BAB II LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Trafo Tenaga Trafo Tenaga dalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksielektromagnet atau dengan kata lain Transformator atau biasa disebut dengan trafo adalah alat untuk mengubah tegangan bolak-balik menjadi lebih tinggi atau lebih rendah dan digunakan untuk memindahkan energi dari suatu rangkaian listrik ke rangkaian berikutnya tanpa merubah frekuensi. Transformator digunakan secara luas, baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika. Penggunaan transformator dalam sistem tenaga memungkinkan terpilihnya tegangan yang sesuai, dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan misalnya kebutuhan akan tegangan tinggi dalam pengiriman daya listrik jarak jauh. Di dunia elektronika, transformator digunakan antara lain sebagai gandengan impedansi antara sumber dan beban; untuk memisahkan satu rangkain dari rangkaian yang lain; dan untuk menghambat arus searah sambil tetap melakukan atau mengalirkan arus bolak-balik antara rangkaian. Berdasarkan frekuensi, transformator dapat dikelompokkan sebagai berikut : 1. frekuensi daya, c/s; 2. frekuensi pendengaran, 50 c/s 20 kc/s; 3. frekuensi radio, diatas 30 kc/s. Dalam bidang tenaga listrik pemakaian transformator dikelompokkan menjadi : 1. transformatror daya 2. transformatror distribusi 3. transformatror pengukuran, yang terdiri dari atas transformator arus dan transformator tegangan. Kerja transformator yang berdasarkan induksi-elektromagnetik, menghendaki adanya gandengan magnet antara rangkaian primer dan sekunder. Gandengan magnet ini berupa inti besi tempat melakukan fluks bersama. 5

2 6 Aplikasi penggunaan trafo dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu : 1. Transformator Step-Up atau tranformator penaik tegangan adalah tranformator yang digunakan untuk menaikkan tegangan dari rendah ke tegangan yang lebih tinggi. 2. Transformator Step-Down atau transformator penurun tegangan adalah transformator yang digunakan untuk menurunkan tegangan dari tinggi ke tegangan yan lebih rendah. Cara kerja sebuah transformator adalah sebagai berikut : 1. Jika kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan arus AC, maka pada kumparan primer timbul garis-garis gaya magnet yang berubah-ubah. 2. Perubahan garis-garis gaya dari kumparan primer ini menginduksi kumparan sekunder sehingga pada kumparan sekunder timbul arus bolak-balik. Dengan memilih jumlah lilitan yang sesuai untuk tiap kumparan dapat dihasilkan GGL kumparan sekunder yang berbeda dengan GGL kumparan primer. adalah sebuah Transformator terdiri dari lilitan primer, lilitan skunder dan inti yang berfungsi untuk merubah besaran listrik. 2.2 Arduino Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang di dalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Mikrokontroler itu sendiri adalah chip atau IC (integrated circuit) yang menggunakan computer. Tujuan menanamkan program pada mikrokontroler adalah agar rangkaian elektronik dapat membaca input, memproses input tersebut dan kemudian menghasilkan output sesuai yang diinginkan. Jadi mikrokontroler bertugas sebagai otak yang mengendalikan proses input, dan output sebuah rangkaian elektronik. Spesifikasi Mikrokontroler Atmega328

3 7 Tegangan Operasi 5V Tegangan Input (disarankan) 7-12V Tegangan Input (batas) 6-20V 14 Pin Digital I/O (6 diantaranya Pin PWM) 6 Pin Analog Arus DC per Pin I/O 40 ma Arus DC untuk pin 3.3V 50 ma Flash Memory 32 KB dengan 0,5 KB digunakan untuk bootloader SRAM 2 KB EEPROM 1 KB Kecepatan Pewaktu 16 MHz Kelebihan Arduino Tidak perlu perangkat chip programmer karena di dalamnya sudah ada bootloader yang akan menangani upload program dari komputer. Sudah memiliki sarana komunikasi USB, sehingga pengguna Laptop yang tidak memiliki port serial/rs323 bisa menggunakannya. Bahasa pemrograman relatif mudah karena software Arduino dilengkapi dengan kumpulan library yang cukup lengkap. Memiliki modul siap pakai (shield) yang bisa ditancapkan pada board Arduino. Misalnya shield GPS, Ethernet, SD Card, dll. Gambar 2.1 Arduino Duemilanove

4 Atmega328 Komponen utama Arduino adalah mikrokontroler Atmega, mikrokontroler yang digunakan untuk Arduino Duemilanove Atmega 328, sedangkan mikrokontroler adalah suatu terobosan dalam teknologi mikroprosesor dan mikrokomputer. Bedanya, mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk menangani suatu aplikasi tertentu. Perbedaan lain terletak pada perbandingan RAM dan ROM. Komputer mempunyai RAM dan ROM yang besar, tetapi pada mikrokontroler sangat terbatas. ROM digunakan oleh mikrokontroler untuk menyimpan program sedangkan RAM digunakan untuk menyimpan data sementara. Mikrokontroler terdiri dari ALU (Arithmetic and logical unit), CU (Control Unit), dan PC (program counter),sp (Stack Pointer), register-register, sebuah rangkaian pewaktu dan rangkaian penyela (interrupt). Mikrokontroler juga dilengkapi dengan beberapa piranti pendukung lain seperti dekoder, port, komunikasi, input/output serial dan pararel, juga beberapa tambahan khusus seperti interrupt handler dan timer/counter. Gambar 2.2 Pemetaan Pin Arduino

5 Soket USB (Universal Serial Bus ) Gambar 2.3 Soket USB USB port merupakan port yang paling populer pada komputer dewasa ini menggantikan port serial dan paralel yang umum terdapat pada komputer lama, kemungkinan port serial dan paralel pada komputer tersebut tidak akan ditemukan lagi pada komputer PC maupun laptop terbaru. Teknologi port USB pada Arduino menunjukkan bahwa teknologi Arduino sangat up to date mendukung teknologi dewasa ini dan kedepannya. Dengan teknologi USB tersebut membuat kreatifitas kita dengan Arduino menjadi sangat praktis karena memudahkan proses upload sketch dari ke board Arduino dan digunakan sebagai komunikasi serial antara board Arduino dengan, sehingga kita bebas berkreatifitas membuat aplikasi-aplikasi yang berantarmuka langsung dengan Input dan Output 1. Input / Output Digital Input/Output Digital atau digital pin adalah pin-pin untuk menghubungkan Arduino dengan komponen atau rangkaian digital. Misalnya kalau ingin membuat LED berkedip, LED tersebut dipasang pada salah satu pin I/O digital dan ground. Komponen lain yang menghasilkan output digital atau menerima input digital disambungkan ke pin-pin ini.

6 10 2. Input Analog Input Analog atau analog pin adalah pin-pin yang berfungsi untuk menerima sinyal dari komponen atau rangkaian analog. Misalnya dari CT, PT, sensor suhu, sensor, LCD dsb Catu Daya Pin-pin catu daya adalah pin yang memberikan tegangan untuk komponen atau rangkaian yang dihubungkan dengan Arduino. Pada bagian catu daya ini terdapat juga pin Vin dan Reset. Vin digunakan untuk memberikan tegangan langsung kepada Arduino tanpa melalui tegangan USB atau adaptor. Reset adalah pin untuk memberikan sinyal reset melaui tombol atau rangkaian eksternal. 2.3 Perangkat Lunak Program IDE Untuk memulai program Arduino (untuk membuatnya melakukan apa yang kita inginkan) kita menggunakan IDE Arduino (Integrated Development Environment),IDE Arduino adalah bagian dari software opensuorce, yang memungkinkan kita untuk memprogram bahasa Arduino dalam bahasa C. IDE memungkinkan kita untuk menulis sebuah program secara step by step kemudian instruksi tersebut di upload ke papan Arduino. Kemudian Arduino Anda akan melakukan instruksi tersebut dan berinteraksi dengan dunia luar. Dalam dunia Arduino, Program ini dikenal sebagai Sketches. IDE terpisah dari toolbar, the code ada ditengah dan the serial Output ada dibawah terdiri dari tujuh tombol diantaranya: 1. Verify/Compile Digunakan untuk mengecek atau memeriksa apakah kode sudah benar sebelum dikirim kepapan Arduino. 2. Stop Berfungsi untuk memberhentikan Serial Monitor dari pengoperasian

7 11 3. New Berfungsi untuk membuat tampilan lembar kerja atau sketch baru untuk memasukan kode. 4. Open Menampilkan list lembar kerja yang telah disimpan 5. Save Menyimpan lembar kerja 6. Upload Mengirim lembar kerja kedalam papan Arduino 7. Serial Monitor Menampilkan hasil data-data yang telah dikirim dari Arduino. Gambar 2.4 Toolbar IDE Untuk mengoperasikan atau menggabungkan Arduino pada PC(personal Computer) kita dapat menggunakan program-program seperti Processing, Flash, MaxMSP, Visual Basic, dan lain lain. 2.4 Sensor Suhu dan Kelembaban DHT11 Sensor suhu dan kelembaban (themperature & humidity) DHT11 ini memiliki kemampuan untuk mengukur suhu dan kelembaban secara lengkap dengan keluaran signal digital yang sudah dikalibrasi. Menggunakan teknik

8 12 pengambilan signal digital dan teknologi pengukur suhu & kelembaban yang ekslusif, untuk memastikan reliabilitas dan kestabilan jangka panjang yang memuaskan. Sensor ini memiliki komponen pengukur kelembaban dengan tipe resistif dan sebuah komponen NTC untuk pengukuran suhu, dan terhubung dengan mikrokontroler 8-bit kemampuan tinggi, menawarkan kualitas yang bagus, respon yang cepat, kemampuan anti gangguan dan efektifitas biaya. DHT11 adalah modul sensor suhu dan kelembaban udara relatif dalam satu paket. Modul ini memerlukan konsumsi daya yang rendah sehingga cocok digunakan untuk aplikasi data logger dengan catu daya batere. Modul ini memiliki stabilitas yang dijamin dalam jangka waktu yang lama serta output yang terkalibrasi, sehingga cocok digunakan sebagai sensor untuk data logger suhu dan kelembaban udara. DHT11 dapat mengukur suhu antara 0-50 derajad Celcius dan kelembaban udara antara 20-90% dengan resolusi masing-masing sebesar 0,1 derajat Celcius dan 1% RH (Relative Humidity). Akurasi untuk pengukuran suhu dan kelembaban adalah (+/-)2 derajat Celcius dan (+/-)4% RH. Keluaran modul sensor DHT11 telah dikalibrasi dalam tabung kalibrasi secara akurat, dan nilai koefisien kalibrasinya disimpan dalam memori OTP. DHT11 menggunakan teknologi sensor kelembaban yang baik dan menggunakan teknik akuisisi data ekslusif dengan memanfaatkan mikrokontroler 8-bit untuk menghasilkan data dalam format single-bus. Gambar 2.5 Sensor DHT11

9 Sensor Tegangan (PT) Untuk mengambil sinyal tegangan AC dari plant yang ada agar bisa dibaca oleh mikrokontroller maka sinyal tegangan AC tersebut harus di cuplik dan di searahkan kemudian di masukkan ke ADC internal mikrokontroller. Rangkaian sensor tegangan kali ini menggunakan prinsip pembagi tegangan, seperti gambar dibawah ini. Gambar 2.6 Sensor tegangan menggunakan prinsip pembagi tegangan keluaran dari sensor tegangan ini dirancang mempunyai 2 keluaran yakni keluaran berupa tegangan AC dan tegangan DC yang mana keluaran tegangan DC digunakan untuk di masukkan ke ADC mikrokontroller untuk diolah, sedangkan keluaran tegangan AC dari sensor tegangan digunakan untuk di masukkan ke rangkaian zero crossing detector. 2.6 Sensor Arus (CT) Sensor suhu adalah peralatan yang digunakan untuk merubah suatu bentuk besaran fisik menjadi suatu bentuk besaran listrik sehingga dapat dianalisa Menggunakan rangkain listrik tertentu. Dalam suatu rangkaian elektronik terdapat tegangan, arus dan hambatan yang saling berhubungan. Ampere meter adalah alat untuk mengukur arus yang mengalir pada suatu rangkaian elektronik. Arus listrik yang mengalir pada suatu konduktor menimbulkan medan magnet. Oleh sebab itu arus listrik dapat diukur dengan besarnya medan magnet. Medan magnet dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain: Besar arus listrik

10 14 Jarak medan magnet terhadap suatu titik pengukuran Arah medan magnet yang terbentuk Medan magnet adalah suatu medan yang dibentuk dengan menggerakkan muatan listrik (arus listrik) yang menyebabkan munculnya gaya di muatan listrik yang bergerak lainnya. Putaran mekanika kuantum dari satu partikel membentuk medan magnet dan putaran itu dipengaruhi oleh dirinya sendiri seperti arus listrik. Sebuah medan magnet adalah medan vektor, yaitu berhubungan dengan setiap titik dalam ruang vektor yang dapat berubah menurut waktu. Arah dari medan ini adalah seimbang dengan arah jarum kompas yang diletakkan di dalam medan tersebut. Secara konvensional kuat arus dapat diukur dengan menghubungkan alat secara seri pada rangkaian. Cara ini memiliki kelemahan karena mengganggu aliran arus yang akan diukur. Kemajuan teknologi digital meningkatkan kemampuan alat ukur. Ukuran yang semakin kecil sehingga mudah digunakan disamping harga yang semakin murah juga didukung oleh kemajuan teknologi digital. Kemajuan ini menyebabkan penelitian-penelitian dapat dilakukan dengan lebih baik dan cepat. Alat ukur dapat tersusun atas bagian digital dan analog. Ada tiga bagian utama dalam suatu alat ukur, yaitu sensor, pengolah data dan penampil data. Alat ukur dengan penampil digital memberikan banyak kemudahan seperti pembacaan yang lebih teliti dan mudah dibaca karena tidak ada paralaks. Pengolahan data juga lebih mudah dilakukan secara digital, walaupun ada beberapa bagian yang memang tidak bisa mengabaikan kemampuan suatu rangkaian analog. Ada beberapa alat untuk mengukur arus yang sering disebut sensor arus. Sensor arus sebatang kawat teraliri arus listrik menuju beban dilewatkan diantara cicin toroid dan sejumlah kawat digulung pada cincin toroid tersebut maka kumparan kawat pada cincin tersebut akan menginduksikan arus listrik dari sebatang kawat arus tersebut. Dengan mengolah sinyal induksi pada kawat kumparan toroid tersebut maka akan diperoleh nilai arus yang dilewatkan untuk mensuplay beban pada ujung kawat arus. Dengan metode ini arus yang dilewatkan akan terbaca pada fungsi besaran tegangan berbentuk gelombang sinusoidal.

11 15 Jenis penguat yang digunakan pada pengolah sinyal arus diatas merupakan penguat non inverting, pada bagian belakang diberikan sebuah dioda terpasang sebagai callper yang memotong sinyal dibawah sumbu nol dan kapasitor berfungsi sebagai pemurni tegangan DC. Sehingga pada rangkaian pengkondisi sinyal ini menghasilkan tegangan DC yang kompatibel terhadap kebutuhan tegangan ADC. Gambar 2.7 Sensor Arus (CT) 2.7 LCD 2x16 LCD (Liquid Crystal Display atau dapat di bahasa Indonesia-kan sebagai tampilan Kristal Cair ) adalah suatu jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD bisa memunculkan gambar atau tulisan (berwarna juga bisa dong) dikarenakan terdapat banyak sekali titik cahaya (piksel) yang terdiri dari satu buah kristal cair sebagai sebuah titik cahaya. Walau disebut sebagai titik cahaya, namun kristal cair ini tidak memancarkan cahaya sendiri. Sumber cahaya di dalam sebuah perangkat LCD adalah lampu neon berwarna putih di bagian belakang susunan kristal cair tadi. Titik cahaya yang jumlahnya puluhan ribu bahkan jutaan inilah yang membentuk tampilan citra. Kutub kristal cair yang dilewati arus listrik akan berubah karena pengaruh polarisasi medan magnetik yang timbul dan oleh karenanya akan hanya membiarkan beberapa warna diteruskan sedangkan warna lainnya tersaring. Dalam menampilkan karakter untuk membantu menginformasikan proses dan control yang terjadi dalam suatu program robot kita sering menggunakan LCD juga. Yang sering digunakan dan paling murah (kira2

12 16 50rb kalo beli di glodog) adalah LCD dengan banyak karakter 16x2. Maksudnya semacam fungsi tabel di ms office. 16 menyatakan kolom dan 2 menyatakan baris. Bila kita beli di pasaran, LCD 16x2 masih kosongan, maksudnya kosongan yaitu butuh driver lagi supaya bisa dikoneksikan dengan system minimum dalam suatu mikrokontroler. Driver yang disebutkan berisi rangkaian pengaman, pengatur tingkat kecerahan backligt maupun data, serta untuk mempermudah pemasangan di mikrokontroler (portable-red). Gambar 2.8 LCD 2x16 Modul LCD memiliki karakteristik sebagai berikut: Terdapat 16 x 2 karakter huruf yang bisa ditampilkan. Setiap huruf terdiri dari 5x7 dot-matrix cursor. Terdapat 192 macam karakter. Terdapat 80 x 8 bit display RAM (maksimal 80 karakter). Memiliki kemampuan penulisan dengan 8 bit maupun dengan 4 bit. Dibangun dengan osilator lokal. Satu sumber tegangan 5 volt. Otomatis reset saat tegangan dihidupkan. Bekerja pada suhu 0 C sampai 55 C. 2.8 Visual Basic 6.0 Visual Basic 6.0 adalah salah suatu developement tools untuk membangun aplikasi dalam lingkungan Windows. Dalam pengembangan aplikasi, Visual Basic menggunakan pendekatan Visual untuk merancang user interface

13 17 dalam bentuk form, sedangkan untuk pemrogramannya menggunakan dialek bahasa Basic yang cenderung mudah dipelajari. Visual Basic telah menjadi tools yang terkenal bagi para pemula maupun para developer. Visual Basic adalah bahasa pemrograman berbasis Microsoft Windows yang merupakan Object Oriented Programming (OOP), yaitu pemrograman berorientasi objek, Visual Basic menyediakan objek-objek yang sangat kuat, berguna dan mudah. Dapat digunakan untuk membuat program dari yang sederhana sampai yang kompleks Dalam lingkungan Windows, User-interface sangat memegang peranan penting, karena dalam pemakaian aplikasi yang kita buat, pemakai senantiasa berinteraksi dengan User-interface tanpa menyadari bahwa dibelakangnya berjalan instruksi-instruksi program yang mendukung tampilan dan proses yang dilakukan Mengenal Integrated Development Environment (IDE) VB 6.0 Aktifkan VB 6.0 melalui tombol Start > Programs > Microsoft Visual Studio 6.0 > Microsoft Visual Basic 6.0 Pilih Standard EXE dan klik tombol Open. Bagian-bagian utama di dalam IDE VB 6.0 berikut ini : Gambar 2.9 Tampilan Visual Basic

14 Komponen Visual Basic 6.0 Layar Visual Basic 6.0 hampir sama dengan layar program-program aplikasi windows pada umumnya. Kita dapat memindah-mindahkan, menggeser, memperbesar atau memperkecil ukuran setiap komponen layar Visual Basic 6.0 seperti kita memanipulasi layar windows. Komponen-komponen dari lingkungan Visual Basic tersebut antara lain adalah : 1. Title Bar Title bar merupakan batang judul dari program visual basic 6.0 yang terletak pada bagian paling atas pada jendela program, selain itu berfungsi untuk menampilkan judul atau nama jendela. Fungsi title bar : Memindahkan jendela dengan menggunakan proses drag and drop pada posisi titlebar tersebut Mengatur ukuran jendela dari ukuran maximize ke ukuran restore atau sebaliknya dengan melakukan klik pada posisi titlebar tersebut. 2. Baris Menu Menu merupakan daftar perintah-perintah yang dikelompokkan dalam kriteriatertentu yang berfungsi untuk melaksanakan sebuah perintah. Visual Basic 6 terdapat tiga belas menu utama yaitu File, Edit, View, Project, Format, Debug, Run, Query, Diagram, Tools, Add-In, Windows dan Help. Gambar 2.10 Tampilan Menu 3. Toolbar Toolbar merupakan kumpulan tombol yang dapat melakukan sebuah perintah dengan cepat. Fungsi toolbar hampir sama dengan menu hanya toolbar berbentuk tombol-tombol yang susunannya tidak secara bertingkat. Contoh toolbar tersebut antara lain Add Form, Menu Editor, Save, Cut, Copy dan lain sebagainya.

15 19 Gambar 2.11 Tampilan Toolbar 3. Form Form adalah tempat untuk meletakkan objek-objek yang digunakan untuk melaksanakan perintah yang diberikan. Pada bagian kanan atas form terdapat tombol Minimize, Maximize/Restore dan Close yang digunakan untuk mengatur tampilan jendela form. Gambar 2.12 Tampilan Form 4. Window Code Window Code adalah jendela tempat menuliskan kode program. Semua kode perintah ditulis pada jendela ini. Pada bagian Window Code terdapat fasilitas kode editing yang cukup lengkap. Gambar 2.13 Tampilan Jendela Kode

16 20 5. Toolbox Toolbox adalah kumpulan objek yang digunakan untuk kontrol pada sebuah program. Toolbox terdiri atas beberapa tool yang kemudian ditempatkan pada sebuah form. Toolbox terdiri dari Pointer, Label, Image, Frame dan lain sebagainya. Gambar 2.14 Tampilan Toolbox 6. Project Explorer Project Explorer digunakan untuk melihat bagian-bagian proyek pembuatan aplikasi. Bagian-bagian tersebut dapat berupa project, form, data environment dan data report. Project Explorer ini berbentuk menu tree sehingga mempermudah dalam pengaksesannya. Pada jendela explorer terdapat tiga tombol control tampilan antara lain Window Code untuk menampilkan kode, Window Project untuk menampilkan dalam bentuk visual dan Toggle Folder untuk pengelompokan jenis objek. Gambar 2.15 Tampilan Project Explorer

17 21 7. Windows Properties Window Properties menampilkan semua properti dari obyek yang digunakan. Kita dapat mengubah setiap properti dari objek yang ada melalui jendela ini. Gambar 2.16 Tampilan Windows Properties 8. Windows Form Layout Bisa digunakan untuk mengatur tata letak form pada layar monitor. Seringkali kita salah menempatkan form sehingga untuk mendapatkan posisi yang kita inginkan, setiap kali kita harus menjalankan program unuk mengetahui posisi dari hasil penyetelan yang kita lakukan. Dengan adanya window form layout ini pekerjaan yang berulang-ulang yang tidak kita inginkan tersebut bisa dihindari. Gambar 2.17 Tampilan Windows Form Layout

18 Istilah pada di Visual Basic 6.0 Visual Basic 6.0 memiliki istilah istilah yang digunakan Object, Property, Method dan Event. Dalam pemrograman berbasis obyek (OOP), perlu memahami istilah object, property, method dan event sebagai berikut : Object : komponen di dalam sebuah program Property : karakteristik yang dimiliki object Method : aksi yang dapat dilakukan oleh object Contoh : Private Sub Command1_Click( ) Baris di atas menunjukkan penggunaan Event Click pada objek command1, maka baris-baris kode program di bawahnya akan dilaksanakan. Event : kejadian yang dapat dialami oleh object Implementasinya dalam sebuah aplikasi misalnya anda membuat form, maka form tersebut memiliki property, method, dan event. Sebagaimana pemrograman visual lain seperti Delphi dan Java, VB jugabersifat event driven progamming. Artinya dapat menyisipkan kode program pada event yang dimiliki suatu obyek.