BAB II DASAR TEORI. diperkenalkan suatu konsep pengontrolan yang disebut Sistem Kontrol. Sistem

Transkripsi

1 BAB II DASAR TEORI Dalam proses industri, sering dibutuhkan besaran-besaran yang memerlukan kondisi atau persyaratan yang khusus, seperti ketelitian yang tinggi, harga yang konstan untuk selang waktu yang tertentu, nilai yang bervariasi dalam suatu rangkuman tertentu, perbandingan yang tetap antara 2 (dua) variabel, atau suatu besaran sebagai fungsi dari besaran lainnya. Jelas, kesemuanya itu tidak cukup dilakukan hanya dengan pengukuran saja, tetapi juga memerlukan suatu cara pengontrolan agar syarat-syarat tersebut dapat dipenuhi. Karena alasan inilah diperkenalkan suatu konsep pengontrolan yang disebut Sistem Kontrol. Sistem Kontrol secara keseluruhan, yaitu: Sistem, Proses, Kontrol dan Sistem Kontrol. Definisi dari beberapa istilah tersebut adalah sebagai berikut : 1. Sistem : Sistem adalah kombinasi dari beberapa komponen yang bekerja bersama-sama melakukan sesuatu untuk sasaran tertentu. 2. Proses : Proses adalah perubahan yang berurutan dan berlangsung secara kontiniu dan tetap menuju keadaan akhir tertentu. 6

2 7 3. Kontrol : Kontrol adalah suatu kerja untuk mengawasi, mengendalikan, mengatur dan menguasai sesuatu. 4. Sistem Kontrol : Sistem Kontrol adalah proses pengaturan atau pengendalian terhadap satu atau beberapa besaran (variable atau parameter) sehingga berada pada suatu harga atau range tertentu. Contoh variabel atau parameter tersebut adalah: tekanan (pressure), aliran (flow), ketinggian (level), dan sebagainya [1]. Hubungan sebuah sistem dan proses dapat diilustrasikan pada gambar dibawah ini: Gambar 2.1 Blok Diagram Sistem [1] 2.1 Mikrokontroler Arduino Mikrokontroller adalah suatu terobosan dalam teknologi mikroprosesor dan mikrokontroller, perbedaannya mikrokontroller hanya digunakan untuk menangani suatu aplikasi tertentu. Perbedaan mikrokontroller lain terletak pada perbandingan RAM dan ROM. Komputer mempunyai RAM dan ROM yang besar, tetapi pada mikrokontroller sangat terbatas. ROM digunakan oleh mikrokontroller untuk menyimpan program sedangkan RAM untuk menyimpan data sementara. Mikrokontroler Arduino merupakan sebuah alat yang dapat digunakan layaknya sebuah komputer yang dapat diprogram, dihapus, dan diprogram kembali oleh user sehingga dapat mengontrol berbagai perangkat keras sesuai dengan yang kita inginkan. Mikrokontroler Arduino merupakan perangkat keras

3 8 open source dan mempunyai pengembangan bahasa pemrograman script module Mikrokontroler Arduino. Mikrokontroler Arduino diterapkan dalam pengembangan hardware yang interaktif, dapat menerima input dari berbagai sensor, switch, relay, serta dapat mengontrol output berupa lampu, motor, dan keluaran perangkat keras lainnya. Beberapa kelebihan Mikrokontroler Arduino jika dibandingkan dengan mikrokontroler lainnya adalah sebagai berikut : Murah. Mikrokontroler Arduino relatif lebih murah dibandingkan dengan platform mikrokontroler lainnya. Lintas platform. Berbeda dengan kebanyak sistem mikrokontroler lainnya yang hanya dapat bekerja pada sistem Windows, Mikrokontroler Arduino dapat bekerja pada sistem operasi Windows, Machintos OSX, dan Linux. Perangkat lunak open source dan extensible. Mikrokontroler Arduino merupakan perangkat yang open source. Bahasa pemrograman yang digunakan adalah bahasa C yang dikhususkan untuk Mikrokontroler Arduino. Perangkat keras open source dan extensible. Dasar dari Mikrokontroler Arduino adalah ATmega8 dan ATmega168. Sehingga para desainer sirkuit dapat membuat modul Mikrokontroler Arduino sendiri. Dalam pengerjaan Tugas Akhir ini, mikrokontroler yang akan digunakan adalah Arduino UNO yang akan dijelaskan pada sub - bab selanjutnya.

4 Mikrokontroler Arduino UNO Arduino merupakan rangkaian elektronik yang bersifat open source, serta memiliki perangkat keras dan lunak yang mudah untuk digunakan. Arduino dapat mengendalikan lampu, motor, dan berbagai jenis aktuator lainnya. Arduino mempunyai banyak jenis, di antaranya Arduino Uno, Arduino Mega 2560, Arduino Fio, dan lainnya. Mikrokontroler Arduino UNO dapat diprogram dengan bahasa C yang sudah dikhususkan untuk Mikrokontroler Arduino pada perangkat lunak Arduino IDE. IDE Arduino adalah software yang ditulis dengan menggunakan Java. IDE Arduino terdiri dari : 1. Editor program adalah sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan mengedit program dalam bahasa Processing. 2. Compiler adalah sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa Processing) menjadi kode biner. 3. Uploader adalah sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam memory didalam papan Arduino. IDE Arduino dapat melakukan compile program dan melakukan burning program ke dalam modul Mikrokontroler Arduino dengan menyesuaikan port serial antara Mikrokontroler Arduino dengan PC [3].

5 10 Gambar 2.2 Mikrokontroler Arduino UNO [2] Gambar 2.2 merupakan arsitektur dari Mikrokontroler Arduino UNO dengan menggunakan ATmega328. Gambar 2.3 Arsitektur Arduino UNO ATmega328 [4] Beberapa kelebihan yang dimiliki oleh ATmega328 dibandingkan mikrokontroler yang lain adalah sebagai berikut [4]: 1. High performance, karena menggunakan AVR 8-Bit Mikrokontroler. 2. Segmen memori non - volatile sehingga daya tahan sangat tinggi. 3. Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1 KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanen.

6 11 4. Memiliki internal SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2 KB. 5. Fitur pheriperal Master/slave SPI (Serial Peripheral Interface). UART TTL (Universally Asynchronous Receiver/Transmitter Transistor Transistor Logic), I2C (Inter Integrated Circuit), SPI, dan USB (Universal Serial Bus) untuk pemrograman serial. Interupt pada pin jika ada perubahan nilai. Memiliki pin I/O (Input/Output) digital sebanyak 14 pin yang 6 diantaranya digunakan sebagai output PWM (Pulse Width Modulation). Memiliki kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz. Memiliki beragam jenis shield untuk pendukung kerja mikrokontroler. Memiliki kecepatan: 0 hingga 10 Mhz pada kondisi V. Memiliki konsumsi daya yang rendah pada 1 Mhz yaitu 1.8 V. Mikrokontroler Arduino UNO bekerja atas dua kondisi yaitu kondisi pemakai (user mode) dan kondisi pemrograman (configuration mode). Konfigurasi Mikrokontroler Arduino UNO yang dapat dilakukan yaitu, penggunaan pin, clock, looping, transmit, receive, dan berbagai macam instruksi Board Starter Kit Mikrokontroler Arduino UNO Mikrokontroler Arduino UNO memiliki 14 pin I/O termasuk di dalamnya terdapat 6 pin untuk output PWM serta bootloader untuk proses upload program sehingga tidak lagi memerlukan chip programmer atau ISP (In-System Chip Programming) programmer untuk menuliskan program [3].

7 12 PIN I/O 14 pin I/O seperti yang ditunjukkan pada gambar didefinisikan pada file.ino meliputi koneksi I/O serta interrupt pin jika terjadi perubahan nilai pada program yang dibuat [3]. Gambar 2.4 Tombol Reset, 14 pin I/O, dan 6 pin PWM [3] Enam buah pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11 dapat digunakan sebagai pin analog output yang tegangan outputnya dapat diatur sesuai dengan program mikrokontroler [3]. Clock Sources Mikrokontroler Arduino UNO memiliki sumber daya clock yang ditunjukkan pada gambar 2.5. Gambar 2.5 Quartz Crystal Oscillator 16 MHz [3]

8 13 Board yang ditunjukkan oleh gambar tersebut memiliki clock 16 Mhz. Clock tersebut dapat diatur sesuai dengan pengembangannya [3]. Port Mikrokontroler Arduino UNO Mikrokontroler Arduino UNO mempunyai 2 port yang umum digunakan yaitu, port USB dan port daya eksternal seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.6. Gambar 2.6 Port Daya Eksternal dan USB [3] Mikrokontroler menggunakan port USB untuk upload program dan melakukan komunikasi serial antar komputer dan board Arduino UNO. Port daya eksternal dapat diberikan tegangan DC 9 hingga 12V [3]. Pin Analog Gambar 2.7 Pin Analog Input [3]

9 14 Mikrokontroler Arduino UNO memiliki 6 pin Analog Input yaitu, A0 sampai A5. Mikrokontroler Arduino memiliki 6 channel analog-to-digital (A/D converter). Konverter ini mempunyai resolusi 10 bit, yaitu terdapat nilai dari 10 hingga Pin tersebut digunakan untuk input sensor yang bersifat analog. Pin analog juga dapat difungsikan sebagai digital pin dengan cara menginisialisasikan nomor pin dari kode pemrograman. 2.2 Bahasa Pemrograman C untuk Mikrokontroler Arduino Saat ini banyak terdapat bahasa pemrograman tingkat tinggi (high level language) seperti pascal, basic, cobol, dan lainnya. Walaupun demikian, sebagian besar dari para 20 programer profesional masih tetap memilih bahasa C sebagai bahasa yang lebih unggul, berikut alasan-alasannya : o Bahasa C merupakan bahasa yang powerful dan fleksibel yang telah terbukti dapat menyelesaikan program-program besar seperti pembuatan sistem operasi, pengolah gambar (seperti pembuatan game) dan juga pembuatan kompilator bahasa pemrograman baru. o Bahasa C merupakan bahasa yang portabel sehingga dapat dijalankan di beberapa sistem operasi yang berbeda. Sebagai contoh program yang kita tulis dalam sistem operasi windows dapat kita kompilasi didalam sistem operasi linux dengan sedikit ataupun tanpa perubahan sama sekali. o Bahasa C merupakan bahasa yang sangat populer dan banyak digunakan oleh programer berpengalaman sehingga kemungkinan besar library (pustaka) dan

10 15 aksesoris program lainnya yang diperlukan dalam pemrograman telah banyak disediakan oelh pihak luar/lain dan dapat diperoleh dengan mudah. o Bahasa C merupakan bahasa yang bersifat modular, yaitu tersusun atas rutinrutin tertentu yang dinamakan dengan fungsi (function) dan fungsi-fungsi tersebut dapat digunakan kembali untuk pembuatan program-program lainnya tanpa harus menulis ulang implementasinya. o Bahasa C merupakan bahasa tingkat menengah (middle level language) sehingga mudah untuk melakukan interface (pembuatan program antar muka) ke perangkat keras. o Struktur penulisan program dalam bahasa C harus memiliki fungsi utama, yang bernama main(). Fungsi inilah yang akan dipanggil pertama kali pada saat proses eksekusi program. Artinya apabila kita mempunyai fungsi lain selain fungsi utama, maka fungsi lain tersebut baru akan dipanggil pada saat digunakan Cara penulisan Bahasa C untuk Mikrokontroler Arduino Pemrograman Mikrokontroler Arduino membutuhkan library yang merupakan kumpulan modul - modul perintah yang digunakan untuk kebutuhan insruksi program. Modul library diinisialisasi terlebih dahulu dan diletakkan pada bagian atas sebuah program dengan format penulisan #include <nama library> Fungsi setup( ) dan fungsi loop( ) merupakan struktur program utama di dalam pemrograman Mikrokontroler Arduino UNO. Fungsi setup hanya berjalan sekali, ketika program mulai dijalankan atau dilakikan reset di dalam mikrokontroler. Fungsi ini digunakan untuk menginisialisasi variabel, mode pin,

11 16 memulai penggunaan library, dan sebagainya. Gambar 2.8 merupakan contoh penggunaan fungsi setup( ) pada Mikrokontroler Arduino UNO [10]. Gambar 2.8 Fungsi Setup() pada Pemrograman Arduino UNO [10] Fungsi loop( ) digunakan untuk inisialisasi dan set sebuah nilai seperti halnya kontrol on/off sebagai fungsi pengaktifan di dalam mikrokontroler. Gambar merupakan contoh penggunaan fungsi loop( ) pada Mikrokontroler Arduino UNO. Gambar 2.9 Fungsi Loop( ) pada Pemrograman Arduino UNO [11]

12 Pendeskripsian Bahasa C untuk Arduino Pendeskripsian kerja dari Arduino UNO memiliki beberapa bagian yaitu, structure, values, dan function. Structure Bagian ini menghubungkan dan menginisialisasi untuk mendefinisikan struktur interkoneksi yang tepat dari sinyal yang diberikan pada input dan output. Values Di dalam arsitektur ini terdapat penggunaan untuk definisi dari variables dan constants. Variables memiliki tipe data berupa void, char, word, string, dan array. Constans sebagai definisi program berupa input, output, true, false, dan lainnya. Function Arsitektur ini didesain untuk menghasilkan sebuah proses yang merupakan kumpulan dari sequential dengan dipasangkan secara paralel dengan statement program lainnya. Seperti contoh, baca digital, ambil nilai sensor, dan berbagai fungsi advanced lainnya. 2.3 Arduino Ethernet Shield Arduino Ethernet Shield memungkinkan sebuah Mikrokontroler Arduino untuk terhubung pada internet menggunakan Ethernet Library. Ethernet library memungkinkan programer menuliskan program agar Mikrokontroler Arduino dapat terhubung pada jaringan internet dengan menggunakan Arduino Ethernet Shield. Hal ini didasarkan pada Ethernet chip Wiznet W5100. Wiznet W5100

13 18 menyediakan jaringan IP yang mampu diakses baik oleh TCP/IP maupun UDP yang mendukung hingga empat soket secara simultan. Gambar 2.10 Arduino Ethernet Shield Arduino Ethernet Shield menghubungkan Mikrokontroler Arduino dengan jaringan internet dengan cara plug-in Ethernet shield pada Mikrokontroler. Arduino, serta menghubungkan keduanya dengan jaringan internet melalui kabel RJ45. Berikut ini merupakan requirement penggunaan modul Ethernet Shield. Bekerja dengan board Arduino melalui port SPI Beroperasi pada tegangan sebesar 5V yang terdapat pada board Arduino Berbasis Ethernet Controller W5100 dengan internal buffer sebesar 16K Connection speed berkisar 10 Mb 100 Mb 2.4 Protokol Komunikasi Protokol adalah himpunan aturan main yang mengatur komunikasi data. Protokol mendefinisikan apa yang dikomunikasikan, bagaimana, dan kapan terjadinya komunikasi data. Protokol dapat berupa perangkat keras, perangkat

14 19 lunak, atau kombinasi keduanya. Protokol distandarisasi oleh ISO (International Standard Organization) dalam sebuah OSI (Open System Interconnection). Secara umum, pemodelan layer pada jaringan komputer memiliki dua bauh model utama, yaitu: pemodelan layer OSI dan pemodelan layer TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Dalam pemodelan OSI terdapat struktur tujuh lapis model OSI, yaitu: Phisycal Layer, Data Link Layer, Network Layer, Transport Layer, Session Layer, Presentation Layer, dan Application Layer [12] UDP (User Datagram Protocol) UDP (User Datagram Protocol) merupakan salah satu protokol utama pada jaringan komputer dimana operasinya berada pada layer keempat OSI, Transport Layer, yang bersifat Connectionless dan Unreliable. Connectionless berarti bahwa UDP tidak memerlukan adanya persiapan (setup) koneksi terlebih dahulu untuk memulai proses dan layanan di dalamnya. Unreliable atau tidak andal, memiliki makna bahwa UDP tidak melakukan pengecekan untuk keandalan di dalam jaringan layaknya protocol TCP. UDP menggunakan konsep Process to Process Communication, yaitu adanya komunikasi antar proses, sehingga pada layer yang berada di bawah Transport Layer (Network Layer) tidak diperlukan adanya konfigurasi apapun selain pengalamatan jaringan. Hal hal yang terkait Process to Process Communication pada UDP adalah: Pemanfaatan socket address (alamat socket pada jaringan komputer), port number (nomor port yang akan digunakan di dalam

15 20 proses komunikasi pada jaringan komputer), dan alamat dari komputer di dalam jaringan melalui IP (Internet Protocol) Address. Gambar 2.11 Field Header UDP Paket UDP disebut dengan User Datagram yang memiliki header sebesar 8 Byte dengan 4 field didalamnya. Empat field pada header User Datagram pada UDP meliputi [12]: 1. Source Port Number, memuat informasi untuk nomor port dari komputer pengirim/sumber paket data. 2. Destination Port Number, memuat informasi untuk nomor port dari komputer tujuan/penerima paket data. 3. Total Length, memuat informasi tentang panjang paket data yang dikirimkan dari komputer pengirim/sumber menuju komputer tujuan/penerima. 4. Checksum, memuat informasi untuk keabsahan paket data yang akan dikirimkan dan diterima dalam proses komunikasi dan pertukaran paket data pada jaringan komputer. Karakteristik komunikasi protokol UDP adalah sebagai berikut: 1. UDP merupakan protokol koneksi yang tidak membutuhkan persiapan koneksi sebelum mengirimkan data. Komunikasi yang terjadi merupakan pengiriman informasi satu arah dari sumber tanpa adanya pemeriksaan.

16 21 2. Unreliable ketika sebuah pesan dikirim, maka tidak dikatahui apakah sampai pada penerima atau tidak. 3. Not Ordered paket data yang diterima oleh penerima tidak dipedulikan mana yang akan dikirim dan sampai terlebih dahulu. 4. Lightweight tidak ada paket data untuk pengurutan, tracking connection, dan sebagainya pada komunikasi UDP. 5. Datagram paket data dikirim secara individual dan setiap paket data memiliki penanda yang membedakan antara satu paket data dengan paket data yang lainnya. Beberapa penggunaan protokol UDP adalah sebagai berikut: 1. Proses yang memerlukan komunikasi request respon yang sederhana dan sedikit perhatian terhadap kendali aliran 2. Proses dengan mekanisme kendali aliran internal 3. Proses multicasting 4. Pengaturan proses seperti pada SNMP (Simple Network Management Protocol) 5. Rutin update pada beberapa protocol UDP Client Software UDP Sender dan receiver adalah salah satu aplikasi pada smartphone yang dapat digunakan untuk menghubungkan sistem UDP dengan smartphone. Berikut adalah logo aplikasi yang digunakan dalam tugas akhir ini.

17 22 Gambar 2.12 Logo Software UDP Client untuk Smartphone Di dalam aplikasi ini terdapat pilihan mode yaitu menerima dan mengirim atau menerima saja. Pada aplikasi ini harus memasukan data lokal port seperti : 2222 Host port 1111 untuk pesan yang dikirim dapat menggunakan metode ASCII atau HEX waktu penerimaan pesan dapat di atur dengan minimum 1 detik atau sampai tak hingga. Pada aplikasi ini juga memiliki kolom respon dimana pesan yang akan di terima akan masuk ke kolom respon. Berikut gambar aplikasi yang di gunakan. Gambar 2.13 Mode Send and Receive

18 23 Pada Gambar 2.14 merupakan gambar tampilan jika mode yang dipilih Receive Only jadi pada tampilan ini aplikasi hanya akan menerima pesan dan tidak dapat mengirim pesan atau perintah. Gambar 2.14 Mode Receive Only 2.5 LCD (Liquid Crystal Display) LCD berfungsi untuk menampilakan karakter angka, hutuf, maupun simbol dengan lebih baik. Penggunaan LCD diperlukan sebagai sebuah output yang berupa tampilan yang menunjukan suatu nilai atau besaran dari besaran yang diukur dari suatu sistem yang dibuat. Gambar 2.15 LCD Karakter 16 X 2

19 24 M1632 adalah merupakan modul LCD dengan tampilan 16 x 2 baris dengan konsumsi daya yang rendah. Modul ini dilengkapi dengan mikrokontroler yang didisain khusus untuk mengendalikan LCD. Mikrokontroler HD44780 buatan Hitachi yang berfungsi sebagai pengendali LCD ini mempunyai CGROM (Character Generator Read Only Memory), CGRAM (Character Generator Random Access Memory) dan DDRAM (Display Data Random Access Memory). Modul LCD ini memiliki 16 kaki untuk berkomunikasi dengan sistem mikrokontroler yang terdiri atas 3 kaki kontrol, 8 kaki data dan 5 kaki suplai tegangan. LCD M1632 ada dalam 2 jenis yaitu LCD M1632 refubrish dan LCD M1632 Hitachi. Perbedaan keduanya adalah pada penggunaan pin nomor 1 dan 2, jika pada LCD M1632 refubrish pin nomor 1 diberikan tegangan 5 volt dan nomor 2 diberikan tegangan 0 volt, maka pada LCD M1632 Hitachi penggunaan kedua pin tersebut adalah kebalikannya. 2.6 Solenoid Valve Solenoid valve adalah katup/keran elektronik yang berfungsi mengatur keluarnya air yang akan dialirkan penuju tangki. Solenoid valve digerakan oleh energi listrik, mempunyai kumparan sebagai penggeraknya yang berfungsi untuk menggerakan piston yang dapat digerakan oleh arus AC maupun DC, solenoid valve atau katup (valve) solenoid mempunyai lubang keluaran, lubang masukan dan lubang exhaust. Lubang masukan, berfungsi sebagai terminal/tempat cairan masuk atau supply, lalu lubang keluaran, berfungsi sebagai terminal atau tempat cairan keluar yang dihubungkan ke beban, sedangkan lubang exhaust, berfungsi

20 25 sebagai saluran untuk mengeluarkan cairan yang terjebak saat piston bergerak atau pindah posisi ketika solenoid valve bekerja. Gambar 2.16 Solenoid Valve DCF HS1 220VAC Solenoid valve yang digunakan pada rancang bangun ini adalah solenoid valve yang mempunyai tegangan kerja 220 VAC. Solenoid valve akan aktif bekerja apabila input rangkaian pengaktif relay solenoid valve mendapat sinyal high yang akan mengaktifkan power supply-nya. Prinsip kerja dari solenoid valve menyerupai inti besi dalam kumparan kawat. Katup listrik mempunyai koil/kumparan sebagai penggerak dimana ketika koil mendapat supply tegangan maka koil tersebut akan berubah menjadi medan magnet sehingga menggerakan piston pada bagian dalamnya. Ketika piston berpindah posisi, maka pada lubang keluaran dari solenoid valve akan keluar air yang berasal dari tangki. 2.7 Water Flow Sensor G 1/2" Water Flow sensor terdiri dari tubuh katup plastik, rotor air, dan sensor hall effect [6]. Ketika air mengalir melalui rotor, maka rotor akan berputar. Perubahan

21 26 kecepatan putaran tersebut bergantung pada kecepatan aliran air. Sensor hall effect akan mengeluarkan output berupa pulsa sesuai dengan besarnya aliran air. Kelebihan sensor ini adalah hanya membutuhkan 1 sinyal (SIG) selain jalur 5V dc dan ground. Gambar 2.17 Water Flow Sensor G1/2" [6] Spesifikasi Sensor Flow: a. Bekerja pada tegangan 5V DC 24V DC b. Arus Maksimum saat ini 15 ma (DC5V) c. Berat sensor 43 g d. Tingkat Aliran rentang 0,5~ 60 L/menit e. Suhu Pengoperasian 0 C~ 80 f. Operasi kelembaban 35%~ 90% RH g. Operasi tekanan bawah 1.75 Mpa h. Store temperature -25 C~+80 i. Store humidity 25%~90% RH Prinsip kerja water flow sensor adalah dengan memanfaatkan fenomena hall effect. Hall effect ini didasarkan pada efek medan magnetik terhadap partikel bermuatan yang bergerak. Ketika ada arus listrik yang mengalir pada device hall

22 27 effect yang ditempatkan dalam medan magnet yang arahnya tegak lurus arus listrik, pergerakan pembawa muatan akan berbelok ke salah satu sisi dan menghasilkan medan listrik. Medan listrik terus membesar hingga gaya Lorentz yang bekerja pada partikel menjadi nol. Perbedaan potensial antara kedua sisi device tersebut disebut potensial Hall. Potensial Hall ini sebanding dengan medan magnet dan arus listrik yang melalui device. 2.8 Sensor Ultrasonik US-100 Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya. Cara kerja sensor ini didasarkan pada prinsip dari pantulan suatu gelombang suara sehingga dapat dipakai untuk menafsirkan eksistensi (jarak) suatu benda dengan frekuensi tertentu. Disebut sebagai sensor ultrasonik karena sensor ini menggunakan gelombang ultrasonik (bunyi ultrasonik). Pada sensor ultrasonik, gelombang ultrasonik dibangkitkan melalui sebuah alat yang disebut dengan piezoelektrik dengan frekuensi tertentu. Piezoelektrik ini akan menghasilkan gelombang ultrasonik (umumnya berfrekuensi 40kHz) ketika sebuah osilator diterapkan pada benda tersebut. Secara umum, alat ini akan menembakkan gelombang ultrasonik menuju suatu area atau suatu target. Setelah gelombang menyentuh permukaan target, maka target akan memantulkan kembali gelombang tersebut. Gelombang pantulan dari target akan ditangkap oleh sensor, kemudian sensor menghitung selisih antara waktu pengiriman gelombang dan waktu gelombang pantul diterima.

23 28 Gambar 2.18 Prinsip Kerja Sensor Ultrasonic Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan frekuensi tertentu dan dengan durasi waktu tertentu. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas 20kHz. Untuk mengukur jarak benda (sensor jarak), frekuensi yang umum digunakan adalah 40kHz. Sinyal yang dipancarkan akan merambat sebagai gelombang bunyi dengan kecepatan sekitar 340 m/s. Ketika menumbuk suatu benda, maka sinyal tersebut akan dipantulkan oleh benda tersebut. Setelah gelombang pantulan sampai di alat penerima, maka sinyal tersebut akan diproses untuk menghitung jarak benda tersebut. Dengan mengetahui kecepatan suara di udara, maka besran waktu dapat diubah menjadi jarak dengan rumus: l = c x t / 2 (2.1) dimana: l = jarak c = kecepatan suara di udara t = selisih waktu transmisi dari pemancar pada penerima

24 29 Gambar 2.19 Sensor Ultrasonic [5] Spesifikasi Sensor Ultrasonic US-100[5]: Tegangan input : 5V DC Penggunaan tegangan : kurang dari 2mA Tingkat output : 5 V (high) Tingkat output : 0 V (low) Besar sudut induksi : tidak lebih dari 15 Jarak deteksi : cm Akurasi : sampai 1 mm Ukuran : 4.4 x 2.6 x 1.4 cm Berat : 43 gr