BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 6 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tingkat Kekeruhan Air Tingkatan air disebut Turbiditas. Turbiditas pada air disebabkan karena adanya suspensi, seperti tanah dan pasir, endapan lumpur, Turbiditas biasanya diukur dengan turbidimeter dan yang diukur adalah absorpsi akibat partikel yang tercampur. Turbiditas juga bisa diukur dengan turbidimeter atau nephelometer yang berperinsip pada hamburan sinar dengan pelekatan detektor pada sudut 90 0 dari sumber sinar yang diukur adalah hamburan cahaya oleh campurannya. Tingkatan kekeruhan air atau turbiditas ditunjukan dengan satuan pengukuran Nephelometric Turbidity Unit (NTU) berdasarkan ketentuan dari badan kesehatan dunia World Health Organization (WHO), batas maksimum kekeruhan air minum yang memenuhi syarat adalah 5 NTU (Yuniarti, 2007) Mikrokontroller Mikrokontroler adalah suatu alat pengontrol/pengendali yang berukuran kecil (mikro). Alat tersebut merupakan pengembangan dari mikroprosesor. Dimana mikrokontroler memiliki keunggulan sebagai berikut. 1. Tersedia Input/Output (I/O) dalam mikrokontroler sudah tersedia, untuk AT89S51 ada 32 jalur I/O, sementara pada mikroprosesor dibutuhkan Integrated Circuit (IC). 2. Pada mikrokontroler sudah ada pin I/O. Sedangkan pada mikroprosesor belum memiliki pin I/O. 3. Mikrokontroler memiliki memori internal sebagai media untuk menyimpan program dan data sedangkan. Mikroprosesor belum memiliki memori internal sehingga memerlukan IC memori eksternal. Mikrokontroler dan mikroprosesor memiliki init kerja yang sama, yaitu sebagai pengendali atau pengontrol utama suatu rangkaian. mikrokontroler yang paling

2 7 banyak digunakan saat ini adalah Keluarga mikrokontroler MSC-51. karena memiliki berbagai kelebihan seperti arsitektur yang sederhana, software pemrograman yang mudah, harga terjangkau, literatur banyak, dan lain-lain. Generasi awal MSC-51 adalah mikrokontroler generasi C, yaitu AT89C51 dan AT89C52. Namun pada generasi C ini terdapat beberapa kelemahan: 1. Mikrokontroler hanya dapat diprogram secara parallel, sehingga untuk memprogram dibutuhkan bahasa pemrograman khusus. 2. Tidak praktis karena harus melepas dan memasang, sehingga IC mudah rusak dan kemungkinan terjadinya salah posisi dalam pemasangannya. 3. Downloader-nya sulit untuk dibuat sendiri, terutama di daerah yang fasilitasnya masih kurang dan jika dibeli harganya relatif mahal. Menyadari hal ini, ATMEL membuat mikrokontroler generasi baru, yaitu mikrokontroler generasi S (AT89S51, AT89S52, AT89S53) yang sudah dilengkapi sistem pemograman serial In System Programing (ISP). Sistem ISP memungkinkan mikrokontroler di program dalam papan sistem, sehingga tidak ada proses melepas dan memasang. Kemudian, downloader-nya sangat murah dan mudah dibuat sendiri (Sarah, 2014) Sistem Mikrokontroler Mikrokontroler merupakan sebuah sistem komputer yang seluruh atau sebagian besar elemenya dikemas dalam satu chip IC, sehingga sering disebut single chip microcomputer. Sistem mikrokontroler adalah sebuah sistem yang dibentuk dari beberapa elemen dasar, yaitu Central Processing Unit (CPU), unit memori, unit Input/Output, Bus, dan Clock. 1. Central Processing Unit (CPU) merupakan bagian paling penting dalam sistem mikrokontroler karena CPU-lah yang mengeksekusi, mengolah data, serta melakukan fungsi aritmatika dan logika. 2. Memori Memori merupakan media penyimpanan data atau program. Ada dua jenis memori yang terdapat pada sistem mikrokontroler, yaitu memori volatile (mudah hilang) contohnya Random Access Memory ( RAM), dan memori nonvolatile (tetap) contohnya Read Only Memory (ROM).

3 8 3. Input/Output Setiap sistem mikrokontroller memerlukan sistem input dan output yang merupakan media keluar-masuknya data dari mikrokontroller. 4. Bus adalah sebuah jalur semikonduktor yang memiliki fungsi sama. Bus berfungsi menghubungkan antara CPU, memori, dan I/O. Bus dapat dikelompokkan berdasarkan fungsinya, yaitu bus data (data bus), bus alamat (address bus) dan bus kendali (control bus). 5. Clock atau pewaktuan berfungsi memberikan referensi waktu dan sinkronisasi antar elemen (Sarah 2014) Arduino Arduino adalah platform pembuatan prototipe elektronik yang bersifat open-source hardware yang berdasarkan pada perangkat keras dan perangkat lunak yang fleksibel dan mudah digunakan. Arduino ditujukan bagi para seniman, desainer dan siapapun yang tertarik dalam menciptakan objek atau lingkungan yang interaktif. Arduino pada awalnya dikembangkan di Ivrea, Italia. Nama Arduino adalah sebuah nama maskulin yang berarti teman yang kuat. Platform Arduino terdiri dari Arduino board, shield, bahasa pemrograman Arduino dan Arduino development environment. Arduino board biasanya memiliki sebuah chip dasar mikrokontroler Atmel AVR ATmega8 berikut turunannya. Blok diagram arduino board yang sudah disederhanakan dapat dilihat pada Gambar 8.3. Shield adalah sebuah papan yang dapat dipasang diatas arduino board untuk menambah kemampuan dari arduino board. Bahasa pemrograman arduino adalah bahasa pemrograman yang umum digunakan untuk membuat perangkat lunak yang ditanamkan pada arduino board. Bahasa pemrograman arduino mirip dengan bahasa pemrograman C++. Gambar 2.1 Blok Diagram Arduino Board.

4 9 (Sumber: ) Arduino Development Environment adalah perangkat lunak yang digunakan untuk menulis dan mengkompilasi program untuk Arduino. Arduino Development Environment juga digunakan untuk meng-upload program yang sudah dikompilasi ke memori program Arduino board (Hutagalung, 2016) Arduino Nano Arduino Nano merupakan papan mikrokontroler berbasis ATmega328. Arduino Nano memiliki 14 digital pin input/output (6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 6 pin input analog, 16 MHz resonator keramik, koneksi USB Mini-B, sebuah header ICSP dan sebuah tombol reset. Pin sendiri adalah tempat untuk menghubungkan kabel untuk membuat suatu rangkaian atau titik-titik pada papan yang dihubungkan dengan sejumlah kabel penghubung (I.Kharismawan, 2016). Gambar 2.2 Arduino Nano. (Sumber: Spesifikasi pada Arduino Nano adalah sebagai berikut: 1. Mikrokontroler : ATmega328 Tegangan Operasi : 5V 2. Tegangan Input (rekomendasi) : 7-12 V 3. Tegangan Input (batas) : 6-20 V 4. Pin digital I/O : 14 (6 diantaranya pin PWM) 5. Pin Analog input : 8 6. Arus DC per pin I/O : 40 ma 7. Flash Memory : 32 KB dengan 2 KB digunakan untuk bootloader 8. SRAM : 2 KB 9. EEPROM : 1 KB

5 Kecepatan Pewaktuan : 16 Mhz 2.5. Arduino Development Environment Pada perancangan perangkat lunak ini menggunakan software Arduino IDE sebagai programmer sekaligus compiler ke file.hex. Bahasa yang digunakan adalah bahasa C. Bahasa C menghasilkan objek kode yang sangat kecil dan dieksekusi sangat cepat. Bahasa C digunakan untuk sistem programming pada sistem program yang tertanam (embedded system). Sketch program bahasa C yang ditulis menggunakan software Arduino kemudian di verifikasi terlebih dahulu oleh program Arduino tersebut. Setelah memilih board dan port serial yang tepat, tekan tombol upload pada toolbar atau pilih menu file klik atau tahan upload. Arduino board akan me-reset secara otomatis dan proses upload akan dimulai. Pada kebanyakan board, LED RX dan TX akan berkedip ketika program sedang diupload. Arduino development environment akan menampilkan pesan ketika proses upload telah selesai, atau menampilkan pesan error. Kemudian sketch program tersebut di-upload ke dalam alat pendeteksi kekeruhan air berbasis modul mikrokontroler arduino dengan sensor LDR dan LED Super Bright. Perangkat keras yang digunakan untuk menghubungkan antara laptop atau komputer dengan Arduino adalah Universal Serial Bus (USB). Gambar 2.3 Software IDE Arduino

6 11 Berikut ini adalah fungsi tombol-tombol toolbar Arduino IDE: 1. Verify Untuk meng-compile dan mengecek program yang akan diupload ke board arduino. 2. Upload Untuk meng-upload program ke board arduino. 3. New Untuk membuat sketch baru. 4. Open Untuk menampilkan menu dari seluruh sketch yang berada di dalam sketchbook. 5. Save Untuk menyimpan sketch. 6. Serial interface Membuka serial monitor LDR Sensor LDR Cahaya merupakan bentuk energi yang sangat efisien untuk stimulasi dari variasi hasil pendeteksian. Sebagai contoh dari sekian banyak stimulasi tersebut adalah jarak, pergerakan, temperatur dan komposisi kimia. Cahaya memiliki sifat elektromagnetik, baik itu dianggap sebagai sebuah propagasi energi kuantum atau sebagai gelombang elektromagnetik sendiri. Sensor LDR merupakan resistor yang nilai hambatannya berubah karena adanya perubahan intensitas cahaya yang diterima. Besar kecilnya nilai hambatan LDR bergantung pada besar kecilnya intensitas cahaya yang diterima oleh LDR. Secara normal, hambatan yang dimiliki oleh LDR sangat tinggi dalam keadaan intensitas cahaya yang sangat rendah, namun pada umumnya LDR memiliki hambatan sebesar 10MΩ. LDR difabrikasi dari berbagai campuran material semikonduktor. Material semikonduktor yang digunakan bahan pembuatan LDR antara lain Timbal Sulfida (PbS), Indium Sulfida (InSb) dan Cadmium Sulfida (CdS). Diantara jenis-jenis LDR yang paling sering dijual dipasaran adalah LDR berbahan CdS. Oleh karenanya, dengan karakteristik dari LDR yang telah dijelaskan sebelumnya, maka LDR dapat dimanfaatkan sebagai penerima cahaya dalam perancangan system (Muhajir, 2014).

7 12 Gambar 2.4 Light Dependent Resistor (LDR) (Sumber : LED Super Bright Light Emmiting Dioda atau lebih dikenal dengan sebutan LED adalah suatu semikonduktor yang memancarkan cahaya monokromatik yang tidak koheren ketika diberi tegangan maju. Gejala ini termasuk bentuk elektroluminesensi. Warna yang dihasilkan bergantung pada bahan semikonduktor yang dipakai, dan bisa juga dekat ultraviolet, tampak, atau inframerah (Dewi, S.K. 2013). LED juga disebut "Solid State Lighting" karena chip LED disolder ke Printed Circuit Board (PCB) dan oleh karena itu tidak memiliki filamen seperti bola lampu pijar, atau zat beracun seperti gas merkuri pada Lampu Hemat Energi (LHE) (Dewi, S.K. 2013). LED dulu umumnya digunakan pada gadget seperti ponsel serta komputer. Sebagai pesaing lampu bohlam dan neon, saat ini aplikasinya mulai terus meluas dan bahkan bisa kita temukan pada korek api yang kita gunakan, lampu emergency dan sebagainya. LED sebagai model lampu masa depan dianggap dapat menekan pemanasan global karena efesiensinya (Dewi, S.K. 2013). Gambar 2.5 Light Emitting Diode (LED) dan Simbolnya (Dewi, S.K. 2013).

8 Modul GSM Modul Global System for Mobile Communication (GSM) adalah peralatan yang didesain supaya dapat digunakan untuk aplikasi komunikasi dari mesin ke mesin atau dari manusia ke mesin. Modul GSM merupakan peralatan yang digunakan sebagai mesin dalam suatu aplikasi. Dalam aplikasi yang dibuat harus terdapat mikrokontroler yang akan mengirimkan perintah kepada modul GSM berupa AT command melalui RS232 sebagai komponen penghubung (communication links) Rangkaian Modul GSM ditunjukkan pada Gambar 8.8. berikut : Gambar 2.6. Modul GSM SIM800L (Sumber : Modul GSM pada awalnya adalah singkatan dari Groupe Speciale Mobile. Modul GSM adalah peralatan yang didesain supaya dapat digunakan untuk aplikasi komunikasi dari mesin ke mesin atau dari manusia ke mesin. Modul GSM merupakan peralatan yang digunakan sebagai mesin dalam suatu aplikasi. Dalam aplikasi yang dibuat harus terdapat mikrokontroler yang akan mengirimkan perintah kepada modul GSM berupa AT command melalui RS232 sebagai komponen penghubung (communication links). Modul GSM merupakan bagian dari pusat kendali yang berfungsi sebagai transceiver. Modul GSM mempunyai fungsi yang sama dengan sebuah telepon seluler yaitu mampu melakukan fungsi pengiriman dan penerimaan SMS. Dengan adanya sebuah modul GSM maka aplikasi yang dirancang dapat

9 14 dikendalikan dari jarak jauh dengan menggunakan jaringan GSM sebagai media akses. Diagram blok rangkaian Modul GSM ditunjukkan pada Gambar 2.7. berikut (Panggabean, 2016). Gambar 2.7. Diagram blok rangkain modul GSM (Sumber : ISIS & ARES Proteus 8.5 Proteus adalah sebuah software untuk mendesain PCB yang dilengkapi dengan simulasi Pspice pada level skematik sebelum rangkaian skematik di-upgrade ke PCB, sehingga kita tahu apakah PCB yang akan dicetak sudah benar atau tidak. Proteus mampu mengkombinasikan program ISIS untuk membuat skematik desain rangkaian dengan program ARES untuk membuat Layout PCB dari skematik yang telah dibuat. Gambar 2.8 Tampilan Software ISIS & ARES Proteus

10 15 Advance Routing and Editing Software ARES digunakan untuk membuat modul Layout PCB. Adapun fitur-fitur dari ARES adalah sebagai berikut: 1. Memiliki database dengan tingkat keakuratan 32-bit dan memberikan resolusi 10 nm, resolusi angular 0,1 derajat dan ukuran maksimum board sampai kurang lebih 10m, Ares mendukung sampai 16 layer. 2. Terintegrasi dengan program pembuat skematik ISIS, dengan kemampuan untuk menentukan informasi routing pada skematik. 3. Visualisasi board 3-Dimensi. 4. Penggambaran 2-Dimensi dengan simbol library.