Page 1
II. TEORI PENUNJANG
Komunikasi data terdiri dari dua jenis yaitu komunikasi data serial dan
komunikasi data paralel, pada komunikasi data serial data dikirim secara per-bit
sedangkan pada komunikasi data paralel data dikirim per-byte.
Komunikasi data serial dapat diartikan sebagai proses pengiriman dan
penerimaan data dengan suatu aliran pulsa dimana pulsa tersebut
mempresentasikan bit-bit yang akan membentuk suatu byte.
Komunikasi data serial terdiri dari dua bagian yaitu komunikasi data
sinkron dan komunikasi data asinkron, komunikasi data sinkron selain mengirim
data juga mengirim pula clocknya demikian pula dengan bagian penerimanya,
komunikasi data serial asinkron bagian pengirim dan penerima mempunyai
pembangkit clock.
1. SISTIM KOMUNIKASI DATA
Sistim komunikasi data terdiri dari Data Terminal Equipment (DTE),
• saluran transmisi, Data Communication Equipment (DCE), balok diagram sitim
komunikasi data dapat terlihat pada gambar 2-1.
Page 2
DataTerminalEquipment
DataTerminal
Equipment
data
data
control
control
MODEMDCE
MODEMDCE
data
data
control
control
GAMBAR2-1
SISTIM KOMUNIKASI DATA
Hubungan Data Terminal Equipment, biasanya komputer dengan Data
Communication Equipment, biasanya modem pada pengiriman data
menggunakan aturan-aturan RS 232. Data Communication Equipment
berhubungan dengan data communication lain melalui saluran transmisi seperti
gelombang radio, saluran telepon maupun jala-jala listrik pada saluran transmisi
tersebut data dimodulasikan pada frekwensi pembawa tertentu.
1.1 Teknik Modulasi Data
Modem untuk berkomunikasi data dengan modem lain memerlukan suatu
signal carrier tertentu, sinyal carrier merupakan fungsi dari waktu
ditentukan oleh persamaan:
V = A * Sin ( 2n * f * t + ph)
dimana : A : amplitudo
f : frekwensi
Page 3
ph : phase
Sinyal dapat terlihat pada gambar 2-2, amplitudo merupakan harga dari
tinggi puncak sinyal, frekwensi dapat dihitung dengan persamaan :
f = 1/ T
T adalah waktu yang dibutuhkan untuk mencapai satu gelombang atau
siklus. Perbedaan phasa adalah perbedaan derajat antara sinyal referensi
pada positif going zero crossing dengan positif going zero crossing lainnya
yang terdekat.
Modulasi adalah proses konstruksi sinyal informasi pada sinyal pembawa,
demodulasi proses rekonstruksi sinyal informasi dari sinyal carrier.
Terdapat beberapa modulasi sinyal yaitu:
1. Modulasi Amplitudo (AM)
2. Modulasi Frekwensi (FM)
3. Modulasi Phasa (PM)
Teknik modulasi diatas bukan hanya digunakan untuk sinyal analog seperti
suara, musik, gambar tetapi juga pada sinyal informasi digital. Sinyal
informasi dan sinyal pembawa dengan menggunakan setiap teknik dari
teknik modulasi, seperti terlihat pada gambar 2-3, pada dasarnya sinyal
pembawa frekwensi sinyalnya lebih tinggi dari pada sinyal informasi. Pada
gambar 2-3a yang merupakan modulasi amplitudo Al merupakan space
(low), sedangkan A2 merupakan mark (high). Pada gambar 2-3b yang
merupakan modulasi frekwensi, frekwensi tinggi merupakan space (low)
sedangkan frekwensi rendah merupakan mark (high). Pada gambar 2-3c
Page 4
10
yang merupakan modulasi phasa mark (high) dan space (low) dipisahkan
dengan sudut 180°.
1.2 Modulator
Modulator merupakan suatu alat untuk memodulasikan sinyal informasi
dengan sinyal pembawa. Salah satu rangkaian modulator frekwensi adalah
VCO (Voltage Control Oscilator) merupakan oscilator yang frekwensi
keluarannya tergantung dari tegangan masukkan, rangkaian dapat dilihat
pada gambar 2-4.
Reference
Carrier
GAMBAR 2-2 '
CARRIER SIGNAL
David H. Stein . Digital Data Communication. Hal 129
Page 5
11
(A) AmplitudeModulationA1=SPA2-MK
(B) FrequencyModulation (FSK)F1=SPF2 = MKF1>F2
(C) PhaseModulation
GAMBAR 2-3 2
MODULASI SINYAL DATA
GAMBAR 2-4
RANGKAIAN VCO
2 David H. Stein Digital Data Communication. Hal 132
Page 6
12
1.3 Demodulator
Demodulator merupakan suatu alat untuk mendapatkan sinyal informasi
pada sinyal yang telah dimodulasikan, rangkaian demodulator salah
satunya menggunakan prinsip Phase Lock Loop (PLL), diagram balok
dapat dilihat pada gambar 2-5.
Fx
Vo
Pendeteksi
Phasa
vco
Low Pass
Filter
GAMBAR 2-5
PHASA LOCK LOOP
1.4 Media Transmisi
Media transmisi yang digunakan dalam komunikasi data pada sistim diatas
adalah jala-jala listrik yang sering disebut power line carrier (PLC).
Komunikasi dengan power line carrier dimana arus pembawa
ditumpangkan pada saluran transmisi tenaga sehingga menjadi rangkaian
frekwensi tinggi, yang umumnya berkisar antara puluhan kilohertz sampai
dengan 500 kilohertz. Pada komunikasi data melalui jala-jala listrik
diperlukan suatu line coupling equipment (peralatan pengait).
Sisitm pengait dibagi menjadi dua bagian yaitu pengait induktif dan pengait
kapasitif.
Page 7
13
1.4.1 Pengait Induktif. Pengait induktif melalui udara menggunakan
penghantar yang dipasang sejajar dengan jarak tertentu dari saluran
transmisi, sistim ini jarang sekali dipergunakan.
1.4.2 Pengait Kapasitif. Pengait kapasitif terdiri dari dua jenis yaitu
sistim pengaitan dengan kapasitor jenis penala (tuning type), dimana
rangkaian penala dikaitkan secara seri dengan saluran transmisi dan
sistim pengaitan dengan kapasitor jenis penyaring (filter).
2. MICROKONTROLLER 8031
2.1 Memory Organization
Mikrokontroller 80C31 mempunyai dua memory space yang terpisah,
yaitu program memori dan data memori. Data memori diakses dengan 8
bit address, sekalipun demikian 16-bit address dapat mengakses data
memori melalui DPTR register. Program memori hanya dapat dibaca (64
Kbyte), pada 80C31 mempunyai internal program memory sebesar 4
Kbyte.
2.1.1 Program Memory. Gambar 2-6 memperlihatkan map dari bagian
bawah dari program memory. Setelah reset, CPU mulai mengakses
dari lokasi 0000H dan pada gambar 2-6 terlihat lokasi tetap dari
interupt. Pada 80C31 internal program memori sebesar 4 Kbyte
Page 8
14
dapat diakses dengan menghubungkan EA bar dengan Vcc, jika EA
bar dihubungkan dengan Vss maka CPU akan memfetch external
memori, red strobe untuk external adalah sinyal PSEN bar.
Konfigurasi hardware untuk mengeksekusi external memori
diperlihatkan pada gambar 2-7.
Port 0 memultiplek bus address dan bus data yang mengeluarkan low
byte dari program memori sabagai address, akan floating menunggu
code byte dari program memori. Selama low byte program memori
valid pada PO, sinyal ALE mengclock byte ke latch address, dimana
P2 mengeluarkan high address dari program memori dan PSEN bar
strobe EPROM kemudian kode byte akan dibaca oleh
mikrokontroller.
INTERRUPTLOCATIONS
RC3ET
I0O33H)
0028H
0023H
001BH
T a BYTES00I3H X.
00OSH
0003H
OOOOH
GAMBAR 2-6
8051 PROGRAM MEMORI
Advanced Micro Device. Microcontroller Handbook. Hal 2-1.
Page 9
15
BO61
PI PO
EA
ALE
»3 pa
LATCH
KPROM
INSTK
GAMBAR 2-7 4
EKSEKUSI DARI EXTERNAL PROGRAM MEMORI
2.1.2 Data Memori. Gambar 2-7 memperlihatkan akses dari 2 Kbyte
dari internal RAM menggunakan eksekusi dari internal ROM. Port
0 merupakan multiplek bus address dan data ke RAM dan 3 line
dari port 2 digunakan sebagai page RAM. CPU akan
membangkitkan sinyal write dan sinyal read. Internal data memori
mempunyai map dimana internal terbagi atas tiga blok yaitu. lower
128, upper 128, SFR. Internal data memori addressnya selalu
dalam satu byte. Tiga puluh dua byte terendah dari internal RAM
adalah grup dari 8 register (4 bank), dua status dari PSW memilih
register bank yang digunakan, 16 byte diatasnya merupakan space
memori dari bit-addressable, lihat gambar 2-8.
Advanced Micro Device. Microcontroller Handbook. Hal 2-1.
Page 10
16
BANKSELECTBITS INPSW
11
10
01
00
:o u
IS H
10 H .
08 H
0 H
7FH
IFH
lfH
17 H
OFH
07 H
B n ADDRESSABLE SPACE(HIT ADDRESSES 0-7F)
4BAMCOFSRECISTERSR0-R7— RESET VALUE OF
STACK POtmTER
GAMBAR 2-8
128 BYTE TERENDAH DARI INTERNAL RAM
2.2 Port
Semua port dari 80C31 adalah bidirectional, setiap port terdiri dari latch
(SFR P0 sampai P3), output driver dan input buffer. Output driver dari
dan input buffer dari P0 digunakan untuk mengakses external memori. P0
sebagai multiplek data dan address (lower byte) bus,sedangkan P2
digunakan sebagai address bus (high). Pin dari P3 menyediakan fungsi
sebagai berikut:
Advanced Micro Device. Mikrocontroller Handbook. Hal 2-1.
Page 11
17
P3.0 : RXD (Serial Input Port)
P3.1 :TXD (Serial Output Port)
P3.2 : INTO (External Interrupt)
P3.3 : INT1 (External Interrupt)
P3.4 : TO (Timer/Counter External Input)
P3.5 : Tl (Timer/Counter External Input)
P3.6 : WR (External Data Memory Write)
P3.7 : RD (External Data Memory Read)
Portl, Port2, Port3 mempunyai internal pull up disebut juga quasi
bidirectional, jika sebagai input akan di-pull high sedangkan PortO
merupakan true directional dimana jika dikonfigurasikan sebagai input
akan float.
2.3 Akscs External Memori
External memori yang diakses mempunyai dua tipe yaitu:
1. External data memori diakses dengan menggunakan sinyal Program
Store Enable sebagai read strobe.
2. External program memori diakses dengan menggunakan sinyal Read
dan Write untuk strobe memori.
Fetch dari program memori selalu menggunakan 16 bit address. External
data memori dapat menggunakan 16 bit address (MOVX @ DPTR) atau 8
bit address (MOVX @ Ri). External diakses bila hanya memenuhi dua
kondisi, yaitu:
Page 12
18
1. Sinyal External access aktif
2. Program counter (PC) lebih besar dari OFFFH
Selama CPU mengeksekusi external program memori semua pin pada
Port2 mempunyai fungsi sebagai output, tidak dapat digunakan sebagai
general purpose I/O.
2.3.1 Program Strobe Enable. Ketika CPU mengakses external program
memori sinyal PSEN diaktifkan dua kali setiap cycle, kecuali pada
instruksi MOVX. Ketika PSEN aktif (timingnya tidak sama dengan
Read). Gambar 2-10 memperlihatkan dua tipe dari Read cycle.
Page 13
ALE
P2 PCHOUTX PCHOUT X PCHOUT PCHOUT X ' PCHOUT X PCM OUT
VALIDL
p C L O U TVALID VALID VALID
ALE
SI S2 S3 S4 I S5 S«
. / INSTW P C I X / I N S T W A O D A
LPCLOUTVALID
LAOOROUTVALIO
tPCLOUTVALIO
19
Without •MOVX
b.WllhaMOVX
GAMBAR 2-9 °
EKSEKUSI EXTERNAL PROGRAM MEMORI
2.3.2 ALE. Fungsi utama dari sinyal ALE menyediakan sinyal yang
cocok untuk meng-latch low address dari PO ke external latch
selama fetch dari external memori, sinyal ALE diaktifkan dua kali
setiap mesin melakukan cycle. Pulsa ALE tidak keluar selama
mengakses external data memori.
Ibid. Hal 2-1.
Page 14
20
2.4 Timer atau Counter
80C31 mempunyai dua 16 bit timer/counter register: Timer 0 dan Timer 1.
Pada fungsi timer register bertambah setiap mesin cycle, sedangkan pada
counter register bertambah pada respon 0 to 1 transisi yang berhubungan
dengan external input pin, TO, Tl (pada fungsi ini external input disampel
selama S5P2 setiap mesin cycle, jika sampel high pada cycle pertama dan
low pada cycle berikutnya maka register bertambah (kecepatan maksimum
1/24 frekwensi clock).
2.4.1 MODE 0. Pada mode 0 register timer dikonfigurasikan sebagai 13
bit register. Sebagai count perubahan dari 1 to 0 akan mengset TF1.
Input count adalah enable jika TR1 = 1 dan GATE = 0 (GATE = 1,
timer dikontrol oleh external input INT1). TR1 mengontrol bit
didalam TCON pada SFR, GATE pada TMOD, lihat gambar 2-10.
Operasi Mode 0 sama untuk Timer 0 dengan mengganti sinyal dari
Timer 1 (TRO, TFO, INTO).
Page 15
21
osc
Tl P N
MJ
TRI -
C.T-0
c r . i
i—r—
CONTROL
TLI(S Bill)
TH1(8 Bill) TF1 • INTERPUPT
OATc
GAMBAR2-107
HMER/COUNTER 1 MODE 0 : 13-BIT COUNTER
2.4.2 MODE 1. Mode 1 sama dengan Mode 0 kecuali register timer
dapat jalan dengan menggunakan 16 bit.
2.4.3 MODE 2. Mode 2 mengkonfigurasikan timer register sebagai 8 bit
counter (TLI) dengan otomatik reload seperti yang ada pada
gambar 2-11.
7 Ibid. Hal 2-1
Page 16
22
03C
Tl [u
INTEKKU1T
INTO |..i
GAMBAR 2-11
TIMER/COUNTER 1 Mode 2
osc •12l/12fOSC
TO PIN
TRO
l/l2fOSC
J C/T-l
CONTROL
TIIO(8biu)
TLO(8 biu)
INTERRUPT
GAMBAR 2- 12J
TIMER/COUNTER 0 Mode 3
8 Ibid. Hal 2-19 Ibid. Hal 2-1
Page 17
23
2.4.4 Mode 3. Timer 0 Mode 3 mempunyai dua counter terpisah, yaitu
TLO dan THO (gambar2-12). TLO menggunakan Timer 0 control
bit, sedangkan THO mengontrol interrupt Timer 1. Mode
menyediakan penggunaan 8-bit extra timer/counter.
2.5 Serial Interface
Serial port merupakan full duplex yang berarti dapat mengirim dan
menerima data secara bersamaan. Serial port penerima dan pengirim
kedua-duanya diakses oleh Spesial Function Register SBUF.
2.5.1 Mode 0. Serial data masuk dan keluar melalui output RXD/TXD. 8
bit diterima atau dikirim : 8 bit data (pertama LSB), mempunyai
baud rate yang tetap yaitu 1/12 frekwensi osilator.
2.5.2 Mode 1. 10 bit diterima (RXD) dan dikirim (TXD) : start bit (0), 8
bit data LSB dan stop bit (1). Pada penerima stop bit berada pada
RB8 (SCON) mempunyai baud rate yang bervariasi
2.5.3 Mode 2. 11 bit dikirim (TXD) dan diterima (RXD) : start bit (0)8
data bit LSB, data bit ke-9 yang dapat diprogram, stop bit (1).
Ketika mengirim data bit ke-9 (TB8) dapat ditunjuk dengan harga 1
atau 0, sebagai contoh parity bit (P, pada PSW) dapat dipindah ke
TB8. Ketika menerima data bit ke-9 merupakan RB8 pada SCON ,
Page 18
24
dimana stop bit dapat diabaikan mempunyai baud rate 1/32 atau
1/64 frekwensi osilator.
2.5.4 Mode 3. 11 bit diterima (RXD) atau dikirim (TXD) : start bit (0),
8 data bit (LSB), data bit ke-9 yang dapat diprogram, stop bit (1),
sama dengan Mode 3 kecuali baud rate Mode 3 yang bervariasi.
2.6 Baud Rate
Baud rate pada Mode 0 ditetapkan :
frekwensi osilatorMode 0 Baud Rate =
12
Baud rate pada Mode 2 tergantung pada harga bit SMOD dalam Spesial
Function Register PCON. Jika SMOD = 0 (harga dalam keadaan reset),
baud ratenya 1/64 dari frekwensi osilator, jika SMOD = 1 baud ratenya
1/32 dari frekwensi osilator.
Timer 1 digunakan untuk membangkitkan baud rate pada Mode 1 dan
Mode 3 yang ditentukan dengan Timer 1 overflow rate dan harga dari
SMOD: Mode 1, 3
2Baud Rate = * (Timer 1 overflow rate)
32
Timer 1 interrupt sebaiknya disable pada aplikasi diatas. Timer dapat
dikonfigurasikan untuk operasi timer maupun operasi counter. Pada Mode
Page 19
25
auto-reload (high nible dari TMOD = 001 OB) Pada kasus ini baud rate
dihitung dengan rumus:
2 * frekwensi osilatorBaud Rate =
32* | 12*(256-(TH1) |
Very low rate baud rate dengan Timer 1 dapat aktif dengan meninggalkan
interrupt Timer 1 enable dan mengkonfigurasikan timer sebagai 16-bit
(high nible dari TMOD = 000IB) dan menggunakan interrupt Timer 1
mengerjakan 16-bit software reload.
2.7 Interrupt
8OC31 menyediakan 5 interrupt yang dapat dilihat pada gambar 2-18.
External interrupt INTO dan INT1 dapat dalam keadaan aktif level atau
aktif transisi tergantung dari bit 1T0 dan IT1 pada register TCON. Flag
yang membangkitkan interrupt adalah bit IEO dan IE1 pada TCON, ketika
external interrupt dibangkitkan flag yang dibangkitkan adalah diclear oleh
hardware,service routine adalah vector jika interrupt adalah aktif transisi.
Jika interrupt adalah aktif level dan external requesting source mengontrol
request flag. Interrupt Timer 0 dan Timer 1 dibangkitkan oleh TFO dan
TF1 yang diset oleh register Timer/Counter. Interruprt timer dibangkitkan,
flag dibangkitkan adalah clear oleh on-chip hardware ketika service
routine adalah vector juga.
Interrupt serial port dibangkitkan dengan logical OR.
Page 20
26
RI dan Tl, keduanya diclear oleh hardware (service routine adalah vector).
3. MOTOR INDUKSI
Motor satu fase adalah motor yang paling banyak dikenal karena mereka
dipakai untuk keperluan dalam rumah dan sebagai peralatan mesin yang
portabel. Biasanya, motor-motor ini dipakai manakala motor 3 fase tidak
tersedia.
Ada banyak macam motor satu fase dipasaran, yang mana masing-masing
dirancang untuk mendapatkan atau memenuhi kebutuhan yang khusus ataupun
umum.
Konstruksi untuk motor satu fase adalah sangat sama dengan konstruksi
dari motor tiga fase. Terdiri atas sebuah rotor dengan model sangkar bajing
dan sebuah stator. Stator adalah sebagai gulungan primer. Gambar 2-13
adalah potongan dan konstruksi dari motor satu fase dengan kapasitor start
motor. Dibawah ini adalah penjelasan-penjelasan untuk bagian-bagian dari
motor.
3.1 Bagian Stator Motor Induksi
Stator dari motor induksi mempunyai prinsip sama dengan motor sinkron
atau generator. Apabila belitan-belitan stator dialiri arus listrik AC maka
menghasilkan medan magnet atau fluksi yang mana memiliki harga tetap
asalkan saja berputar pada kecepatan sinkron. Dalam hal ini berlaku rumus
sebagai berikut:
Page 21
27
120 * fdimana ;
Ns = kecepatan sinkron dalam cycle
f = frekwensi
p = jumlah kutub
3.2 Bagian Rotor Motor Induksi
3.2.1. Rotor Kurungan Bajing (Squirrel Cage Rotor)
Motor-motor yang menggunakan rotor tipe ini adalah dikenal
sebagai motor induksi kurungan tupai. Gambar 2-14 menunjukkan
bentuk dari rotor kurungan bajing.
GAMBAR 2-1310
POTONGAN DAN KONSTRUKSI DARI MOTOR 1 FASA
Theodore Wildi. Electrical Machines and Transformers. Hal 378
Page 22
28
3.2.2. Rotor Terputar Fase
Tipe rotor ini dikenal sebagai motor-motor terputar fase
(phase wound) atau lebih dikenal sebagai motor-motor slip
ring.
GAMBAR2-14
ROTOR KURUNGAN TUPAI
3.3 Prinsip Kerja
Prinsip kerja motor induksi adalah berdasarkan induksi elektromagnetis,
yakni bila belitan/kumparan stator diberi sumber tegangan bolak balik maka
arus akan mengalir pada kumparan tersebut, menimbulkan medan putar
(garis-garis gaya fluks) yang berputar dengan kecepatan sinkron. Garis-
garis gaya dari stator tersebut yang berputar akan memotong penghantar-
penghantar rotor sehingga pada penghantar-penghantar tersebut timbul
EMF (Elektro Motoris Force) atau GGL (Gaya Gerak Listrik) atau
Ibid. Hal 378
Page 23
29
tegangan induksi. Beihubung kumparan rotor merupakan rangkaian yang
tertutup maka pada kumparan tersebut mengalir arus. Arus yang mengalir
pada penghantar rotor yang berada dalam medan magnit berputar dari
stator, maka pada penghantar rotor tersebut timbul gaya-gaya yang
berpasangan dan berlawanan arah, gaya tersebut menimbulkan torsi yang
cenderung memutar rotornya sehingga rotor berputar dengan kecepatan
putar (Nr) mengikuti putaran medan putar stator (Ns).
rotor current
_120 V, 60Hz_ac source
rotation
GAMBAR2-15 I2
SKEMA ALIRAN ARUS DAN PUTARAN MOTOR
Ibid. Hal 380.
Page 24
30
3.4 Sli£ Suatu Motor
Slip suatu motor adalah tergantung dari besar atau kecilnya beban suatu
motor, makin besar beban maka makin besar pula slip yang terjadi.
Slip adalah perbedaan antara kecepatan sinkron Ns dan kecepatan
sebenarnya N, dapat dirumuskan sebagai:
Slip = Ns - N
Ns - N adalah kadang-kadang disebut slip kecepatan.
Persentase slip dirumuskan sebagai:
N s -N% s l ips - *100%
N
3.4 Frekwensi dari Arus Motor
Apabila motor dalam keadaan diam maka frekwensi arus rotor adalah sama
seperti frekwensi penyedia atau suplai. Tapi apabila rotor berputar, maka
frekwensi bergantung atas kecepatan relatif atau kecepatan slip. Frekwensi
arus rotor f' pada suatu kecepatanslip hubungannya dapat ditulis sebagai
berikut :
120 * f 120 T1NS - IN ~
P
dimana : Ns -
Dapat pula ditulis
aiai
120*
P
: r
f
i i
f
N - IN
N s -
N
s -
N= s ; Jadi f' = s * f