BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Teori Dasar
2.1.1 Cairan Tubuh
Elektrolit
adalah zat kimia yang menghasilkan partikel-partikel bermuatan listrik yang
disebut ion jika berada dalam larutan. Cairan dan elektrolit masuk ke dalam
tubuh melalui makanan, minuman, dan cairan intravena dan didistribusi ke
seluruh bagian tubuh. Keseimbangan cairan dan elektrolit berarti adanya
distribusi yang normal dari air tubuh total dan elektrolit ke dalam seluruh
bagian tubuh. Keseimbangan cairan dan elektrolit saling bergantung satu dengan
yang lainnya, jika salah satu terganggu maka akan berpengaruh pada yang
lainnya.
Perpindahan cairan dan elektrolit
tubuh terjadi dalam tiga fase yaitu :
a)
Fase I :
Plasma darah pindah dari seluruh tubuh ke dalam sistem sirkulasi, dan
nutrisi dan oksigen diambil dari paru-paru dan tractus gastrointestinal.
b)
Fase II :
Cairan interstitial dengan
komponennya pindah dari darah kapiler dan sel
c)
Fase III :
Cairan dan substansi yang ada di
dalamnya berpindah dari cairan interstitial masuk ke dalam sel.
Pengelompokan cairan tubuh
ditunjukkan pada gambar 2.1
Gambar 2.1 Letak Cairan
Tubuh
Sumber : Anatomi Fisiologi, 2010. Poltekkes jakarta II
Berdasarkan
gambar 2.1 cairan tubuh dibagi dalam dua kelompok besar yaitu : cairan intraseluler dan cairan ekstraseluler. Cairan intraseluler adalah cairan yang berada
di dalam sel di seluruh tubuh, sedangkan cairan ekstraseluler adalah cairan yang berada di luar sel dan terdiri
dari tiga kelompok yaitu : cairan intravaskuler
(plasma), cairan interstitial dan
cairan transeluler. Cairan intravaskuler (plasma) adalah cairan di
dalam sistem vaskuler, cairan interstitial
adalah cairan yang terletak diantara sel, sedangkan cairan transeluler adalah cairan sekresi khusus seperti cairan
serebrospinal, cairan intraokuler, dan sekresi saluran cerna.
2.1.2 Fungsi dan Komposisi Cairan Tubuh
Lebih kurang 60% berat badan orang dewasa terdiri dari cairan
(air dan elektrolit). Rata-rata seseorang memerlukan sekitar 11 liter cairan
tubuh untuk nutrisi sel dan pembuangan residu jaringan tubuh. Zat terlarut yang
ada dalam cairan tubuh terdiri dari elektrolit dan nonelektrolit. Non elektrolit adalah zat terlarut yang
tidak terurai dalam larutan dan tidak bermuatan listrik, seperti : protein,
urea, glukosa, oksigen, karbondioksida dan asam-asam organik. Sedangkan
elektrolit tubuh mencakup natrium (Na+), kalium (K+), kalsium (Ca++), magnesium
(Mg++), klorida (Cl-), bikarbonat (HCO3-), fosfat (HPO42), sulfat (SO42-).
Garam mineral ketika berada dalam bentuk cairan sel, baik seluruhnya maupun
sebagian berbentuk ion elektron, yaitu kation dan anion. Kation dibentuk oleh
metal (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, dll.), sedangkan anion dibentuk oleh residu asam
(Cl-, HCO-3, SO2-4, H2PO-4). Ion amonium (NH+4) termasuk kation, sedangkan asam
organik dan protein adalah anion.
Fungsi cairan tubuh
antara lain :
1.
Mengatur suhu tubuh
Kekurangan air suhu tubuh akan menjadi panas dan naik.
2.
Melancarkan peredaran darah
Jika tubuh kurang cairan, maka darah akan mengental. Hal ini
disebabkan cairan dalam darah tersedot untuk kebutuhan dalam tubuh. Proses
tersebut akan berpengaruh pada kinerja otak dan jantung.
3.
Membuang racun dan sisa makanan
Tersedianya cairan tubuh yang cukup dapat membantu mengeluarkan
racun dalam tubuh. Air membersihkan racun dalam tubuh melalui keringat, air
seni, dan pernafasan.
4.
Kulit
Air sangat penting untuk mengatur struktur dan fungsi kulit.
Kecukupan air dalam tubuh berguna untuk menjaga kelembaban, kelembutan, dan
elastisitas kulit akibat pengaruh suhu udara dari luar tubuh.
5.
Pencernaan
Peran air dalam proses pencernaan untuk mengangkut nutrisi dan oksigen
melalui darah untuk segera dikirim ke sel-sel tubuh. Konsumsi air yang cukup
akan membantu kerja sistem pencernaan di dalam usus besar karena gerakan usus
menjadi lebih lancar, sehingga feses pun keluar dengan lancar.
6.
Pernafasan
Paru-paru memerlukan air untuk pernafasan karena paru-paru harus
basah dalam bekerja memasukkan oksigen ke sel tubuh dan memompa karbondioksida
keluar tubuh. Hal ini dapat dilihat apabila manusia menghembuskan nafas ke
kaca, maka akan terlihat cairan berupa embun dari nafas yang dihembuskan pada
kaca.
7.
Sendi dan otot
Cairan tubuh melindungi dan melumasi gerakan pada sendi dan
otot. Otot tubuh akan mengempis apabila tubuh kekurangan cairan. Oleh sebab
itu, perlu minum air dengan cukup selama beraktivitas untuk meminimalisir resiko
kejang otot dan kelelahan.
8.
Pemulihan penyakit
Air mendukung proses pemulihan ketika sakit karena asupan air
yang memadai berfungsi untuk menggantikan cairan tubuh yang terbuang.
2.1.3 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Keseimbangan Cairan
Keseimbangan cairan di dalam tubuh meliputi keseimbangan antara
cairan dan elektrolit. Seimbang apabila adanya distribusi yang normal dari air
tubuh total dan elektrolit ke dalam seluruh bagian tubuh. Keseimbangan cairan
dan elektrolit saling bergantung satu dengan yang lainnya, jika salah satu
terganggu maka akan berpengaruh pada yang lainnya. (Uliyah, M dan Hidayat, A.A.A : 2008
hal 54).
Adapun beberapa faktor yang mempengaruhi keseimbangan cairan
adalah sebagai berikut :
1. Usia
Seiring bertambahnya usia, semua organ yang mengatur
keseimbangan akan menurun fungsinya, hasilnya fungsi untuk mengatur
keseimbangan juga menurun. Misalnya: gagal ginjal, gagal jantung.
2. Temperatur
Lingkungan
Lingkungan yang panas bisa menyebabkan manusia berkeringat
banyak sehingga cairan yang keluar lebih banyak.
3. Diet
Diet tinggi natrium akan berfungsi meretensi urine, demikian
juga sebaliknya.
4. Obat-Obatan, seperti
: steroid, diuretik.
5. Stress
Stress mempengaruhi
metabolisme sel, meningkatkan gula darah, meningkatkan osmotik dan ADH (Hormon antidiuretik), akan
meningkatkan sehingga urine menurun.
6. Sakit
Manusia dalam keadaan sakit mengeluarkan air yang banyak. Tabel
prosentase jumlah cairan yang dibutuhkan oleh tubuh yang diklasifikan berdasarkan
umur dapat dilihat pada tabel 2.1
Tabel 2.1 Prosentase Kebutuhan Cairan Tubuh
Sumber : Uliyah, M dan Hidayat,
A.A.A : 2008
2.1.4 Pengaturan Keseimbangan Cairan Tubuh
Pengaturan
keseimbangan cairan tubuh yag berasal dari dalam tubuh meliputi organ tubuh
manusia. (Uliyah, M dan Hidayat, A.A.A: 2008 hal 42).
Adapun organ yang berperan
dalam pengaturan keseimbangan cairan tubuh yaitu:
1.
Ginjal
Fungsi-fungsi utama
ginjal dalam mempertahankan keseimbangan cairan:
-
Pengaturan volume dan osmolalitas
cairan ekstaseluler melalui retensi dan eksresi selektif cairan tubuh.
-
Pengaturan kadar elektrolit dalam
cairan ekstraseluler dengan retensi
selektif substansi yang dibutuhkan .
-
Pengaturan pH cairan ekstraseluler
melalui retensi ion-ion hidrogen.
-
Ekskresi sampah metabolik dan
substansi toksik.
Oleh karena itu gagal ginjal jelas
mempengaruhi keseimbangan cairan, karena ginjal tidak dapat berfungsi.
2.
Jantung dan pembuluh darah
Kerja pompa jantung mensirkulasi darah
melalui ginjal di bawah tekanan yang sesuai untuk menghasilkan urine. Kegagalan
pompa jantung ini mengganggu fungsi ginjal dan karena itu mengganggu pengaturan
air dan elektrolit.
3.
Paru-paru
Melalui ekhalasi paru-paru mengeluarkan air
sebanyak +300 L setiap hari pada orang dewasa. Pada kondisi yang abnormal
seperti hiperpnea atau batuk yang
terus-menerus akan memperbanyak kehilangan air (ventilasi mekanik dengan air
yang berlebihan menurunkan kehilangan air ini).
4.
Kelenjar pituitary (hipotalamus)
Hipotalamus menghasilkan suatu substansi
yaitu ADH yang disebut juga hormon penyimpan air, karena fungsinya
mempertahankan tekanan osmotik sel dengan mengendalikan retensi atau ekskresi
air oleh ginjal dan dengan mengatur volume darah.
5.
Kelenjar adrenal (aldosteron)
Aldosteron yang dihasilkan/disekresi oleh
korteks adrenal (zona glomerolus). Peningkatan aldosteron ini mengakibatkan
retensi natrium sehingga air akan ditahan. Sedangkan apabila aldosteron kurang
maka air akan banyak keluar karena natrium hilang.
2.1.5 Kriteria Pemberian Cairan Infus
Pemberian cairan melalui infus merupakan tindakan memasukkan
cairan melalui intravena yang dilakukan pada pasien dengan bantuan perangkat
infus. Tindakan ini dilakukan untuk memenuhi kebutuhan cairan dan elektrolit
serta sebagai tindakan pengobatan dan pemberian makanan. (Uliyah, M dan Hidayat, A.A.A : 2008 hal 54)
Berikut adalah rumus menghitung kecepatan tetesan infus per
menit :
..........
persamaan 1
Keterangan :
Jumlah cairan = jumlah cairan yang diberikan ke dalam tubuh (mililiter)
Faktor tetesan = berapa faktor tetesan yang
direkomendasikan :
Makro
(dewasa) : 20 tetes/ml
Mikro
(anak) : 60 tetes/ml
Transfusi
darah : 15 tetes/ml
Lama infus = lamanya pemberian
infus (jam)
2.1.6 Emboli Paru-paru
Emboli
paru-paru merupakan oklusi atau penyumbatan bagian pembuluh darah paru-paru
oleh embolus. Embolus adalah suatu benda asing yang tersangkut pada suatu
tempat dalam sirkulasi udara. Benda tersebut ikut terbawa oleh aliran darah
yang berasal dari suatu tempat lain dalam sirkulasi darah. Proses timbulnya
embolus disebut embolisme. Hampir 99% berasal dari trombus. Bahan lainnya
adalaah tumor, gas, lemak, sumsum tulang, cairan, amnion dan trombus septik. (Somantri, Irman : 2007 Bab 10: Asuhan Keperawatan
pada Pasien dengan Emboli Paru-Paru)
Emboli
paru-paru merupakan keadaan akut yang mengancam kehidupan. Ketakutan, nyeri
dada dan nafas pendek adalah tanda-tanda awal yang muncul karena emboli
paru-paru. Pada pemunculan emboli paru-paru, maka frekuensi denyut jantung
dipergelangan tangan langsung menghilang. (Stevens P.J.M, Bordui F
dan Weyde J.A.G. Vander: 1999, halaman 245)
2.1.7 Teori Dasar Alat
Alat penghitung tetesan infus dilengkapi
pendeteksi gelembung udara pada selang adalah
alat yang digunakan untuk menghitung tetesan infus dan untuk mengetahui
keberadaan gelembung udara yang terdapat pada selang.
Alat penghitung tetesan infus dilengkapi dengan pendeteksi
gelembung udara pada selang menggunakan sensor infra merah dan photodioda untuk
mendeteksi tetesan infus dan gelembung udara yang terdapat dalam selang infus. Mikrokontroller
menggunakan ATMega 16 dengan bahasa pemrograman menggunakan bahasa C dengan
tampilan menggunakan tampilan LCD 16x4.
2.2 Teori Dasar Komponen
2.2.1 Photodioda
Sensor photodioda
merupakan dioda yang peka terhadap cahaya, sensor photodioda akan mengalami
perubahan resistansi pada saat menerima intensitas cahaya dan akan mengalirkan
arus listrik secara forward
sebagaimana dioda pada umumnya. Simbol dan bentuk fisik ditunjukkan pada gambar
2.2
Gambar 2.2 Simbol dan Bentuk
Fisik Photodioda
Photodioda
merupakan sebuah sensor cahaya (photo detector)
yang memungkinkan arus mengalir dalam satu arah dari satu sisi ke sisi lain
ketika menyerap foton (cahaya). Semakin banyak cahaya, semakin banyak arus yang
mengalir. Cahaya yang
dapat dideteksi oleh photodioda adalah cahaya inframerah, cahaya tampak, ultra
ungu sampai dengan sinar-X. Photodioda mempunyai tanggapan paling
baik terhadap infra merah.
Beda antara photodioda dengan LED adalah
bila photodioda mendeteksi cahaya dan kemudian menciptakan jalur konduktif yang
memungkinkan listrik mengalir. Sedangkan LED menerima listrik kemudian
memancarkan cahaya.
Keunggulan dari photodioda dibanding
dengan photo transistor adaalah waktu respon dari photodioda lebih cepat
daripada photo transistor.
2.2.2 Infra Merah
Infra
merah adalah radiasi elektromagnetik dari panjang
gelombang lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang
radio. Merah merupakan warna dari cahaya tampak dengan gelombang terpanjang. Radiasi
infra merah memiliki jangkauan tiga "order"
dan memiliki panjang gelombang antara 700 nm dan
1 mm
seperti ditunjukkan pada gambar 2.3
Gambar 2.3 Spektrum Elektromagnetik
Berdasarkan gambar 2.3
dapat disimpulkan bahwa sinar infra merah merupakan cahaya yang tidak tampak.
Jika dilihat dengan dengan spektroskop cahaya maka radiasi cahaya infra merah
akan nampak pada spectrum elektromagnet
dengan panjang gelombang di atas panjang gelombang cahaya merah. Dengan panjang
gelombang ini maka cahaya infra merah ini akan tidak tampak oleh mata namun
radiasi panas yang ditimbulkannya masih terasa/ dideteksi.
2.2.3 Perangkat Sensor
Perangkat
sensor terdiri dari infra merah dan photodioda. Photodioda dibuat dari
semikonduktor dengan bahan yang populer adalah silicon ( Si) atau galium
arsenida ( GaAs), dan yang lain meliputi InSb, InAs, PbSe. Material ini
menyerap cahaya dengan karakteristik panjang gelombang mencakup: 2500 Å - 11000
Å untuk silicon, 8000 Å – 20,000 Å untuk GaAs. Ketika sebuah photon (satu
satuan energi dalam cahaya) dari sumber cahaya diserap, hal tersebut
membangkitkan suatu elektron dan menghasilkan sepasang pembawa muatan tunggal,
sebuah elektron dan sebuah hole. hole
adalah bagian dari kisi-kisi semikonduktor yang kehilangan elektron. Arah Arus
yang melalui sebuah semikonduktor adalah kebalikan dengan gerak muatan pembawa
(jika arus besar maka tegangan output mendekati tegangan masukan). Cara
tersebut didalam sebuah photodioda digunakan untuk mengumpulkan photon -
menyebabkan pembawa muatan (seperti arus atau tegangan) mengalir/terbentuk di
bagian-bagian elektroda.
Photodioda
digunakan sebagai penangkap gelombang cahaya yang dipancarkan oleh Infrared.
Besarnya tegangan atau arus listrik yang dihasilkan oleh photodioda tergantung
besar kecilnya radiasi yang dipancarkan oleh infrared.
Sebuah dioda
penerima infra merah yang baik paling tidak mempunyai respond time sebesar 500 nano detik atau kurang. Jika respond time terlalu besar maka dioda
infra merah ini tidak dapat merespon sinyal cahaya yang dimodulasi dengan
sinyal frekuensi tinggi dengan baik. Hal ini akan mengakibatkan adanya data loss (gagal). Photodioda terdapat Filter
optikal yang mempunyai dua fungsi yaitu sebagai lensa fresnel dan juga sebagai
filter cahaya yang masuk ke area penerimaan dioda infra merah. Terbuat dari
bahan polycarbonate berbentuk
cembung dan transparan. Filter opikal ini akan membatasi cahaya-cahaya yang
tidak diinginkan kecuali cahaya infra merah sehingga tidak mengganggu sinyal
cahaya infra merah yang diterima oleh detektor/area penerima (photodioda). Arus
bocor yang dihasilkan oleh detektor photodioda besarnya linier terhadap
intensitas cahaya infra merah yang dimasukkan ke dalam area penerimaan. Oleh sebab itu arus ini harus dirubah ke
tegangan agar dapat didapatkan sinyalnya kembali.
Photodioda tidak menerima sinar infra merah maka arus photodioda kecil dan
tegangan outputnya mendekati Vcc
(tegangan masukan). Sebaliknya saat photodioda menerima pantulan sinar inframerah,
arus photodioda
menjadi besar menyebabkan
tegangan ouput
menjadi kecil mendekati 0. Semakin jauh
jarak sumber cahaya yang dapat ditangkap oleh photodioda, maka
semakin kecil arus pada photodioda (kemampuan photodiode menerima cahaya
dipengaruhi oleh jarak).
2.2.4 LCD 16x4 ( Liquid Crystal Display )
Liquid crystal display
(LCD) merupakan komponen elektronika yang digunakan untuk menampilkan
suatu karakter baik itu angka, huruf atau karakter tertentu, sehingga tampilan
tersebut dapat dilihat secara visual. Disamping itu dapat juga menampilkan
angka, huruf atau simbol dan karakter
tertentu.
LCD dapat memunculkan gambar atau tulisan dikarenakan
terdapat banyak sekali titik cahaya (pixel)
yang terdiri dari satu buah kristal cair sebagai sebuah titik cahaya. Kristal
cair ini tidak memancarkan cahaya sendiri. Sumber cahaya di dalam sebuah
perangkat LCD adalah lampu neon berwarna putih di bagian belakang susunan
kristal cair.
Karakter yang ditampilkan untuk membantu menginformasikan
proses dan control yang terjadi dalam suatu program menggunakan LCD dengan
karakter 16x4. 16 menyatakan kolom dan 4 menyatakan baris.
LCD terdiri atas tumpukan tipis atau sel dari dua lembar kaca
dengan pinggiran tertutup rapat. Antara dua lembar kaca tersebut diberi bahan
kristal cair (liquid crystal) yang
tembus cahaya. Permukaan luar masing-masing keping kaca mempunyai lapisan
tembus cahaya seperti oxida timah (tin oxide) atau oxida indium (indium oxide). Sel mempunyai ketebalan
1x10-5 meter dan diisi dengan kristal cair. Tegangan yang dibutuhkan LCD yaitu
5 VDC.
Gambar 2.4 Bentuk Fisik LCD
16x4
Bentuk fisik dari LCD 16x4 seperti
ditunjukkan pada gambar 2.4, sedangkan untuk spesifikasi ukuran adalah sebagai
berikut :
Lebar = 3.45 inci (87mm)
Tinggi = 2.35 inci (60mm)
Tampilan = 62mm x 26mm
Adapun koneksi pin out pada LCD 16x4 yaitu seperti
ditunjukkan pada tabel 2.2
Tabel
2.2 Koneksi
Pin Out
Pin
|
Simbol
|
Tingkat
|
Deskripsi
|
1
|
VSS
|
0V
|
Ground
|
2
|
Vdd
|
5V
|
Tegangan
input
|
3
|
VO
|
(Variabel)
|
Pengaturan
LCD (contrast)
|
4
|
RS
|
H
/ L
|
H:
DATA, L: Kode Instruksi
|
5
|
R
/ W
|
H,
H-> L
|
H:
Baca (signal) L: Tulis (signal)
|
6
|
E
|
H
/ L
|
Chip
memungkinkan sinyal
|
7
|
DB0
|
H
/ L
|
Jalur
bus data
|
8
|
DB1
|
H
/ L
|
Jalur
bus data
|
9
|
DB2
|
H
/ L
|
Jalur
bus data
|
10
|
DB3
|
H
/ L
|
Jalur
bus data
|
11
|
DB4
|
H
/ L
|
Jalur
bus data
|
12
|
DB5
|
H
/ L
|
Jalur
bus data
|
13
|
DB6
|
H
/ L
|
Jalur
bus data
|
14
|
DB7
|
H
/ L
|
Jalur
bus data
|
15
|
A
|
5V
|
Tegangan
input
|
16
|
K
|
0V
|
Ground
|
Berdasarkan tabel 2.2 terdapat VO sebagai pengatur contrast
yang digunakan untuk mengatur tingkat kecerahan (backlight).
2.2.5 IC LM 358
Operasional
amplifier sebagai komparator adalah suatu rangkaian yang berfungsi untuk
membandingkan tegangan input (Vin)
dengan tegangan referensi (Vref)
agar didapatkan keluaran yang
sesuai dengan yang diinginkan. Konfigurasi
pada IC LM 358 ditunjukkan pada gambar 2.5
Gambar 2.5 Konfigurasi
IC LM 358
Keterangan
:
1
Pin output Op-amp A
2
Pin membalik inputan
Op-amp A
3
Pin tak membalik Op-amp
A
4
Ground
5
Pin tak membalik Op-amp
B
6
Pin membalik inputan
Op-amp B
7
Pin output Op-amp B
8
Pin VCC
Sebuah
komparator membandingkan tegangan isyarat pada satu masukan dengan suatu
tegangan acuan pada masukan yang lainnya.
Pada
komparator hanya terdapat dua keadaan keluaran yaitu :
1) Pada saat masukan tak membalik lebih besar dari pada membalik (Vin > Vref), maka keluarannya adalah positif saturasi. Vout = +Vsat
2) Pada saat masukan tak membalik lebih kecil dari pada membalik (Vin<Vref),
maka keluarannya akan 0. Vout = 0
Arah
saturasi keluaran ditentukan oleh polaritas sinyal masukan. Bila tegangan
masukan tak membalik lebih besar dibandingkan dengan tegangan masukan membalik, keluaran akan menuju saturasi positif (+Vsat). Sebaliknya jika tegangan tak membalik lebih kecil dari tegangan masukan membalik, keluaran
akan menuju saturasi negatif (-Vsat). Rangkaian komparator ditunjukkan pada gambar 2.6
Vout
|
Vin
|
Vref
|
R2
|
R1
|
+
|
Op-amp
|
Gambar 2.6 Rangkaian komparator
Berdasarkan gambar 2.6 maka tegangan referensi didapat dari
pembagian antara R1 dan R2 dan dapat menggunakan
persamaan :
........... persamaan 2
Keterangan : Vref
= Tegangan referensi (volt)
R1 = Resistor 1
R2 = Resistor 2
VCC = Tegangan
masukan (volt)
2.2.6 IC 74LS14
IC 74LS14 digunakan sebagai schmitt
trigger. Schmitt trigger dapat
mendeteksi tegangan masukan yang melintasi suatu peringkat tertentu. Selain itu
schmitt
trigger sangat berguna untuk pengkondisi sinyal segitiga atau pun
bentuk gelombang lainnya, maka keluaran schmitt trigger akan menghasilkan suatu
keluaran gelombang segi empat dengan pinggiran naik dan pinggiran turun yang
tajam.
IC
74LS14 merupakan salah satu jenis IC yang telah terpaket yang terdiri dari 6 buah inverter dengan schmitt trigger. Fungsi dari IC ini adalah sebagai pembalik dan pemantap atau untuk
mendeteksi taraf dan membentuk kembali pulsa-pulsa yang buruk pada bagian
tepinya (membentuk sinyal kotak).
Konfigurasi
pena IC 74LS14 ditunjukkan pada
gambar 2.7
Gambar 2.7 Konfigurasi Pena IC 74LS14
Berdasarkan
gambar 2.7 dapat diketahui pada kaki berapa konfigurasi pada IC 74LS14 yang
dapat digunakan sebagai inverter. Inverter
atau gerbang not adalah pembalik yang mempunyai satu masukan dan satu keluaran.
Jika masukan sebuah inverter
berlogika 1 (high), maka keluarannya
akan berlogika 0 (low). Dan
sebaliknya jika masukan berlogika 0, maka keluarannya berlogika 1 (high).
2.2.7 Mikrokontroller ATMega 16
ATMega 16 merupakan seri mikrokontroler
CMOS 8-bit buatan Atmel keluarga AVR berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer).
Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR mempunyai 32
register general-purpose, timer/counter fleksibel dengan mode compare, interrupt internal dan eksternal, serial
UART, programmable Watchdog Timer, dan
mode power saving, ADC dan PWM internal. AVR juga mempunyai In-System Programmable Flash on-chip yang
mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan
hubungan serial SPI. ATMega16. Susunan konfigurasi pin ATMega 16 ditunjukkan
pada gambar 2.8
Gambar 2.8 Susunan Konfigurasi
Pin ATMega 16
Fungsi dari masing-masing pin ATMega16 berdasarkan gambar 2.8
adalah sebagai berikut:
a
Vcc merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan catu daya.
b
GND merupakan pin Ground.
c
Port A (PA0…7) merupakan pin input/output dua arah dan pin
masukan ADC.
d
Port B (PB0…7) merupakan pin input/output dua arah dan pin
dengan fungsi khusus seperti SPI, MISO, MOSI, SS, AIN1/OC0, AIN0/INT2, T1, T0
T1/XCK.
e
Port C (PC0…7) merupakan pin input/output dua arah dan pin
dengan fungsi khusus, seperti TOSC2, TOSC1, TDI, TD0, TMS, TCK, SDA, SCL .
f
Port D (PD0…7) merupakan pin input/output dua arah dan pin dengan
fungsi khusus, seperti RXD, TXD, INT0, INT1, OC1B, OC1A, ICP1.
g
RESET
merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler.
h
XTAL1 dan
XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.
i
AVCC
merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.
j
AREF
merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.
2.2.7.1. Port Sebagai Input/Output Digital
ATMega16 mempunyai empat buah port yang bernama PortA, PortB, PortC, dan PortD. Keempat port
tersebut merupakan jalur bi-directional dengan pilihan internal pull-up. Tiap
port mempunyai tiga buah register bit, yaitu DDxn, PORTxn, dan PINxn. Huruf
‘x’mewakili nama huruf dari port sedangkan huruf ‘n’ mewakili nomor bit. Bit
DDxn terdapat pada I/O address DDRx, bit PORTxn terdapat pada I/O address PORTx,
dan bit PINxn terdapat pada I/O address PINx. Bit DDxn dalam register DDRx
(Data Direction Register) menentukan arah pin. Bila DDxn diset 1 maka Px berfungsi sebagai pin output. Bila DDxn
diset 0 maka Px berfungsi sebagai pin input.
Bila PORTxn diset 1 pada saat pin terkonfigurasi sebagai pin
input, maka resistor pull-up akan diaktifkan. Untuk mematikan resistor pull-up, PORTxn harus diset 0 atau pin
dikonfigurasi sebagai pin output. Pin port adalah tri-state setelah kondisi reset. Bila PORTxn
diset 1 pada saat pin terkonfigurasi sebagai pin output maka pin port akan
berlogika 1. Dan bila PORTxn diset 0 pada saat pin terkonfigurasi sebagai pin
output maka pin port akan berlogika 0. Saat mengubah kondisi port dari kondisi tri-state
(DDxn=0, PORTxn=0) ke kondisi
output high (DDxn=1, PORTxn=1) maka harus ada kondisi peralihan apakah
itu kondisi pull-up enabled (DDxn=0,
PORTxn=1) atau kondisi output low (DDxn=1, PORTxn=0).
Untuk peralihan dari
kondisi input dengan pull-up ke kondisi output low harus menggunakan
kondisi tri-state (DDxn=0, PORTxn=0)
atau kondisi output high (DDxn=1, PORTxn=0) sebagai kondisi transisi. Konfigurasi
pin port dari ATMega 16 ditunjukkan pada tabel 2.3
Tabel
2.3 Konfigurasi
Pin Port ATMega 16
Kelebihan yang dimiliki oleh AVR ATMega 16 :
1)
Saluran Input/Output
(I/O) ada 32 buah, yaitu PORTA, PORTB, PORTC, PORTD
3)
2 buah timer/counter 8-bit
dan 1 buah timer/counter 16-bit
dengan prescalers
dan kemampuan pembanding
5)
Tegangan operasi 2,75 -
5,5 V pada ATMega16L dan 4,5 - 5,5 V pada ATMega16
8)
4 channel PWM
2.2.7.2. Inisialisasi USART (Universal Syncronous Asyncronous Receiver/Transmiter)
USART merupakan protokol
komunikasi serial yang terdapat pada mikrokontroler AVR. USART dapat
menghubungkan mikrokontroler dengan PC, hape, GPS atau modem. Komunikasi dengan
menggunakan USART dapat dilakukan dengan dua cara yaitu dengan mode sinkron
dimana pengirim data mengeluarkan pulsa/clock untuk sinkronisasi data, dan yang
kedua dengan mode asinkron, dimana pengirim data tidak mengeluarkan
pulsa/clock, tetapi untuk proses sinkronisasi memerlukan inisialisasi, agar
data yang diterima sama dengan data yang dikirimkan.
Proses inisialisasi terdiri dari pengesetan baud rate, penyetingan frame
format dan pengaktifan pengirim atau penerima tergantung pada pemakaian.
Untuk interrupt menjalankan operasi
USART, global interrupt flag (penanda)
sebaiknya dibersihkan (interrupt global
disable) ketika inisialisasi dilakukan.
Sebelum melakukan inisialisasi ulang dengan mengubah baud rate atau frame format, untuk
meyakinkan bahwa tidak ada transmisi berkelanjutan sepanjang periode register yang diubah. Flag TXC
dapat digunakan untuk mengecek bahwa pemancar telah melengkapi semua
pengiriman, dan flag RXC dapat digunakan untuk mengecek bahwa tidak ada data
yang tidak terbaca pada buffer
penerima. Tercatat bahwa flag TXC harus dibersihkan sebelum tiap transmisi
(sebelum UDR ditulisi) jika itu semua digunakan untuk tujuan tersebut.
2.2.8 IC 7805 dan IC 7812
IC 7805 dan IC 7812 adalah
regulator tegangan positif, yaitu regulator yang didesain untuk memberikan
tegangan keluaran yang relatif positif terhadap ground. IC ini digunakan
sebagai regulator linier monolitik bernilai tetap yang
mampu memberikan arus listrik hingga 1.5 Ampere tergantung dari kemasan.
(kemasan yang lebih kecil atau lebih besar akan memberikan arus yang lebih
kecil atau lebih besar).
Spesifikasi
IC individual, dua angka dibelakang mengindikasikan tegangan keluaran yang
didesain. 7805 mempunyai keluaran 5 volt dan 7812 memberikan 12 volt. Susunan
kaki IC 7805 dan IC 7812 ditunjukkan pada gambar 2.9
Gambar 2.9 Susunan Kaki IC 7805 dan IC 7812
Berdasarkan gambar 2.9 dapat diketahui
letak susunan kaki IC 7805 dan 7812 yaitu letak tegangan masukan (in), tegangan
keluaran (out) dan ground. IC 7805 dan 7812 memiliki beberapa keunggulan
dibandingkan regulator tegangan lainnya, yaitu:
a
Tidak memerlukan komponen tambahan
untuk meregulasi tegangan, membuatnya mudah digunakan, ekonomis dan hemat
ruang. Regulator tegangan lainnya mungkin memerlukan komponen tambahan untuk
membantu peregulasian tegangan. Bahkan untuk regulator bersakelar, selain
membutuhkan banyak komponen, juga membutuhkan perencanaan yang rumit.
b
Memiliki rangkaian pengaman terhadap
pembebanan lebih, panas tinggi dan hubungsingkat, membuatnya hampir tak dapat
dirusak. Dalam keadaan tertentu, kemampuan pembatasan arus peranti IC ini tidak
hanya melindunginya sendiri, tetapi juga melindungi rangkaian yang ditopangnya.
IC 7805 memiliki batas maksimal tegangan
keluaran sebesar 5.2 VDC dan memiliki batas minimum tegangan keluaran sebesar
4.8 VDC. Sedangkan untuk IC 7812 memiliki batas maksimal tegangan keluaran
sebesar 12.5 VDC dan memiliki batas minimum tegangan keluaran sebesar 11.5 VDC
2.2.9 Buzzer
Buzzer
adalah alat yang terbuat dari
elemen piezoceramics
yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi sinyal suara. Buzzer
digunakan untuk alarm, karena penggunaannya cukup mudah yaitu dengan memberikan
tegangan input maka buzzer akan mengeluarkan bunyi. Frekuensi suara yang di
keluarkan oleh buzzer yaitu antara
1-5 KHz. Bentuk fisik dan simbol dari buzzer ditunjukkan pada gambar 2.10
Bentuk
Fisik Simbol
Gambar 2.10 Bentuk Fisik dan Simbol Buzzer
Prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker. Buzzer terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma
dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet,
kumparan tersebut akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari
arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka
setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga
membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara.
Coin Casino Review 2021 | Is It Safe or Scam to Sign Up?
BalasHapusOur 2021 Coin Casino 인카지노 review is dedicated to reviewing Coin Casino, a trusted online casino that's been 제왕 카지노 around for quite some kadangpintar time now.