resistor

Resistor

Resistor

* Ringkasan Teori

Pada dasarnya semua bahan memiliki sifat resistif namun beberapa bahan seperti tembaga, perak, emas dan bahan metal umumnya memiliki resistansi yang sangat kecil. Bahan-bahan tersebut menghantar arus listrik dengan baik, sehingga dinamakan konduktor. Kebalikan dari bahan yang konduktif, yaitu bahan material seperti karet, gelas, karbon memiliki resistansi yang lebih besar menahan aliran elektron sehingga disebut sebagai isolator.

Resistor adalah komponen dasar elektronika yang selalu digunakan dalam setiap rangkaian elektronika karena bisa berfungsi sebagai pengatur atau untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian. Dengan resistor, arus listrik dapat didistribusikan sesuai dengan kebutuhan. Sesuai dengan namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Satuan resistansi dari suatu resistor disebut Ohm atau dilambangkan dengan simbol Ω (Omega).

Di dalam rangkaian elektronika, resistor dilambangkan dengan huruf “R“. Dilihat dari bahannya, ada beberapa jenis resistor yang ada dipasaran antara lain : Resistor Carbon, Wirewound, dan Metalfilm. Ada juga Resistor yang dapat diubah-ubah nilai resistansinya antara lain : Potensiometer, Rheostat dan Trimmer (Trimpot). Selain itu ada juga Resistor yang nilai resistansinya berubah bila terkena cahaya namanya LDR (Light Dependent Resistor) dan resistor yang nilai resistansinya akan bertambah besar bila terkena suhu panas yang namanya PTC (Positive Thermal Coefficient) serta resistor yang nilai resistansinya akan bertambah kecil bila terkena suhu panas yang namanya NTC (Negative Thermal Coefficient).

Untuk resistor jenis carbon maupun metalfilm biasanya digunakan kode-kode warna sebagai petunjuk besarnya nilai resistansi (tahanan) dari resistor. Resistor ini mempunyai bentuk seperti tabung dengan dua kaki di kiri dan kanan. Pada badannya terdapat lingkaran membentuk cincin kode warna, kode ini untuk mengetahui besar resistansi tanpa harus mengukur besarnya dengan ohmmeter. Kode warna tersebut adalah standar manufaktur yang dikeluarkan oleh EIA (Electronic Industries Association) seperti yang ditunjukkan pada tabel 1.1.

resistor2.jpg

Tabel 1.1 Nilai warna pada cincin resistor

Tabel Resistor
Besaran resistansi suatu resistor dibaca dari posisi cincin yang paling depan ke arah cincin toleransi. Biasanya posisi cincin toleransi ini berada pada badan resistor yang paling pojok atau juga dengan lebar yang lebih menonjol, sedangkan posisi cincin yang pertama agak sedikit ke dalam. Dengan demikian pemakai sudah langsung mengetahui berapa toleransi dari resistor tersebut. Kalau kita telah bisa menentukan mana cincin yang pertama selanjutnya adalah membaca nilai resistansinya.

Jumlah cincin yang melingkar pada resistor umumnya sesuai dengan besar toleransinya. Biasanya resistor dengan toleransi 5%, 10% atau 20% memiliki 3 cincin (tidak termasuk cincin toleransi). Tetapi resistor dengan toleransi 1% atau 2% (toleransi kecil) memiliki 4 cincin (tidak termasuk cincin toleransi). Cincin pertama dan seterusnya berturut-turut menunjukkan besar nilai satuan, dan cincin terakhir adalah faktor pengalinya.

Misalnya resistor dengan cincin kuning, violet, merah dan emas. Cincin berwarna emas adalah cincin toleransi. Dengan demikian urutan warna cincin resistor ini adalah, cincin pertama berwarna kuning, cincin kedua berwarna violet dan cincin ke tiga berwarna merah. Cincin ke empat yang berwarna emas adalah cincin toleransi. Dari tabel 1.1 diketahui jika cincin toleransi berwarna emas, berarti resistor ini memiliki toleransi 5%. Nilai resistansinya dihitung sesuai dengan urutan warnanya. Pertama yang dilakukan adalah menentukan nilai satuan dari resistor ini. Karena resistor ini resistor 5% (yang biasanya memiliki tiga cincin selain cincin toleransi), maka nilai satuannya ditentukan oleh cincin pertama dan cincin kedua. Masih dari tabel 1.1, diketahui cincin kuning nilainya = 4 dan cincin violet nilainya = 7. Jadi cincin pertama dan ke dua atau kuning dan violet berurutan, nilai satuannya adalah 47. Cincin ketiga adalah faktor pengali, dan jika warna cincinnya merah berarti faktor pengalinya adalah 100. Sehingga dengan ini diketahui nilai resistansi resistor tersebut adalah nilai satuan x faktor pengali atau 47 x 100 = 4700 Ohm = 4,7K Ohm (pada rangkaian elektronika biasanya di tulis 4K7 Ohm) dan toleransinya adalah + 5%. Arti dari toleransi itu sendiri adalah batasan nilai resistansi minimum dan maksimum yang di miliki oleh resistor tersebut. Jadi nilai sebenarnya dari resistor 4,7k Ohm + 5% adalah :

4700 x 5% = 235

Jadi,

Rmaksimum = 4700 + 235 = 4935 Ohm

Rminimum = 4700 – 235 = 4465 Ohm

Apabila resistor di atas di ukur dengan menggunakan ohmmeter dan nilainya berada pada rentang nilai maksimum dan minimum (4465 s/d 4935) maka resistor tadi masih memenuhi standar. Nilai toleransi ini diberikan oleh pabrik pembuat resistor untuk mengantisipasi karakteristik bahan yang tidak sama antara satu resistor dengan resistor yang lainnya sehingga para desainer elektronika dapat memperkirakan faktor toleransi tersebut dalam rancangannya. Semakin kecil nilai toleransinya, semakin baik kualitas resistornya. Sehingga dipasaran resistor yang mempunyai nilai toleransi 1% (contohnya resistor metalfilm) jauh lebih mahal dibandingkan resistor yang mempunyai toleransi 5% (resistor carbon)

­

Spesifikasi lain yang perlu diperhatikan dalam memilih resistor pada suatu rancangan selain besar resistansi adalah besar watt-nya atau daya maksimum yang mampu ditahan oleh resistor. Karena resistor bekerja dengan di aliri arus listrik, maka akan terjadi disipasi daya berupa panas sebesar :

rumus1.jpg

Semakin besar ukuran fisik suatu resistor, bisa menunjukkan semakin besar kemampuan disipasi daya resistor tersebut. Umumnya di pasar tersedia ukuran 1/8, 1/4, 1/2, 1, 2, 5, 10 dan 20 watt. Resistor yang memiliki disipasi daya maksimum 5, 10 dan 20 watt umumnya berbentuk balok memanjang persegi empat berwarna putih, namun ada juga yang berbentuk silinder dan biasanya untuk resistor ukuran besar ini nilai resistansi di cetak langsung dibadannya tidak berbentuk cincin-cincin warna, misalnya 100Ω5W atau 1KΩ10W.

Dilihat dari fungsinya, resistor dapat dibagi menjadi :

* Resistor Tetap (Fixed Resistor)

Yaitu resistor yang nilainya tidak dapat berubah, jadi selalu tetap (konstan). Resistor ini biasanya dibuat dari nikelin atau karbon. Berfungsi sebagai pembagi tegangan, mengatur atau membatasi arus pada suatu rangkaian serta memperbesar dan memperkecil tegangan.

* Resistor Tidak Tetap (variable resistor)

Yaitu resistor yang nilainya dapat berubah-ubah dengan jalan menggeser atau memutar toggle pada alat tersebut, sehingga nilai resistor dapat kita tetapkan sesuai dengan kebutuhan. Berfungsi sebagai pengatur volume (mengatur besar kecilnya arus), tone control pada sound system, pengatur tinggi rendahnya nada (bass/treble) serta berfungsi sebagai pembagi tegangan arus dan tegangan.

* Resistor NTC dan PTC.

NTC (Negative Temperature Coefficient), yaitu resistor yang nilainya akan bertambah kecil bila terkena suhu panas. Sedangkan PTC (Positive Temperature Coefficient), yaitu resistor yang nilainya akan bertambah besar bila temperaturnya menjadi dingin.

* Resistor LDR

LDR (Light Dependent Resistor) yaitu jenis resistor yang berubah hambatannya karena pengaruh cahaya. Bila terkena cahaya gelap nilai tahanannya semakin besar, sedangkan bila terkena cahaya terang nilainya menjadi semakin kecil.

* Rangkaian Resistor

Dalam praktek para desainer kadang-kadang membutuhkan resistor dengan nilai tertentu. Akan tetapi nilai resistor tersebut tidak ada di toko penjual, bahkan pabrik sendiri tidak memproduksinya. Solusi untuk mendapatkan suatu nilai resistor dengan resistansi yang unik tersebut dapat dilakukan dengan cara merangkaikan beberapa resistor sehingga didapatkan nilai resistansi yang dibutuhkan. Ada dua cara untuk merangkaikan resistor, yaitu :

1. Cara Serial

2. cara Paralel

Rangkaian resistor secara serial akan mengakibatkan nilai resistansi total semakin besar.

Di bawah ini contoh resistor yang dirangkai secara serial.

Rangkaian Serial

Pada rangkaian resistor serial berlaku rumus :

rumus2.jpg

Sedangkan rangkaian resistor secara paralel akan mengakibatkan nilai resistansi pengganti semakin kecil.

Di bawah ini contoh resistor yang dirangkai secara paralel

Rangkaian Paralel

Pada rangkaian resistor paralel berlaku rumus :

rumus3.jpg

3. Nilai-nilai standar resistor

Tidak semua nilai resistansi tersedia di pasaran. Tabel 1.2 adalah contoh tabel nilai resistansi resistor standard yang beredar dipasaran. Data mengenai resistor yang ada di pasaran bisa didapat dari Data Sheet yang dikeluarkan oleh pabrik pembuat resistor.

Nilai Resistor

Di bawah ini beberapa rumus (Hukum Ohm) yang sering dipakai dalam perhitungan elektronika :

Hukum Ohm

Di mana :

V = tegangan dengan satuan Volt

I = arus dengan satuan Ampere

R = resistansi dengan satuan Ohm

P = daya dengan satuan Watt

Konversi satuan :

1 Ohm = 1 Ω

1 K Ohm = 1 K Ω

1 M Ohm = 1 M Ω

1 K Ω = 1.000 Ω

1 M Ω = 1.000 K Ω

1 M Ω = 1.000.000 Ω

(M = Mega (106); K = Kilo (103)

DAFTAR PUSTAKA :

http://syntaxis-syntax.blogspot.com/2010/11/resistor.html

kapasitor

Kapasitor

Kapasitor

Kapasitor (Kondensator)

Kapasitor (Kondensator) yang dalam rangkaian elektronika dilambangkan dengan huruf “C” adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi/muatan listrik di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kapasitor ditemukan oleh Michael Faraday (1791-1867). Satuan kapasitor disebut Farad (F). Satu Farad = 9 x 1011 cm2 yang artinya luas permukaan kepingan tersebut.

Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, phenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan.

prinsip.jpg

1.1. Kapasitansi

Kapasitansi didefinisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat menampung muatan elektron. Coulombs pada abad 18 menghitung bahwa 1 coulomb = 6.25 x 1018 elektron. Kemudian Michael Faraday membuat postulat bahwa sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan tegangan 1 volt dapat memuat muatan elektron sebanyak 1 coulombs. Dengan rumus dapat ditulis :

Q = C V

Q = muatan elektron dalam C (coulombs)

C = nilai kapasitansi dalam F (farad)

V = besar tegangan dalam V (volt)

Dalam praktek pembuatan kapasitor, kapasitansi dihitung dengan mengetahui luas area plat metal (A), jarak (t) antara kedua plat metal (tebal dielektrik) dan konstanta (k) bahan dielektrik. Dengan rumus dapat di tulis sebagai berikut :

C = (8.85 x 10-12) (k A/t)

Berikut adalah tabel contoh konstanta (k) dari beberapa bahan dielektrik yang disederhanakan.

7.jpg

Untuk rangkaian elektronik praktis, satuan farad adalah sangat besar sekali. Umumnya kapasitor yang ada di pasaran memiliki satuan : µF, nF dan pF.

1 Farad = 1.000.000 µF (mikro Farad)

1 µF = 1.000.000 pF (piko Farad)

1 µF = 1.000 nF (nano Farad)

1 nF = 1.000 pF (piko Farad)

1 pF = 1.000 µµF (mikro-mikro Farad)

1 µF = 10-6 F

1 nF = 10-9 F

1 pF = 10-12 F

Konversi satuan penting diketahui untuk memudahkan membaca besaran sebuah kapasitor. Misalnya 0.047µF dapat juga dibaca sebagai 47nF, atau contoh lain 0.1nF sama dengan 100pF.

Kondensator diidentikkan mempunyai dua kaki dan dua kutub yaitu positif dan negatif serta memiliki cairan elektrolit dan biasanya berbentuk tabung.

Kapasitor

Sedangkan jenis yang satunya lagi kebanyakan nilai kapasitasnya lebih rendah, tidak mempunyai kutub positif atau negatif pada kakinya, kebanyakan berbentuk bulat pipih berwarna coklat, merah, hijau dan lainnya seperti tablet atau kancing baju yang sering disebut kapasitor (capacitor).

Kapasitor

2.2 Wujud dan Macam Kondensator

Berdasarkan kegunaannya kondensator di bagi menjadi :

1. Kondensator tetap (nilai kapasitasnya tetap tidak dapat diubah)

2. Kondensator elektrolit (Electrolit Condenser = Elco)

3. Kondensator variabel (nilai kapasitasnya dapat diubah-ubah)

Pada kapasitor yang berukuran besar, nilai kapasitansi umumnya ditulis dengan angka yang jelas. Lengkap dengan nilai tegangan maksimum dan polaritasnya. Misalnya pada kapasitor elco dengan jelas tertulis kapasitansinya sebesar 100µF25v yang artinya kapasitor/ kondensator tersebut memiliki nilai kapasitansi 100 µF dengan tegangan kerja maksimal yang diperbolehkan sebesar 25 volt.

Kapasitor yang ukuran fisiknya kecil biasanya hanya bertuliskan 2 (dua) atau 3 (tiga) angka saja. Jika hanya ada dua angka, satuannya adalah pF (pico farads). Sebagai contoh, kapasitor yang bertuliskan dua angka 47, maka kapasitansi kapasitor tersebut adalah 47 pF. Jika ada 3 digit, angka pertama dan kedua menunjukkan nilai nominal, sedangkan angka ke-3 adalah faktor pengali. Faktor pengali sesuai dengan angka nominalnya, berturut-turut 1 = 10, 2 = 100, 3 = 1.000, 4 = 10.000, 5 = 100.000 dan seterusnya.

Contoh :

6.jpg

Untuk kapasitor polyester nilai kapasitansinya bisa diketahui berdasarkan warna seperti pada resistor.

5.jpg

Contoh :

14.jpg

Seperti komponen lainnya, besar kapasitansi nominal ada toleransinya. Pada tabel 2.3 diperlihatkan nilai toleransi dengan kode-kode angka atau huruf tertentu. Dengan tabel tersebut pemakai dapat dengan mudah mengetahui toleransi kapasitor yang biasanya tertera menyertai nilai nominal kapasitor. Misalnya jika tertulis 104 X7R, maka kapasitansinya adalah 100nF dengan toleransi +/-15%. Sekaligus diketahui juga bahwa suhu kerja yang direkomendasikan adalah antara -55Co sampai +125Co .

81.jpg


Dari penjelasan di atas bisa diketahui bahwa karakteristik kapasitor selain kapasitansi juga tak kalah pentingnya yaitu tegangan kerja dan temperatur kerja. Tegangan kerja adalah tegangan maksimum yang diijinkan sehingga kapasitor masih dapat bekerja dengan baik. Misalnya kapasitor 10uF25V, maka tegangan yang bisa diberikan tidak boleh melebihi 25 volt dc. Umumnya kapasitor-kapasitor polar bekerja pada tegangan DC dan kapasitor non-polar bekerja pada tegangan AC. Sedangkan temperatur kerja yaitu batasan temperatur dimana kapasitor masih bisa bekerja dengan optimal. Misalnya jika pada kapasitor tertulis X7R, maka kapasitor tersebut mempunyai suhu kerja yang direkomendasikan antara -55Co sampai +125Co. Biasanya spesifikasi karakteristik ini disajikan oleh pabrik pembuat di dalam datasheet.

2.3. Rangkaian Kapasitor

Rangkaian kapasitor secara seri akan mengakibatkan nilai kapasitansi total semakin kecil. Di bawah ini contoh kapasitor yang dirangkai secara seri.

9.jpg

Pada rangkaian kapasitor yang dirangkai secara seri berlaku rumus :

10.jpg

Rangkaian kapasitor secara paralel akan mengakibatkan nilai kapasitansi pengganti semakin besar. Di bawah ini contoh kapasitor yang dirangkai secara paralel.

11.jpg

Pada rangkaian kapasitor paralel berlaku rumus :

12.jpg

2.4. Fungsi Kapasitor

Fungsi penggunaan kapasitor dalam suatu rangkaian :

1. Sebagai kopling antara rangkaian yang satu dengan rangkaian yang lain (pada PS = Power Supply)

2. Sebagai filter dalam rangkaian PS

3. Sebagai pembangkit frekuensi dalam rangkaian antenna

4. Untuk menghemat daya listrik pada lampu neon

5. Menghilangkan bouncing (loncatan api) bila dipasang pada saklar

2.5. Tipe Kapasitor

Kapasitor terdiri dari beberapa tipe, tergantung dari bahan dielektriknya. Untuk lebih sederhana dapat dibagi menjadi 3 bagian, yaitu kapasitor electrostatic, electrolytic dan electrochemical.

* Kapasitor Electrostatic

Kapasitor electrostatic adalah kelompok kapasitor yang dibuat dengan bahan dielektrik dari keramik, film dan mika. Keramik dan mika adalah bahan yang popular serta murah untuk membuat kapasitor yang kapasitansinya kecil. Tersedia dari besaran pF sampai beberapa µF, yang biasanya untuk aplikasi rangkaian yang berkenaan dengan frekuensi tinggi. Termasuk kelompok bahan dielektrik film adalah bahan-bahan material seperti polyester (polyethylene terephthalate atau dikenal dengan sebutan mylar), polystyrene, polyprophylene, polycarbonate, metalized paper dan lainnya.

Mylar, MKM, MKT adalah beberapa contoh sebutan merek dagang untuk kapasitor dengan bahan-bahan dielektrik film. Umumnya kapasitor kelompok ini adalah non-polar.

* Kapasitor Electrolytic

Kelompok kapasitor electrolytic terdiri dari kapasitor-kapasitor yang bahan dielektriknya adalah lapisan metal-oksida. Umumnya kapasitor yang termasuk kelompok ini adalah kapasitor polar dengan tanda + dan – di badannya. Mengapa kapasitor ini dapat memiliki polaritas, adalah karena proses pembuatannya menggunakan elektrolisa sehingga terbentuk kutub positif anoda dan kutub negatif katoda.

Telah lama diketahui beberapa metal seperti tantalum, aluminium, magnesium, titanium, niobium, zirconium dan seng (zinc) permukaannya dapat dioksidasi sehingga membentuk lapisan metal-oksida (oxide film). Lapisan oksidasi ini terbentuk melalui proses elektrolisa, seperti pada proses penyepuhan emas. Elektroda metal yang dicelup ke dalam larutan elektrolit (sodium borate) lalu diberi tegangan positif (anoda) dan larutan electrolit diberi tegangan negatif (katoda). Oksigen pada larutan electrolyte terlepas dan mengoksidasi permukaan plat metal. Contohnya, jika digunakan Aluminium, maka akan terbentuk lapisan Aluminium-oksida (Al2O3) pada permukaannya.

13.jpg

Dengan demikian berturut-turut plat metal (anoda), lapisan-metal-oksida dan electrolyte (katoda) membentuk kapasitor. Dalam hal ini lapisan-metal-oksida sebagai dielektrik. Dari rumus (2) diketahui besar kapasitansi berbanding terbalik dengan tebal dielektrik. Lapisan metal-oksida ini sangat tipis, sehingga dengan demikian dapat dibuat kapasitor yang kapasitansinya cukup besar.

Karena alasan ekonomis dan praktis, umumnya bahan metal yang banyak digunakan adalah aluminium dan tantalum. Bahan yang paling banyak dan murah adalah aluminium. Untuk mendapatkan permukaan yang luas, bahan plat Aluminium ini biasanya digulung radial. Sehingga dengan cara itu dapat diperoleh kapasitor yang kapasitansinya besar. Sebagai contoh 100uF, 470uF, 4700uF dan lain-lain, yang sering juga disebut kapasitor elco.

Bahan electrolyte pada kapasitor tantalum ada yang cair tetapi ada juga yang padat. Disebut electrolyte padat, tetapi sebenarnya bukan larutan electrolit yang menjadi elektroda negatif-nya, melainkan bahan lain yaitu manganese-dioksida. Dengan demikian kapasitor jenis ini bisa memiliki kapasitansi yang besar namun menjadi lebih ramping dan mungil. Selain itu karena seluruhnya padat, maka waktu kerjanya (lifetime) menjadi lebih tahan lama. Kapasitor tipe ini juga memiliki arus bocor yang sangat kecil Jadi dapat dipahami mengapa kapasitor Tantalum menjadi relatif mahal.

* Kapasitor Electrochemical

Satu jenis kapasitor lain adalah kapasitor electrochemical. Termasuk kapasitor jenis ini adalah battery dan accu. Pada kenyataannya battery dan accu adalah kapasitor yang sangat baik, karena memiliki kapasitansi yang besar dan arus bocor (leakage current) yang sangat kecil. Tipe kapasitor jenis ini juga masih dalam pengembangan untuk mendapatkan kapasitansi yang besar namun kecil dan ringan, misalnya untuk aplikasi mobil elektrik dan telepon selular.

DAFTAR PUSTAKA :

http://syntaxis-syntax.blogspot.com/2010/11/kapasitor.html

Proses Dasar Pengolahan Air Limbah

Proses Dasar Pengolahan Air Limbah

Air limbah yaitu air dari suatu daerah permukiman yang telah dipergunakan untuk berbagai keperluan, harus dikumpulkan dan dibuang untuk menjaga lingkungan hidup yang sehat dan baik.

Adapun metode pengolahan air limbah dilakukan sesuai dengan karakteristik pencemar yang terkandung di dalamnya. Terdapat tiga proses dasar yang digunakan dalam pengolahan air limbah, yaitu proses fisika, kimia, dan biologi.

Proses Fisika

Proses fisika digunakan untuk menyisihkan polutan yang berupa solid (padatan). Proses ini melibatkan fenomena fisik seperti pengendapan maupun pengapungan. Penyisihan padatan memanfaatkan berat jenis padatan. Jika berat jenisnya lebih besar dari air, maka proses penyisihannya dilakukan melalui pengendapan. Sebaliknya, jika berat jenisnya lebih rendah dari air, proses penyisihan dilakukan melalui proses pengapungan.

Proses Kimia

Dalam proses kimia, pengolahan limbah dilakukan dengan cara menambahkan bahan-bahan kimia tertentu ke dalam air limbah untuk menggabungkan atau mengikat partikel-partikel sehingga akhirnya memiliki massa yang lebih besar . Partikel gabungan ini biasa disebut flok. Flok yang terbentuk kemudian disisihkan dari dalam air limbah melalui proses pengendapan.

Proses Biologi

Pengolahan air limbah dengan proses biologi memanfaatkan mikroorganisme untuk mengkonsumsi polutan-polutan yang berupa zat organik. Zat-zat organik ini merupakan makanan bagi mikroorganisme yang diperlukan untuk pertumbuhan. Jenis pengolahan secara biologi dapat dibedakan berdasarkan cara mikroorganisme tumbuh di dalam unit pengolahan limbah. Cara tumbuh mikroorganisme dapat secara melekat (attached growth) maupun tersuspensi (suspended growth). Mikroorganisme yang tumbuh secara melekat akan membutuhkan media sebagai tempat menempel. Media-media yang ditumbuhi mikroba tersebut nantinya akan berfungsi sebagai filter untuk menyaring polutan dari dalam air limbah.

Langkah - langkah Pengolahan Air Limbah

Tujuan utama pengolahan air limbah ialah untuk mengurai kandungan bahan pencemar di dalam air terutama senyawa organik, padatan tersuspensi, mikroba patogen, dan senyawa organik yang tidak dapat diuraikan oleh mikroorganisme yang terdapat di alam. Pengolahan air limbah tersebut dapat dibagi menjadi 5 (lima) tahap:

1 Pengolahan Awal (Pretreatment)
Tahap pengolahan ini melibatkan proses fisik yang bertujuan untuk menghilangkan padatan tersuspensi dan minyak dalam aliran air limbah. Beberapa proses pengolahan yang berlangsung pada tahap ini ialah screen and grit removal, equalization and storage, serta oil separation.

2 Pengolahan Tahap Pertama (Primary Treatment)
Pada dasarnya, pengolahan tahap pertama ini masih memiliki tujuan yang sama dengan pengolahan awal. Letak perbedaannya ialah pada proses yang berlangsung. Proses yang terjadi pada pengolahan tahap pertama ialah neutralization, chemical addition and coagulation, flotation, sedimentation, dan filtration.

3 Pengolahan Tahap Kedua (Secondary Treatment)
Pengolahan tahap kedua dirancang untuk menghilangkan zat-zat terlarut dari air limbah yang tidak dapat dihilangkan dengan proses fisik biasa. Peralatan pengolahan yang umum digunakan pada pengolahan tahap ini ialah activated sludge, anaerobic lagoon, tricking filter, aerated lagoon, stabilization basin, rotating biological contactor, serta anaerobic contactor and filter.

4 Pengolahan Tahap Ketiga (Tertiary Treatment)
Proses-proses yang terlibat dalam pengolahan air limbah tahap ketiga ialah coagulation and sedimentation, filtration, carbon adsorption, ion exchange, membrane separation, serta thickening gravity or flotation.

5 Pengolahan Lumpur (Sludge Treatment)
Lumpur yang terbentuk sebagai hasil keempat tahap pengolahan sebelumnya kemudian diolah kembali melalui proses digestion or wet combustion, pressure filtration, vacuum filtration, centrifugation, lagooning or drying bed, incineration, atau landfill.

Sumber - sumber Air Limbah

Menurut Ehless dan Steel, air limbah adalah cairan buangan yang berasal dari rumah tangga, industry, dan tempat-tempat umum lainnya dan biasanya mengandung bahan-bahan atau zat yang dapat membehayakan kehidupan manusia serta

mengganggu kelestarian lingkungan

Air limbah dapat berasal dari berbagai sumber, antara lain:

1. Rumah tangga

Contoh: air bekas cucian,air bekas memasak, air bekas mandi, dan sebagainya.

2. Perkotaan

Contoh: air limbah dari perkantoran, perdagangan, selokan, dan dari tempat-tempat ibadah.

3. Industri

Contoh: air limbah dari pabrik baja, pabrik tinta, pabrik cat, dan pabrik karet.

Industri dan kegiatan lainnya yang mempunyai air buangan yang membentuk limbah cair dalam skala besar harus melakukan penanganan agar tidak berdampak pada lingkungan disekitarnya. Apabila limbah cair tersebut tidak dilakukan pengolahan dan dibuang langsung ke lingkungan umum, sungai, danau, laut akan berdampak pada lingkungan karena jumlah polutan di dalam air menjadi semakin tinggi. Pada dasarnya ada dua alternative penanganan yaitu membawa limbah cair ke pusat pengolahan limbah atau memiliki sendiri instalasi pengolahan air limbah (IPAL) proses pengolahan limbah cair pada dasarnya dikelompokkan menjadi tiga tahap yaitu proses pengolahan primer, sekunder, dan tersier. ( Sunu.P., 2001)

Sifat - sifat Air Limbah

Domestik

Limbah domestic adalah semua buangan yang berasal dari kamar mandi, kakus, dapur, tempat cuci pakaian, cuci peralatan rumah tangga, apotek, rumah sakit, rumah makan dan sebagainya yang secara kuantitatif limbah tadi terdiri dari zat organic baik berupa zat padat ataupun cair, bahan berbahaya, dan beracun, garam terlarut, lemah dan bakteri terutama golongan fekal coli, jasad pathogen, dan parasit.

Non domestik

Limbah domestic sangat bervariasi, terlebih lebih untuk limbah industri. Limbah pertanian biasanya terdiri atas bahan padat bekas tanaman yang besifat organis, bahan pemberantas hama dan penyakit ( peptisida bahan pupuk yang mengandung nitrogen, fosfor, sulfur, mineral, dan sebagainya. (Sastrawijaya.T.A. 2001).

Dalam air buangan terdapat zat organic yang terdiri dari unsure karbon, hydrogen, dan oksigen dengan unsure tambahan yang lain seperti nitrogen, belerang dan lain-lain yang cenderung menyerap oksigen.

Bentuk lain untuk mengukur oksigen ini adalah COD. Pengukuran ini diperlukan untuk mengukur kebutuhan oksigen terhadap zat organic yang sukar dihancurkan secara oksidasi. Oleh karena itu dibutuhkan bantuan pereaksi oksidator yang kuat dalam suasana asam. Nilai BOD selalu lebih kecil dari pada nilai COD diukur pada senyawa organic yang dapat diuraikan maupun senyawa organic yang tidak dapat berurai. ( Agusnar.H.2008 )

Laju aliran dan keragaman laju aliran merupakan factor penting dalam rancangan proses. Sejumlah unit dalam kebanyakan system penanganan harus

dirancang berdasarkan puncak laju aliran dan memberikan pertimbangan untuk meminimumkan keragaman laju aliran bila mana mungkin. ( Jenie.L.S.1993 )

Mikrokomputer, Mikrokontroler, Mikroprosesor

1. MIKROKOMPUTER

Sistem Komputer yang kita ketahui dalam keseharian adalah yang terdapat pada PC. Suatu sistem komputer bekerja dengan ditandai adanya interaksi antara komputer dan peripheral (hadware-nya) dengan program dan sistem operasi (softwarenya).

Komputer (CPU) adalah “otak” dari sistem tersebut sedangkan peripheral menghubungkan “otak” tersebut dengan dunia luar. Kerja suatu sistem komputer dioperasikan oleh sistem operasi dan program.

Suatu sistem komputer terdiri atas tiga bagian utama:
1. CPU (Central Processing Unit)
CPU terdiri atas dua bagian yaitu:

1. CU (Control Unit) :
Ini adalah unit pengendali. Fungsi utama unit pengendali (CU) adalah mengambil, mengkode, dan melaksanakan instruksi sebuah program yang tersimpan dalam memori. Unit pengendali mengatur urutan operasi seluruh sistem. Unit ini juga menghasilkan dan mengatur sinyal pengendali yang diperlukan untuk menyerempakkan operasi, juga aliran dan instruksi program.
ALU (Arithmetic Logic Unit):
Unit ini berfungsi melaksanakan operasi aritmatik serta operasi-operasi logika.

2. Memory Unit (Unit Penyimpan)
Unit-unit ini mengandung program-program yang bersangkutan dan data yang sedang diolah.

3. I/O (Unit Pengontrol Masukan dan Pengeluaran)
Unit ini melakukan hubungan dengan peripheral.

Sistem Mikrokomputer

Bila sebuah komputer dibangun dalam sebuah PCB tunggal maka disebut minikomputer. Dan sebuah CPU yang dipakai dalam sebuah chip semikonduktor disebut mikroprosessor. Mikrokomputer sendiri adalah sebuah komputer yang dikonstruksi dari sebuah mikroprosesor dengan ditambahkan unit memori serta sistem I/O. Sistem mikrokomputer sama dengan yang terdapat pada sistem komputer. Untuk menanggulangi berbagai macam kerja yang harus dilakukan, biasanya diberikan “logika tambahan” atau rangkaian logika lain misalnya tri-state buffer, buffer, decoder, multiplexer.

Ciri utama sistem mikrokomputer : hubungan yang berbentuk “bus”. (Istilah bus diambil dari bahasa latin omnibus yang berarti kepada/untuk semua). Bus menunjukkan hubungan antara komponen-komponen secara elektris. Bus meneruskan data, alamat-alamat (address) atau sinyal pengontrol.

Bagian-Bagian Sistem Mikrokomputer

Di atas telah dijelaskan susunan sistem mikrokomputer. Sistem mikrokomputer terdiri dari bagian-bagian yang berfungsi sama penting.

1. CPU/Mikroprosesor

Mikroprosesor berfungsi sebagai unit pengolah utama (CPU). Unit ini terdiri dari sebuah kalkulator dan unit pengontrol (CU). Unit kalkulator dari mikroprosesor terdiri dari register atau daftar (sebuah memori sementara yang cepat dan kecil), ALU, register status (menunjukkan keadaan sesaat dari perhitungan) dan sebuah pengkode.

2. Memori
a. RAM (Random Access Memory)

RAM adalah unit memori yang dapat dibaca dan/atau ditulisi. Data dalam RAM bersifat volatile (akan hilang bila power mati). RAM hanya digunakan untuk menyimpan data sementara, yaitu data yang tidak begitu penting (tidak masalah bila hilang akibat aliran daya listrik terputus). Ada dua macam RAM yaitu RAM statik dan RAM dinamik. RAM statik adalah flipflop yang terdiri dari komponen seperti resistor, transistor, dioda dan sebagainya. Setiap 1 bit informasi tersimpan hingga sel “dialamatkan” dan “ditulis-hapuskan”. Keuntungan dari RAM statik adalah akses atau jalan masuk yang bebas ke setiap tempat penyimpanan yang diinginkan, dan karena itu kecepatan masuk ke dalam memori terhitung relatif tinggi. RAM dinamik menyimpan bit informasi sebagai muatan. Sel memori elementer dibuat dari kapasistansi gerbang-substrat transistor MOS. Keuntungan RAM dinamik adalah sel-sel memori yang lebih kecil sehingga memerlukan tempat yang sempit, sehingga kapasistas RAM dinamik menjadi lebih besar dibanding RAM statik. Kerugiannya adalah bertambahnya kerumitan pada papan memori, karena diperlukannya rangkaian untuk proses penyegaran (refresh). Proses penyegaran untuk kapasitor ini dilakukan setiap 1 atau 2 mili detik.

b. ROM (Read Only Memory)

ROM merupakan memori yang hanya dapat dibaca. Data tidak akan terhapus meskipun aliran listrik terputus (non-volatile). Karena sifatnya, program-program disimpan dalam ROM. Beberapa tipe ROM:
- ROM Murni : yaitu ROM yang sudah diprogram oleh pabrik atau dapat juga program yang diminta untuk diprogramkan ke ROM oleh pabrik.
- PROM (Programmable Random Access Memory) : ROM jenis ini dapat diprogram sendiri akan tetapi hanya sekali pakai (tidak dapat diprogram ulang).
- EPROM (Erasable Programmable Random Access Memory) : yaitu jenis ROM yang dapat diprogram dan diprogram ulang.


c. Input/Output (I/O)

Piranti Input/Output (I/O interface) dibutuhkan untuk menghubungkan piranti di luar sistem. I/O dapat menerima/memberi data dari/ke mikroprosesor. Untuk menghubungkan antara I/O interface dengan mikroprosesor dibutuhkan piranti address. Dua macam I/O interface yang dipakai yaitu: serial dan paralel. Piranti serial (UART/universal asynchronous receiver-transmitter) merupakan pengirim-penerima tunggal (tak serempak). UART mengubah masukan serial menjadi keluaran paralel dan mengubah masukan paralel menjadi keluaran serial. PIO (paralel input output) merupakan pengirim-penerima serempak. PIO dapat diprogram dan menyediakan perantara masukan dan keluaran dasar untuk data paralel 8 bit.

Sistem Bus

Bus menghubungkan semua komponen dalam unit mikrokomputer. Ada tiga tipe bus yaitu:
- Data Bus (bus-D) : bus dengan delapan penghantar, data dapat diteruskan dalam arah bolak-balik (lebar data 8 bit) yaitu dari mikroprosesor ke unit memori atau modul I/O dan sebaliknya.
- Control Bus (bus-C) : meneruskan sinyal-sinyal yang mengatur masa aktif modul mikrokomputer yang sesuai dengan yang diinginkan menurut kondisi kerja.
- Address Bus (bus-A) : meneruskan data alamat (misal alamat 16 bit), dari penyimpan atau dari saluran masukan/keluaran yang diaktifkan pada saat tertentu.
Hubungan dalam masing-masing bus berupa kabel paralel 8 bit (jalur) maupum 16 bit (jalur).

2. MIKROKONTROLER

Arsitektur mikrokontroler MCS-51 diotaki oleh CPU 8 bit yang terhubung melalui satu jalur bus dengan memori penyimpanan berupa RAM dan ROM serta jalur I/O berupa port bit I/O dan port serial. Selain itu terdapat fasilitas timer/counter internal dan jalur interface address dan data ke memori eksternal.

Blok sistem mikrokontroler MCS-51 adalah sebagai berikut.

Salah satu tipe mikrokontroler arsitektur MCS-51 yang banyak digunakan saat ini adalah tipe Atmel 89S51. Tipe ini banyak digunakan karena memiliki fasilitas on-chip flash memory dan In System Programming. Berikut adalah feature-feature untuk mikrokontroler tipe 89S51 buatan Atmel.

• 4K bytes Flash ROM
• 128 bytes RAM
• 4 port @ 8-bit I/O (Input/Output) port
• 2 buah 16 bit timer
• Interface komunikasi serial
• 64K pengalamatan code (program) memori
• 64K pengalamatan data memori
• Prosesor Boolean (satu bit – satu bit)
• 210 lokasi bit-addressable
• Fasilitas In System Programming (ISP)

MEMORY MAP MIKROKONTROLER MCS-51

PENJELASAN FUNGSI PIN MIKROKONTROLER MCS-51

IC mikrokontroler dikemas (packaging) dalam bentuk yang berbeda. Namun pada dasarnya fungsi kaki yang ada pada IC memiliki persamaan. Gambar salah satu bentuk IC seri mikrokontroler MCS-51 dapat dilihat berikut.

Berikut adalah penjelasan fungsi tiap kaki yang biasa ada pada seri mikrokontroler MCS-51.

A. Port 0
Merupakan dual-purpose port (port yang memiliki dua kegunaan). Pada desain yang minimum (sederhana) digunakan sebagai port I/O (Input/Output). Pada desain lebih lanjut pada perancangan dengan memori eksternal digunakan sebagai data dan address yang di-multiplex. Port 0 terdapat pada pin 32-39.

B. Port 1
Merupakan port yang hanya berfungsi sebagai port I/O, kecuali pada IC 89S52 yang menggunakan P1.0 dan P1.1 sebagai input eksternal untuk timer ketiga (T3). Port 1 terdapat pada pin 1-8.

C. Port 2
Merupakan dual-purpose port. Pada desain minimum digunakan sebagai port I/O. Pada desain lebih lanjut digunakan sebagai high byte dari address. Port 2 terdapat pada pin 21-28.

D. Port 3
Merupakan dual-purpose port. Selain sebagai port I/O juga mempunyai fungsi khusus yang ditunjukkan pada tabel berikut.

PIN	FUNGSI KHUSUS
P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7	RXD ( serial input port ) TXD ( serial output port ) _INT0 ( external interrupt 0 ) _INT1 ( external interrupt 1 ) T0 ( timer 0 external input ) T1 ( timer 1 external input ) _WR ( external data memory write strobe ) _RD ( external data memory read strobe )

E. PSEN (Program Store Enable)
PSEN adalah kontrol sinyal yang mengijinkan untuk mengakses program (code) memori eksternal. Pin ini dihubungkan ke pin OE (Output Enable) dari EPROM. Sinyal PSEN akan 0 pada tahap fetch (penjemputan) instruksi. PSEN akan selalu bernilai 0 pada pembacaan program memori internal. PSEN terdapat pada pin 29.

F. ALE (Address Latch Enable)
ALE digunakan untuk men-demultiplex address dan data bus. Ketika menggunakan program memori eksternal port 0 akan berfungsi sebagai address dan data bus. Pada setengah paruh pertama memory cycle ALE akan bernilai 1 sehingga mengijinkan penulisan alamat pada register eksternal dan pada setengah paruh berikutnya akan bernilai satu sehingga port 0 dapat digunakan sebagai data bus. ALE terdapat pada pin 30.

G. EA (External Access)
Jika EA diberi masukan 1 maka mikrokontroler menjalankan program memori internal saja. Jika EA diberi masukan 0 (ground) maka mikrokontroler hanya akan menjalankan program memori eksternal (PSEN akan bernilai 0). EA terdapat pada pin 31.

H. RST (Reset)
RST pada pin 9 merupakan pin reset. Jika pada pin ini diberi masukan 1 selama minimal 2 machine cycle maka system akan di-reset dan register-register internal akan berisi nilai default tertentu dan program kembali mengeksekusi dari alamat paling awal.

I. On-Chip Oscillator
Mikrokontroler MCS-51 telah memiliki on-chip oscillator yang dapat bekerja jika di-drive menggunakan kristal. Tambahan kapasitor diperlukan untuk menstabilkan sistem. Nilai kristal yang biasa digunakan pada 89S51/89S52 adalah sekitar 12 MHz, dan maksimum sampai 24 MHz. On-chip oscillator tidak hanya dapat di-drive dengan menggunakan kristal, tapi juga dapat digunakan TTL oscillator.

J. Koneksi Power
Mikrokontroler biasanya beroperasi pada tegangan 3.3 volt atau 5 volt (tergantung serinya). Pin Vcc terdapat pada pin 40 sedangkan Vss (ground) terdapat pada pin 20.

3. MIKROPROSESOR

Sejak Intel mengeluarkan seri 4004 sekitar tahun 1970 dikenal ada dua jenis arsitektur mikroprosesor dilihat dari cara penggunaan memorinya. Jauh sebelum ini, pada tahun 1944 Howard Aiken dari Harvard University bekerja sama dengan engineer IBM membuat mesin electromechanical yang terbuat dari banyak sekali transistor tabung dan relay. Mesin ini dikenal sebagai komputer pertama di dunia yang diberi nama Harvard Mark I. Belakangan baru diketahui bahwa sebelumnya pada tahun 1941 Konrad Zuse dari Jerman sudah membuat mesin yang dapat diprogram dan bekerja dengan sistem biner. Namun karena Jerman kala itu terisolasi saat perang dunia ke-II, Harvard Mark I diyakini sebagai komputer pertama yang memakai prinsip digital.

Mesin Harvard ini tidak lain adalah mesin kalkulator yang dikendalikan oleh pita kertas yang berisi instruksi. Waktu itu belum terpikirkan konsep komputer yang memakai memori. Hanya sebelumnya Alan Turing seorang ahli matematika Inggris pada tahun 1939 mengemukanan konsep mesin universal (universal machine). Hampir satu dekade kemudian pada tahun 1945, Dr. John von Neumann ahli matematika yang lahir di Budapest Hongaria, membuat tulisan mengenai konsep komputer yang menurutnya penting untuk menyimpan instruksi dan data pada memori. Sehingga mesin komputer ini dapat bekerja untuk berbagai keperluan.

Dari dulu hingga saat ini konsep dasar dari komputer yang dikendalikan oleh program sekuensial masih sama, yaitu terdiri dari CPU, Memori dan I/O (input-output). CPU (Central Processing Unit) sendiri terdiri dari blok unit control dan ALU (Aritmathic Logic Unit). Konsep dasarnya semua sama, tetapi kemudian adalah bagaimana implementasi dan realisasinya. Desainer dan pabrik mikroprosesor membuatnya dengan arsitektur yang berbeda-beda.

Sebagai pionir era komputer digital, nama Harvard dan Von Neumann diadopsi untuk menggambarkan dua tipe arsitektur mikroprosesor. Kedua arsitektur itu berbeda pada cara penempatan memorinya dan dikenal dengan sebutan arsitektur Harvard dan arsitektur Von Neumann.

Arsitektur Von Neumann adalah arsitektur komputer yang menempatkan program (ROM=Read Only Memory) dan data (RAM=Random Access Memory) dalam peta memori yang sama. Arsitektur ini memiliki address dan data bus tunggal untuk mengalamati program (instruksi) dan data. Contoh dari mikrokontroler yang memakai arsitektur Von Neumann adalah keluarga 68HC05 dan 68HC11 dari Motorola.

Sebaliknya, arsitektur Harvard memiliki dua memori yang terpisah satu untuk program (ROM) dan satu untuk data (RAM). Intel 80C51, keluarga Microchip PIC16XX, Philips P87CLXX dan Atmel AT89LSXX adalah contoh dari mikroprosesor yang mengadopsi arsitektur Harvard. Kedua jenis arsitektur ini masing-masing memiliki keungulan tetapi juga ada kelemahannya.

Dengan arsitektur Von Neuman prosesor tidak perlu membedakan program dan data. Prosesor tipe ini tidak memerlukan control bus tambahan berupa pin I/O khusus untuk membedakan program dan data. Karena kemudahan ini, tidak terlalu sulit bagi prosesor yang berarsitektur Von Neumann untuk menambahan peripheral eksternal seperti A/D converter, LCD, EEPROM dan devais I/O lainnya. Biasanya devais eksternal ini sudah ada di dalam satu chips, sehingga prosesor seperti ini sering disebut dengan nama mikrokontroler (microcontroller).

Arsitektur Von Neumann

Keuntungan lain dengan arrrsitektur Von Neumann adalah pada fleksibilitas pengalamatan program dan data. Biasanya program selalu ada di ROM dan data selalu ada di RAM. Arsitektur Von Neumann memungkinkan prosesor untuk menjalankan program yang ada didalam memori data (RAM). Misalnya pada saat power on, dibuat program inisialisasi yang mengisi byte di dalam RAM. Data di dalam RAM ini pada gilirannya nanti akan dijalankan sebagai program. Sebaliknya data juga dapat disimpan di dalam memori program (ROM). Contohnya adalah data look-up-table yang ditaruh di ROM. Data ini ditempatkan di ROM agar tidak hilang pada saat catu daya mati. Pada mikroprosesor Von Neumann, instruksi yang membaca data look-up-table atau program pengambilan data di ROM, adalah instruksi pengalamatan biasa. Sebagai contoh, pada mikrokontroler 8bit Motorola 68HC11 program itu ditulis dengan :

LDAA $4000 ; A <-- $4000

Program ini adalah instruksi untuk mengisi accumulator A dengan data yang ada di alamat 4000 (ROM).

Instruksi tersebut singkat hanya perlu satu baris saja. Pada prinsipnya, kode biner yang ada di ROM atau di RAM bisa berupa program dan bisa juga berupa data.

Arsitektur Von Neumann bukan tidak punya kelemahan, diantaranya adalah bus tunggalnya itu sendiri. Sehingga instruksi untuk mengakses program dan data harus dijalankan secara sekuensial dan tidak bisa dilakukan overlaping untuk menjalankan dua isntruksi yang berurutan. Selain itu bandwidth program harus sama dengan banwitdh data. Jika memori data adalah 8 bits maka program juga harus 8 bits. Satu instruksi biasanya terdiri dari opcode (instruksinya sendiri) dan diikuti dengan operand (alamat atau data). Karena memori program terbatas hanya 8 bits, maka instruksi yang panjang harus dilakukan dengan 2 atau 3 bytes. Misalnya byte pertama adalah opcode dan byte berikutnya adalah operand. Secara umum prosesor Von Neumann membutuhkan jumlah clock CPI (Clock per Instruction) yang relatif lebih banyak dan walhasil eksekusi instruksi dapat menjadi relatif lebih lama.

Arsitektur Harvard

Pada mikroprosesor yang berarsitektur Harvard, overlaping pada saat menjalankan instruksi bisa terjadi. Satu instruksi biasanya dieksekusi dengan urutan fetch (membaca instruksi ), decode (pengalamatan), read (membaca data), execute (eksekusi) dan write (penulisan data) jika perlu. Secara garis besar ada dua hal yang dilakukan prosesor yaitu fetching atau membaca perintah yang ada di memori program (ROM) dan kemudian diikuti oleh executing berupa read/write dari/ke memori data (RAM). Karena pengalamatan ROM dan RAM yang terpisah, ini memungkinkan CPU untuk melakukan overlaping pada saat menjalankan instruksi. Dengan cara ini dua instruksi yang beurutan dapat dijalankan pada saat yang hampir bersamaan. Yaitu, pada saat CPU melakukan tahap executing instruksi yang pertama, CPU sudah dapat menjalankan fetching instruksi yang ke-dua dan seterusnya. Ini yang disebut dengan sistem pipeline, sehingga program keseluruhan dapat dijalankan relatif lebih cepat.

prinsip pipeline

Pada arsitektur Harvard, lebar bit memori program tidak mesti sama dengan lebar memori data. Misalnya pada keluarga PICXX dari Microchip, ada yang memiliki memori program dengan lebar 12,14 atau 16 bits, sedangkan lebar data-nya tetap 8 bits. Karena bandwith memori program yang besar (16 bits), opcode dan operand dapat dijadikan satu dalam satu word instruksi saja. Tujuannya adalah supaya instruksi dapat dilakukan dengan lebih singkat dan cepat.

Kedua hal di atas inilah yang membuat prosesor ber-arsitektur Harvard bisa memiliki CPI yang kecil. PICXX dari Microchip dikenal sebagai mikroprosesor yang memiliki 1 siklus mesin (machine cycle) untuk tiap instruksinya, kecuali instruksi percabangan.

Dari segi kapasitas memori, tentu arsitektur Harvard memberi keuntungan. Karena memori program dan data yang terpisah, maka kavling total memori program dan data dapat menjadi lebih banyak. Mikrokontroler 8bit Motorola 68HC05 memiliki peta memori 64K yang dipakai bersama oleh RAM dan ROM. Oleh sebab itu pengalamatan ROM dan RAM hanya dapat mencapai 64K dan tidak lebih. Sedangkan pada mikrokontroler Intel keluarga 80C51 misalnya, memori program (ROM) dan memori data (RAM) masing-masing bisa mencapai 64K.

Tetapi ada juga kekurangannya, arsitektur Harvard tidak memungkinkan untuk menempatkan data pada ROM. Kedengarannya aneh, tetapi arsitektur ini memang tidak memungkinkan untuk mengakses data yang ada di ROM. Namun hal ini bisa diatasi dengan cara membuat instruksi dan mekanisme khusus untuk pengalamatan data di ROM. Mikroprosesor yang memiliki instruksi seperti ini biasanya disebut ber-arsitektur Modified Harvard. Instruksi yang seperti ini dapat ditemukan pada keluarga MCS-51 termasuk Intel 80C51, P87CLXX dari Philips dan Atmel AT89LSXX. Tetapi instruksi itu keseluruhannya menjadi program yang lebih panjang seperti contoh program dengan 80C51 berikut ini.

MOV DPTR,#4000 ;DPTR = $4000

CLR A ;@A = 0

MOVC A,@A+DPTR ;A <-- (DPTR+@A)

Urutan program di atas adalah :

1. load/isi data pointer dengan #4000

2. set accumulator A = 0 sebagai offset

3. load/isi accumulator A dengan data di alamat 4000+offset

Bandingkan dengan instruksi 68HC11 yang cukup dengan satu instruksi LDAA $4000.

Seperti yang dikemukan pada tulisan ini, Arsitektur Harvard dan Von Neuman keduanya memiliki kelebihan sekaligus juga kekurangan. Dalam memilih prosesor tentu saja tidak hanya dengan mempertimbangkan arsitekturnya. Motorola dengan varian singlechip-nya ada yang dilengkapi dengan konventer A/D dan D/A, PWM control, port I/O, EEPROM dan sebagainya. Tetapi tidak ketinggalan juga keluarga Intel 80C51 dan klonnya, memperkenalkan bus serial I²C yang sangat praktis untuk penambahan devais eksternal. Intel based MCS-51 adalah arsitektur yang paling banyak diadopsi misalnya oleh Philips dan Atmel, sehingga kompatibilitas diantaranya semakin besar.

Karena desain arsitektur yang demikian, jumlah siklus mesin (machine cycle) per instruksi keluarga 68HC05/11 relatif lebih banyak dari keluarga 80C31/51. Misalnya instruksi 68HC05 Motorola untuk program percabangan, seperti contoh dibawah ini diselesaikan dengan 6 siklus mesin.

Motorola 68HC05/11 :

DECX

BNE LOOP

Intel 80C31/51 :

DJNZ R0,LOOP

Dibandingkan dengan 80C51 Intel, instruksi yang sama dapat diselesaikan dengan 2 siklus mesin saja.

Namun demikian satu siklus instruksi, kecepatannya ditentukan juga oleh peran kristal/osilator. Satu siklus mesin mikrokontroler Motorola adalah frekuensi kristal dibagi 4 sedangkan untuk Intel dibagi 12. Sehingga jika menggunakan kristal yang sesuai, program percabangan itu dapat diselesaikan oleh kedua contoh mikrokontroler di atas dalam waktu yang relatif sama.

DAFTAR PUSTAKA :

http://rosyid-op-amp.blogspot.com/

MACAM-MACAM KOMPONEN ELEKTRONIKA

Elektronika adalah ilmu yang mempelajari alat listrik arus lemah yang dioperasikan dengan cara mengontrol aliran elektron atau partikel bermuatan listrik dalam suatu alat seperti komputer, peralatan elektronik, termokopel, semikonduktor, dan lain sebagainya. Ilmu yang mempelajari alat-alat seperti ini merupakan cabang dari ilmu fisika, sementara bentuk desain dan pembuatan sirkuit elektroniknya adalah bagian dari teknik elektro, teknik komputer, dan ilmu/ teknik elektronika dan instrumentasi.Dalam rangkaian elektronika terdapat bermacam-macam komponen. Ada transistor, resistor, IC, trafo dan lain-lain. Komponen-komponen ini dikategorikan menjadi bagian-bagian berikut:
Komponen Pasif : yaitu komponen yang menunjukkan hubungan linear antara arus dan tegangan, jika komponen tersebut berada di dalam pengaruh medan listrik
A.resistor atau tahanan adalah suatu bahan yang dapat menghambat arus listrik

*Jenis-jenis resistor tetap

Yaitu resistor yang nilainya tidak dapat berubah, jadi selalu tetap (konstan).
Resistor ini biasanya dibuat dari nikelin atau karbon. Berfungsi sebagai
pembagi tegangan, mengatur atau membatasi arus pada suatu rangkaian
serta memperbesar dan memperkecil tegangan.

.Resistor gulungan kawatresistor yang nilainya tidak dapat berubah, jadi selalu tetap (konstan)..Resistor Lapisan karbon

.Resistor lapisan oksidasi logam

.Resistor komposisi karbon

*Jenis-jenis resistor variabel

Yaitu resistor yang nilainya dapat berubah-ubah dengan jalan menggeser atau memutar toggle pada alat tersebut, sehingga nilai resistor dapat kita tetapkan sesuai dengan kebutuhan. Berfungsi sebagai pengatur volume (mengatur besar kecilnya arus), tone control pada sound

✔ Potensiometer

➔ Geser

➔ Putar

✔ Trimmer Potensiometer (TRIMPOT)

Resistor atau hambatan r diukur dalam satuan Ohm ( disimbolkan dengan “ Ω “ ).Bila dihubungkan dengan tegangan v ( satuannya Volt ) dan kuat arus I ( satuannya Ampere ) mempunyai rumus sebagai berikut :
V = I . R
R = V / I

B.kapasitor atau kondensator → komponen dasar elektronika yang dapat menyimpan atau mengeluarkan muatan listrik

Fungsi kapasitor

✔ Memisahkan arus AC dan arus DC

✔ Meratakan arus DC pada penyearah arus

✔ Mengontrol frekuensi pada rangkaian isolator

✔ Menyimpan muatan listrik✗ Jenis-jenis kapasitor

✔ Kapasitor polar (ELCO)

✔ Kapasitor Non Polar (Kapasitor Kertas, Kapasitor Kermik, Kpasitor Mika, Kapasitor Poliester)

✔ Kapasitor Variabel (VARCo, TRIMMER)

Jenis kapasitor:

Kapasitor keramik
oksida dan oksida lainSesuai dengan namanya, kapasitor ini mempunyai dielektrik dari keramik. Dielektriknya umumnya berupa campuran antara titanium , dengan elektrode logam. Jenis kapasitor ini tidak memiliki kutub positif maupun negatif, jadi pemasangannya dalam PCB bisa terbalik tanpa mengalami masalah.
Ada dua sumber yang menyatakan tentang kapasitor keramik:
Kekuatan dari dielektriknya sangat kuat, dan berkapasitas besar. Pada umumnya jenis kapasitor ini digunakan untuk meredam bunga api. Misalnya bunga api yang timbul pada platina kendaraan bermotor.
Karena terbuat dari keramik, kondensator ini memiliki kapasitas yang kecil yaitu di bawah 1 mikrofarad. Umumnya digunakan dalam rangkaian penguat frekuensi menengah.
Tapi saya condong kepada yang kedua. Karena dalam kenyataannya apabila kita memang menggunakan kondensator keramik dalam rankaian radio. Mengenai yang pertama saya kurang tahu mengenai hal itu.

Kapasitor KertasJenis kapasitor ini menggunakan lapisan kertas setebal antara 0..02 – 0.05 mm dengan diapit oleh dua lembar kertas alumunium.
Kapasitor Elektrolit (Elco)
Kapasitor jenis ini menggunakan elektrolit sebagai dielektriknya. Umumnya oksida aluminium. Memiliki kaki positif maupun negatif, jadi usahakan jangan sampai terbalik. Digunakan sebagai perata denyutan listrik DC. Di badan kapasitor ini terdapat tanda untuk mengetahui mana kaki minus.
Kapasitor dengan dielektrik Udara
Jenis kapasitor ini menggunakan udara sebagai dielektriknya. Sebagai contoh tuner radio FM adalah jenis kapasitor udara. Cara kerja dari kapasitor ini mirip dengan varco. Besarnya kapasitas ditentukan dengan luas penampang yang saling berhadapan. Tuner diputar untuk mengubah kapasitas kapasitor sekaligus mengubah frekuensinya.
Varco
Varco atau variable condensator adalah jenis kapasitor yang dapat diubah-ubah kapasitasnya.
Dan beberapa jenis lainnya.

Kapasitas kapasitorPada umumnya kapasitas kapasitor dinyatakan dalam mikrofarad. Karena dalam kehidupan sehari-hari 1 farad sudah sangat besar apabila digunakan dalam rankaian. Kapasitas kapasitor didefinisikan sebagai berikut:
“perbandingan tetap antara muatan (q) yang tersimpan dalam kapasitor dan beda potensial antara kedua plat konduktornya (v)”
Dari definisi di atas kita dapatkan rumus berikut:
C=q/v
Dengan:
C= kapasitas kapasitor (Farad)
q= muatan yang tersimpan (coulomb)
v= beda potensial (volt)
pada kapasitor apabila di pasangkan kepada rangkaian listrik, pasti mendapatkan muatan berbeda. Satu positif lainnya negatif.

Apabila kedua plat diberikan muatan q+ dan q-, beda potensial v, luas permukaan A, dan jarak antara plat adalah d, maka kapasitasnya dapat dirumuskan sebagai berikut
E=q/Aε0 dengan memasukkan rumus E=v/d dan diperoleh
C= ε0A/d
Dengan:
C= kapasitas kapasitor (Farad)
q= muatan yang tersimpan (coulomb)
v= beda potensial (volt)
ε0= permitivitas ruang hampa (8,85x10-12 C2N-2m-2)
d= luas plat (m2)
Dielektrik
Dielektrik didefinisikan sebgai berikut:
“bahan isolator yang digunakan untuk memisahkan kedua plat konduktor pada suatu kapasitor plat sejajar”
Tebal, jenis dan luas sangat menentukan besarnya kapasitas yang akan didapatkan.
Rangkaian KapasitorRangkaian kapasitor terdiri dari jenis rangkaian paralel, seri dan campuran.
ParalelTujuan dari memaralelkan kapasitor adalah untuk mendapatkan kapasitas yang lebih besar.
qtotal= q1+ q2+...
Vtotal=V1=V2=...
Ctotal=C1+C2+...
SeriTujuan menggunakan rangkaian seri adalah untuk mendapatkan nilai yang lebih kecil.
qtotal= q1= q2=...
Vtotal=V1+V2+...
1/Ctotal=1/C1+1/C2+…
CampuranBertujuan untuk mendapatkan nilai yang diinginkan sesuai dengan rumus di atas.

C.kumparan/induktor
D.transformator
Dikenal dengan istilah trafo, adalah suatu alat elektronik yang memindahkan energi dari satu sirkuit elektronik ke sirkuit lainnya melalui pasangan magnet. Biasanya dipakai untuk mengubah tegangan listrik dari tinggi ke rendah dan berarti juga mengubah arus listrik dari rendah ke tinggi

EfisiensiEfisiensi transformator dapat diketahui dengan rumus Karena adanya kerugian pada transformator. Maka efisiensi transformator tidak dapat mencapai 100%. Untuk transformator daya frekuensi rendah, efisiensi bisa mencapai 98%.Jenis-jenis transformatorStep-Up

lambang transformator step-up
Transformator step-up adalah transformator yang memiliki lilitan sekunder lebih banyak daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penaik tegangan. Transformator ini biasa ditemui pada pembangkit tenaga listrik sebagai penaik tegangan yang dihasilkan generator menjadi tegangan tinggi yang digunakan dalam transmisi jarak jauh.

Step-Downskema transformator step-down
Transformator step-down memiliki lilitan sekunder lebih sedikit daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penurun tegangan. Transformator jenis ini sangat mudah ditemui, terutama dalam adaptor AC-DC.

Komponen Aktif :

adalah komponen-komponen didalam rangkaian elektronik yang mempunyai penguatan atau mengarahkan aliran arus listrik

*Dioda

→ suatu bahan elektrikum yang tersusun atas 2 elektroda yaitu elektroda positif dan negatif

✗ Prinsip kerja

✔ Forward Biass (arah maju) dari anoda ke katoda

✔ Reverse Biass (arah mundur) dari katoda ke anoda

✗ Jenis-jenis Diode

✔ Dioda Zener = menstabilkan tegangan

✔ Dioda Kristal = Dioda kontak titik

✔ Light Emilting Diode (LED) = Lampu induktor

✔ Photo Diode = pencacah, penghitung

✔ Dioda Silikon = Penyearah Arus

✗ Jenis-jenis resistor yang bergantung pada suhu (TERMISTOR)

✔ NTC ( Negative Temprature Coeficient )

✔ PTC ( Positive Temprature Coeficient )

✗ Fungsi Diode

✔ Penyearah Arus

✔ Pencacah Penghitung

✔ Menstabilkan tegangan

a. dioda cahaya
b. dioda foto
c. dioda laser
d. diode Zener
e. dioda Schottky

transistor : → rancangan komponen yang terdiri dari 3 komponen diode tipe P (+) dan tipe N (-)

✗ Komponen penyusun transistor

Emitor = Pembawa muatan

✔ Basis = Pengatur gerak pembawa muatan dari emitor ke collector

✔ collector = Pengatur gerak pembawa muatan dari emitor ke output

*Fungsi transistor

✔ Penguat arus

✔ Penguat tegangan atau penguat getaran

✔ Pembangkit getaran✔ Saklar· IC (Integrated Circuit) → merupakan kombinasi dari beberapa komponen elektronika yaitu diode, resistor, dan kapasitor kecil. JENIS IC : IC MONOLITHIK, IC HYBRIDA (IC LINEAR, IC TTL, IC CMOL)

JENIS-JENIS TRANSISTOR

Secara umum, transistor dapat dibeda-bedakan berdasarkan banyak kategori:
Materi semikonduktor: Germanium, Silikon, Gallium Arsenide
Kemasan fisik: Through Hole Metal, Through Hole Plastic, Surface Mount, IC, dan lain-lain
Tipe: UJT, BJT, JFET, IGFET (MOSFET), IGBT, HBT, MISFET, VMOSFET, MESFET, HEMT, SCR serta pengembangan dari transistor yaitu IC (Integrated Circuit) dan lain-lain.
Polaritas: NPN atau N-channel, PNP atau P-channel
Maximum kapasitas daya: Low Power, Medium Power, High Power
Maximum frekwensi kerja: Low, Medium, atau High Frequency, RF transistor, Microwave, dan lain-lain
Aplikasi: Amplifier, Saklar, General Purpose, Audio, Tegangan Tinggi, dan lain-lain


BJTBJT (Bipolar Junction Transistor) adalah salah satu dari dua jenis transistor. Cara kerja BJT dapat dibayangkan sebagai dua dioda yang terminal positif atau negatifnya berdempet, sehingga ada tiga terminal. Ketiga terminal tersebut adalah emiter (E), kolektor (C), dan basis (B).
Perubahan arus listrik dalam jumlah kecil pada terminal basis dapat menghasilkan perubahan arus listrik dalam jumlah besar pada terminal kolektor. Prinsip inilah yang mendasari penggunaan transistor sebagai penguat elektronik. Rasio antara arus pada koletor dengan arus pada basis biasanya dilambangkan dengan β atau hFE. β biasanya berkisar sekitar 100 untuk transistor-transisor BJT.



FET
FET dibagi menjadi dua keluarga: Junction FET (JFET) dan Insulated Gate FET (IGFET) atau juga dikenal sebagai Metal Oxide Silicon (atau Semiconductor) FET (MOSFET). Berbeda dengan IGFET, terminal gate dalam JFET membentuk sebuah dioda dengan kanal (materi semikonduktor antara Source dan Drain). Secara fungsinya, ini membuat N-channel JFET menjadi sebuah versi solid-state dari tabung vakum, yang juga membentuk sebuah dioda antara grid dan katode. Dan juga, keduanya (JFET dan tabung vakum) bekerja di "depletion mode", keduanya memiliki impedansi input tinggi, dan keduanya menghantarkan arus listrik dibawah kontrol tegangan input.
FET lebih jauh lagi dibagi menjadi tipe enhancement mode dan depletion mode. Mode menandakan polaritas dari tegangan gate dibandingkan dengan source saat FET menghantarkan listrik. Jika kita ambil N-channel FET sebagai contoh: dalam depletion mode, gate adalah negatif dibandingkan dengan source, sedangkan dalam enhancement mode, gate adalah positif. Untuk kedua mode, jika tegangan gate dibuat lebih positif, aliran arus di antara source dan drain akan meningkat. Untuk P-channel FET, polaritas-polaritas semua dibalik. Sebagian besar IGFET adalah tipe enhancement mode, dan hampir semua JFET adalah tipe depletion mode.
Sirkuit Analog :a.Amplifier atau Penguat
b.Opamp (Operational Amplifier) termasuk negative feedback
c.Amplifier Daya
d.FET (Filed Effect Transistor), JFET, MOSFET, MESFET, MODFET, HEMT
e.CMOS, N-MOS, P-MOS, Pass-transistor
Sirkuit Digital :a.Gerbang logika
b.flip-flop
c.penghitung atau pencacah (Inggris: counter)
d.register
e.multiplekser (MUX) dan DEMUX
f.Penjumlah (Adder), Subtraktor (Pengurang) & Pengganda (Multiplier)
g.mikroprosesor
h.mikrokontroler
i.ADC, DAC, Atmel AVR‎
j.Digital Signal Processor (DSP)
k.FPGA (Field-Programmable Gate Array), ASIC, FPAA, Embedded-FPGA, CPLD
l.Semua jenis komputer digital: komputer super, mainframe, komputer mini, komputer pribadi m.desk-top, laptop, PDA, Smart card, telepon pintar, dll
Alat ukur :
a.Ohm-meter
b.Amper-meter
c.Voltmeter
d.Multimeter
e.Oskiloskop
f.Function generator
g.Digital Signal Analyzer
h.Spectrum meter