BAB 2 LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1. Arduino Promini 328 Arduino Promini 328 dibuat dengan desain yang minimalis. Board ini memiliki tegangan 5V dan menjalankan bootloader dengan frekunsi kristal 16MHz, dengan bentuk yang ramping sehingga mudah digunakan dalam proyek kecil. Arduino Pro tidak terdapat Pin Header yang tersambung dengan konektor board. Alat dapat disolder dengan menggunakan Header Pin untuk mengoneksikan pada konektor sesuai kebutuhan anda. Arduino seri Pro ini dibuat untuk pengguna yang memahami keterbatasan kurangnya konektor dari USB ke board. Arduino Promini 328 sudah tersedia DC Jack, lebih baik tidak digunakan. Board ini terhubung langsung ke FTDI dan didukung autoreset. Arduino Pro juga bekerja dengan kabel FTDI tetapi kabel FTDI tidak membawa pin DTR sehingga fitur auto-reset tidak akan bekerja. (Arduino Promini 328, 2014) Spesifikasi ATmega328 running at 16MHz external resonator USB connection off board 5V regulator Max 150mA output Reverse polarity protected DC input 5V up to 12V Analog Pins: 8 Digital I/Os: 14 5

2 6 Gambar 2.1 Bentuk fisik arduino promini 328 () 2.2. Teknik Control Teknik on off : Pada sistem kontrol dua posisi, elemen aktuasi hanya mempunyai dua posisi yang tetap. Kontrol on-off ini banyak digunakan di industri karena murah dan sederhana. (Sistem kontrol elektronika, 2014) Teknik PID : merupakan kontroler untuk menentukan presisi suatu sistem instrumentasi dengan karakteristik adanya umpan balik pada sistem tesebut. (Wikipedia, 2013) Komponen kontrol PID ini terdiri dari tiga jenis yaitu Proportional : usaha untuk mencapai set point. Integratif : kumulatif error. Derivatif : kecepayan untuk mencapai setpoint. (kecepatan error)

3 7 Kelebihan teknik control on off adalah lebih sederhana dan murah, sedangkan PID lebih sulit dan memerlukan waktu yang lama. Kekurangan teknik control on off adalah memakan energy yang banyak SHT11 SHT1x/SHT1x merupakan multi sensor untuk kelembaban dan temperatur secara digital. Produk ini mulai dipasarkan Februari 2002 yang diproduksi oleh SENSIRION Company di Zurich (Switzerland). Menggunakan sensor suhu dan kelembaban terkalibrasi produk sensirion, SHT11, sebagai komponen utama. Spesifikasi sensor SHT11: Terkalibrasi: Celcius dan Fahrenheit. Daerah pengukuran: [(-40) 123,8]ºC. Akurasi: ±0,4ºC. Terkalibrasi: %RH. Daerah pengukuran: [0 100]%. Akurasi: ±3,0%. Tegangan sumber: 2,4VDC 5,5VDC. Output: serial dua lajur (two-wires serial). Tersambung dengan kabel serat yang terbungkus GND sepanjang 500mm dengan female-connector pada ujung kabel. SHT11 adalah sebuah single chip sensor suhu dan kelembaban relatif dengan multi modul sensor yang outputnya telah dikalibrasi secara digital. Dibagian dalamnya terdapat kapasitas polimer sebagai eleman untuk sensor kelembaban relatif dan sebuah pita regangan yang digunakan sebagai sensor

4 8 suhu. Sistem sensor yang digunakan untuk mengukur suhu dan kelembaban adalah SHT11 dengan sumber tegangan 5 Volt dan komunikasi bidirectonal 2-wire Kaki serial Data yang terhubung dengan mikrokontroler memberikan perintah pengalamatan pada pin Data SHT untuk mengukur kelembaban relatif dan untuk pengukuran suhu. (sensirion, 2014) Akurasi pengukuran temperatur: Tipe SHT11 / SHT71: Untuk -40 ºC < T 28 ºC error pengukuran ± 2,25 ºC Untuk 28 ºC <T 123,8oC error pengukuran ± 3 ºC Tipe SHT15 / SHT75: Untuk -40 ºC < T 8 ºC error pengukuran ± 1,5 ºC Untuk 28 ºC < T 45 ºC error pengukuran ± 0,5 ºC Untuk 45 ºC < T 123,8 ºC error pengukuran ± 2 ºC Akurasi pengukuran kelembaban: Tipe SHT11 / SHT71: Untuk 0%RH< H< 23%RH error pengukuran ± 5 %RH Untuk 23%RH< H< 85%RH error pengukuran ± 4 %RH Untuk 95%RH< H< 100%RH error pengukuran ± 5%RH Tabel 2.1 Karakteristik Sensor SHT11/SHT71

5 9 Gambar 2.2 SHT Kelembaban Kelembaban merupakan suatu tingkat keadaan lingkungan udara basah yang disebabkan oleh adanya uap air. Tingkat kejenuhan sangat dipengaruhi oleh temperatur. Grafik tingkat kejenuhan tekanan uap air terhadap temperatur diperlihatkan pada Gambar 2.3. Gambar 2.3. Grafik tingkat kejenuhan tekanan uap air terhadap temperatur

6 10 Jika tekanan uap parsial sama dengan tekanan uap air yang jenuh maka akan terjadi pemadatan. Secara matematis kelembaban relative (RH) didefinisikan sebagai prosentase perbandingan antara tekanan uap air parsial dengan tekanan uap air jenuh. Kelembaban dapat diartikan dalam beberapa cara. Relative Humidity secara umum mampu mewakili pengertian kelembaban. Untuk mengerti Relative Humidity pertama harus diketahui Absolut Humidity. Absolut Humidity merupakan jumlah uap air pada volume udara tertentu yang dipengaruhi oleh temperatur dan tekanan. ah=217 ( e ) T ah : absolute humidity e : tekanan oleh uap air T : temperatur saat pengukuran Relative Humidity merupakan persentase rasio dari jumlah uap air yang terkandung dalam volume tersebut dibandingkan dengan jumlah uap air maksimal yang dapat terkandung dalam volume tersebut (terjadi bila mengalami saturasi). Relative Humidity juga merupakan persentase rasio dari tekanan uap air saat dilakukan pengukuran dan tekanan uap air saat mengalami saturasi. Pembacaan 100 %RH berarti udara telah saturasi (udara penuh dengan uap air) Suhu Suhu udara adalah ukuran energi kinetik rata rata dari pergerakan molekul molekul. Suhu suatu benda ialah keadaan yang menentukan kemampuan benda tersebut, untuk memindahkan (transfer) panas ke benda benda lain atau menerima panas dari benda benda lain tersebut. Dalam sistem dua benda, benda yang kehilangan panas dikatakan benda yang bersuhu lebih tinggi. Selama 24 jam, suhu udara selalu mengalami perubahanperubahan. Di atas lautan perubahan suhu berlangsung lebih banyak

7 11 perlahan-lahan dari pada di atas daratan. Variasi suhu pada permukaan laut kurang dari 1 C, dan dalam keadaan tenang variasi suhu udara dekat laut hampir sama. Sebaliknya diatas daerah pedalaman continental dan padang pasir perubahan suhu udara permukaan antara siang dan malam mencapai 20 C. Sedangkan pada daerah pantai variasinya tergantung dari arah angin yang bertiup. Variasinya besar bila angin bertiup dari atas daratan dan sebaliknya. Suhu pada umumnya diartikan sebagai besaran yang menyatakan derajat panas dinginnya suatu benda LCD Display Character LCD adalah sebuah display dot matrix yang difungsikan untuk menampilkan tulisan berupa angka, huruf, dan grafik sesuai dengan yang diinginkan (sesuai dengan program yang digunakan untuk mengontrolnya). Pada praktikum ini menggunakan LCD dot matrix dengan karakter 4x16, yang kaki-kakinya berjumlah 16 pin. Berikut gambaran ilustrasinya :

8 12 Gambar 2.4 LCD display 16 x 4 character Tabel 2.2 LCD Display 16 x 4 Character

9 13 LCD HD44780U membutuhkan 3 control lines dengan 4 atau 8 jalur I/O untuk bus data. Designer dapat memilih apakah LCD adalah untuk beroperasi dengan data bus 4-bit atau 8-bit data bus. Jika 4-bit data bus yang digunakan LCD akan membutuhkan total 7 jalur data (saluran kontrol 3 ditambah dengan 4 baris untuk bus data). Jika suatu 8-bit data bus yang digunakan LCD akan memerlukan total 11 jalur data (saluran kontrol 3 ditambah 8 jalur untuk bus data). Tiga baris kontrol yang disebut sebagai EN, RS, dan RW. EN line disebut "Enable." Garis kontrol ini digunakan untuk memberitahu LCD bahwa user mengirimkan data. Untuk mengirim data ke LCD, program user harus memastikan baris ini adalah LOW (0) dan kemudian mengatur dua jalur lainnya kontrol atau meletakkan data pada bus data. Ketika baris lainnya sudah siap, membawa EN HIGH (1) dan menunggu jumlah minimal waktu yang diperlukan oleh datasheet LCD (ini bervariasi dari LCD untuk LCD), dan berakhir dengan membawanya LOW (0) kembali. RS line adalah "Register Select", ketika RS LOW (0) maka data harus diperlakukan sebagai perintah atau instruksi khusus (seperti layar yang jelas, posisi kursor, dll). Ketika RS HIGH (1) maka data yang dikirim adalah teks data yang dapat ditampilkan pada layar. Misalnya, untuk menampilkan huruf "T" pada layar LCD.

10 14 Tabel 2.3 LCD HD44780 Instruction Set

11 15 Inisialization Schematic Penjelasan dan jenis-jenis LCD LCD (liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD terdiri dari lapisan-lapisan cairan kristal diantara dua pelat kaca. Film transparan yang dapat menghantarkan listrik atau back plane, diletakkan pada lembaran belakang kaca. Bagian trasparan dari film yang dapat menghantarkan arus listrik pada bagian luar dari karakter yang diinginkan dilapiskan pada pelat bagian depan. Pada saat terdapat tegangan antara segmen dan back plane, bagian yang berarus listrik ini mengubah transmisi cahaya melalui daerah di bawah segmen film. Berdasarkan jenis tampilan, LCD dapat dikelompokkan menjadi beberapa jenis, yaitu:

12 16 Segment LCD LCD jenis ini terbentuk dari beberapa seven-segment display atau sixteen segment display, tetapi ada juga yang menggunakan gabungan dari keduanya. LCD jenis ini sering dipakai pada jam digital dan alat ukur digital. o Dot Matrix Character LCD LCD jenis ini terbentuk dari beberapa dot matrix display berukuran 5x7 atau 5x9, yang membentuk sebuah matriks yang lebih besar dengan berbagai kombinasi jumlah kolom dan baris. Kombinasi ini menentukan jumlah karakter yang dapat ditampilkan oleh LCD tersebut, seperti 2 baris x 20 karakter atau 4 baris x 20 karakter. o Graphic LCD LCD jenis ini masih terus berkembang sampai saat ini. Resolusi LCD jenis ini bervariasi, diantaranya 128x64, 128x128, 240x64, 240x128. Sekarang ini, graphic LCD banyak dipakai pada handycam, laptop, telepon selular (cellphone), monitor komputer, dan lain-lain. Register LCD Register-register yang terdapat dalam LCD adalah sebagai berikut: o IR (Instruction Register), digunakan untuk menentukan fungsi yang harus dikerjakan oleh LCD serta pengalamatan DDRAM atau CGRAM. o DR (data register), digunakan sebagai tempat data DDRAM atau CGRAM yang akan dituliskan ke atau dibaca oleh komputer atau sistem minimum. Saat dibaca, DR menyimpan data DDRAM atau CGRAM, setelah itu data alamat berikutnya secara otomatis ke DR. Pada waktu menulis, cukup lakukan inisialisasi DDRAM atau CGRAM sejak alamat awal tersebut. o BF (Busy Flag), digunakan untuk memberi tanda bahwa LCD dalam keadaan siap atau sibuk. Apabila LCD sedang melakukan operasi internal, BF di-set menjadi 1, sehingga tidak akan menerima perintah dari luar. Jadi, BF harus di-cek apakah telah direset menjadi 0 ketika akan menulis LCD (memberi

13 data pada LCD). Cara untuk menulis LCD adalah dengan mengeset RS menjadi 0 dan mengeset R/W menjadi o AC (address counter), digunakan untuk menunjuk alamat pada DDRAM atau CGRAM dbaca atau ditulis, maka AC secara otomatis menunjukkan alamat berikutnya. Alamat yang disimpan AC dapat dibaca bersamaan dengan BF. o DDRAM (Display Data Random Access Memory), digunakan sebagai tempat penyimpanan data sebesar 80 byte. AC menunjukan alamat karakter yang sedang ditampilkan. o CGROM (Character Generator Read Only Memory), pada LCD telah terdapat ROM untuk menyimpan karakter-karakter ASCII (American Standard Code for Interchange Information), sehingga cukup memasukan kode ASCII untuk menampilkannya. o CGRAM (Character Generator Random Access Memory), sebagai data storage untuk merancang karakter yang dikehendaki. Untuk CGRAM terletak pada kode ASCII dari 00h sampai 0Fh, tetapi hanya delapan karakter yang disediakan. Alamat CGRAM hanya 6 bit, 3 bit untuk mengatur tinggi karakter dan 3 bit tinggi menjadi 3 bit rendah DDRAM yang menunjukan karakter, sedangkan 3 bit rendah sebagai posisi data CGRAM untuk membuat tampilan satu baris dalam dot matrix 5x7 karakter tersebut, dimulai dari atas. Sehingga karakter untuk kode ASCII 00h sama dengan 09h sampai 07h dengan 0Fh. Oleh karena itu untuk perancangan satu karakter memerlukan penulisan data ke CGRAM sampai delapan kali. o Cursor and Blink Control Circuit, merupakan rangkaian yang menghasilkan tampilan kursor dan kondisi blink (berkedip- kedip).

14 18 Tabel 2.4 Fungsi Pin LCD 2.5. FTDI FTDI chip digunakan dalam adapter USB untuk menghubungkan ke FIFO antarmuka RS232 dan sejajar hardware. Penggunaan yang paling sering adalah interface USB-2-COM. FTDI juga bisa sebagai burner, power supply dan data serial. (FTDI, 2014)

15 19 Gambar 2.5 Bentuk fisik FTDI 2.6. Relay Relay adalah saklar elektronik yang dapat membuka atau menutup rangkaian dengan menggunakan control dari rangkaian elektronik lain. Sebuah relay tersusun atas kumparan, pegas, saklar(terhubung pada pegas) dan 2 kontak elektronik (normally close dan normally open) 1. Normally close (NC) : saklar terhubung dengan kontak saat ini saat relay tidak aktif atau dapat dikatakan saklar dalam kondisi terbuka. 2. Normally open (NO) : saklar terhubung dengan kontak ini saat relay aktif atau dapat dikatakan saklar dalam kondisi tertutup. Berdasarkan pada prinsip dasar cara kerjanya, relay dapat bekerja karena adanya medan magnet yang digunakan untuk menggerakkan saklar. Saat kumparan diberikan tegangan kerja relay maka akan timbul medan magnet pada kumparan karena adanya arus yang mengalir pada lilitan kawat. Kumparan yang bersifat sebagai electromagnet ini kemudian ajkan menarik saklar dari kontak NC ke kontak NO. jika tegangan pada kumparan dimatikan

16 20 maka medan magnet pada kumparan akan hilang sehingga pegas akan menarik saklar ke kontak nc. (Relay, 2014) Gambar 2.6 Bentuk Fisik Relay 2.7. LED (Light Emiting Diode) LED biasa berfungsi sebagai lampu indikator pada saat sensor bekerja, dan bekerja pada bias forward. LED Superbright berfungsi sebagai pengirim cahaya ke garis untuk dibaca sensor. Kerjanya ketika sumber tegangan masuk pada battery on, maka arus masuk sehinnga LED superbrigth menyala dengan terang yang kemudian dibiaskan pada photodioda. Gambar 2.7 Simbol LED Gambar 2.8 Bentik Fisik LED

17 Push Button Alat ini bekerja dengan cara ditekan, alat ini sangat umum, banyak digunakan diberbagai mesin produksi yang terdapat di industri-industri dan lainnya, alat ini juga paling mudah untuk dipelajari atau dipahami karena fungsi dan cara kerjanya yang sangat sederhana Pada bagian atasnya terdapat knop yang berfungsi sebagai area penekan (warna merah), lalu disamping kiri dan kanan terdapat terminal, kontak normally open (no) dan normally close (nc) berfungsi sebagai terminal wiring untuk dihubungkan dengan alat listrik lainnya, lalu mempunyai kapasitas beban sekitar 5 A. Cara Kerja. Alat ini befungsi sebagai pemberi sinyal masukan pada rangkaian listrik, ketika / selama bagian knopnya ditekan maka alat ini akan bekerja sehingga kontak-kontaknya akan terhubung untuk jenis normally open dan akan terlepas untuk jenis normally close, dan sebaliknya ketika knopnya dilepas kembali maka kebalikan dari sebelumnya, untuk membuktikannya pada terminalnya bisa digunakan alat ukur tester / ohm meter. pada umumnya pemakaian terminal jenis NO digunakan untuk menghidupkan rangkaian dan terminal jenis NC digunakan untuk mematikan rangkaian, tetapi semuanya tergantung dari kebutuhan. Gambar 2.9 Bentuk fisik push button