BAB II LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB II LANDASAN TEORI Pada bab ini akan dibahas mengenai teori-teori dasar yang digunakan untuk menunjang perancangan dan pembuatan alat. 2.1 Arduino Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source, diturunkan dari Wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. Hardwarenya memiliki prosesor Atmel AVR dan softwarenya memiliki bahasa pemrograman sendiri. Saat ini Arduino sangat populer di seluruh dunia. Banyak pemula yang belajar mengenal robotika dan elektronika lewat Arduino karena mudah dipelajari. Tapi tidak hanya pemula, para hobbyist atau profesional pun ikut senang mengembangkan aplikasi elektronik menggunakan Arduino. Bahasa yang dipakai dalam Arduino bukan assembler yang relatif sulit, tetapi bahasa C yang disederhanakan dengan bantuan pustakapustaka (libraries) Arduino. Arduino juga menyederhanakan proses bekerja dengan mikrokontroler, sekaligus menawarkan berbagai macam kelebihan antara lain: a) Murah Papan (perangkat keras) Arduino biasanya dijual relatif murah (antara 125ribu hingga 400ribuan rupiah saja) dibandingkan dengan platform mikrokontroler pro lainnya. 5 Jika ingin lebih murah lagi, tentu bisa dibuat sendiri dan itu sangat mungkin sekali karena semua sumber 5

2 6 daya untuk membuat sendiri Arduino tersedia lengkap di website Arduino bahkan di website-website komunitas Arduino lainnya. Tidak hanya cocok untuk Windows, namun juga cocok bekerja di Linux. b) Sederhana dan mudah pemrogramannya Perlu diketahui bahwa lingkungan pemrograman di Arduino mudah digunakan untuk pemula, dan cukup fleksibel bagi mereka yang sudah tingkat lanjut. Untuk guru/dosen, Arduino berbasis pada lingkungan pemrograman Processing, sehingga jika mahasiswa atau murid-murid terbiasa menggunakan Processing tentu saja akan mudah menggunakan Arduino. c) Perangkat lunaknya Open Source Perangkat lunak Arduino IDE dipublikasikan sebagai Open Source, tersedia bagi para pemrogram berpengalaman untuk pengembangan lebih lanjut. Bahasanya bisa dikembangkan lebih lanjut melalui pustaka-pustaka C++ yang berbasis pada Bahasa C untuk AVR. d) Perangkat kerasnya Open Source Perangkat keras Arduino berbasis mikrokontroler ATMEGA8, ATMEGA168, ATMEGA328 dan ATMEGA1280 (yang terbaru ATMEGA2560). Dengan demikian siapa saja bisa membuatnya (dan kemudian bisa menjualnya) perangkat keras Arduino ini, apalagi bootloader tersedia langsung dari perangkat lunak Arduino IDE-nya. Bisa juga menggunakan breadoard untuk membuat perangkat Arduino beserta periferal-periferal lain yang dibutuhkan. Bagian-bagian pada Arduino dapat dilihat pada gambar 2.1

3 7 Gambar 2.1 Arduino Uno Adapun data teknis board Arduino UNO sebagai berikut : Mikrokontroler: Arduino UNO Tegangan Operasi: 5V Tegangan Input (recommended): 7-12V Tegangan Input (limit): 6-20V Pin digital I/O: 14 ( 6 diantaranya pin PWM ) Pin analog input: 6 Arus DC per pin I/O: 40 ma Arus DC untuk pin 3.3V: 150 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 didalamnya sudah ada bootloadder yang akan menangani upload program dari komputer. Sudah memiliki sarana komunikasi USB, Sehingga pengguna laptop yang tidak memiliki port serial/rs323 bisa menggunakannya. Memiliki modul

4 8 siap pakai ( Shield ) yang bisa ditancapkan pada board arduino. Contohnya shield GPS, Ethernet,dll Socket USB Soket USB adalah soket kabel USB yang disambungkan kekomputer atau laptop. Yang berfungsi untuk mengirimkan program ke arduino dan juga sebagai port komunikasi serial Input / Output Digital Dan Input Analog Input / output digital atau digital pin adalah pin - pin untuk menghubungkan arduino dengan komponen atau rangkaian digital. contohnya, jika ingin membuat LED berkedip, LED tersebut bisa dipasang pada salah satu pin input atau output digital dan ground. komponen lain yang menghasilkan output digital atau menerima input digital bisa disambungkan ke pin pin ini. Input analog atau analog pin adalah pin pin yang berfungsi untuk menerima sinyal dari komponen atau rangkaian analog. contohnya, potensiometer, sensor suhu, sensor cahaya, dll Catu Daya Pin - pin catu daya adalah pin yang memberikan tegangan untuk komponen atau rangkaian yang dihubungkan dengan arduino. Pada bagian catu daya ini pin Vin dan Reset. Vin digunakan untuk memberikan tegangan langsung kepada arduino tanpa melalui tegangan pada USB atau adaptor, sedangkan Reset adalah pin untuk memberikan sinyal reset melalui tombol atau rangkaian eksternal.

5 Baterai / Adaptor Soket baterai atau adaptor digunakan untuk menyuplai arduino dengan tegangan dari baterai/adaptor 9V pada saat arduino sedang tidak disambungkan kekomputer. Jika arduino sedang disambungkan kekomputer dengan USB, Arduino mendapatkan suplai tegangan dari USB, Jika tidak perlu memasang baterai/adaptor pada saat memprogram arduino. 2.2 Arduino Programming Tools Arduino memiliki software khusus yang dapat digunakan untuk membuat sebuah program. Software khusus dari Arduino adalah IDE Sketch Arduino yang tersedia secara gratis untuk di download bagi siapa saja yang ingin menggunakannya. Tampilan IDE Sketch Arduino adalah seperti pada gambar 2.2. Gambar 2.2 Tampilan Utama IDE Sketch Arduino Toolbar Toolbar yang ada pada IDE Sketch Arduino memiliki beberapa menu utama seperti pada gambar 2.3.

6 10 Gambar 2.3 Toolbar IDE Sketch Arduino Penjelasan dari gambar 2.3 adalah: a. Verify Tombol ini digunakan untuk meng-compile program yang telah dibuat. Compile berguna untuk mengetahui apakah program yang telah dibuat benar atau masih memilki kesalahan. Apabia ada kesalahan yang terjadi, bagian messageakan menampilkan letak kesalahan tersebut. b. Stop Tombol ini digunakan untuk membatalkan proses verify yang sedang berlangsung. c. New Tombol ini digunakan untuk membuat coding pada layar baru. d. Open Tombol ini digunakan untuk membuka coding yang sudah disimpan sebelumnya. e. Save Tombol ini digunakan untuk menyimpan coding yang sedang dikerjakan. f. Upload Tombol ini digunakan untuk mengirim coding yang sudah dikerjakan ke mikrokontroler. g. Serial Monitor Tombol ini digunakan untuk melihat aktivitas komunikasi serial dari mikrokontroler baik yang dikirim oleh user ke mikrokontroler maupun sebaliknya.

7 Coding Area Bagian ini merupakan tempat penulisan coding dengan menggunakan bahasa pemrograman C. Coding di dalam Arduino memiliki dua bagian utama, yaitu: 1. Void Setup ( ) Bagian ini merupakan inisialisasi yang diperlukan sebelum program utama dijalankan seperti pada gambar 2.4. Gambar 2.4 Contoh Void Setup 2. Void Loop ( ) Bagian ini merupakan fungsi utama yang dijalankan terus menerus selama modul Arduino terhubung dengan power supply. Contoh Void loop terdapat pada gambar 2.5. Gambar 2.5 Contoh Void Loop Application Status Bagian ini memberikan informasi kepada pengguna mengenai tugas yang sedang dijalankan oleh aplikasi Arduino Message Bagian ini memberikan informasi kepada pengguna mengenai besarnya ukuran file dari coding yang dibuat dan letak kesalahan yang

8 12 terjadi pada coding Serial Port Serial port digunakan untuk memprogram mikrokontroler langsung dari aplikasi Arduino. Selain itu, komunikasi serial juga digunakan untuk mengirim dan menerima data antara mikrokontroler dan komputer melalui fasilitas serial monitor yang terdapat pada aplikasi Arduino. Seperti gambar 2.6. Gambar 2.6 Serial Port 2.3 RFID (Radio Frequency Identification) RFID adalah sistem identifikasi tanpa kabel yang memungkinkan pengambilan data tanpa harus bersentuhan seperti barcode dan magnetic card seperti ATM. RFID kini banyak dipakai diberbagai bidang seperti perusahaan, supermarket, rumah sakit bahkan terakhir digunakan dimobil untuk identifikasi penggunaan BBM bersubsidi Sejarah RFID Rintisan tegnologi RFID dimulai saat seorang mata-mata Uni soviet (sekarang=rusia) menemukan sistem pengiriman gelombang radio melalui informasi audio. Gelombang suara yang menggetarkan diagfragma

9 13 yang telah dibentuk menjadi sebuah resonator yang memodulasi gelombang radio yang terpantul. Meskipun alat ini bukan sebuah identifikasi namun dianggap sebagai pendahulu teknologi RFID. Selain itu ada juga teknologi transponder IFF yang digunakan oleh tentara inggris pada perang dunia ke-2 untuk mengidentifikasi pesawat sebagai teman atau musuh. Perangkat RFID yang menjadi cikal bakal sistem RFID modern adalah Perangkat Mario Cardullo, karena menggunakan transponder radio pasif dengan memori. Paten dasar Cardullo meliputi penggunaan RF, suara dan cahaya sebagai media transmisi. RFID ditawarkan kepada investor pada tahun 1969 meliputi penggunaan dalam bidang transportasi, perbankan, keamanan dan medis Prinsip kerja RFID RFID menggunakan sistem identifikasi dengan gelombang radio. Untuk itu minimal dibutuhkan dua buah perangkat, yaitu yang disebut TAG dan READER. Saat pemindaian data, READER membaca sinyal yang diberikan oleh RFID TAG RFID TAG RFID TAG adalah sebuah alat yang melekat pada obyek yang akan diidentifikasi oleh RFID READER. RFID TAG dapat berupa perangkat pasif atau aktif. TAG pasif artinya tanpa battery dan TAG aktif artinya menggunakan battery. TAG pasif lebih banyak digunakan karena murah dan mempunyai ukuran lebih kecil. RFID Tag dapat berupa perangkat read-only yang berarti hanya dapat dibaca saja ataupun perangkat read-write yang berarti dapat dibaca dan ditulis ulang untuk di update.

10 14 Gambar 2.7. Integrated Circuit RFID TAG mempunyai dua bagian penting, yaitu: IC atau kepanjangan dari Integrated Circuit, yang berfungsi menyimpan dan memproses informasi, modulasi dan demodulasi sinyal RF, mengambil tegangan DC yang dikirim dari RFID READER melalui induksi, dan beberapa fungsi khusus lainya. ANTENNA yang berfungsi menerima dan mengirim sinyal RF. RFID TAG tidak berisi informasi pengguna seperti nama, nomor rekening, NIK atau yang lain. RFID TAG hanya berisi sebuah TAG yang unik yang berbeda satu dengan yang lainnya. Jadi Informasi mengenai obyek yang terhubung ke tag ini hanya diterdapat pada sistem atau database yang terhubung pada RFID READER. Saat ini RFID TAG bisa dibuat dengan ukuran yang sangat kecil, dan tercatat yang paling kecil adalah RFID TAG buatan HITACHI yang berukuran 0.05mm 0.05mm.

11 RFID READER Sesuai dengan namannya RFID READER merupakan alat pembaca RFID TAG. Ada dua macam RFID READER yaitu Reader Pasif (PRAT) dan Reader Aktif (ARPT). a) Reader Pasif memiliki sistem pambaca pasif yang hanya menerima sinya radio dari RFID TAG AKTIF (yang dioperasikan dengan barrety/sumber daya). Jangkauan penerima RFID PASIF bisa mencapai 600 meter. Hal ini memungkinkan aplikasi RFID untuk sistem perlindungan dan pengawasan aset. b) Reader Aktif memiliki sistem pembaca aktif yang memancarkan sinyal interogator ke TAG dan menerima balasan autentikasi dari TAG. Sinyal interogator ini juga menginduksi TAG dan akhirnya menjadi sinyal DC yang menjadi sumber daya TAG PASIF Sistem sinyal RFID RFID (Radio Frecuency Identification) menggunakan beberapa jalur gelombang untuk pemancaran sinyal. Namun yang paling banyak dipakai adalah jalur UHF ada frekuansi MHzz dan MHz. Kode yang ditulis pada TAG berupa 96 bit data yang berisi 8bit header, 28 bit nama organisasi pengelola data, 24bit kelas obyek (misal=untuk identifikasi jenis produk) dan 36bit terakhir adalah nomor seri yang unik untuk tag. Kode tersebut dipancarkan melalui sinyal RF dengan urutan yang telah standar.

12 16 Band khz (LF) MHz (HF) 433 MHz (UHF) MHz (Europe) MHz (North America) UHF MHz (microwave) GHz (microwave) Tabel 2.1 penggunaan frekuansi RFID Regulations Range Unregulated 10 cm ISM band worldwide Short Range Devices ISM band 10 cm 1 m Data speed Low Low to moderate m Moderate 1 12 m Moderate to high ISM band 1 2 m High Ultra wide band to 200 M High Approximate tag cost Remarks in volume (2006) US $ Animal identification, factory data collection $1 Smart cards (MIFARE, ISO/IEC $ ) Defence applications, $5 with active tags EAN, various standards WLAN, Bluetooth standards requires semi-active or active tags $0.15 (passive tags) $25 (active tags) $5 projected Kelebihan RFID RFID menawarkan keunggulan dibandingkan dengan sistem manual atau penggunaan kode bar. Tag dapat dibaca jika lewat di dekat pembaca, bahkan jika itu ditutupi oleh obyek atau tidak terlihat. Tag dapat dibaca dalam wadah, karton, kotak atau lainnya, dan tidak seperti barcode, RFID tag dapat sekaligus dibaca ratusan id pada suatu waktu. Kode Bar hanya dapat dibaca satu per satu menggunakan perangkat saat ini.rfid juga tahan air dan gesekan karena biasanya dikemas dalam chip plastik yang kadang dimasukkan kedalam bodi obyek yang dipasang RFID.

13 LCD (Liquid Cyrstal Display) 2x16 Display elektronik adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik Material 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 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. Gambar 2.8 LCD 2x16 Character

14 18 Pengendali / Kontroler LCD (Liquid Cristal Display) Dalam modul LCD (Liquid Cristal Display) terdapat microcontroller yang berfungsi sebagai pengendali tampilan karakter LCD (Liquid Cristal Display). 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 diubah-ubah 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.

15 Keterangan kaki LCD Keterangan kaki dari LCD adalah sebagai berikut: Gambar 2.9 kaki LCD 2x16 Beberapa fungsi instruksi: Display clear, Cursor home, Display ON/OFF, Cursor ON/OFF, Display charackter blink, Cursor Shift dan Display shift. LCD disini dapat menampilkan karakter yang ada pada ROM generator karakter, yang sudah berisi 192 jenis karakter, dengan cara memberikan kod karakter untuk tiap-tiap karakter yang diinginkan pada pada bus data dengan menggunakan sinyal kontrol. Register control yang terdapat dalam suatu LCD diantaranya adalah: Register perintah yaitu register yang berisi perintahperintah 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 ke DDRAM. Penulisan data pada

16 20 register akan menempatkan data tersebut ke DDRAM sesuai dengan alamat yang telah diatur 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. 2.5 Acrylic Polymethyl metacrylate (PMMA) atau acrylic merupakan material yang bening. Tidak hanya sekedar tembus pandang, PMMA juga sedikit sekali menyerap sinar yang melalui bahan tersebut. Disinilah letak perbedaan optis yang utama antara kaca dan acrylic. Walaupun tembus pandang, kaca menyerap cahaya yang masuk sehingga semakin tebal kaca tersebut maka semakin sedikit cahaya yang dapat melaluinya, maka sifat transparannya makin berkurang. Pada acrylic, penyerapan sinar yang terjadi demikian kecil sehingga walaupun ketebalannya bertambah, sifat transparannya tidak banyak berubah.

17 21 Selain itu kaca lebih bersifat kaku jika dibandingkan dengan acrylic. Acrylic bersifat lebih lentur, sehingga secara teknis lebih dapat bertahan pada hentakan tekanan dinamik air. Selain itu, hal yang merugikan adalah kaca akan berwarna kehijauan (dilihat dari ketebalan) sedangkan pada acrylic tidak. Beberapa kelebihan yang dipunyai oleh acrylic: 1. Bening dan transparan. 2. Kuat, lentur dan tahan lama. 3. Dapat dibuat menjadi berbagai bentuk. 4. Mempunyai berat yang lebih ringan dari kaca. 5. Harga relatif murah dari kaca. 2.6 POWER SUPPLY (ADAPTOR) Power supply adalah alat atau sistem yang berfungsi untuk menyalurkan energi listrik atau bentuk energi jenis apapun yang sering digunakan untuk menyalurkan energi listrik. Secara prinsip rangkaian power supply adalah menurunkan tegangan AC, menyearahkan tegangan AC sehingga menjadi DC,menstabilkan tegangan DC, yang terdiri atas transformator, dioda dan kapasitor/condensator. Tranformator biasanya berbentuk kotak dan terdapat lilitan-lilitan kawat didalamnya. Tugas dari komponen ini adalah untuk menaikkan ataumenurunkan tegangan AC sesuai kebutuhan. Pada dasarnya power supply termasuk dari bagian power conversion. Power conversion terdiri dari tiga macam : AC/DC power supply DC/DC converter DC/AC inverter Power supply untuk PC sering juga disebut PSU (Power Supply Unit). PSU termasuk power conversion AC/DC. Fungsi utamanya mengubah listrik arus bolak balik (AC) yang tersedia dari aliran listrik ( di Indonesia, PLN) menjadi arus listrik searah (DC) yang dibutuhkan oleh komponen pada PC. Power supply diharapkan dapat melakukan fungsi berikut ini :

18 22 Rectification : konversi input listrik AC menjadi DC. Voltage Transformation : memberikan keluaran tegangan / voltage DC yang sesuai dengan yang dibutuhkan. Filtering : menghasilkan arus listrik DC yang lebih "bersih", bebas dari ripple ataupun noise listrik yang lain. Regulation : mengendalikan tegangan keluaran agar tetap terjaga, tergantung pada tingkatan yang diinginkan, beban daya, dan perubahan kenaikan temperatur kerja juga toleransi perubahan tegangan daya input. Isolation : memisahkan secara elektrik output yang dihasilkan dari sumber input. Protection : mencegah lonjakan tegangan listrik (jika terjadi), sehingga tidak terjadi pada output, biasanya dengan tersedianya sekering untuk auto shutdown jika hal terjadi. Idealnya, sebuah power supply dapat menghasilkan output yang bersih, dengan tegangan output yang konstan terjaga dengan tingkat toleransi dari tegangan input, beban daya, juga suhu kerja, dengan tingkat konversi efisiensi 100%.