BAB 2 DASAR TEORI. Board ini memiliki 14 digital input / output pin (dimana 6 pin dapat digunakan

Transkripsi

1 BAB 2 DASAR TEORI 2.1 Uno Arduino Uno Arduino adalah board berbasis mikrokontroler pada ATmega328. Board ini memiliki 14 digital input / output pin (dimana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack listrik tombol reset. Pin-pin ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, hanya terhubung ke komputer dengan kabel USB atau sumber tegangan bisa didapat dari adaptor AC-DC atau baterai untuk menggunakannya. Board Arduino Uno memiliki fitur-fitur baru sebagai berikut : 1,0 pinout : tambah SDA dan SCL pin yang dekat ke pin aref dan dua pin baru lainnya ditempatkan dekat ke pin RESET, dengan IO REF yang memungkinkan sebagai buffer untuk beradaptasi dengan tegangan yang disediakan dari board sistem. Pengembangannya, sistem akan lebih kompatibel dengan Prosesor yang menggunakan AVR, yang beroperasi dengan 5V dan dengan Arduino Karena yang beroperasi dengan 3.3V. Yang kedua adalah pin tidak terhubung, yang disediakan untuk tujuan pengembangannya. 2.2 Software Arduino IDE IDE (Integrated Development Environment) Arduino merupakan aplikasi yang mencakup editor, compiler, dan uploader dapat menggunakan semua seri modul keluarga arduino, seperti Arduino Duemilanove, Uno, Bluetooth, Mega. Kecuali beberapa tipe board produksi arduino yang memakai mikrokontroler diluar seri AVR, seperti mikroprosesor ARM. Editor sketch pada IDE arduino 6

2 juga mendukung fungsi penomoran baris, mendukung fungsi penomoran baris, syntax highlighthing, yaitu pengecekan sintaksis kode sketch. Seperti gambar berikut ini: Gambar 2.1 Software Arduino 2.3 Mikrokontroler Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian elektronik dan umunya dapat menyimpan program didalamnya.proses untuk memasukkan program ke dalam mikrokontroller disebut dengan download dan alat yang digunakan disebut dengan downloader. Mikrokontroler umumnya terdiri dari CPU (Central Processing Unit), memori, I/O tertentu dan unit pendukung seperti Analog-to-Digital Converter (ADC) yang sudah terintegrasi di dalamnya. Kelebihan utama dari mikrokontroler ialah tersedianya RAM dan peralatan I/O pendukung sehingga ukuran board mikrokontroler menjadi sangat 7

3 ringkas. Mikrokontroller diproduksi dalam bentuk rangkaian terpadu (IC) seperti gambar dibawah ini: ALU Timer / Counter I/O Port (parallel) Accumulator Registers Internal RAM (On Chip RAM) Stack Pointer Internal RAM (On Chip Flash) Program Counter I/O Port (Serial) Interupt Circuits Clock Circuit Gambar 2.2. Blok Diagram Mikrokontroler Fungsi setiap bagian: a. Register adalah suatu tempat penyimpanan (Variabel) bilangan bulat 8 bit atau 16 bit. Pada umumnya register berjumlah banyak, dan masing-masing ada yang memiliki fungsi khusus dan ada yang memiliki fungsi umum. b. Accumulor (register A), merupakan salah satu register khusus yang berfungsi sebagai operand umum proses aritmatika dan logika. c. Program counter, merupakan salah satu register khusus yang berfungsi sebagai pencacah/penghitung eksekusi program mikrokontroler d. ALU (Arithmetical and Logical Unit), ALU memiliki kemampuan khusus dalam mengerjakan proses-proses arithmetika (penjumlahan, pengurangan, perkalian dan pembagian) dan operasi logika (AND, OR, XOR dan NOT) e. Clock circuits, mikrokontroler merupakan rangkaian digital sekuensial, dimana kerjanya berjalan melalui sinkronisasi clock. Karenanya diperlukan clock circuits yang menyediakan clock bagi seluruh bagian rangkaian 8

4 f. Internal ROM (On Chip Flash), merupakan memori yang isinya tidak dapat diubah atau dihapus (pada saat mikrokontroler berjalan) isinya hanya dapat dibaca saja. ROM biasanya berisi program (urutan-urutan instruksi) untuk menjalankan mikrokontroler. Data pada ROM dibaca secara berurutan. g. Internal RAM, merupakan memori yang isinya dapat diubah atau dihapus. RAM pada mikrokontroler biasanya berisi data-data variable dan register. Data yang tersimpan pada RAM bersifat hilang jika catu daya yang diberikan hilang (mati). h. Stack pointer, merupakan bagian dari RAM yang memiliki metode penyimpanan dan pengambilan data yang khusus. Dimana data yang paling terakhir dimasukkan merupakan data yang pertama kali dibaca kembali (LIFO). i. I/O port (serial dan parallel), merupakan sarana yang digunakan mikrokontroler untuk mengakses peralatan di luar dirinya, memasukan dan mengeluarkan data. j. Interrupt circuits, merupakan rangkaian yang mengendalikan sinyal-sinyal interupsi bail internal maupun eksternal, dengan adanya sinyal interupsi akan mengakibatkan program utama yang sedang dikerjakan berhenti sejenak, dan bercabang/.loncat ke program rutin layanan interupsi (RLI) yang diminta, setelah RLI selesai dikerjakan, mikrokontroler kembali melanjutkan program utama yang tertunda tadi. Setiap mikrokontroler memiliki blok diagram dan arsitektur yang berbeda satu dengan yang lainnya, tergantung pada banyak device yang terintegrasi di 9

5 dalamnya, beberapa jenis mikrokontroler telah dilengkapi oleh ADC/DAC, PWM, WDT dan lain-lain Cara Kerja Mikrokontroler Prinsip kerja mikrokontroler adalah sebagai berikut: a. Berdasarkan nilai yang berada pada register Program Counter, mikrokontroler mengambil data pada ROM dengan alamat sebagaimana yang tertera pada register Program Counter. Selanjutnya isi dari register Program Counter ditambah dengan satu (Increment) secara otomatis. b. Data yang diambil pada ROM merupakan urutan instruksi program yang telah dibuat dan diisikan sebelumnya oleh pengguna. c. Instruksi yang diambil tersebut diolah dan dijalankan oleh mikrokontroler. Proses pengerjaan bergantung pada jenis instruksi, bisa membaca, mengubah nilai-nilai pada register, RAM, isi Port, atau melakukan pembacaan dan dilanjutkan dengan pengubahan data. d. Program Counter telah berubah nilainya (baik karena penambahan otomatis pada langkah 1, atau karena pengubahan-pengubahan pada langkah 2). Selanjutnya yang dilakukan oleh mikrokontroler adalah mengulang kembali siklus ini pada langkah 1. Demikian seterusnya hingga power dimatikan. 2.4 BUZZER Buzzer berfungsi sebagai detector.pada saat status normal buzzer tidak akan menyala namun pada saat status berbahaya buzzer akan menyala sebagai indikasi bahwa ada getaran. 10

6 Gambar 2.3 Bentuk Fisik Buzzer Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi 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. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm). 2.5 Resistor Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik, dengan resistansi tertentu (tahanan) dapat memproduksi tegangan listrik diantara kedua pin, nilai tegangan terhadap resistansi berbanding lurus dengan arus yang mengalir. Resistor digunakan sebagau bagian dari rangkaian elektronik dan sirkuit elektronik, dan merupakan salah satu komponen yang paling sering digunakan. Resistor dapat dibuat dari bermacam-macam komponen dan film, bahkan kawat 11

7 resistansi (kawat yang dibuat dari panduan resistivitas tinggi seperti nikelkromium). Karakteristik utama dari resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang dapat dihantarkan. Karakteristik lain termasuk koefisien suhu, derau listrik (noise), dan induktansi. Resistor dapat diintregrasikan kedalam sirkuit hibrida dan papan sirkuit cetak, bahkan sirkuit terpadu. Ukuran dan letak kaki bergantung pada design sirkuit, kebutuhan daya resistor harus cukup dan disesuaikan dengan kebutuhan arus rangkaian agar tidak terbakar Penandaan Resistor 1. Identifikasi empat pita Identifikasi empat pita adalah skema kode warna yang paling sering digunakan. Ini terdiri dari empat pita warna yang dicetak mengelilingi badan resistor. Dua pita pertama merupakan informasi dua digit harga resistansi, pita ketiga merupakan faktor pengali dan pita keempat merupakan toleransi harga resistansi. Kadang-kadang terdapat pita kelima yang menunjukkan koefisien suhu, tetapi iniharus dibedakan dengan sistem lima warna sejati yang menggunakan tiga digit resistansinya. Tabel 2.1. Kode warna pita resistor Warna Pita Pertama Pita kedua Pita Ketiga Pita Keempat Pita Kelima Cokelat ±1% 100 ppm Merah ±2% 50 ppm Jingga ppm Kuning ppm 12

8 Hijau ±0.5% Biru ±0.25% Ungu ±0,1% Abuabu ±0.05% Putih Emas 10-1 ±5% Perak 10-2 ±10% Kosong ±20% 2. Identifikasi lima pita Identifikasi lima pita digunakan pada resistor presisi, untuk memberikan harga resistansi ketiga. Tiga pita pertama menunjukkan harga resistansi, pita keempat adalah pengali, dan yang kelima pita adalah toleransi. Resistor lima pita dengna pita keempat berwarna emas atau perak kadang-kadang diabaikan, biasanya pada resistor lawas atau penggunaan khusus. Pita keempat adalah toleransi dan yang kelima adalah koefisien suhu. 2.6 Sensor getar Sensor getar adalah suatu alat yang berfungsi untuk mendeteksi adanya getaran dan akan diubah dalam kedalam sinyal listrik. Jenis Jenis sensor vibration ini dibagi menjadi dua jenis yaitu: Jenis jenis Sensor vibration 1.Kontak 13

9 Sensor ini disebut juga cassing measurement. Sensor yang digunakan adalah sensor seismic transduser, yaitu sensor yang digunakan untuk mengukur kecepatan dan percepatan. Untuk mengukur kecepatan menggunakan velocity probe dan velomitor probe, sedangkan untuk mengukur percepatan menggunakan sensor acceleration probe. a. Pengertian velocity probe ujung sensor ini akan bersentuhan langsung dengan benda yang akan diukur fibrasinya, sensor ini berfungsi untuk mengukur getaran dari suatu alat atau mesin menggunakan kecepatan dari suatu alat atau mesin menggunakan kecepatan sebagai parameternya. Adapun konstruksinya adalah sebagai berikut: - Massa - Kumparan - Pegas - Magnet permanen - Damper conector - Cassing velocity probe b. Prinsip Kerja Prinsip kerja velocity probe sesuai dengan dengan hukum fisika yaitu apabila suatu konduktor/kumparan yang dikelilingi oleh medan magnet kemudian konduktor bergerak terhadap medan magnet atau medan magnet bergerak terhadap konduktor maka akan menimbulkan suatu tegangan induksi pada konduktor. Apabila transduser ini ditempatkan pada bagian mesin yang bergetar, maka transduser ini pun akan ikut bergerak, sehingga kumparan yang ada didalamnya akan bergerak relatif terhadap medan magnet sehingga akan 14

10 menghasilkan tegangan listrik pada ujung kawat kumparannya. Dengan mengola sinyal listrik dan transdusernya, makagetaran dapat diukur. c. Pengertian acceleration probe Termasuk sensor kontak yang berfungsi untuk mengukur getaran dengan mengukur kecepatan dari mesin tersebut d. Prinsip kerja Pada acceleration probe terdapan case insulator yang berkontak langsung dengan mesin yang hendak diperiksa, case insulator ini berfungsi sebagai transmiteter atau yang menstransmisikan getaran dari mesin menuju peizoelektrik sehingga peizoelektrik mengalami tekanan yang sebanding dengan getaran yang diterima dari mesin. Getaran mekanis yang menimbulkan gaya akan mengenai muatan listrik. Tetapi arus listrik yang dihasilkan oleh peizoelektrik ini sangat kecil, sehingga diperlukan alat lain agar menghasilkan muatan listrik yang standart. Karena muatan listrik yang ditimbulkan oleh peizoelektrik sangat kecil maka didalamnya dipasangrangkaian elektronik yang dapat membangkitkan muatan agar muatan listrik yang dihasilkan oleh bahan peizoelektrik menjadi lebih besar. Besar muatan listrik yang dihasilkan oleh bahan peizoelektrik sebesar picocoulombss per g. Sedangkan besaran sinyal yang dihasilkan setelah didalamnya dipasang penguat, mempunyai sensitivitas 50mv per g. 2. Non-Kontak Sensor ini biasanya disebut shaft relative measurement. Sensor yang digunakan adalah proximity probe (eddy current probe). Untuk proxymity probe yang diukur adalah perpindahannya. Untuk sensor non-kontak, probe dan mesin atau media tidak bersentuhan langsung. Untuk menggunakan sensor proxymity probe ada 15

11 beberapa syarat yang harus terpenuhi agar dapat menghasilkan pengukuran yang presisi, diantaranya adalah: - roundness dari mesin yang akan diukur harus bagus untuk menghasilkan bacaan yang bagus pula - ron out 2.7 SW420 Digital Vibration Sensor Modul sensor digital ini akan menghasilkan keluaran logika high pada saat mendeteksi getaran, dapat diaplikasikan pada sistem keamanan,deteksi gempa, pendeteksi malfungsi pada sistem mekanik, analisa struktur konstruksi berdasarkan vibrasi, pengukuran kekuatan tumbukan secara tidak langsung, dsb. Inti dari modul ini adalah komponen pendeteksi getaran SW420 yang bereaksi terhadap getaran dari berbagai sudut. Pada kondisi statis/tanpa getaran, komponen elektronik ini berfungsi sebagai saklar yang berada pada kondisi menutup dan bersifat konduktif, sebaliknya pada kondisi terguncang saklar akan membuka/ menutup dengan kecepatan pengalihan prporsional dengan kekerapan guncangan. Pengalihan berganti secara cepat ini mirip seperti kerja PWM (pulse width modulation) yang merupakan sinyal pseduo-analog berupa tingkatan tegangan yang kemudian dibandingkan oleh sirkuit terpadu LM393 dengan besaran nilai ambang batas tegangan pembanding diatur oleh sebuah resistor eksternal. 2.8 LCD 16 X 2 LCD (Liquid Cristal Display) LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika 16

12 elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor. Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan. Microntroller pada suatu LCD (Liquid Cristal Display) dilengkapi dengan memori dan register. Memori yang digunakan microcontroler internal LCD adalah : DDRAM (Display Data Random Access Memory) merupakan memori tempat karakter yang akan ditampilkan berada. CGRAM (Character Generator Random Access Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat diubahubah sesuai dengan keinginan. CGROM (Character Generator Read Only Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut merupakan karakter dasar yang sudah ditentukan secara permanen oleh pabrikan pembuat LCD (Liquid Cristal Display) tersebut sehingga pengguna tinggal mangambilnya sesuai alamat memorinya dan tidak dapat merubah karakter dasar yang ada dalam CGROM. Register control yang terdapat dalam suatu LCD diantaranya adalah. Register perintah yaitu register yang berisi perintah-perintah dari mikrokontroler ke panel LCD (Liquid Cristal Display) pada saat proses penulisan data atau tempat status dari panel LCD (Liquid Cristal Display) dapat dibaca pada saat pembacaan data. Register data yaitu register untuk menuliskan atau membaca data dari atau keddram. Penulisan data pada register akan menempatkan data tersebut keddram sesuai dengan alamat yang telah diatur 17

13 sebelumnya. Pin, kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu LCD (Liquid Cristal Display) diantaranya adalah : Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan menggunakan LCD (Liquid Cristal Display) dapat dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit. Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan jenis data yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low menunjukan yang masuk adalah perintah, sedangkan logika high menunjukan data. Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data, sedangkan high baca data. Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar. Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini dihubungkan dengan trimpot 5 Kohm, jika tidak digunakan dihubungkan ke ground, sedangkan tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt. 18