JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI. Lembar Pengesahan

Transkripsi

1 JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI Lembar Pengesahan Nama : Muhammad Nurdin Nim : Jurusan : Teknik Elektro Peminatan : Elektronika Judul Skripsi : SISTEM PENGATURAN INTENSITAS CAHAYA DAN WAKTU PENYIRAMAN PADA RUMAH TANAMAN (GREEN HOUSE) SECARA OTOMATIS Jakarta, Agustus 2007 Disetujui dan disahkan oleh : Pembimbing (Jaja Kustija, MSc) Mengetahui, Koordinator Tugas Akhir Ketua jurusan Teknik Elektro (Ir. Yudhi Gunardi, MT) (Ir. Budiyanto Husodo, MSc)

2 TUGAS AKHIR SISTEM PENGATURAN INTENSITAS CAHAYA DAN WAKTU PENYIRAMAN PADA RUMAH TANAMAN (GREEN HOUSE) SECARA OTOMATIS Diajukan sebagai syarat meraih gelar Sarjana Teknik Strata 1 (S1) Disusun Oleh : NAMA : MUHAMMAD NURDIN NIM : JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI JAKARTA 2007

3 LEMBAR PERNYATAAN Saya yang bertanda tangan dibawah ini : Nama : Muhammad Nurdin Nim : Jurusan : Teknik Elektro Fakultas : Teknologi Industri Telah menyelesaikan tugas Akhir dengan judul : SISTEM PENGATURAN INTENSITAS CAHAYA DAN WAKTU PENYIRAMAN PADA RUMAH TANAMAN (GREEN HOUSE) SECARA OTOMATIS. Merupakan hasil orisinil buatan sendiri yang belum dibuat di lingkungan Universitas Mercu Buana ataupun di Universitas lainnya. Dan alat ini belum pernah dipublikasikan oleh siapapun. Jakarta, Agustus 2007 Muhammad Nurdin (Penulis Tugas Akhir)

4 ABSTRAK Pada Tugas Akhir ini dibahas tentang perancangan Sistem Pengaturan Intensitas Cahaya dan Waktu Penyiraman Pada Rumah Tanaman (Green House) secara otomatis. Perangkat keras pada alat ini terdiri dari rangkaian sensor cahaya yang perancangannya menggunakan LDR (Light Dependence Resistor). Intensitas cahaya yang sampai pada LDR akan memicu kuat lemahnya output LDR, serta pararel port printer sebagai penghubung alat elektronika dengan komputer. Output dari LDR merupakan input bagi rangkaian antar muka pararel port printer setelah melalui rangkaian Transceiver 74LS245 dan rangkaian Multiplexer 74LS157. Sinyal yang diterima oleh sensor cahaya untuk selanjutnya dikendalikan dan diproses melalui perangkat lunak Delphi 5.0. setiap input yang diterima mencerminkan suatu gerakan tertentu pada atap untuk membuka dan menutup bila pencahayaan dari matahari dalam ruangan telah memenuhi standar pencahayaan. Pada sistem penyiraman perancangannya mengunakan sistem pewaktu, jika waktu penyiraman telah disetting melalui pemograman maka secara otomatis penyiraman akan bekerja jika memenuhi settingan pewaktu. i

5 DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN LEMBAR PERNYATAAN ABSTRAK KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL i ii iii iv v vi vii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tujuan Penulisan Batasan Masalah Sistematika Penulisan 3 BAB II TEORI DASAR 2.1 Komunikasi Data Pengiriman Data Pararel Mikroprosesor Motor stepper Tipe Motor Stepper Berdasarkan Magnet

6 Yang Digunakan Tipe Motor Stepper Berdasarkan Perancangan Rangkaian Pengedali Light Dependent Resistor (LDR) Transistor Rile (Relay) Perinsip kerja Rele Jenis Jenis Rele Dioda Rangkaian Penyearah Tranceiver (74LS245) 39 BAB III PERANCANGAN ALAT DAN CARA KERJA RANGKAIAN 3.1 Mekanisme Karja Alat Rangkaian Antar Muka Diagram Pin Pararel Port Sinyal Pararel Port Rangkaian Catu Daya Motor Stepper Rangkaian Pengendali Motor Stepper Rangkaian Relay Rangkaian Bus Transceiver Rangkaian Multiplexer 56

7 3.9 Sensor Cahaya Perancangan Perangkat Lunak 59 BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM 4.1 Pengujian dan analisa system Pengukuran dan pengujian tegangan power supply Pengukuran tegangan power supplay regulator LM Pengukuran tegangan power supplay regulator LM Pengujian driver Motor Stepper Pengujian Putaran Motor Stepper Pengujian putaran Motor stepper Tanpa beban dengan kecepatan tertentu Pengujian Putaran Motor stepper Menggunakan Beban Dengan Kecepatan sama Pengujian Sensor Cahaya Pengujian Bus Tranceiver Pengujian Sistem Secara Keseluruhan 77

8 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Pemberian Pulsa (Data) Motor Stepper 16 Tabel 2.2 Urutan Data Motor Stepper Tipe Unipolar (Torsi Normal) 20 Tabel 2.3 Urutan Data Motor Stepper Tipe Unipolar (Torsi Besar) 20 Tabel 2.4 Urutan Data Motor Stepper tipe Bipolar 22 Tabel 2.5 Kebenaran Bus Transceiver 23 Tabel 3.1 Fungsi Pin konektor DB-25 dan Centronics 42 Tabel 3.2 Gambar Sinyal Pararel Port 44 Tabel 3.3 Metode Operasi IC 74LS Tabel 4.1 Pengukuran Regulator 5 Volt 61 Tabel 4.2 Pengukuran Regulator 18 Volt 63 Tabel 4.3 Data Pengujian Bit 0 driver motor stepper 68 Tabel 4.4 Data Pengujian Bit 1 driver motor stepper 68 Tabel 4.5 Data Pengujian Bit 2 driver motor stepper 68 Tabel 4.6 Data Pengujian Bit 3 driver motor stepper 69 Tabel 4.7 Hasil Pengamatan Putaran Motor Stepper Tanpa Beban 70 Tabel 4.8 Hasil Pengujian Sudut Rotasi Stepper Motor Dengan Beban 73 Tabel 4.9 Data Pengujian 75 Tabel 4.10 Pengujian Rangkaian Keseluruhan 77

9

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Ilustrasi Putaran Rotor terhadap Stator 14 Gambar 2.2 Variabel Reluktance Motor 16 Gambar 2.3 Motor Stepper tipe Magnet Permanen 17 Gambar 2.4 Unipolar Stepper Motor 19 Gambar 2.5 Bipolar Motor StepperI 21 Gambar 2.6 Diagram Pin IC 74LS Gambar 2.7 Penampang dalam sebuah LDR 23 Gambar 2.8 Simbol Light Dependent Resistor 24 Gambar 2.9 Simbol dan Lapisan Semikonduktor Transistor 29 Gambar 2.10 a. Transistor dengan dioda yang saling berhadapan b. Transistor dengan dioda yang saling bertolak belakang 26 Gambar 2.11 Garfik Karakteristik Transistor 27 Gambar 2.12 Transistor Dengan Rangkaian Luar 28 Gambar 2.13 Perpaduan Grafik Karakteristik Dan Garis Beban 29 Gambar 2.14 Transistor sebagai switch tertutup 31 Gambar 2.15 Transistor sebagai switch terbuka 31 Gambar 2.16 Mekanik Relay 33

11 Gambar 2.17 Rangkaian Relay 34 Gambar 2.18 Simbol simbol Dioda 35 Gambar 2.19 Penyearah setengah gelombang 36 Gambar 2.20 Penyearah gelombang penuh dengan transformator center tap 37 Gambar 3.1 Diagram Blok 39 Gambar 3.2 Rangkaian Keseluruhan 40 Gambar 3.3 Diagram Pin DB Gambar 3.4 Rangkaian Catu daya 5 Volt dan 18 Volt dengan IC regulator LM7805 dan LM Gambar 3.5 Cara Kerja Diode Proteksi (Pengaman) 50 Gambar 3.6 Rangkaian Pengendali Motor Stepper 51 Gambar 3.7 Rangkaian Relay 52 Gambar 3.8 Rangkaian Tranceiver 53 Gambar 3.9 Multiplexer dan data antara DB-25 dengan IC Gambar 3.10 Sensor Cahaya 55 Gambar 3.11 Tampilan Form Program 57 Gambar 3.12 Flowchart Program 58 Gambar 4.1 Rangkaian Bus Tranceiver dengan mengunakan 8 buah LED 76

12

13

14 BAB I PENDAHULUAN BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Penggunaan Rumah Tanaman (Green House) banyak digunakan untuk pembuatan iklim buatan atau pengaturan intensitas cahaya pada bidang pertanian atau tanaman di daerah-daerah tertentu. Maka dari itu balai penelitian dan Produksi Tanaman di daerah-daerah menggunakan Rumah Tanaman (Green House) untuk mengamati pertumbuhan suatu tanaman. Namun sementara ini pengendali iklim atau intensitas cahaya pada rumah tanaman masih menggunakan sistem manual, dengan melibatkan beberapa orang untuk mengamati atau mengatur iklim intensitas cahaya dalam rumah tanaman tersebut. Terkadang hal ini dapat menimbulkan beberapa masalah pada tanaman yang sedang di proses, dan dapat mengakibatkan kurang bagusnya pertumbuhan pada tanaman akibat kurangnya intensitas cahaya pada rumah tanaman. 1

15 BAB I PENDAHULUAN Berdasarkan pemikiran tersebut pada kesempatan ini penulis mencoba merancang suatu sistem alat yaitu sistem pengaturan intensitas cahaya dan waktu penyiraman pada Rumah Tanaman (Green House) secara otomatis. Sehingga dapat mempermudah proses pertanian pada rumah tanaman di daerah-daerah. 1.2 Tujuan Penulisan Maksud dan tujuan dari pembahasan ini adalah untuk merancang suatu alat untuk mengatur intensitas cahaya dan waktu penyiraman pada rumah tanaman (Green House) secara otomatis. Sebagai masukan digunakan sensor cahaya atau LDR (Light Dipending Resistor), hasil keluaran dari sensor LDR ini akan diteruskan ke antar muka Pararel Port Printer sebagai sarana penghubung (Interface), pengiriman dan penerimaan data antara PC dengan rangkaian pengendali. Berdasarkan hasil masukan dari LDR maka Pararel port printer akan menggerakan motor stepper untuk membuka atau menutup atap rumah tanaman (Green House) yang menentukan besarnya intensitas cahaya, adapun untuk sistem waktu penyiraman dilakukan secara otomatis berdasarkan waktu yang diatur oleh perangkat lunak. 2

16 BAB I PENDAHULUAN 1.3 Batasan Masalah Untuk memfokuskan permasalahan dan menghindari salah pengertian tentang perancangan alat, maka dalam hal ini penulis membatasi perancangan alat ini sebagai berikut : Tidak membahas masalah kalibrasi tentang cahaya. Pembahasan perancangan mekanis Rumah Tanaman (Green House) mengambil asumsi data sheet. 1.4 Sistimatika Penulisan Untuk memudahkan pemahaman dari penulisan tugas akhir ini, penulis membagi penulisan dalam lima bab yaitu; Bab I Pendahuluan Pada bab ini berisikan latar belakang, tujuan, batasan masalah dan sistimatika penulisan. Bab II Teori Dasar Pada Bab ini dibahas teori dasar tentang sistem pengaturan intensitas cahaya pada rumah tanaman dan penyiraman secara otomatis, dan teori yang berhubungan dengan alat yang dirancang diantaranya tentang Pararel Port Printer, pengalamatan pada PC, 3

17 BAB I PENDAHULUAN motor stepper, sensor cahaya atau LDR (Light Dependent Resistor), dan rangkaian relay. Bab III Perancangan Alat dan Prinsip Kerja Rangkaian Pada Bab ini perancangan merupakan inti dari penulisan tugas akhir ini. Dimana pada bab ini memaparkan tahap-tahap perancangan alat mulai dari tujuan, perancangan sampai ketahap perakitan alat. Bab IV Pengujian dan Analisa Sistem Pada bab ini, alat hasil perancangan akan diukur dan diuji secara keseluruhan untuk mengetahui karakteristik dan kemampuan alat. Bab V Kesimpulan Bab ini berisikan kesimpulan akhir dari perancangan alat dan saran lebih lanjut untuk penyempurnaan alat. 4

18 BAB II TEORI DASAR BAB II TEORI DASAR Rancangan simulator sistem pengaturan intensitas cahaya dan waktu penyiraman pada Rumah Tanaman (Green House) secara otomatis. Pada sistem ini dikendalikan oleh suatu Personal Computer (PC). Dimana computer dapat mengontrol input atau output dari rancangan simulator alat pada rumah tanaman tersebut 2.1 Komunikasi Data Komunikasi data memegang peranan penting dewasa ini terutama yang berhubungan dengan teknik rekayasa. Di dalam komunikasi yang hendak disampaikan ialah sebuah informasi. Informasi ini dapat berupa suara, tulisan atau gambar. Walaupun semua bentuk informasi saat ini dapat dipandang sebagai data akan tetapi pada umumnya yang dianggap sebagai data adalah informasi atau sinyal yang dapat diolah lebih lanjut oleh perangkat pengolah data yang umumnya adalah komputer. Komunikasi data merupakan bentuk khusus dari komunikasi secara umum. Komunikasi data berkaitan dengan komunikasi antara media ke 5

19 BAB II TEORI DASAR mesin, dan dalam pokok pembahasan makalah di sini yang dimaksudkan adalah komunikasi antara komputer ke peralatan pengendali melalui Pararel port printer melalui slot perluasan komputer pribadi. Secara umum komunikasi data dapat dikatakan sebagai proses pengiriman data yang telah dirubah dalam suatu kode tertentu yang telah disepakati melalui media listrik atau optik (seperti; ASCH,BCD,EBCDIC dari suatu tempat lainnya. Komunikasi data memerlukan 3 komponen dasar untuk melakukan prosesnya, yaitu ; Sumber (source), penerima (Receiver) dan media penghubung (media transmisi). Sumber (source) adalah pihak yang mengirimkan informasi data, dalam hal ini komputer yang melakukan pengaturan dalam pengiriman data. Media Transmisi, yaitu tempat informasi tersebut disalurkan ke tempat tujuan, dalam pembahasan ini media transmisi yang digunakan adalah kabel yang dihungkan dari slot perluasan pada PC ke rangkaian pengendali. Penerima (Receiver), ialah alat yang menerima informasi yang dikirimkan, dalam pembahasan di sini alat yang dimaksudkan sebagai penerima ialah rangkaian saklar sebagai rangkaian pengendali. 6

20 BAB II TEORI DASAR 2.2 Pengiriman Data Pararel Transfer data secara pararel merupakan transfer data yang relatif lebih mudah dan lebih cepat dibandingkan transfer data secara serial. Walaupun demikian, transfer data ini masih dapat dibagi menjadi empat tata cara komunikasi yaitu: A. Single I/O Contoh transfer data kelompok ini adalah Jika akan mengeluarkan data ke peraga Led (0 = mati, 1 = hidup), atau untuk memasukkan data dari thermostat sederhana, yang senantiasa ada dan siap digunakan. B. Simple Strobe I/O Pada kelompok ini sinyal hanya akan ada pada saat saat tertentu dan harus dibaca pada saat itu juga. Contohnya adalah data hanya akan ada jika keyboard ditekan. C. Single Handshake I/O Contoh data jenis ini adalah printer pararel. Mikroprosesor mengeluarkan sinyal strobe printer ke printer, seolah olah mengeluarkan ada data untukmu, terimalah. Jika siap, printer mengeluarkan sinyal pengakuan (acknowledge) telah menerima data dari mikroprosesor, dan seolah olah mengatakan data sudah saya 7

21 BAB II TEORI DASAR terima, silahkan kirim yang lainnya. Percakapan antara mikroprosesor dan printer membentuk suatu protokol jabat tangan (Handshake). D. Double handshake Data transfer Kelompok transfer data ini hampir sama dengan single handshake, tetapi lebih ditingkatkan dengan percakapan antara mikroprosesor dengan peripheral dan dapat diibaratkan sebagai percakapan antara pengirim dengan penerima. Pertama, pengirim mengatakan anda siap? (ditandai STB low). Penerima menjawab saya siap (sinyal ACK high), selanjutnya pengirim mengatakan inilah data untuk anda (yang ditandai sinyal STB high). Akhirnya penerima menutup pembicaraan dengan sinyal ACK low seraya mengatakan data andatelah saya terima, Terima kasih, saya siap menerima data yang lainnya. Setiap komputer menyajikan karakter karakter dalam bentuk data. Data yang akan dibawa pada umumnya melalui suatu kanal telekomunikasi. Semua sistem komunikasi data dianggap membawa data yang terdiri dari sederetan angka biner, atau bit (binary digital), dan setiap bit bernilai 1 dan 0. Komputer menyimpan informasi dalam bentuk byte yang masing masing terdiri dari 8 bit, cara yang mudah mengirimkan suatu byte informasi adalah dalam bentuk pararel. Pada pengiriman data pararel, bit bit data 8

22 BAB II TEORI DASAR dikirimkan sekaligus atau secara bersamaan, misalnya 8 bit data dikirimkan serempak melalui 8 jalur komunikasi. Jalur komunikasi ini juga disebut antar muka pararel atau biasa juga disebut adapter pararel. Setiap rangkaian antar muka pararel selalu memiliki sebuah buffer dengan keluaran tiga keadaan. Antara muka pararel memiliki penahan (Latch), dan penggerak transmisi (bus Driver) yang dilengkapi dengan sebuah buffer masukan serta buffer keluaran. Fungsi penahan (Latch), buffer masukan dan baffer keluaran ialah menahan sinyal sinyal data dari CPU selama beberapa saat, sampai diterima data baru yang dikirimkan oleh CPU. Antar muka pararel akan memindahkan data secara cepat dan relatif lebih mudah untuk dioperasikan. Pada siste pengiriman data secara pararel diperlukan sejumlah penghantar untuk mengirimkan data, oleh karena itu sistem pengiriman data secara pararel hanya ekonomis untuk jarak pendek. 9

23 BAB II TEORI DASAR 2.3 Pemrograman Delphi Delphi adalah sebuah bahasa pemrograman visual di dalam lingkungan Windows (under Windows) yang mengunakan bahasa pascal sebagai compiler. Keberadaan bahasa pemrograman Delphi tak dapat dipisahkan dari bahasa turbo pascal karena delpi merupakan generasi penerus dari turbo pascal yang diluncurkan pada tahun 1983 oleh Borland International Incorporation. Turbo pascal memang dirancang untuk di jalankan pada system operasi DOS yang merupakan system operasi yang banyak digunakan pada saat itu. Seiring dengan perkembangan jaman, dimana system operasi mulai bergeser ke system operasi windows, maka Borland internasional Incorporation merilis turbo pascal for windows yang dijalankan dibawah system operasi windows 3.x Pada tahun 1992 muncul bahasa pemrograman baru bernama Borland pascal versi 7 yang merupakan penggabungan dari turbo pascal dari turbo pascal for windows. Namun bahasa pemrograman baru tersebut ternyata masih sulit digunakan. Trend penggunaan bahasa pemrograman visual untuk membangun sebuah aplikasi telah mendorong Borland membuat bahasa pemrograman baru. 10

24 BAB II TEORI DASAR Pada tahun 1995 diperkenalkan ke pengguna computer sebuah pemrograman visual yang berbasis bahasa pascal. Bahasa pemrograman baru tersebut di beri nama Borland Delphi. Borlan Delphi berusaha menyempurnakan bahasa Delphi ini untuk semakin mempermudah penggunanya. Pemrograman Delphi dapat mempersingkat waktu pemrograman karena tidak perlu lagi menuliskan kode program yang rumit dan panjang untuk menggambar, meletakan dan mengatur komponen. Selain itu delphi juga dapat menyusun aplikasi yang lebih interaktif. Delphi menyediakan cukup banyak komponen interface aplikasi Konfigurasi sistem Agar Delphi versi 7.0 atau lebih, dapat di operaikan dengan baik anda membutuhkan perangkat lunak dengan spesifikasi tertentu : Hardware Delphi memerlukan perangkat keras (hardware) dengan ruang harddisk dan memori yang relative besar untuk menyimpan program dan run-time, spesifikasi minimal yang dibutuhkan antara lain: Processor 80586, tapi sangat disarankan mengunakan processor Pentium. Memori 16 Megabyte atau lebih untuk komputer tunggal. 11

25 BAB II TEORI DASAR Ruang harddisk untuk instalasi minimum sekitar 130 Megabyte. Software Sedangkan untuk menjalankan bahasa pemrograman borland delphi 7.0 atau lebih, anda membutuhkan sistem operasi Windows 95 atau sistem operasi terbaru. 2.4 Motor stepper Motor stepper merupakan motor listrik yang tidak mempunyai komutator, dimana semua lilitannya merupakan bagian dari stator, dan pada rotornya hanya merupakan magnet permanen. Semua komputasi setiap lilitan harus dikontrol secara eksternal sehingga motor stepper ini dapat dikontrol. Prinsip kerja motor stepper sama seperti motor a.c, yaitu membangkitkan medan magnet berputar oleh arus yang melewati stator yang menyebabkan rotor bergerak. Perbedaan antara motor a.c dengan motor stepper (motor d.c) adalah motor a.c memerlukan arus sinus untuk menghasilkan gerakan yang kontinyu, sedangkan motor stepper memerlukan gelombang berbentuk pulsa. Setiap pulsa akan menggerakan rotor kesuatu sudut tertentu, sehingga dapat berhenti pada posisi yang diinginkan atau bahkan berputar ke arah yang berlawanan. Motor stepper adalah perangkat elektromekanis yang bekerja dengan mengubah pulsa elektromekanis yang bekerja dengan mengubah pulsa 12

26 BAB II TEORI DASAR elektronis menjadi gerakan mekanis diskrit. Motor stepper bergerak berdasarkan urutan pulsa yang diberikan kepada motor. Karena itu, untuk mengerakan motor stepper diperlukan pengendali motor stepper yang membangkitkan pulsa-pulsa periodik. Penggunaan motor stepper memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan pengunaan motor dc biasanya keunggulan antara lain adalah : Sudut rotasi motor proporsional dengan pulsa masukan sehingga lebih mudah diatur. Motor dapat langsung memberikan torsi pada saat mulai bergerak Posisi dan pergerakan repetisinya dapat ditentukan secara presisi. Memiliki respon yang sangat baik terhadap mulai, stop dan berbalik (purputaran) Sangat realibel karena tidak adanya sikat yang bersentuhan dengan rotor seperti pada motor dc Dapat menghasilkan perputaran yang lambat sehingga beban dapat dikopel langsung ke porosnya Frekwensi perputaran dapat ditentukan secara bebas dan mudah pada range yang luas 13

27 BAB II TEORI DASAR Seperti telah dijelaskan diatas bentuk dasar motor stepper yang paling sederhana terdiri atas sebuah rotor, yang merupakan magnet permanen dan sebuah stator yang dililiti kumparan sehingga dapat membentuk magnet listrik. Jika kutub magnet stator dan rotor sama, kedua motor akan saling tolak menolak sehingga mengakibatkan rotor berputar. Arah putaran ini dua arah, tergantung dari faktor mekanik motor stepper itu sendiri. Besarnya perputaran adalah Bentuk dasar seperti diperlihatkan pada Gambar 2.1 dari motor stepper terdiri atas: 1. Rotor yaitu bagian yang berputar dan terdiri dari magnet permanen dengan 2 kutub. 2. Stator yaitu bagian yang dililitkan kumparan sehingga membentuk medan magnet jika dialiri arus listrik. Gambar 2.1 Ilustrasi Putaran Rotor terhadap Stator 14

28 BAB II TEORI DASAR Tipe Motor Stepper Berdasarkan Magnet Yang Digunakan Berdasarkan magnet yang digunakan, motor stepper dibedakan menjadi tiga macam yaitu tipe permanen magnet, variabel reluktansi dan motor stepper tipe hybrid (HB). Pada umumnya motor stepper saat ini yang digunakan adalah motor stepper yang mempunyai variabel relukatansi. Cara yang paling mudah untuk membedakan antara tipe motor stepper di atas adalah dengan cara memutar rotor dengan tangan ketika tidak dihubungkan ke sumber tegangan searah (power supplay). Pada motor stepper yang mempunyai permanen magnet maka ketika diputar dengan tangan akan terasa lebih tersendat karena adanya gaya yang ditimbulkan oleh permanen magnet. Tetapi ketika menggunakan motor dengan variabel reluktansi maka ketika diputar akan lebih halus karena sisa reluktansinya cukup kecil. Berikut adalah penjelasan tipe motor stepper : 1. Motor Stepper Tipe Variabel Reluctance (VR) Pada motor stepper yang mempunyai variabel reluktansi seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.2 terdapat 3 buah lilitan yang pada ujungnya dijadikan satu pada sebuah pin common. Untuk dapat menggerakkan motor ini maka aktivasi tiap-tiap lilitan harus sesuai urutannya. 15

29 BAB II TEORI DASAR Gambar 2.2 merupakan gambar struktur dari motor stepper dengan variabel reluktansi dimana tiap step-nya adalah 30. Mempunyai 4 buah kutub pada rotor dan 6 buah kutub pada statornya yang terletak saling berseberangan. Gambar 2.2 Variabel Reluktance Motor Jika lilitan 1 dilewati oleh arus, lilitan 2 mati dan lilitan 3 juga mati maka kumparan 1 akan menghasilkan gaya tolakkan kepada rotor, dan rotor akan berputar sejauh 30 searah jarum jam sehingga kutub rotor dengan label Y sejajar dengan kutub dengan label 2. Jika kondisi seperti ini berulang terus menerus secara berurutan, lilitan 2 dilewati arus kemudian lilitan 3 maka motor akan berputar secara terus menerus. Maka agar dapat berputar sebanyak 21 step, motor stepper perlu diberikan data dengan urutan seperti pada Tabel 2.2. Tabel 2.1 Pemberian Pulsa (Data) Motor Stepper 16

30 BAB II TEORI DASAR Lilitan 1: Lilitan 2: Lilitan 3: pada Tabel 2.1 diartikan bahwa lilitan yang bersangkutan dilewati arus sehingga menghasilkan gaya tolak untuk rotor. Sedangkan 0 diartikan lilitan dalam kondisi off, tidak mendapatkan arus. 2. Motor Stepper tipe Magnet Permanen Motor stepper jenis ini memiliki rotor yang terdiri dari lapisan magnet permanen yang diselang-seling dengan kutub yang berlawanan (seperti terlihat pada Gambar 2.3) dengan adanya magnet permanen, maka intensitas fluks magnet dalam motor ini akan meningkat, sehingga dapat menghasilkan torsi yang lebih besar. Motor ini biasanya memiliki resolusi langkah (step) yang rendah, yaitu antara 7,5 O hingga 15 O per langkah. Berikut adalah gambar sederhana dari motor stepper tipe magnet permanen. Gambar 2.3 Motor Stepper tipe Magnet Permanen 17

31 BAB II TEORI DASAR 3. Motor Stepper tipe Hybrid Motor Stepper tipe hybrid memiliki struktur yang merupakan kombinasi dari kedua tipe motor stepper sebelumnya. Stepper motor tipe hybrid memiliki gigi-gigi seperti pada motor tipe Vr dan juga memiliki magnet permanent yang tersusun secara aksial pada batang porosnya seperti motor tipe PM. Motor tipe ini paling banyak digunakan dalam berbagai aplikasi karena kinerjanya lebih baik. Motor stepper tipe hybrid dapat menghasilkan resolusi langkah yang tinggi yaitu antara 3,6 O hingga 0,9 O per langkah atau langkah setiap putarnya Tipe Motor Stepper Berdasarkan Perancangan Rangkaian Pengedali 1. Unipolar Motor Stepper Motor stepper dengan tipe unipolar adalah motor stepper yang mempunyai 2 buah lilitan yang masing-masing lilitan ditengah-tengahnya diberikan sebuah tap seperti tampak pada Gambar

32 BAB II TEORI DASAR Gambar 2.4 Unipolar Stepper Motor Motor stepper ini mempunyai step tiap 30 O dan mempunyai dua buah lilitan yang didistribusikan berseberangan 180 O diantara kutub pada stator. Sedangkan pada rotonya menggunakan magnet permanen yang berbentuk silinder dengan mempunyai 6 buah kutub, 3 kutub selatan dan 3 buah kutub utara. Sehingga dengan konstruksi seperti ini maka jika dibutuhkan kepresisian dari motor stepper yang lebih tinggi dibutuhkan pula kutub-kutub pada stator dan rotor yang semakin banyak pula. Pada Gambar 2.4 motor tersebut akan bergerak setiap step sebesar 30 O dengan 4 bit urutan data (terdapat dua buah lilitan dengan tap, total lilitan menjadi 4 lilitan). Ketelitian dari magnet permanen di rotor dapat sampai 1.8 O untuk tiap step-nya. Ketika arus mengalir melalui tap tengah pada lilitan pertama akan menyebabkan kutub pada stator bagian atas menjadi kutub utara sedangkan kutub stator pada bagian bawah menjadi kutub selatan. Kondisi akan menyebabkan rotor mendapat gaya tarik menuju kutub-kutub ini, dan ketika 19

33 BAB II TEORI DASAR arus yang melalui lilitan 1 dihentikan dan lilitan 2 diberi arus maka rotor akan bergerak lagi menuju kutub-kutub ini. Sampai disini rotor sudah berputar sampai 30 O atau 1 step. Tabel 2.3 menunjukan urutan data untuk motor stepper dengan tipe unipolar (torsi normal). Tabel 2.2 Urutan Data Motor Stepper Tipe Unipolar (Torsi Normal) Lilitan 1a: Lilitan 1b: Lilitan 2a: Lilitan 2b: Tabel 2.3 Urutan Data Motor Stepper Tipe Unipolar (Torsi Besar) Lilitan 1a: Lilitan 1b: Lilitan 2a: Lilitan 2b: Untuk meningkatkan torsi yang besar maka dapat digunakan urutan pemberian data seperti pada Tabel 2.3. Dimana terdapat dua buah lilitan yang di beri arus pada satu waktu. Dengan pemberian urutan data seperti ini akan menghasilkan torsi yang lebih besar. Dengan urutan data baik pada Tabel 2.2 atau Tabel 2.3 akan menyebabkan motor berputar sebanyak 24 step atau 4 putaran. 20

34 BAB II TEORI DASAR 2. Bipolar Motor Stepper Motor dengan tipe bipolar ini mempunyai konstruksi yang hampir sama dengan motor stepper tipe unipolar namun tidak terdapat tap pada lilitannya, seperti tampak pada Gambar 2.5 Gambar 2.5 Bipolar Motor Stepper Penggunaan motor dengan tipe bipolar ini membutuhkan rangkaian yang sedikit lebih rumit untuk mengatur agar motor ini dapat berputar dalam dua arah. Biasanya untuk menggerakkan motor stepper jenis ini membutuhkan sebuah driver motor yang sering dikenal sebagai H Bridge. Rangkaian ini akan mengontrol tiap-tiap lilitan secara independen termasuk dengan polaritasnya untuk tiap-tiap lilitan. Untuk mengontrol agar motor ini dapat berputar satu step maka perlu diberikan arus untuk tiap-tiap lilitan dengan polaritas tertentu pula. Urutan datanya dapat dilihat pada Tabel

35 BAB II TEORI DASAR Tabel 2.4 Urutan Data Motor Stepper tipe Bipolar 2.5 Tranceiver (74LS245) 74LS245 adalah oktal bus transmitter atau receiver yang didesain untuk 8 jalur secara asynchronous, data komunikasi dua arah diantara data bus. Direction input (DR) mengontrol pengiriman data dari bus A ke bus B atau sebaliknya tergantung pada logic levelnya. Enable input (E) dapat digunakan untuk mengisolasi bus. Gambar 2.6 Diagram Pin IC 74LS245 22

36 BAB II TEORI DASAR Tabel 2.5 kebenaran Bus Transceiver INPUT OUTPUT E DIR TRANSFER DATA A L L DARI BUS B KE BUS A L H DARI BUS A KE BUS B 2.6 Light Dependent Resistor (LDR) LDR adalah resistor yang besar resistensinya tergantung pada cahaya (light dependent resistor). Komponen ini memiliki resistensi yang rendah bila terkena cahaya, dan meningkat menjadi besar sekali bila keadaan menjadi gelap. (light dependent resistor) atau disingkat LDR merupakan suatu komponen elektronika yang dibuat dari cadmium sulfide yaitu bahan semikonduktor yang resistensinya berubah-ubah menurut banyaknya cahaya penampang dalam sebuah LDR. Gambar 2.7 Penampang dalam sebuah LDR Cara kerja LDR yang demikian dapat dimanfaatkan sebagai alat sensor cahaya dengan mengasumsikan bahwa obyek yang dicari mempunyai intensitas cahaya yang kuat untuk mempengaruhi nilai resistensi dari 23

37 BAB II TEORI DASAR komponen ini. Komponen ini akan mengeluarkan tegangan yang berubahubah sejalan dengan perubahan intensitas cahaya yang diterima, dimana sinyal ini dijadikan sebagai sinyal masukan. Gambar 2.8 simbol Light Dependent Resistor 2.7 Transistor Transistor adalah komponen elektronik, yang paling umum adalah transistor yang terdiri dari tiga lapisan semikonduktor. Ada dua jenis yaitu NPN dan PNP seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.9. Pada setiap transistor dan tiga terminal yang dihubungkan ke rangkaian, yaitu: Collector (C), Emiter (E), dan Base (B). C B N P N B C E E a. Transistor Tipe NPN 24

38 BAB II TEORI DASAR C P C B N B E P E b. Transistor Tipe PNP Gambar 2.9 Simbol dan Lapisan Semikonduktor Transistor Tegangan yang diberikan pada transistor dapat berupa dc atau ac. Namun yang dibahas pada bab ini hanyalah tegangan dc yang disebut juga tegangan bias. Transistor dapat dipandang sebagai dua buah dioda yang berhadapan atau bertolak belakang seperti yang diperlihatkan pada Gambar C C N C B P B B E N E E a. Transistor Tipe NPN 25

39 BAB II TEORI DASAR C C P C B N B B E P E E b. Transistor Tipe PNP Gambar 2.10 a. Transistor dengan dioda yang saling berhadapan b. Transistor dengan dioda yang saling bertolak belakang Dengan pandangan ini, didefinisikan 3 daerah kerja transistor berdasarkan tegangan bias yang diberikan pada terminalnya. 1. Daerah Aktif Ini adalah daerah yang dipakai jika transistor berfungsi sebagai penguat (amplifier). Sering juga disebut daerah operasi normal. Disini dioda collector reverse bias sedangkan dioda Emiter forward bias. 2. Daerah Cutoff Pada daerah ini transistor dapat dianalogikan sebagai switch terbuka atau off. Karena arus yang mengalir kecil. Dioda collector maupun Emiter reverse bias. 26

40 BAB II TEORI DASAR 3. Daerah Saturasi / Jenuh Pada daerah ini transistor dapat dianalogi kan sebagai switch tertutup atau on. Karena arus collector mengalir maksimum. Dioda collector maupun Emiter forward bias. Setelah mengetahui secara garis besar tentang daerah kerja transistor, berikut adalah grafik karakteristrik transistor dan letak daerahdaerah tersebut yang diperlihatkan pada Gambar Gambar 2.11 Garfik Karakteristik Transistor Grafik I C terhadap V CE adalah grafik karakteristik transistor yang paling sering digunakan. Grafik ini menyatakan karakteristik transistor menurut pabriknya (data sheet). 27

41 BAB II TEORI DASAR Untuk menganalisa kerja trasistor, selain garfik karakteristik yang diperlihatkan pada Gambar 2.11 diatas juga dipakai grafik garis beban transistor, yang diperoleh dari rangkaian luar yang tersambung ke transistor. Setiap rangkaian mempunyai garis bebannya sendiri yang dapat dicari seperti pada analisa dibawah ini. 680 Ohm 5Volt 470 Ohm B C E LOOP 1 18Volt Gambar 2.12 Transistor Dengan Rangkaian Luar Dari Gambar 2.12 diatas perhatikan loop I : 18 V + I C.680Ω + V = 0 CE V = 18V I C. 680Ω...1 CE 18 CE V V I C = Ω Persamaan 1 dapat dianggap sebagai persamaan suatu garis dengan variabel V CE dan I C, dan persamaan 2 dapat dianalogikan dengan y = ax + b yaitu persamaan garis biasa. 28

42 BAB II TEORI DASAR Untuk menggambarkan garis beban tersebut terlebih dahulu menghitung kedua titik dari persamaan garis diatas. 1. Perpotongan garis dengan sumbu V CE atau titik cut off : I C = 0 Sehingg mendapatkan V CE = 18 V. 2. Perpotongan garis dengan sumbu I C atau titik saturasi: V CE = 0V. Sehingga mendapatkan I C = 26.4 ma. Grafik diperoleh seperti Gambar 2.13 Garis beban ini menyatakan segala kemungkinan harga I C dan V CE untuk rangkaian yang bersangkutan. Grafik garis beban adalah grafik I C vs V CE seperti juga grafik daerah kerja transistor. Karena itu, kedua grafik dapat dijadikan satu seperti yang diperlihatkan pada Gambar Gambar 2.13 Perpaduan Grafik Karakteristik Dan Garis Beban. 29

43 BAB II TEORI DASAR Pada rangkaian pengendali peralatan listrik ini transistor difungsikan sebagai switch atau saklar. Transistor sebagai saklar bekerja secara bergantian di daerah saturasi dan cut off. Dalam hal ini, yang merupakan switch adalah terminal collector- emiter (konfigurasi common emiter) dengan arus I C ( I E ) yang melaluinya. Sedangkan arus I B merupakan pengontrol switch yang menentukan apakah switch tersebut tertutup atau terbuka. Keadaan switch tertutup adalah saat transistor bekerja didaerah saturasi dan keadaan switch terbuka adalah saat transistor bekerja didaerah cutoff. Dalam rangkaian transistor sebagai switch diatur agar transistor memasuki daerah cutoff dan saturasi sesuai dengan keadaan switch yang dikehendaki, daerah aktif tidak dipakai (dilewati saja pada saat perpindahan antara switch terbuka dan tertutup yaitu antara cutoff dan saturasi). Sifat-sifat daerah kerja transistor sebagai switch: 1) Sifat-sifat daerah saturasi (switch) V CE 0 atau short sehingga seperti switch tertutup (lihat Gambar 2.12). I C = I C(max), yaitu arus yang melalui switch CE. I B I B(sat), yaitu arus pengontrol switch yang menentukan bahwa transistor memasuki daerah saturasi. 30

44 BAB II TEORI DASAR C C I C = Max B B I Bsat V CE 0 I E I C E E Gambar 2.14 Transistor sebagai switch tertutup 2) Sifat-sifat daerah cutoff V CE = max atau open (terbuka) sehingga seperti terbuka. (lihat Gambar 2.15) I C = I E 0, yaitu arus yang melewati switch tidak ada. I B 0, yaitu arus pengontrol switch yang menentukan bahwa transistor memasuki daerah cutoff. C C I C = 0 B B I B = 0 I E = 0 E E Gambar 2.15 Transistor sebagai switch terbuka 31

45 BAB II TEORI DASAR 2.8 Rile (Relay) Rile adalah sebuah saklar elektronik yang prinsip kerjanya berdasarkan induksi elektromagnetik. Rile akan bekerja jika ada masukan tegangan listik yang mensuplainya. Pada rile terdapat dua bagian utama yaitu: 1. Koil Bagian ini terdiri dari ; a. kumparan ; merupakan lilitan kawat tembaga, dimana kumparan tersebut akan dialiri arus listrik agar dapat menghasilkan medan magnet pada inti besi. b. inti besi ; inti besi ini akan dililiti oleh kumparan untuk menghasilkan medan magnet, sehingga inti besi tersebut mempunyai sipat magnetis. c. jangkar ; terdiri dari besi lunak yang digunakan untuk mengaktifkan kontak rele setelah jangkar tertarik pada inti besi. 2. Sedangkan pada kontak yang merupakan saklar/ swicth terdiri dari 2 macam kondisi yaitu : a. normally Open (ON) ; yaitu kontak yang terbuka akan menutup pada saat koil disuplai tegangan. 32

46 BAB II TEORI DASAR b. Normally close (NC) ; yaitu kontak yang tertutup akan membuka pada saat koil disuplai tegangan. Gambar 2.16 Mekanik Relay Perinsip kerja Rele Jika pada koil rele diberikan tegangan, maka arus akan mengalir pada kumparan sehingga inti besi yang dililiti oleh kumparan akan menghasilkan medan magnet, dan medan magnet ini akan mengaktifkan kontak rele jika medan magnet tadi dapat mengalahkan gaya pegas pada jangkar yang melawannya. Adapun gaya magnet ini bergantung pada banyaknya lilitan kumparan dan kuat arus yang mengalir pada kumparan Jenis Jenis Rele Rele menurut cara kerjanya dapat dibagi menjadi tiga jenis, yaitu: 1. Rele yang bekerja dengan arus bolak balik (AC) saja, baik pada koil maupun kontak. 33

47 BAB II TEORI DASAR 2. Rele yang bekerja dengan arus searah (DC) saja, baik pada koil maupun kontak. 3. Rele yang bekerja dengan arus kedua-duanya (AC/DC), baik pada koil maupun kontak. Rele yang digunakan pada sistem pengaturan intensitas cahaya dan waktu penyiraman pada rumah tanaman (Green House) sebagai mengontrol sensor LDR dengan tampilan berupa indikator led. VCC Vac 220 V 1N4001 RELAY-SPST 1 KOhm LED Lamp 220 Ohm BC547B Gambar 2.17 Rangkaian Relay. Dioda Dioda memiliki dua buah elektroda, yaitu Anoda dan Katoda. Anoda adalah elektroda yang positip, sedang Katoda elektroda yang negatip. Jika Anoda dihubungkan dengan positip batere, sedangkan Katoda dihubungkan dengan negatip batere, arus listrik akan mengalir dengan mudah dari Anoda ke Katoda. Dalam seperti ini dikatakan juga dioda mendapatkan tegangan panjar maju (Forward bias). Sebaliknya Katoda dihubungkan dengan positip 34

48 BAB II TEORI DASAR batrai, sedangkan Anoda dihubungkan dengan negati batrai., arus listrik tidak dapat mengalir (sedikit sekali mengalir) dari Katoda ke Anoda. Dalam keadaan ini dioda mendapat panjar mundur (Reverse bias). Dari kejadiaan itu dapat diambil kesimpulan bahwa arus listrik pada dioda hanya dapat mengalir dari Anoda ke Katoda, tidak dapat mrngalir ke arah sebaliknya. Anoda Katoda (a) Simbol Dioda b) Simbol Dioda Cahaya (LED) Gambar 2.18 Simbol simbol Dioda Dioda ini dibuat dari bahan semi konduktor yang saling dipertemukan, bahan semikonduktor tersebut yang sering digunakan untuk pembuatan dioda diantaranya germanium, silikon dan selenium. Jenis- jenis dioda dan kegunaannya : Diode germanium, digunakan untuk penditeksi sinyal dan sering digunakan pada pesawat radio penerima. Dioda silikon dan silenium, digunakan sebagai penyearah. Diode Zener, digunakan untuk pensetabil tegangan. 35

49 BAB II TEORI DASAR Dioda cahaya, digunakan untuk peraga Rangkaian Penyearah Rangkaian penyearah merupakan rangkaian yang mengkonversikan sinyal AC menjadi sinyal DC. Komponen terpenting dari rangkaian penyearah adalah dioda. Dioda berfungsi sebagai penyearah daya masukan AC menjadi daya keluaran DC. Penyearahan dengan menggunakan dioda mempunyai banyak keuntungan yaitu murah dan sederhana. Penyearah setengah gelombang Gambar 2.19 Penyearah setengah gelombang Rangkaian penyearah setengah gelombang hanya menggunakan satu buah dioda saja. Rangkaian ini hanya menghasilkan satu bentuk fasa positif atau fasa negatif saja. Gambar 2.19 memperlihatkan contoh rangkaian penyearah setengah gelombang dengan penyearahan positif. Penyearah Gelombang Penuh Penyearahan gelombang penuh dapat diperoleh dengan dua cara. Cara yang pertama memerlukan transformator jenis center tap (CT) dan dua 36

50 BAB II TEORI DASAR buah dioda sebagai penyearah. Gambar 2.20 memperlihatkan penyearah gelombang penuh dengan cara ini. Gambar 2.20 Penyearah gelombang penuh dengan transformator center tap 37

51 BAB III PERANCANGAN ALAT DAN CARA KERJA RANGKAIAN BAB III PERANCANGAN ALAT DAN CARA KERJA RANGKAIAN 3.1 Mekanisme Karja Alat Pembuatan suatu perangkat memerlukan suatu perancangan terlebih dahulu agar dapat memenuhi karakteristik kerja yang dikehendaki. Perangkat yang dibuat harus menggunakan komponen seminimal mungkin dengan tidak mengurangi fungsi dari alat tersebut. Perangkat yang dibuat terdiri dari dua bagian yaitu perangkat keras dan perangkat lunak. Perangkat keras pada sistem ini terdiri dari antarmuka pararel port printer sebagai penghubung perangkat luar dengan komputer serta rangkaian pendeteksi sensor cahaya menggunakan LDR sebagai masukan besar kecilnya cahaya yang masuk, sedangkan Tranceiver (74LS245) yang berfungsi sebagai komunikasi data dua arah transmitter atau receiver. Gambar 3.1 memperlihatkan secara lengkap perangkat keras dan hubungannya secara keseluruhan. 38

52 BAB III PERANCANGAN ALAT DAN CARA KERJA RANGKAIAN Gambar 3.1 Diagram Blok Data dari tranceiver akan dikirim ke multiplexer 74LS157 secara bergantian tergantung dari tranceiver mana yang datanya akan dilewatkan dengan pedoman Enable Tranceiver berlogic 1. Data dari bus input selanjutnya akan dibaca oleh aplikasi (software) menggunakan 4 bit status dari pararel port printer secara bergantian, sehingga dapat mengaktifkan semua driver pada alat Sistem pengaturan intensitas cahaya dan waktu penyiraman pada rumah tanaman (Green House) secara otomatis. Secara prinsip kinerja dari perancangan alat adalah data dari pararel port digunakan untuk mengaktifkan sensor, data dari sensor kemudian diteruskan melalui DB-25 Pararel port printer untuk selanjutnya diproses oleh program DELPHI 5.0 untuk mengendalikan rangkaian driver motor stepper. 39

53 BAB III PERANCANGAN ALAT DAN CARA KERJA RANGKAIAN Untuk preses penyiraman dilakukan dengan menyeting waktu penyiraman pada program dilayar monitor untuk mengendalikan rangkaian relay. 3.2 Perancangan Perangkat Keras Rancangan sistem secara keseluruhan adalah merupakan penggabungan dari komponen perkomponen bagian bagian yang berhubungan dengan yang lainnya. Gambar 3.2 Rangkaian Keseluruhan 40

54 BAB III PERANCANGAN ALAT DAN CARA KERJA RANGKAIAN Dimana dalam bab ini akan dibahas bagian per bagian dari sistem yang dirancang. Alat pengantar ini penulis rancang dengan mengunakan komponen yang mudah di dapatkan dipasaran dan harganya terjangkau. Komponen utama pada Rancang Bangun Sistem Pengaturan Intensitas Cahaya dan Waktu Penyiraman pada Rumah Tanaman (Green House) secara otomatis adalah : Rangkaian Antar Muka Rangkaian antar muka yang dipakai adalah Pararel Port. Pararel Port disini berfungsi sebagai konektivitas antar komputer dengan keseluruhan rangkaian pada sistem. Diagram Pin Pararel Port Ada dua macam konektor pararel port yaitu 36 pin dan 25 pin. Konektor 36 pin dikenal dengan nama centronics dan konektor 25 pin dikenal dengan nama DB-25. Pada tugas akhir ini sebagai sarana konektivitas antara perangkat hardware dengan komputer memakai jenis konektor DB-25. dari 25 pin yang terdapat pada DB-25 hanya 17 pin yang digunakan untuk saluran pembawa data, sedangkan 8 pin yang lainnya berfungsi sebagai ground. Ketujuh belas saluran data tersebut terdiri dari tiga bagian yakni data 8 bit, status 5 bit, dan control 4 bit. Bit control dan bit status berfungsi dalam jabat tangan proses penulisan data ke pararel port. 41

55 BAB III PERANCANGAN ALAT DAN CARA KERJA RANGKAIAN Tabel 3.1 Fungsi Pin konektor DB-25 dan Centronics DB-25 Centronics In/Out Nama Sinyal Register Bit 1 1 Out nstrobe C0 2 2 Out Data 0 D0 3 3 Out Data 1 D1 4 4 Out Data 2 D2 5 5 Out Data 3 D3 6 6 Out Data 4 D4 7 7 Out Data 5 D5 8 8 Out Data 6 D6 9 9 Out Data 7 D In nack S In Busy S In PaperEnd S In Select S Out nautofeed C In nerror S Out ninit C Out nsclectin C Ground 42

56 BAB III PERANCANGAN ALAT DAN CARA KERJA RANGKAIAN Gambar 3.3 Diagram Pin DB 25 Sinyal Pararel Port Gambar dari sinyal sinyal pada pararel port (Standard) adalah sebagai berikut : 43

57 BAB III PERANCANGAN ALAT DAN CARA KERJA RANGKAIAN Tabel 3.2 Gambar Sinyal Pararel Port Nama Sinyal nstrobe Data 0 Data 1 Data 2 Data 3 Data 4 Data 5 Data 6 Data 7 nack Busy PaperEnd Select nautofeed nerror ninit nsclectin Ground Gambar Sinyal SPP Set pulsa rendah 0.5μ detik untuk menyatakan data di D7:D0 adalah Valid Least SignificantBit (LBS) Data Bit 1 Data Bit 2 Data Bit 3 Data Bit 4 Data Bit 5 Data Bit 6 Most Significant bit (MSB) Pulsa rendah sampai dengan 5μ detik menunjukkan data sudah diterima; IRQ Bernilai tinggi jika printer sibuk/offline Bernilai tinggi jika printer kehabisan kertas Bernilai tinggi jika printer On-line Jika diset rendah printer akan pindah baris setiap menemui karakter carriage return Bernilai rendah jika printer error Pulsa rendah sampai dengan 50μ detik untuk inisialisasi atau mereset printer Bernilai tinggi jika printer dipilih (oleh computer) Ground 44

58 BAB III PERANCANGAN ALAT DAN CARA KERJA RANGKAIAN Rangkaian Catu Daya Gambar 3.4 rangkaian Catu daya 5 Volt dan 18 Volt dengan IC regulator LM7805 dan LM 7818 Catu daya yang digunakan pada alat ini adalah sumber tegangan arus searah (DC) yang telah dikonversikan dari sumber tegangan arus bolak-balik (AC). Suatu catu daya yang ideal adalah rangkaian yang memberikan tegangan output yang tidak terpengaruh oleh arus beban, variasi pada temperatur, maupun variasi-variasi yang terdapat pada tegangan jala-jala. 45

59 BAB III PERANCANGAN ALAT DAN CARA KERJA RANGKAIAN Ada tiga alasan untuk catu daya tak teregulasi tidak cukup baik untuk berbagai aplikasi (beban). 1. Tegangan output pada beban tidak konstan bila beban berubah. 2. Tegangan output berubah bila tegangan intput AC (jala-jala) berubah (berfluktuasi). 3. Tegangan output berubah bila tegangan temperatur berubah. Rangkaian catu daya yang digunakan terdiri dari trafo yang terhubung ke tegangan jala-jala 220 V AC yang berfungsi untuk mengubah besar tegangan. Kemudian penyearah dan kapasitor sebelum masuk ke IC regulator tegangan. Regulator yang digunakan pada perancangan alat ini adalah regulator yang mampu menghasilkan tegangan keluaran 5 volt dan 18 volt DC. Untuk keperluan tersebut dapat digunakan regulator 7805 yang akan menghasilkan keluaran 5 volt dan 7818 untuk keluaran 18 volt. Masukan dari rangkaian ini berasal dari trafo 3 A, dua buah dioda IN 5400 digunakan sebagai penyearah, dua buah kapasitor 3300μF/25 Volt dan dua buah kapasitor 2200μF/16 Volt digunakan sebagai penyaring (filter) serta penghalus ripple tegangan keluaran dari dioda. Resistor 470 Ω digunakan sebagai pembatas arus agar arus yang mengalir pada indikator LED tidak terlalu besar. 46

60 BAB III PERANCANGAN ALAT DAN CARA KERJA RANGKAIAN Motor Stepper Sebelum melakukan pemasangan kebel data motor stepper, terlebih dahulu menentukan urutan kabel yang digunakan sebagai common dan kabel untuk mengatur putaran motor. Untuk menentukan phasa 1 sampai phasa 4, penulis melakukan metode sebagai berikut: 1. Menentukan kabel common supply dengan menggunakan multitester digital. Kabel common supply ini satu-satunya kabel yang mempunyai resistansi setengahnya dari kabel lainnya. 2. Setelah mengetahui kabel common supply, langkah selanjutnya adalah menentukan urutan kabel menurut phasa-nya. Untuk melakukan hal tersebut penulis melakukan metode sebagai berikut: a. Pilih salah satu kabel dan ditanahkan. Asumsikan bahwa kabel tersebut tersambung pada koil ke 4; b. Tanahkan kembali satu buah kabel dan apabila motor sedikit bergerak searah dengan jarum jam, maka kabel tersebut dapat dipastikan tersambung pada koil ke 3; 47

61 BAB III PERANCANGAN ALAT DAN CARA KERJA RANGKAIAN c. Apabila ketika melakukan langkah b motor sedikit bergerak berlawanan dengan arah jarum jam maka dapat dipastikan bahwa kabel tersebut tersambung pada koil ke 1; d. Apabila ketika melakukan langkah b motor tidak bergerak, maka dapat dipastikan bahwa kabel tersebut tersambung pada koil ke 2; 48

62 BAB III PERANCANGAN ALAT DAN CARA KERJA RANGKAIAN Rangkaian Pengendali Motor Stepper Sinyal keluaran dari Pararel Por tidak dapat langsung menggerakkan motor stepper dengan beban yang cukup besar, karena arusnya sangat kecil. Untuk itu diperlukan rangkaian pengendali motor stepper. Untuk menggerakkan motor stepper, dalam rangkaian ini digunakan komponen seperti resistor, dioda 1N4001, dan transistor tipe BC 547. Namun dalam rangkaian ini yang berperan penting adalah transistor karena fungsinya sebagai switch (saklar), dan dioda berfungsi sebagai sekring (pengaman). Pada saat logika 1 (sinyal keluaran dari Pararel Port) diumpankan ke transistor, transistor T 1 akan men-switch dan arus akan mengalir melewati kumparan pada motor stepper. Dioda D 1 yang diperlihatkan pada Gambar 3.4 adalah dioda pengaman yang disisipkan untuk mencegah timbulnya tegangan lebih pada transistor yang mungkin muncul pada kolektor (titik B). Hal ini disebabkan oleh gaya gerak listrik balik yang dibangkitkan oleh kumparan motor stepper pada saat transistor dalam keadaan mati (off). Tegangan lebih ini seringkali melebihi tegangan maksimum rata-rata kolektor, sehingga dapat merusak transistor. 49

63 BAB III PERANCANGAN ALAT DAN CARA KERJA RANGKAIAN +V CC = 18V D 1 A B Motor Stepper T 1 Gambar 3.5 Cara Kerja Diode Proteksi (Pengaman) Dioda yang mempunyai kemampuan balik akan menghantar tegangan (on) jika tegangan pada kolektor melebihi tegangan catu V CC 18V. Bila hal ini terjadi maka arus diode akan menghilangkan gaya gerak listrik. Gambar 3.5 merupakan rangkaian pengendali motor stepper yang memiliki prinsip yang sama dengan Gambar 3.4, dioda 1N4001 berfungsi sebagai pelindung transistor BC 547 dan tegangan induksi yang mungkin timbul dari lilitan motor stepper. Keluaran dari Pararel port dihubungkan kemasukkan transistor BC 547 tersebut melalui resistor 470 Ω. Jika masukan bernilai sinyal rendah, maka transistor akan berada pada keadaan cut-off sehingga arus dalam lilitan motor stepper tidak mengalir. Jika masukan bernilai tinggi, maka 50

64 BAB III PERANCANGAN ALAT DAN CARA KERJA RANGKAIAN transistor akan on sehingga tegangan antara kolektor dengan emitor (V CE ) turun dan arus dapat mengalir ketanah (ground). 1N hm RES1 BC547 NPN DIODE 1N Ohm RES2 BC547 NPN DIODE 1N Ohm RES3 BC547 NPN Motor DIODE Stepper 1N Ohm RES4 BC547 NPN DIODE VCC 18 V 680 Ohm RES5 Gambar 3.6 Rangkaian Pengendali Motor Stepper Jika lilitan 1 dilewati oleh arus, lilitan 2 mati, lilitan 3 mati dan lilitan 4 juga mati, maka kumparan 1 akan menghasilkan gaya tarik kepada rotor, dan rotor akan berputar searah jarum jam. Jika kondisi seperti ini berulang terus menerus secara berurutan, lilitan 2 dilewati arus kemudian lilitan 3 dan lilitan 4 maka motor akan berputar secara terus menerus. 51

65 BAB III PERANCANGAN ALAT DAN CARA KERJA RANGKAIAN Rangkaian Relay Pada rancangan ini digunakan sebuah rangkaian relay yang digunakan untuk mengontrol proses penyiraman tanaman. Rangkaian relay bekerja apabila port-port tersebut diatas diberi logika high (1). Hal ini mengakibatkan basis dari transistor mendapatkan bias tegangan sehingga transistor berada dalam keadaan saturasi. Dalam keadaan ini arus akan mengalir pada relay sehingga relay aktif. Dengan aktifnya relay maka proses penyiraman akan bekerja. Gambar 3.7 Rangkaian Relay Rangkaian Bus Transceiver Agar data dari LPT (Port Printer) dapat melanjutkan dari relay, stepper motor, sensor. Maka disini digunakan IC dengan tipe IC74LS245 52