Monday, June 8, 2015

Proses IO

Remedial
Baca dan Rangkumlah Dan juga
Buatlah soal dan jawaban (masing-masing 10)

https://docs.google.com/forms/d/1IpvC0UQCImqXT_jvnp3hOWxHlOukpSp5Y4DKTWz1GW0/viewform?usp=send_form


INPUT OUTPUT DEVICE
KEYBOARD

ASAL MULA KEYBOARD
Penciptaan keyboard komputer di ilhami oleh penciptaan mesin ketik yang dasar rancangannya di buat dan di patenkan oleh Christopher Latham pada tahun 1868 dan banyak dipasarkan pada tahun 1877 oleh Perusahaan Remington.
Keyboard komputer pertama disesuaikan dari kartu pelubang (punch card) dan teknologi pengiriman tulisan jarak jauh (Teletype). Tahun 1946 komputer ENIAC menggunakan pembaca kartu pembuat lubang (punched card reader) sebagai alat input dan output.

  
Bila mendengar kata “keyboard” maka pikiran kita tidak lepas dari adanya sebuah komputer, karena keyboard merupakan sebuah papan yang terdiri dari tombol-tombol untuk mengetikkan kalimat dan symbol-simbol khusus lainnya pada komputer. Keyboard dalam bahasa Indonesia artinya papan tombol jari atau papan tuts. Pada keyboard terdapat tombol-tombol huruf A – Z, a – z, angka 0 - 9, tombol dan karakter khusus seperti : ` ~ @ # $ % ^ & * ( ) _ - + = < > / , . ? : ; “ ‘ \ | serta tombol-tombol khusus
lainnya yang jumlah seluruhnya adalah 104 tuts. Sedangkan pada Mesin ketik jumlah tutsnya adalah 52 tuts. Bentuk keyboard umumnya persegipanjang, tetapi saat ini model keyboard sangat variatif

Dahulu orang banyak yang menggunakan mesin ketik baik yang biasa maupun mesin ketik listrik. Nah, keyboard mempunyai kesamaan bentuk dan fungsi dengan mesin ketik. Perbedaannya terletak pada hasil output atau tampilannya. Bila kita menggunakan mesin ketik, kita tidak dapat menghapus atau membatalkan apa-apa saja yang sudah ketikkan dan setiap satu huruf atau simbol kita ketikkan maka hasilnya langsung kita lihat pada kertas. Tidak demikian dengan keyboard. Apa yang kita ketikkan hasil atau keluarannya dapat kita lihat di layar monitor terlebih dahulu, kemudian kita dapat memodifikasi atau melakukan perubahan-perubahan bentuk tulisan, kesalahan ketikan dan yang lainnya. Seperti juga “mouse”, keyboard dihubungkan ke komputer dengan sebuah kabel yang terdapat pada keyboard. Ujung kabel tersebut dimasukkan ke dalam port yang terdapat pada CPU komputer.

TEORY TENTANG KEYBOARD
Berdasarkan jenisnya keyboard ada dua macam yaitu jenis XT dan jenis AT, yang membedakan yaitu jumlah tombol XT ±84 tombol menggunakan chip 8084 sedangkan AT ±102 tombol menggunakan chip 8082.
Keyboard berfungsi untuk mengirim kode scan ke komputer. Kode-kode yang telah discan diteruskan ke keyboard Bios yang akan menginformasikan tombol apa saja yang telah ditekan atau dilepaskan. Contohnya jika tombol “K” ditekan, berarti kode scan yang dikirim adalah 42H untuk serial line. Hal ini akan bertulang-ulang sampai tombol lainnya ditekan, atau dengan kata lain tombol “K” dilepaskan.
        
Keyboard komputer, secara phisik mempunyai bentuk seperti halnya keyboard pada mesin ketik manual/elektronik. Dengan digunakannya micro processor, maka data yang ada bisa langsung dikirim ke-CPU melalui keyboard.
Tombol-tombol utama yang dimiliki, memiliki susunan yang tidak berbeda dengan susunan tombol mesin ketik biasa. Tombol huruf terletak dibarisan atas, dan tombol alfabetis berada di bawahnya, di samping itu, tombol spasi juga diletakkan pada posisi paling bawah. Hanya bedanya, huruf atau angka yang diketik oleh keyboard komputer, akan tercetak pada layar
Jika sebuah tombol pada keyboard ditekan, maka per (pegas) yang ada di bawahnya akan menekan logam yang ada di bawahnya, dan menyebabkan arus listrik bisa mengalir melewatinya.
Arus ini kemudian diterima oleh chip pada keyboard yang disebut microprocessor. Pada chip ini terdapat pelbagai alamat sehingga bisa diketahui, tombol mana yang ditekan. Sinyal-sinyal listrik ini kemudian diteruskan pada RAM sampai PC yang ada digunakan secara lebih lanjut.

      
Pada saat yang sama, keyboard microprocessor juga meneruskan informasi yang ada ke-Interrupt Controller. Dari interrupt controller inilah informasi yang ada kemudian bisa diterima oleh CPU agar informasi yang bersangkutan dapat ditampilkan pada layar monitor .
Tetapi keyboard tetap mengirimkan kode lain saat keyboard dilepaskan. Contohnya  jika “K” dilepaskan maka keyboard mengirimkan kode F0H untuk menginformasikan bahwa tombol tersebut dilepaskan, selanjutnya  1CH akan terkirim kembali sebagai informasi jenis tombol yang dilepaskan.
Keyboard memiliki satu kode untuk setiap tombol. Bahkan saat tombol shift ditekan, keyboard juga mengirimkan kode. Selanjutnya keyboard bios akan menentukan langkah apa yang dikerjakan. Keyboard juga memproses Num Lock, Caps Lock dan Scroll Lock . Misalnya Caps Lock ditekan selanjutnya keyboard akan mengirimkan kode scan Caps Lock untuk menyalakan led Caps Lock.


TOMBOL KEYBOARD DAN FUNGSINYA
  1. TOMBOL STANDAR
Yaitu tombol yang lazim digunakan pada mesin ketik, misalnya : huruf, space bar, angka dan sebagainya.
  1. TOMBOL PERINTAH DAN MANIPULASI
Yaitu tombol yang mempunyai fungsi perintah dan manipulasi misalnya : Tab, Caps Lock, Shift, Ctr Alt Del
  1. TOMBOL FUNGSI
Tombol yang bertugas menghasilkan fungsi-fungsi khusus, juga sebagai tombol jalan pintas terhadap sebuah program. 
  1. TOMBOL KURSOR
Berkedap-kedip, sebagai tanda indikasi posisi aktif kursor saat itu dilayar, misalnya Page Up, Page Down, Home, End, Insert, Delete.   
  1. TOMBOL NUMERIK
Tombol yang mempunyai fungsi matematik baik angka ataupun simbol aritmatika standar.
  1. TOMBOL RETURN ATAU ENTER     
Tombol ini berfungsi untuk mengeksekusi dari suatu perintah tetapi di dalam  pengetikan dapat digunakan untuk menunjukkan akhir dari sebuah paragraph.

PERINTAH KEYBOARD
HOST COMMANDS
Perintah ini dikirim oleh host ke keyboard. Kebanyakan perintah-perintah ini akan men-setting atau me-resetting indikator status (contoh : Led Num Lock, Led Caps Lock dan Led Scroll Lock). Perintah-perintah tersebut adalah sebagai berikut :
ED Mengeset status LED. Perintah ini digunakan untuk menyalakan atau mematikan Num Lock, Led Caps Lock dan Led Scroll Lock. Setelah mengirimkan kode ED, keyboard akan mereplay dengan kode ACK (FA) dan menunggu byte lainnya untuk menentukan status. Bit 0 mengontrol Scroll Lock, bit 1 mengontrol Num Lock, dan bit 2 mengontrol Caps Lock. Bit 3-7 diabaikan.
EE Echo. Jika perintah echo dikirim ke keyboard, keyboard akan mereplay dengan Echo (EE)
FO Mengeset kode scan. Jika perintah FO dikirim, keyboard akan mereplay dengan ACK (FA) dan menunggu byte lainnya, 01-03 yang menentukan kode scan yang digunakan. Jika 00 dikirim sebagai byte kedua, akan mengembalikan set kode scan dalam keadaan siap pakai kembali.
F3  Mengeset typematic Repeat rate. Keyboard akan mengenali perintah sebagai   FA dan menunggu byte yang kedua yang akan menentukan typematic repeat rate.
F4 Keyboard Enable. Mengosongkan kembali buffer keyboard output, me-ngembalikan kondisi keyboard scanning dan pengenalan kodenya.
F5  Keyboard Disable. Mereset keyboard, menonaktifkan keyboard scanning dan pengenalan kodenya.
FE Kirim Kembali. Jika menerima perintah kirim kembali, keyboard akan mengirimkan kembali byte terakhir yang telah diterima.
FF  Reset. Me Reset keyboard.

Tuesday, May 5, 2015

Power Suplay


Catu Daya

Perangkat elektronika mestinya dicatu oleh suplai arus searah DC (direct current) yang stabil agar dapat dengan baik. Baterai atau accu adalah sumber catu daya DC yang paling baik. Namun untuk aplikasi yang membutuhkan catu daya lebih besar, sumber dari baterai tidak cukup. Sumber catu daya yang besar adalah sumber bolak-balik AC (alternating current) dari pembangkit tenaga listrik. Untuk itu diperlukan suatu perangkat catu daya yang dapat mengubah arus AC menjadi DC. Pada tulisan kali ini disajikan prinsip rangkaian catu daya (power supply) linier mulai dari rangkaian penyearah yang paling sederhana sampai pada catu daya yang ter-regulasi.
PENYEARAH (RECTIFIER)
Prinsip penyearah (rectifier) yang paling sederhana ditunjukkan pada gambar-1 berikut ini. Transformator diperlukan untuk menurunkan tegangan AC dari jala-jala listrik pada kumparan primernya menjadi tegangan AC yang lebih kecil pada kumparan sekundernya. 
gambar 1 : rangkaian penyearah sederhana
Pada rangkaian ini, dioda berperan untuk hanya meneruskan tegangan positif ke beban RL. Ini yang disebut dengan penyearah setengah gelombang (half wave). Untuk mendapatkan penyearah gelombang penuh (full wave) diperlukan transformator dengan center tap (CT) seperti pada gambar-2.
gambar 2 : rangkaian penyearah gelombang penuh
Tegangan positif phasa yang pertama diteruskan oleh D1 sedangkan phasa yang berikutnya dilewatkan melalui D2 ke beban R1 dengan CT transformator sebagai common ground.. Dengan demikian beban R1 mendapat suplai tegangan gelombang penuh seperti gambar di atas. Untuk beberapa aplikasi seperti misalnya untuk men-catu  motor dc yang kecil atau lampu pijar dc, bentuk tegangan seperti ini sudah cukup memadai. Walaupun terlihat di sini tegangan ripple dari kedua rangkaian di atas masih sangat besar.

gambar 3 : rangkaian penyearah setengah gelombang dengah filter C
Gambar 3 adalah rangkaian penyearah setengah gelombang dengan filter kapasitor C yang paralel terhadap beban R. Ternyata dengan filter ini bentuk gelombang tegangan keluarnya bisa menjadi rata.  Gambar-4 menunjukkan bentuk keluaran tegangan DC dari rangkaian penyearah setengah gelombang dengan filter kapasitor. Garis b-c kira-kira adalah garis lurus dengan kemiringan tertentu, dimana pada keadaan ini  arus untuk beban R1 dicatu oleh tegangan kapasitor. Sebenarnya garis b-c bukanlah garis lurus tetapi eksponensial sesuai dengan sifat pengosongan kapasitor.  
gambar 4 : bentuk gelombang dengan filter kapasitor
Kemiringan kurva b-c tergantung dari besar arus I yang mengalir ke beban R. Jika arus I  = 0 (tidak ada beban) maka kurva b-c akan membentuk garis horizontal. Namun jika beban arus semakin besar, kemiringan kurva b-c akan semakin tajam. Tegangan yang keluar akan berbentuk gigi gergaji dengan tegangan ripple yang besarnya adalah :
Vr = VM -VL …....... (1)

dan tegangan dc ke beban adalah  Vdc = VM + Vr/2  ..... (2)
Rangkaian penyearah yang baik adalah rangkaian yang memiliki tegangan ripple paling kecil. VL adalah tegangan discharge atau pengosongan kapasitor C, sehingga dapat ditulis :
VL = VM e –T/RC .......... (3)
Jika persamaan (3) disubsitusi ke rumus (1), maka diperoleh :
Vr = VM (1 – e –T/RC) ...... (4)
Jika T << RC, dapat ditulis :    e –T/RC » 1 – T/RC   ..... (5)
sehingga jika ini disubsitusi ke rumus (4) dapat diperoleh persamaan yang lebih sederhana :
Vr = VM(T/RC)   .... (6)
VM/R tidak lain adalah beban I, sehingga dengan ini terlihat hubungan antara beban arus I dan nilai kapasitor C terhadap tegangan ripple Vr. Perhitungan ini efektif untuk mendapatkan nilai tengangan ripple yang diinginkan.
Vr = I T/C   ... (7)
Rumus ini mengatakan, jika arus beban I semakin besar, maka tegangan ripple akan semakin besar. Sebaliknya jika kapasitansi C semakin besar, tegangan ripple akan semakin kecil. Untuk penyederhanaan biasanya dianggap T=Tp, yaitu periode satu gelombang sinus dari jala-jala listrik yang frekuensinya 50Hz atau 60Hz. Jika frekuensi jala-jala listrik 50Hz, maka T = Tp = 1/f = 1/50 = 0.02 det. Ini berlaku untuk penyearah setengah gelombang. Untuk penyearah gelombang penuh, tentu saja fekuensi gelombangnya dua kali lipat, sehingga T = 1/2 Tp = 0.01 det. 
Penyearah gelombang penuh dengan filter C dapat dibuat dengan menambahkan kapasitor pada rangkaian gambar 2. Bisa juga dengan menggunakan transformator yang tanpa CT, tetapi dengan merangkai 4 dioda seperti pada gambar-5 berikut ini.
gambar 5 : rangkaian penyearah gelombang penuh dengan filter C
Sebagai contoh, anda mendisain rangkaian penyearah gelombang penuh dari catu jala-jala listrik 220V/50Hz untuk mensuplai beban sebesar 0.5 A. Berapa nilai kapasitor yang diperlukan sehingga rangkaian ini memiliki tegangan ripple yang tidak lebih dari 0.75 Vpp. Jika rumus (7) dibolak-balik maka diperoleh.
C = I.T/Vr = (0.5) (0.01)/0.75 = 6600 uF.
Untuk kapasitor yang sebesar ini banyak tersedia tipe elco yang memiliki polaritas dan tegangan kerja maksimum tertentu. Tegangan kerja kapasitor yang digunakan harus lebih besar dari tegangan keluaran catu daya. Anda barangkalai sekarang paham mengapa rangkaian audio yang anda buat mendengung, coba periksa kembali rangkaian penyearah catu daya yang anda buat, apakah tegangan ripple ini cukup mengganggu. Jika dipasaran tidak tersedia kapasitor yang demikian besar, tentu bisa dengan memparalel dua atau tiga buah kapasitor.
REGULATOR
Rangkaian penyearah sudah cukup bagus jika tegangan ripple-nya kecil, namun ada masalah stabilitas. Jika tegangan PLN naik/turun, maka tegangan outputnya juga akan naik/turun. Seperti rangkaian penyearah di atas, jika arus semakin besar ternyata tegangan dc keluarnya juga ikut turun. Untuk beberapa aplikasi perubahan tegangan ini cukup mengganggu, sehingga diperlukan komponen aktif yang dapat meregulasi tegangan keluaran ini menjadi stabil.
Rangkaian regulator yang paling sederhana ditunjukkan pada gambar 6. Pada rangkaian ini, zener bekerja pada daerah breakdown, sehingga menghasilkan tegangan output yang sama dengan tegangan zener atau Vout = Vz. Namun rangkaian ini hanya bermanfaat jika arus beban tidak lebih dari 50mA. 
gambar 6 : regulator zener
Prinsip rangkaian catu daya yang seperti ini disebut shunt regulator, salah satu ciri khasnya adalah komponen regulator yang paralel dengan beban.  Ciri lain dari shunt regulator adalah, rentan terhadap short-circuit. Perhatikan jika Vout terhubung singkat (short-circuit) maka arusnya tetap I = Vin/R1. Disamping regulator shunt, ada juga yang  disebut dengan regulator seri. Prinsip utama regulator seri seperti rangkaian pada gambar 7 berikut ini. Pada rangkaian ini tegangan keluarannya adalah :  
Vout = VZ + VBE   ........... (8)
VBE adalah tegangan base-emitor dari transistor Q1 yang besarnya antara 0.2 - 0.7 volt tergantung dari jenis transistor yang digunakan. Dengan mengabaikan arus IB yang mengalir pada base transistor, dapat dihitung besar tahanan R2 yang diperlukan adalah :  
R2 = (Vin – Vz)/I.........(9)
Iz adalah arus minimum yang diperlukan oleh dioda zener untuk mencapai tegangan breakdown zener tersebut. Besar arus ini dapat diketahui dari datasheet yang besarnya lebih kurang 20 mA.
gambar 7 : regulator zener follower
Jika diperlukan catu arus yang lebih besar, tentu perhitungan arus base IB pada rangkaian di atas tidak bisa diabaikan lagi. Dimana seperti yang diketahui, besar arus IC akan berbanding lurus terhadap arus IB atau dirumskan dengan ICbIB. Untuk keperluan itu, transistor Q1 yang dipakai bisa diganti dengan tansistor darlington yang biasanya memiliki nilai b yang cukup besar. Dengan transistor darlington, arus base yang kecil bisa menghasilkan arus IC yang lebih besar. Teknik regulasi yang lebih baik lagi adalah dengan menggunakan Op-Amp untuk men-drive transistor Q, seperti pada rangkaian gambar 8. Dioda zener disini tidak langsung memberi umpan ke transistor Q, melainkan sebagai tegangan referensi bagi Op-Amp IC1. Umpan balik pada pin negatif Op-amp adalah cuplikan dari tegangan keluar regulator, yaitu :
Vin(-) = (R2/(R1+R2)) Vout ....... (10)
Jika tegangan keluar Vout menaik, maka tegangan Vin(-) juga akan menaik sampai tegangan ini sama dengan  tegangan referensi Vz. Demikian sebaliknya jika tegangan keluar Vout menurun, misalnya karena suplai arus ke beban meningkat, Op-amp akan menjaga kestabilan di titik referensi Vz dengan memberi arus IB ke transistor Q1. Sehingga pada setiap saat Op-amp menjaga kestabilan : 
gambar 8 : regulator dengan Op-amp
Dengan mengabaikan tegangan VBE transistor Q1 dan mensubsitusi rke dalam rumus (10) maka diperoleh hubungan matematis
Vout = ( (R1+R2)/R2) Vz........... (11)
Pada rangkaian ini tegangan output dapat diatur dengan mengatur besar R1 dan R2.
Sekarang mestinya tidak perlu susah payah lagi mencari op-amp, transistor dan komponen lainnya untuk merealisasikan rangkaian regulator seperti di atas. Karena rangkaian semacam ini sudah dikemas menjadi satu IC regulator tegangan tetap. Saat ini sudah banyak dikenal komponen seri 78XX sebagai regulator tegangan tetap positif dan seri 79XX yang merupakan regulator untuk tegangan tetap negatif. Bahkan komponen ini biasanya sudah dilengkapi dengan pembatas arus (current limiter) dan juga pembatas suhu (thermal shutdown). Komponen ini hanya tiga pin dan dengan menambah beberapa komponen saja sudah dapat menjadi rangkaian catu daya yang ter-regulasi dengan baik. 
gambar 9 : regulator dengan IC 78XX / 79XX
Misalnya 7805 adalah regulator untuk mendapat tegangan 5 volt, 7812 regulator tegangan 12 volt dan seterusnya. Sedangkan seri 79XX misalnya adalah 7905 dan 7912 yang berturut-turut adalah regulator tegangan negatif 5 dan 12 volt. 
Selain dari regulator tegangan tetap ada juga IC regulator yang tegangannya dapat diatur. Prinsipnya sama dengan regulator OP-amp yang dikemas dalam satu IC misalnya LM317 untuk regulator variable positif dan LM337 untuk regulator variable negatif. Bedanya resistor R1 dan R2 ada di luar IC, sehingga tegangan keluaran dapat diatur melalui resistor eksternal tersebut.
Hanya saja perlu diketahui supaya rangkaian regulator dengan IC tersebut bisa bekerja, tengangan input harus lebih besar dari tegangan output regulatornya. Biasanya perbedaan tegangan Vin terhadap Vout yang direkomendasikan ada di dalam datasheet komponen tersebut. Pemakaian heatshink (aluminium pendingin) dianjurkan jika komponen ini dipakai untuk men-catu arus yang besar. Di dalam datasheet, komponen seperti ini maksimum bisa dilewati arus mencapai 1 A.