diisi
Gambar 26 setelah memilih BAT-2 (lihat pada bagian kanan bawah)
Setelah semua kaki dengan “titik” sudah terhubung, klik “OK” dan ini akan menutup dialog box dan apply changes Catatan: beberapa symbol mungkin ada yang tidak ada attached pattern ( sebagai contoh VCC, GND atau logical connectors ex “Net Ports”) dan itu akan ditunjukkan dalam kesalahan (error) selama konversi ke PCB.
Sekarang skematik siap untuk di convert ke PCB. Jangan lupa untuk men-save-nya.
4. Mengubah ke PCB
Anda dapat membuka file skematik Diptrace dengan format (*. Dch) dari program layout PCB, Tetapi untuk menghemat waktu setelah membuat skematik pilihlah “File – Convert to PCB” atau tekan “Ctrl+B” pada program schematic dan dengan gambar layout PCB akan terbuka secara otomatis.
Untuk Win 98/Me sangat dianjurkan untuk menyimpan file skematik terlebih dahulu, lalu keluar dari program kemudian run PCB layout dan buka file *.dch. pembagian Memori pada 9x/ME dapat menyebabkan program “crash” sewaktu menjalankan beberapa program dalam waktu bersamaan. Dan untuk Win NT/2000/XP dapat menggunakan Program DipTrace secara bersamaan dengan program lain tanpa mengalami masalah.
Jika terdapat masalah keluarlah dari program atau jika lupa untuk men-save project, ini dapat di “recover“ pada pekerjaan yang terakhir dengan cara memilih “File – Recover Schematic” pada Schematic atau “File – Recover Board” pada PCB Layout.
Gambar 27 Tampilan setelah dikonversi ke PCB
Tempatkan komponen sesuai dengan keinginan anda. Pindahkan komponen disekitarnya dan tempatkan kursor pada komponen serta geser ketempat yang sesuai. Tekanlah Spasi atau "R" untuk memutar komponen sejauh 90 derajat. Ini merupakan suatu penerapan yang baik untuk menjaga power supply pada satu area dan blok fungsional mengelompokkan bersama-sama. Jika rangkaian adalah frekuensi tinggi, terapkan layout rules.
Anda dapat memperbaharui PCB dari file update schematic dengan penempatan komponen dan routed trace. Pilihlah "File – Renew Design From Schematic” kemudian cari dan buka file updated schematic
5. Designing the PCB
5.1 Mempersiapkan Jalur PCB
Pada tampilan PCB, buatlah tampilan reference designator terlihat yaitu dengan cara: memiilih " View – Pattern Marking – RefDes”. Perintah ini mengijinkan global Refdes terlihat dan menampilkan semua reference designators pada layar ( kecuali komponen dengan settingan sendiri ). Jika Marking justification tidak terlihat, pilihlah " View – Pattern Marking – Main – justify – Auto ” atau mode lain yang diinginkan, fungsi ini digunakan untuk menentukan justify dari tampilan RefDes-nya.
Untuk mengubah parameter komponen pada komponen yang dipilih: klik kanan pada komponen yang dipilih kemudian pilih “Properties – Marking” . Gunakanlah tombol "F10" atau " View – Pattern Marking – Move Tool” untuk memindahkan letak designator.
Kemungkinan komponen yang dihubungkan setelah penempatan tidak sesuai jika anda mencoba route secara manual (memindah-mindahkan komponen lebih dekat dan rapi) maka jalur akan nampak berantakan untuk merapikannya cobalah menggunakan connection optimize untuk merapikan jalur yang ada. Pada menu utama Pilihlah “View – Connections – Optimize”.
Gambar 28
Jika anda bermaksud menambahkan beberapa titik pada rangkaian tanpa membuat koneksi (sebagai contoh anda tidak ingin mencari untuk titik pada komponen) pindahkan kursor diatas titik itu, klik kanan dan pilih "Add to Net – Select from List”.
Jika anda ingin menambahkan hubungan dari titik awal ketujuan atau dengan kata lain anda ingin membuat koneksi jalur baru, cukup dengan meng-klik kiri pada titik awal jalur kemudian secara otomatis akan tertarik garis yang mengikuti kemana saja kursor bergerak kemudian pindahkan kursor pada titik tujuan akhir lalu klik kanan. Untuk membatalkan penambahan jalur cukup dengan meng-klik kanan pada mouse.
Anda dapat mengubah struktur rangkaian dengan menggunakan connection manager. Untuk membukanya, pilihlah "Route – Connection Manager” dari main menu dan disini anda dapat membuat rangkaian baru, menambahkan dan menghapus titik pada rangkaian. Connection Manager tidak akn dijelaskan secara detail karena mungkin terlalu rumit, jadi cukup diketahui saja.
Jika anda sudah mengubah struktur dari rangkaian dan ingin kembali ke keadaan sebelumnya tekanan " Undo" sampai struktur disain kembali. Dan jika anda kehilangan disain atau skematik karena tidak sengaja keluar dari program sebelum di-save, gunakanlah "File – Recover Board” pada tampilan PCB dan “File – Recover Schematic” pada Skhematic Capture untuk recover project sebelumnya.
Sebelumnya kita belum pernah menentukan garis pada rangkaian. Sewaktu menggunakan auto-router, area route dibuat secara otomatis bergantung pada spesifikasi toleransi pada auto-router setup. Tetapi dalam banyak kesempatan kita memerlukan suatu ukuran papan yang fix dan harus ditentukan sebelum penempatan komponen dan routing. Untuk melakukannya, pilih "Route – Place Board" atau tekan tombol yang bersesuaian pada panel routing disebelah atas layar, kemudian tempatkan garis papan polygon (segi banyak) dengan meng-klik pada key point (titik awal), lalu klik kanan pada titik akhir dan pilih "Enter”, buatlah papan persegi untuk bentuk yang sederhana.
Gambar 29 board
Anda dapat membuat board key point dan ukuran dialog box Board Point. Untuk membukanya, pilih "Route – Board Point" dari menu utama.
Gambar 30 Dialog box “Board”
Pada dialog box diatas anda bisa Menambahkan, Memasukkan/Menyisipkan dan Menghapus titik. Titik koordinat bisa dimunculkan dan diubah pada absolute dan mode incremental. Jika anda memeriksa "Arc” kotak untuk beberapa titik, titik itu akan menjadi pertengahan busur dan titik – titik yang berdekatan antara start dan akhir. Untuk papan rectangular, periksa kotak "Create Rectangular Board" dan buat titik awal (base), tingginya dan lebar papan. Kemudian klik " OK" untuk menerapkan perubahan atau "Cancel" untuk menutup dialog box. Anda dapat menggunakan "Route – Delete Board” dari menu utama jika anda ingin menghapus papan rangkaian.
Perancangan yang dibuat belum ditentukan origin-nya. Dengan default, program akan menempatkan origin pada tengah-tengah layar dan tidak ditampilkannya. Untuk menampilkan origin dapat dengan cara memilih "View – Display Origin" pada menu utama atau tekan F1. Sekarang origin ( dua garis biru) telah ditampilkan, bagaimanapun posisinya adalah tidak sesuai pada papan rangkaian kita, jadi pilihlah origin tool pada bagian atas layer dekat Tombol panah (itu menunjukan isyarat "Define Origin") setelah anda klik origin tool cobalah klik pada tengah-tengah papan, mak secara otomatis papan akan ber ada pada tengah-tengah origin (garis biru), sekarang cobalah klik pada ujung kiri bawah untuk membuat papan rangkaian berada pada kuadran I.
Gambar 31 Display Origin (lihat garis warna biri diluar board)
Semua titik koordinat pada program akan ditampilkan dan hasil ubahan dari origin. Dapat juga diubah posisinya dikapan saja.
Semua pattern mempunyai origin sendiri yang dapat dilihat pada Pattern Editor- kita akan melakukannya selagi merancang library dan posisi pattern koordinat dari pattern origin. Ini akan ditampilkan sewaktu menempatkan pattern atau membuka skematik jika berbeda dari titik tengah pattern. Untuk menampilkan atau menyembunyikan origin dari pattern yang dipilih, klik kanan salah satu darinya dan pilih “Pattern Origin” dari Sub-Menu.
5.2 Autorouting
Sekarang adalah waktu untuk route dari rangkaian. Diptrace mempunyai suatu high Quality router, lebih pandai daripada banyak PCB layout lain yang tersedia. suatu PCB sederhana seperti yang sering ditunjukkan, memakai satu lapisan (lapisan bottom), yang mana dapat memberikan banyak manfaat untuk membuat rangkaian, seperti efisiensi dan kecepatan dalam suatu prototype.
Pertama yang harus dilakukan dari route adalah men-setup: pilihlah “Route – Autorouter Setup” Pada dialog box “Grid Router setup”, unchek-lah kotak “Use All Layer” dan ganti angka dari layer “2” menjadi” 1”. Hal ini dimaksudkan kita membuat papan PCb dengan satu lapisan apabila kita menggunakan angka 2 maka lapisan yang digunakan adalah dua lapis.
Anda dapat mengubah autorouting Quality dengan mengubah parameter “Auto Setup”, kalau anda menggunakan kualitas autorouting yang tinggi maka akan menghabiskan banyak waktu. Cobalah untuk memakai beberapa quality autorouting dan pilihlah layout yang terbaik. Pada single layer akan memungkin autoroute menggunakan jumper. Pada rangkaian sederhana yang kita buat adalah tidak terlalu kompleks jadi kita dapat me-route tanpa menggunakan jumper, akan lebih baik jika memilih AutoSetup dalam mode normal.
Mode Quick digunakan untuk rangkaian PCB lapisan ganda yang tidak kompleks (dua layer). atau jika anda mencoba mempersiapkan autorouting untuk PCB berlapis-lapis (di mana routing akan memakan banyak waktu). Jika sudah selesai tekan OK untuk memberlakukan perubahan.
Untuk mengubah toleransi pada rangkaian dapat dengan menggunakan "Route – Route Setup"
Gambar 32 Dialog box “Route Setup”
Pad clearance tidak bisa lebih kecil dibanding Trace Clearence, maka jika anda membuat pad clearence menjadi 13mil dan Trace menjadi 20mil, semua pad untuk trace dan pad to pad clearance tidak akan kurang dari 20mil, tetapi anda dapat membuatnya sebagai contoh 13 mil untuk Clearence trace dan 20 mil untuk sebuah pad.
Anda dapat mengubah lebar jalur untuk masing-masing net. Pindahkanlah kursor diatas beberapa titik dari net yang ingin anda ubah settingnya, klik kanan, kemudian pilihlah "Net Properties". Pada dialog box Net Properties anda dapat membuat lebar jalur dan jarak antar jalur ke jalur hanya dengan memilih net saja. Klik “OK” atau “Cancel” untuk keluar dari dialog box. Anda bisa juga menggunakan templates untuk mempermudah merubah lebar dan “clearance” pada dialog box dan menu yang berbeda (seperti manual routing). Jika anda ingin mengatur jalur templates pilihlah "Route – Trace Template” dari menu utama
Gambar 33 Dialog box “Net Properties”
Waktu untuk Me-route rangkaian: "Route – Run Autorouter" Rangkaian akan me-route. Jika satu atau lebih penghubung tidak routed cobalah route kembali: pilihlah "Undo” atau “Route – Unroute All”, kemudian jalankan autorouter lagi. Jika anda menggunakan qualitas "Best” pada dialog box Autorouter Setup untuk mendapatkan hasil yang optimal. Cobalah untuk mengulangi route lagi atau mengubah mode yang lain untuk mendapatkan hasil yang sesuai.
Gambar 34 Hasil dari autoRouting
DRC (Design Rule Check) running setelah autorouting dan menunjukkan kemungkinan kesalahan jika ada ( lingkaran biru dan merah). Cobalah periksa kesalahan (error) dan ulangi DRC dengan memilih "Route – Check Design “ dari menu utama atau pilihlah tombol yang bersesuaian disebelah atas layar. Untuk mengubah aturan disain pilihlah "Route – Design Rules“ dari menu utama. Untuk menyembunyikan lingkaran merah pilihlah "Route – Hide Error". Juga anda dapat men-Disable DRC setelah autorouting, uncheck kotak yang bersesuaian pada dialog box route setup (pada main menu “ Route – Route Setup”).
Jika anda ingin menyelesaikan projek mu lebih cepat, anda dapat melompati semua topik sampai " Printing " (5.7) sebab PCB mu adalah sudah siap. Tetapi jika anda ingin belajar beberapa feature PCB Layout ( bahwa dapat dipelajari dengan disain ini dan mungkin akan bermanfaat untuk proyekmu lebih lanjut )
5.3 Working with layers
Jalur yang dapat anda lihat adalah berwarna gray dan ini karena trace ditempatkan pada lapisan bawah (bottom) dan lapisan aktifmu adalah atas (top). Juga program mempunyai mode "Contrast “ untuk menampilkan lapisan dengan default. Ubahlah lapisan aktif: pindahkan kursor pada list box pada bagian atas dengan text "Top" dan pilihlah " Bottom ". Ada dua daftar seperti itu: yang pertama digunakan untuk memilih sisi penempatan ( terletak pada panel object dekat component placement tool) dan yang kedua untuk mengubah lapisan signal/plane aktif ( yang terletak pada sudut kanan panel route); anda dapat pindahkan kursor diatas kotak itu dan mengidentifikasinya dengan hint (isyarat).
Gambar 35 Layout posisi bottom
Anda mungkin bukan pada mode contrast dan warna hitam dari lapisan Signal/Plane mari kita ubah settingnya. Pilihlah "Layer – Display Mode" dari menu utama. Dari submenu yang muncul anda dapat memilih mode untuk menampilkan lapisan yang anda suka. Pilihlah " All Layer " untuk menampilkan semua lapisan dari disain dengan kontras yang sama. Jika anda ingin melihat lapisan yang sekarang saja, kemudian pilih "Current".
Gambar 36
Untuk mengubah warna dan setting dari lapisan lain, pilihlah " Layer – Layer Setup " dari menu utama. Pada dialog box “Layer Setup“, pilihlah lapisan dan tekanan tombol "…" untuk mengubah warnanya. Kita sudah mengubah warna:lapisan atas (Top) – berwarna merah dan lapisan bawah (Bottom) – berwarna Biru. Anda dapat juga me-rename lapisan, menambahkan dan menghapus lapisan dari dialog box ( Top dan Bottom tidak bisa dihapus). Anda dapat juga menambahkan lapisan plane ( tidak bisa berisi jalur), membuat net untuk plane (pada umumnya ini untuk Ground dan Power) dan metoda untuk membangun lapisan metal dari plate hole untuk lapisan plane-mu. Disarankan untuk membuat lapisan signal/plane dan untuk mengatur parameter lapisan plane sebelum autorouting.
Gambar 37 dialog box “Layer Setup”
Anda dapat melihat tampilan sisi bawah (Bottom) dengan memilih "View – Mirror " dari menu utama. Anda tidak bisa mengedit disainmu pada mode ini ( hanya view dan Printing saja ), pilihlah item yang sama dari menu utama lagi untuk melanjutkan.
5.4 Manual Routing
Karena project sederhana kita sudah menerima versi yang akhir dari route board dengan menggunakan autorouter tetapi untuk project yang lebih rumit untuk mendapatkan hasil yang terbaik, anda mungkin harus melakukan suatu koreksi manual setelah autorouting.
Pertama untuk mengedit jalur yang ada: kalau anda berada pada layer type “plane” maka anda tidak akan bisa mengedit jalur yang ada, maka solusinya anda harus mengubah layer type plane ke type “signal” yaitu dengan masuk ke “layer setup” yang terdapat pada layer di menu utama. kalau sudah diganti maka cobalah pindahkan kursor diatas jalur, kemudian drag-and-drop jalur pada posisi baru. Pada mode ini, jalur yang dibuat bergantung pada sudut dan sudutnya dapat berupa 90 atau 45 derajat tetapi anda dapat juga memotong sudut 90+ derajat dengan menambahkan segmen baru.
Diptrace mengijinkan anda untuk mengedit jalur dengan bebas dengan memilih "Route – Tool – Free Edit Traces” dari menu utama atau pilihlah tombol yang bersesuaian pada Route Panel disebelah atas layar. Sekarang anda bisa pindahkan node dan segmen tanpa pembatasan.
Gambar 38 Manual Routing
Pesan yang anda dapat mengubah ukuran grid dari list box pada Standard Panel disebelah sisi kiri dari Scale box. Jika anda ingin mengedit jalur dan membuat object tanpa grid, caranya tekan "F11" untuk men-disable grid atau memilih "View – Grid" dari menu utama maka grid yang ada dilayar akan menghilang.
Pindahkan kursor pada jalur dan klik kanan tombol mouse. Anda dapat melihat net sub-menu dan di sini anda dapat membuat nama dari net mu, menambahkan node baru ke jalur, mengubah lapisan dan lebar, menghapus segmen dan jalur. Tolong catat bahwa Diptrace tidak mempunyai object via seperti suatu obyek terpisah ( tapi anda dapat membuatnya dengan menempatan pad), tetapi buatlah via secara otomatis antara dua segmen ditempatkan pada lapisan berbeda. pilihlah "Switch Line Layer – Top”- anda akan melihat bahwa jalur segmen yang anda klik on, telah dipindah ke Lapisan atas (Top) dan disitu ada dua via antara segmen ini dan sebelahnya.
Gambar 39 men-switch layer
Sekarang ubahlah lapisan ke bagian atas (Top), klik kanan pada segmen dan gerakkan kembali ke Bawah (Bottom).
Sekarang kita akan mencoba routing secara manual, klik kanan tombol mouse pada salah satu dari net mu, kemudian pilihlah " Unroute Net " dari submenu. Perintah "Unroute Net" dari submenu net diberlakukan bagi semua net yang terpilih: di dalam kasus kita tidak ada net yang terpilih dan hanya net yang anda klik pada atas yang akan jadi unroute. Kemudian pilihlah "Route – Tools – Route Manual” dari menu utama atau pilihlah tombol bersesuaian pada Panel Route ( sekarang anda berada pada mode Manual routing ). Pindahkan kursor di atas salah satu titik pada net yang non-route (terlihat berwarna merah), kemudian klik kiri dan buatlah keypoint dari jalurmu step-by-step gunakan klik kiri. Cobalah untuk klik kanan tombol mouse manakala penempatan jalurmu, submenu " Route Manual " ditampilkan. Sekarang anda dapat menyelesaikan menempatkan jalur mu, cancel, move step backward, mengubah mode route ( 90&45 free), mengubah lapisan ( via akan ditempatkan dan anda akan bisa untuk me-route lapisan yang berikutnya), lebar jalur segmen berikutnya atau panempatan jumper wire.
Pesan perintah sub-menu diduplicate dengan hot key untuk membuat proses manual routing lebih mudah: " M"-Switch antara mode routing, " T"-Switch ke atas (Top), " B'-Switch ke bawah (Bottom), " J"-Switch ke jumper wire atau kembali ( jika anda di dalam Lapisan bawah (bottom), jumper wire akan ditempatkan bagian top, dan jika di dalam atas (Top)- jumper akan ditempatkan di bawah (bottom) ), " 1"- " 0" pada keyboard – digunakan untuk menswitch antara lapisan.
Sekarang gantilah lapisan menjadi lapisan atas (Top).
Gambar 40
Anda dapat melihat bahwa dari last specified key point, trace akan berada pada lapisan baru, kemudian pindahkan kursor ke bottom left dan klik kanan tombol mouse dan pilihlah dari sub-menu " Enter " atau tekanan " Enter " pada keyboard. Sekarang anda didalam Lapisan atas (Top) dan trace ditempatkan, tetapi tidak dihubungkan.
Gambar 41
Sekarang pindahkan kursor di atas jalur end, yang mana tidak dihubungkan, dan buatlah garis ke titik kedua dari jalur/jaringan anda ( catatan: anda harus pada mode " Route Manual " ). Trace dihubungkan kepada pad yang kedua :
Gambar 42
5.5 Working with Vias
Sekarang pada project kita hanya mempunyai satu via antara lapisan bawah (bottom) dan atas (Top), maka untuk mencoba bekerja dengan via kita akan membuatnya lagi. Pilihlah lapisan bottom dari kotak " Signal – Plane Layer " pada panel Route, pindahkan cursor pada beberapa trace, klik kanan dan pilih "Switch Line Layer – Top" dari net sub-menu.
Gambar 43
Sekarang kita mempunyai 3 via. Pilihlah " Layer – Via Properties" pada menu utama.
Di dalam dialog box menunjukkan anda dapat mengubah pengaturan default via untuk program ini. Ubahlah diameter sebelah luar dan diameter hole ke nilai yang lain ( kita akan meningkatkannya sedikit). Buatlah your attention untuk group " Apply To " - "Default Only” harus terpilih dengan memilih default, ini dmaksudkan hanya via sebelumnya default size/type akan diubah. Anda dapat mengubah pengaturan default tanpa apply them menampilkan via atau apply them untuk seluruh via yang ada. Pilihlah " Apply To : All “dan tekanan " OK" untuk membuat perubahan dan menutup dialog box.
Gambar 44
Sekarang cobalah gerakan cursor pada salah satu dari via, klik kanan dan pilih " Via Properties”. Pada dialog box menunjukan anda bias mengubah pengayuran Via untuk titik, trace atau net. Ubahlah settingnya dan tekan “Ok”.
Gambar 45
Jika anda mencoba untuk mengubah setting untuk titik saja dan tidak ada apapun terjadi, mungkin anda meng-klik pada trace segmen yang lain. Maka cobalah untuk klik sedikit lebih dekat pada titik atau ubah lapisan current signal ( pada kasus kita yang ini dapat terjadi dengan upper-right via dan mengubah lapisan ke Top atau pindahkan mouse lebih dekat pada segment vertical untuk memecahkan masalah).
Sekarang cobalah tekan Undo beberapa kali untuk kembali ke board pada saat setelah autorouting, kemudian pilih " Layer – Via Properties " pada menu utama dan ubah parameter yang biasanya digunakan.
5.6 Placing Text and Graphics
Anda mungkin ingin menambahkan beberapa grafik atau teks ke boardmu ( dengan Diptrace anda dapat menambahkan suatu logo dalam format Bmp atau Jpeg dan ekspor ke Gerber atau DXF). Sekarang kita akan menambahkan teks ke board PCB. pertama Anda perlu memilih suatu lapisan untuk menempatkan bentuk, logo dan teks. Pindahlah mouse pada list box dengan teks "Top Assy" disebelah atas dan pilih " Top Silk" dari daftar itu. Sekarang semua object grafis akan ditempatkan pada Lapisan Top Silk. Program PCB layout mempunyai daftar yang berbeda untuk memilih lapisan Signal/Plane sekarang dan lapisan untuk menempatkan grafik, juga jika anda memilih Signal/Plane sebagai lapisan untuk menempatkan grafik, semua bentuk, logo dan teks akan ditempatkan pada lapisan Signal atau lapisan Plane. Ini nampak lebih rumit dibanding membuat hanya satu list, tetapi cobalah feature ini dan anda akan melihat bagaimana itu mempersingkat waktu anda.
Gambar 46
Anda perlu membuat board sedikit lebih besar untuk menempatkan obyek tambahan, maka gerakkan kursor ke sebelah kiri atas vertex pada board outline, kemudian drag-and-drop pada lapisan atas (Top). Lakukan yang sama dengan bagian kanan atas. Anda dapat menambahkan vertices ke board outline (cobalah untuk men-drag and drop segmen (not vertex) dari board outline.
Gambar 47
Jika anda ingin memindahkan board outline, pilihlah ( tekan Shift dan klik kiri pada bagian board outline), pindahkan kursor pada board outline lalu drag and drop.
Ingat bahwa jika anda tidak bisa menyoroti beberapa object dan mengeditnya, mungkin anda adalah tidak pada mode default, sangat sederhananya untuk mengubahnya klik kanan tombol mouse untuk batalkan mode itu. Object yang ditempatkan di dalam lapisan non-aktip signal/plane tidak bisa diedit.
Pilih tool "Text" pada panel drawing ( tombol dengan " Abc"), kemudian klik kiri di mana anda ingin menempatkan teks-mu, masukkan text dan tekan enter atau klik pada tombol mouse. Gunakanlah mouse untuk memindahkan teksmu di sekitar disain sampai temukan posisi yang cocok untuk itu. Jika anda ingin mengubah ukuran dan font nama (jenis huruf) dengan memilih " Object – Drawing Properties – Font " pada menu utama.
Gambar 48
Anda dapat mengubah suatu lapisan object teks dan grafik pada setiap waktu. Sederhananya pilih object mu, klik kanan pada salah satunya, kemudian pilihlah "Properties” dari submenu. Di dalam dialog box “Shape Properties” gantilah “Type” dan “Layer” untuk memindahkan objek yang terpilih ke lapisan lainnya atau membuat properties yang berbeda ( seperti “Route Obstacle” ini digunakan untuk autorouting}.
Sekarang pilihlah "Signal/Plane " didalam kotak pada panel drawing, kemudian " Top " di dalam kotak lapisan Signal/Plane dan tempatkan objek poligon ke lapisan bagian atas (Top) dengan appropriate tool dan defining key point.
5.7 Copper Pour
Bagaimana menambahkan Copper Pour pada lapisan bottom (bawah)? Ini mungkin tidak dibutuhkan (seperti text dan beberapa hal lainnya ) untuk PCB yang sederhana, beri aku kesempatan untuk menunjukkan bagaimana cara menambahkan dan kemudian menghapusnya. Pilihlah Lapisan bottom (bawah), kemudian pilihlah " Object – Place Copper Pour " dari menu utama atau tool " Copper Pour " pada panel object (pada bagian kiri atas). Kemudian tempatkan copper outline polygon dengan membuat key point dan klik kanan setelah selesai. Anda akan lihat dialog kotak berikut :
Gambar 49
Diptrace mempunyai system Shape-Based Copper Pour. Area copper dibentuk dari garis dengan lebar yang tetap. Parameter “Line Spacing” digunakan hanya jika anda memilih non-solid fiil untuk copper pour.
Anda dapat menghubungkan area copper-mu ke net dan memilih jenis koneksi, tetapi kita tidak akan lakukan ini untuk board ini . Klik " OK" untuk menempatkan copper pour. Tool " Depending on Board" dapat digunakan untuk mempermudah dan untuk membuat copper outline secara otomatis, jika anda ingin menggunakan feature ini, buatlah dua titik secara random sederhana acak menunjuk dan klik kanan pada mouse sewaktu menempatkan copper pour, kemudian periksa “Depending On Board” dan masukan garis board ke copper outline spacing.
Gambar 49
Obyek Copper Pour memiliki dua mode dari (fill): non-Poured dan Poured. Gaya yang kedua adalah lebih baik jika anda ingin mengedit object pada layer di mana copper pour ditempatkan. Untuk mengubah status Copper Pour, properties dan perbaharui, klik kanan pada tombol mouse pada atas copper outline dan pilih item yang anda ingin dari sub-menu.
jika lapisan aktif mu adalah " Top ", anda bisa lihat dan mengedit object yang ditempatkan di bagian top, lapisan silk top atau top Assy terlebih dulu. Untuk board ini dengan copper pour lebih baik menggunakan mode “Contras” untuk menampilkan lapisan:
Gambar 50
5.8 Design Rule Check
DRC feature salah satu feature yang paling utama, yang mengijinkan anda untuk memeriksa jarak antara object dan ukuran bisa diijinkan. PCB yang kita buat tidak mempunyai kesalahan sebab PCB yang kita buat adalah sederhana. Pilihlah tombol DRC pada route panel atau memilih " Verification – Check Design" dari menu utama untuk memeriksa keseluruhan disain, pada list error atau pesan "No Errors” akan ditampilkan. Sekarang pilih " Verification – design Rules" untuk men-setup DRC feature
Gambar 51 dialog box “design Rules”
Di dalam dialog box design rules anda dapat membuat clearances untuk tipe objek yang berbeda. Pilihlah kotak "Check Copper Pour" dan tekan " OK" untuk menerapkan perubahan dan menutupnya. Sekarang switch ke lapisan bawah (bottom layer) ( pilih "Bottom " pada route panel ), matikan grid (F11) dan gerakkan beberapa segmen trace untuk biarkannya melewati copper pour, kemudian run DRC dengan memilih tombol yang sesuai pada route panel.
Gambar 52
Anda dapat lihat daftar kesalahan. Mungkin anda menggunakan 1280x1024 atau bahkan yang lebih tinggi resolusi, sehingga list error akan jadi lebih kecil jika dibandingkan dengan mendisain area ( contoh layar dibuat pada 800x600 mengijinkan anda melihat semua kendali lebih baik). Klik dua kali diatas item yang error - kesalahan akan ditempatkan dan akan dipindahkan ke center dari layar. Error circle targeted untuk membuat anda mengenalinya lebih mudah. Sekarang koreksi kesalahan tanpa menutup DRC, kemudian rerun DRC untuk memperbaharui daftar.
5.9 Design Information
Bagaimana mengetahui jumlah titik atau board area pada design kita. Ini merupakan bukan sesuatu yang sulit, PilihLah " File – Design Information" pada menu utama.
Gambar 53
Di dalam dialog box design information anda dapat menampilkan number dari objek yang berbeda, layers, ukuran papan dan ukuran lubang. Untuk membukanya “Holes by Size” pilihlah tombol “….” Pada bagian tengah kiri.
Sekarang hapuslah copper pour dari disain mu.
5.10 Printing
Disarankan untuk menggunakan dialog box Print Preview untuk mencetak design PCB. Untuk membukanya pilihlah “File – Preview” pada menu utama atau dengan memilih tombol yang sesuai pada Standar Panel yang berada pada sebelah kiri atas dari screen. Notice: kita menggunakan creating Titles pada bagian “Designing PCB”. Jika anda ingin menampilkan title seperti pada screenshot, pilihlah “File – Titles and Sheet” pada menu utama dan pilihlah “ANSI A” pada kotak “Sheet Templates”, berilah tanda cek pada “Display Titles” dan keluar darai dialog box, sebelum membuka Print
Preview.
Gambar 54
Pada dialog box " Print Preview " anda dapat mengubah berbagai tampilan dari PCB dengan memberikan tanda cek atau menghilangkannya pada kotak “Objects”. Jika anda bermaksud mengubah design skala cetak, kemudian pilihlah dari kotak “Print scale” atau tekan tombol “Zoom In”,”Zoom Out” disisi sebelah kanan dari layar. Untuk memindahkan PCB mu ke sekitarnya pilihlah tombol "Move Board” dibagian sisi kanan ( pilihlah pada gambar) dan pindahkan PCB mu. Pada dialog box Print Preview anda bisa memilih “Signal/Plane” layer dan mode untuk menampilkan layer. Jika anda ingin membuat mirror text PCB pada kotak “Mirror” dan “Flip Text “ berilah tanda cek. Untuk mencetak, kliklah pada tombol “Print”. Untuk menyimpannya dalam format Bmp atau Jpeg, pilihlah “Save”.
Gambar 56
Keluarlah dari dialog box “Print Preview”
Langgan:
Entri (Atom)
