BAB II TEORI DASAR. beberapa komponen utama yang digunakan pada simulasi Pengendali Lampu. Jarak Jauh dan Dekat pada Kendaraan Secara Otomatis.

Transkripsi

1 BAB II TEORI DASAR Pada bab ini akan dibahas secara singkat tentang sistem pengendalian dan beberapa komponen utama yang digunakan pada simulasi Pengendali Lampu Jarak Jauh dan Dekat pada Kendaraan Secara Otomatis. 2.1 Sistem Pengendalian Pengendalian adalah suatu proses untuk menjaga agar nilai keluaran tetap atau mendekati dengan nilai yang diinginkan. Sehingga sistem pengendalian berarti suatu sistem untuk mengendalikan nilai keluaran agar selalu sama atau sedekat mungkin dengan nilai yang diinginkan pada keadaan dan operasi bagaimanapun. Sistem pengendalian terdiri atas dua jenis, yaitu sistem pengendalian lingkar terbuka dan sistem pengendalian lingkar tertutup Sistem Pengendalian Lingkar Terbuka Gambar 2.1. Diagram kotak sistem pengendalian lingkar terbuka 5

2 6 Pada gambar 2.1 di atas masukan pada proses akan diatur oleh pengendali yang kemudian akan diproses sehingga dapat dihasilkan suatu keluaran. Sistem pengendalian ini tidak memiliki umpan balik dari proses yang akan dibandingkan terhadap masukan pada sistem, sehingga sistem ini tidak mempunyai kemampuan untuk mengkoreksi sendiri terhadap hasil keluaran apabila terjadi penyimpangan terhadap nilai keluaran yang diinginkan Sistem Pengendalian Lingkar Tertutup Pada gambar 2.2 di bawah ini hasil keluaran diumpan balikkan untuk dibandingkan dengan masukan, perbandingan hasil keluaran terhadap masukan inilah yang akan diproses oleh pengendali untuk menentukan masukan proses sehingga keluaran dari sistem mendekati hasil yang diinginkan. Gambar 2.2. Diagram kotak sistem pengendalian lingkar tertutup Sistem pengendalian lingkar tertutup adalah sistem pengendalian yang menggunakan umpan balik. Sebagai

3 7 pengumpanbalik pada sistem pengendalian lingkar tertutup dapat digunakan sensor. 2.2 Mengukur Kecepatan Kecepatan adalah jarak atau pergerakan dari satu tempat ke tempat lain per satuan waktu dan dinyatakan dalam satuan meter per detik (m/d) atau kilo meter per jam (Km/H). Untuk mengetahui kecepatan salah-satunya dapat disusun dari beberapa komponen yang terdiri dari optocoupler, lempeng plat yang berbentuk lingkaran ditempel pada bagian poros motor dan diberi lubang sebagai titik baca satu lingkaran seperti pada gambar 2.3. Putaran motor akan menyebakan optocopler akan aktif saat lubang tepat di antara infra red dan foto transistor yang merupakan bagian dari optocoupler, sehingga kecepatan motor dalam satuan waktu akan terbaca jumlah putarannya. Kecepatan putar poros tergantung pada kecepatan motor yang dapat diatur menggunakan potensiometer. Saat rotor berputar lempeng plat tersebut ikut berputar dan akan terdeteksi optocoupler saat berputar satu putaran. Jumlah putaran yang terdeteksi dalam satuan putaran per detik akan diubah kedalam satuan kilo meter per jam sehingga akan dianggap sama dengan kecepatan sebenarnya menggunakan nilai skala yang sebenarnya. Hal inilah yang kemudian dapat digunakan sebagai pengukur kecepatan.

4 8 Gambar 2.3. Sensor kecepatan Untuk mengetahui besarnya kecepatan roda saat berputar terhadap porosnya dapat diketahui berdasarkan gambar 2.4. Gambar 2.4. Hubungan antara kecepatan linier dengan kecepatan sudut Ketika roda berputar pada poros O, titik A memiliki kecepatan linier (v) yang arahnya selalu menyinggung lintasan lingkaran. Hubungan antara perpindahan linear titik A yang menempuh lintasan lingkaran sejauh x dan perpindahan sudut θ (dalam satuan radian), dinyatakan sebagai berikut : θ = r x....(2.1) Dimana : θ = perpindahan sudut (rad) r = jari-jari atau jarak dari titk A ke titik O (meter) x = jarak lintasan (meter)

5 9 Sedangkan besarnya kecepatan linier (v) benda yang menempuh lintasan lingkaran sejauh x dalam suatu waktu dapat dinyatakan dengan persamaan : v = x....(2.2) t Dimana : x t v = jarak lintasan (meter) = waktu (detik) = kecepatan linier (meter/detik) Dengan menggunakan persamaan yang menyatakan hubungan antara perpindahan linier dengan perpindahan sudut akan didapat hubungan antara besarnya perubahan posisi pada lintasan dan besarnya perpindahan sudut, maka: x = r. θ....(2.3) Bila kita substitusikan persamaan 2.3 ke dalam persamaan 2.2 : v = rθ....(2.4) t Dimana : r = jari-jari (Killo meter) v = kecepatan linier (Killo meter /detik) t = waktu yang dibutuhkan untuk satu putaran (detik)

6 10 karena untuk satu putaran perpindahan sudutnya = akan sama dengan 2 π rad maka v = r2π t sedangkan jika benda berputar sebanyak n kali maka besarnya kecepatannya adalah v = 2π r n t.(2.5) Dimana : n r v = banyaknya putaran = jari-jari (Killo meter) = kecepatan linier (Killo meter/detik) = v (Km/jam) 2.3 Rellay Rellay adalah sebuah saklar elektromagnetik yang prinsip kerjanya menggunakan azas kumparan listrik. Prinsip kerjanya adalah sebagai berikut : Sebuah kumparan (lilitan kawat tembaga) yang berintikan sebuah lempengan besi lunak yang apabila dialiri aliran listrik, maka lempengan besi lunak tersebut akan menjadi magnit. Magnit tersebut menarik/menolak pegas kontak sebuah alat penghubung dan akibatnya akan terjadi kontak dan lepas kontak dari alat penghubung tersebut.

7 11 Bentuk fisik dan simbol dari relay adalah seperti pada gambar 2.4. Gambar 2.5. Simbol Relay DPDT 2.4 Mikrokontroler AVR ATmega Arsitektur AVR ATmega 8535 AVR merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit buatan Atmel, berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer). Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR mempunyai 32 register general-purpose, timer/counter fleksibel dengan mode compare, interupt internal dan eksternal, serial UART, programmable Watchdog Timer, dan mode power saving. Beberapa diantaranya mempunyai ADC dan PWM internal. AVR juga mempunyai In-System Programmable Flash on-chip yang mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial SPI. Chip AVR yang digunakan untuk tugas akhir ini adalah ATmega8535. Blok diagram dari mikrokontroler dapat dilihat pada gambar 2.6

8 12 Gambar 2.6. Blok Diagram Mikrokontroller ATmega Konfigurasai Pin ATmega 8535 Konfigurasi Pin Mikrokontroller ATmega 8535 dengan kemasan 40-pin DIP (dual in-line package) dapat dilihat pada Gambar 2.7.

9 13 Gambar 2.7. Konfigurasi pin mikrokontroler Atmega Deskripsi Mikrokontroller ATmega 8535 VCC ( power supply ) GND ( Ground ) Port A ( PA7..PA0 ) Port A berfungsi sebagai input analog pada A/D Konverter. Port A juga berfungsi sebagai suatu Port I/O 8-bit dua arah, jika A/D konverter tidak digunakan. Pin-pin Port dapat menyediakan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk masing-masing bit). Port A output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Ketika pin PA0 ke PA7 digunakan sebagai input dan secara eksternal ditarik rendah,

10 14 pin pin akan memungkinkan arus sumber jika resistor internal pull-up diaktifkan. Pin Port A adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis. Port B ( PB7..PB0 ) Port B adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Port B output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input, pin port B yang secara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pullup diaktifkan. Pin Port B adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis. Port C ( PC7..PC0 ) Port C adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Port C output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input, pin port C yang secara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pullup diaktifkan. Pin Port C adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis. Port D ( PD7..PD0 ) Port D adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Port D output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input, pin port D yang

11 15 secara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pullup diaktifkan. Pin Port D adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis. RESET ( Reset input ) XTAL1 ( Input Oscillator ) XTAL2 (Output Oscillator) AVCC adalah pin penyedia tegangan untuk port A dan A / D Konverter AREF adalah pin referensi analog untuk A/D konverter 2.5 Code Vision AVR CodeVisionAVR merupakan software C-cross compiler, dimana program dapat ditulis menggunakan bahasa-c. Dengan menggunakan pemrograman bahasa-c diharapkan waktu disain (deleloping time) akan menjadi lebih singkat. Setelah program dalam bahasa-c ditulis dan dilakukan kompilasi tidak terdapat kesalahan (error) maka proses download dapat dilakukan. Mikrokontroler AVR mendukung sistem download secara ISP (In-System Programming). Tampilan utama code vision ditunjukan pada gambar 2.8.

12 16 Gambar 2.8. Tampilan CodeVision AVR Untuk memulai bekerja dengan CodeVisionAVR pilih pada menu File -> New. Maka akan muncul kotak dialog sebagai berikut : Gambar 2.9 Tampilan new file Pilih Project kemudian tekan OK, maka akan muncul kotak dialog berikut:

13 17 Gambar Tampilan option di Wizard AVR Pilih Yes untuk menggunakan CodeWizardAVR. CodeWizardAVR digunakan untuk membantu dalam men-generate program, terutama dalam konfigurasi chip mikrokontroler, baik itu konfigurasi Port, Timer, penggunaan fasilitas-fasilitas seperti LCD, interrupt, dan sebagainya. CodeWizardAVR ini sangat membantu programmer untuk setting chip sesuai keinginan. Tampilan CodeWizardAVR untuk setting Chip dan Port dari mikrokontroler ditunjukan pada gambar Gambar Tampilan option IC port

14 18 Gambar Tampilan Port C AVR Untuk selanjutnya fasilitas-fasilitas lainnya dapat disetting sesuai kebutuhan dari pemrograman. Setelah selesai dengan CodeWizardAVR, selanjutnya pada menu File, pilih Generate, Save and Exit dan simpan pada direktori yang diinginkan.

15 19 Gambar Tampilan Save general project Setelah memilih pilih Generate, Save and Exit dan menyimpan pada direktori yang diinginkan, maka akan tampil lissting project dari program yang disetting pada code wizard AVR. Listing project yang kemudian bisa langsung di-edit dan digunakan sebagai program ditunjukan pada Gambar Gambar Tampilan project AVR

16 Liquid Crystal Display (LCD) Penampil yang penulis gunakan adalah penampil LCD (Liquid Crystal Display) digunakan sebagai display untuk menampilkan data serta menu yang dipilih. LCD yang digunakan adalah LCD matriks kompatibel yang memiliki microkontroler HD on-board, LCD ini mampu menampilkan 2 X 16 karakter. Kunci operasi LCD adalah kristal cairan, atau fluida nematik (nematic fluid). Fluida nematik ini diletakkan diantara dua keping gelas. Suatu tegangan bolak-balik dipasang pada fluida nematik, dari segment bermetal sebelah atas kepada bidang belakang yang bermetal. Bila dipengaruhi oleh medan magnetik dari tegangan bolak-balik, maka fluida nematik memancarkan cahaya yang berbeda dan ruas yang berenergi muncul warna hitam pada latar belakang perak. Pengaktifan modul LCD dilakukan dengan memberikan logika 1 pada Enable. Nilai logika pada pin RS berarti penulisan atau pembacaan data dilakukan oleh register data, sebaliknya jika RS berlogika 0 berarti penulisan atau pembacaan data dilakukan oleh register intruksi. Pembacaan data dilakukan dengan memberikan nilai logika 1 pada sinyal Read atau Write (R/W = high), sedangkan penulisan data dengan memberikan nilai logika 0 pada sinyal Read atau Write (R/W = low). Input data DBO DB7 merupakan input data karakter yang akan dibaca oleh register data yang kemudian akan ditampilkan pada layar LCD.

17 21 Gambar Antarmuka LCD Matriks 2 X 16 Tabel 2.1 PIN LCD dan Fungsinya PIN NAMA PIN KETERANGAN 1 VSS Ground Voltage 2 VCC +5 V 3 VEE Contras Voltage Register Select 4 RS 0 = Intruksi Register 1 = Data Register Read/Write Mode 5 R/W 0 = Write Mode 1 = Read Mode Enable 6 E 0 = enable 1 = disable 7 DB0 Data bit ke 0 (LSB) 8 DB1 Data bit ke 1

18 22 9 DB2 Data bit ke 2 10 DB3 Data bit ke 3 11 DB4 Data bit ke 4 12 DB5 Data bit ke 5 13 DB6 Data bit ke 6 14 DB7 Data bit ke 7 (MSB) 15 BPL Back Plane Light 16 GND Ground Voltage 2.7 Manual Push Button Alat ini digunakan untuk mensetting mode dengan cara menekan menekan knop yang fisiknya berupa saklar push button. Gambar Simbol Push Button