ALAT PENAKAR VOLUME AIR BERBASIS MIKROKONTROLER

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR ALAT PENAKAR VOLUME AIR BERBASIS MIKROKONTROLER Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro disusun oleh : SUYANTO NIM : PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2015

2 TUGAS AKHIR ALAT PENAKAR VOLUME AIR BERBASIS MIKROKONTROLER Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro disusun oleh : SUYANTO NIM : PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2015 i

3 FINAL PROJECT WATER VOLUME MEASURING DEVICE USING MICROCONTROLLER In Partial Fulfilment of the Requirements for the Degree of Sarjana Teknik In Electrical Engineering Study Program SUYANTO NIM : ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTEMENT FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY 2015 ii

4 HALAMAN PERSETUJUAN TUGAS AKHIR ALAT PENAKAR VOLUME AIR BERBASIS MIKROKONTROLER Pembimbing I Tanggal: 2A oktvbw 2ots ill

5 HALAMAN PENGESAHAN TUGAS AKHIR ALAT PENAKAR VOLUME AIR BERBASIS MIKROKONTROLER Disusun oleh : SUYANTO NIM : Telah dipertahankan di depan panitia penguji pada tanggal 25 September 2015 dan dinyatakan memenuhi syarat Susunan Panitia Penguji : Nama Lengkap Ketua : Petrus Setyo Prabowo, S.T.'M.T. Sekretaris : Ir. Tjendro, M.Kom. Anggota : Djoko Untoro Suwarnon S.Si., M.T. Yogyakarta, E hptohq 2blE Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma ngsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc.

6 PERNYATAAN KEASLIAN KARYA Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka sebagaimana layaknya karya ilmiah. Yogyakarta, 16 Oktober 2015 Suyanto v

7 HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP Motto : Hidup adalah Anugrah Skripsi ini kupersembahkan untuk Yesus Kristus Pembimbingku yang setia Istri dan anakku tercinta Orang tua yang mendukungku Teman-teman yang aku banggakan vi

8 LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : Suyanto NIM : Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul : Alat Penakar Volume Air Berbasis Mikrokontroler (Water Volume Measuring Device Using Microcontroller). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas dan mempublikasikannya di internet atau di media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya ataupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis. Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta Pada tanggal : 16 Oktober 2015 Yang menyatakan (Suyanto) vii

9 INTISARI Pengukuran merupakan kegiatan yang sering dilakukan dan dibutuhkan dalam kehidupan sehari-hari. Bantuan alat ukur sangat dibutuhkan untuk mengetahui nilai dari proses pengukuran. Pada umumnya, untuk melakukannya masih menggunakan peralatan yang manual. Pada kondisi tertentu, sebagai contohnya di dunia industri, ada proses pengisian yang membutuhkan keseragaman isi dan efisiensi waktu sehingga dibutuhkan suatu alat yang dapat bekerja secara otomatis. Alat penakar volume air ini menggunakan sistem mikro sebagai pengendali utama. Ada 2 mode pilihan volume yaitu mode Khusus dan mode Lain. Rentang volume antara 100 ml sampai 2000 ml dengan kelipatan 100 ml. Pemilihan volume menggunakan keypad, mikrokontoler sebagai kendali akan mengaktifkan katub solenoid dan pompa sehingga air akan keluar. Aliran air akan terbaca oleh flow sensor. Sinyal pulsa dari sensor diolah oleh mikrokontroler untuk ditampilkan ke LCD berupa pencacah volume. Ketika volume sudah tercapai, mikrokontroler akan mematikan katub solenoid dan pompa sehingga air berhenti. Sistem penakar volume air yang dirancang telah bekerja dengan baik pada rentang volume 100 ml sampai 2000 ml dengan kelipatan 100 ml. Pembacaan flow sensor pada alat ini memiliki persentase error maksimum adalah 2%. Kata Kunci : Pengukuran, otomatis, mikrokontroler, volume, persentase error. viii

10 ABSTRACT Measurement is the activity most frequently performed and necessary in every day. Aid the measuring instrument is needed to determine the value of the measurement process. In general, to do so still using manual equipment. in certain circumstances, for example in the industrialized world, there is a process that requires filling the content uniformity and efficiency of time so we need a tool that can work automatically. This tool uses a micro system as the main controller. There are two modes for volume selection : mode Khusus (special mode) and mode Lain (other mode). Volume ranges between 100 ml to 2000 ml in increments of 100 ml. Selection of the volume using the keypad, microcontroller as control will activate the solenoid valve and pump so that the water will come out. The water flow will be read by the flow sensor. Pulse signal from the sensor is processed by a microcontroller for LCD display to be volume counter. When the volume has been reached, the microcontroller will shut off solenoid valve and the pump so the water stops. A measurement system of the water volume that has been designed to work well on a range of volume 100 ml to 2000 ml in increments of 100 ml. Water flow sensor readings on this instrument has a maximum error percentage is 2%. Keywords : Measurement, automatic, microcontroller, volume, error percentage. ix

11 KATA PENGANTAR Puji syukur kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala karunianya, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Penelitian yang berupa tugas akhir ini merupakan salah satu syarat bagi mahasiswa Jurusan Teknik Elektro untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Penelitian ini dapat diselesaikan dengan baik atas bantuan, gagasan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, peneliti ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Tuhan Yesus yang selalu memberikan banyak kebaikan dalam hidupku. 2. Petrus Setyo Prabowo, M.T., selaku Kaprodi Teknik Elektro, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan tugas akhir. 3. Ir. Tjendro, M.Kom. selaku pembimbing yang telah bersedia memberikan pengarahan dan bimbingan selama penulis melaksanakan tugas akhir. 4. Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Teknik Elektro yang penuh semangat dan kesabaran. 5. Romo T. Agus Sriyono SJ, M.A, M.Hum. yang telah memberikan bantuan berupa dana selama penulis belajar di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. 6. Istri tercinta Aprina Kristi yang selalu memberi dukungan, semangat dan doa. 7. Anak tercinta : Kakak El dan si Kecil yang memberi semangat. 8. Orang tua yang selalu memberi dukungan dan doa. 9. Teman seperjuangan yang memberikan banyak dukungan tiada hentinya. 10. Semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu per satu atas bantuan dan dukungannya. Semoga Tuhan membalas kebaikan Anda. Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang dapat membangun serta menyempurnakan tulisan. Semoga tugas ini dapat dimanfaatkan dan dikembangkan lebih lanjut oleh peneliti lain sehingga tulisan ini dapat lebih bermanfaat. Yogyakarta, 16 Oktober 2015 Penulis, x Suyanto

12 DAFTAR ISI Halaman Sampul (Bahasa Indonesia)... Halaman Sampul (Bahasa Inggris)... Halaman Persetujuan... Halaman Pengesahan... Pernyataan Keaslian Karya... Halaman Persembahan dan Motto Hidup... Lembar Persetujuan Publikasi Karya Ilmiah... Intisari... Abstract... Kata Pengantar... i ii iii iv v vi vii viii ix x BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Tujuan dan Manfaat Penelitian Batasan Masalah Metodologi Penelitian... 3 BAB II DASAR TEORI 2.1. Pengertian Pengukuran dan Penakaran Volume Fluida Aliran Fluida dalam Pipa Tekanan Hidrostatis Sensor Aliran Air (Water Flow Sensor) Spesifikasi Water Flow Sensor G1/ Karakteristik Sinyal Water Flow Sensor G1/ Prinsip Kerja Sensor Hall Effect Mikrokontroler AVR ATmega Fitur ATmega Konfigurasi Pin ATmega Spesifikasi Masing-masing Port xi

13 Reset ATmega Timer/Counter ATmega Prescaler Timer Timer Counter Counter Setting Timer/Counter Katub Solenoid (Solenoid Valve) Dasar Solenoid Valve Electric Solenoid Valve G1/2 (Normally Closed) Liquid Crystal Display (LCD) 2x Keypad Transistor sebagai Saklar BAB III RANCANGAN PENELITIAN 3.1. Proses Kerja Sistem Perancangan Perangkat Keras Desain Alat Penakar Volume Air Minimum Sistem ATmega Rangkaian Water Flow Sensor Rangkaian Driver Solenoid Valve Rangkaian LCD 2x Rangkaian Keypad 4x Kalibrasi Volume Perancangan Perangkat Lunak Mode Pilihan Volume Diagram Alir Utama Diagram Alir Mode Diagram Alir Mode Khusus Diagram Alir Mode Lain xii

14 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Bentuk Fisik Alat dan Hardware Elektronik Bentuk Fisik Alat Penakar Volume Air Hardware Elektronik Alat Penakar Volume Air Cara penggunaan Alat Cara Penggunaan Mode Khusus Cara Penggunaan Mode Lain Percobaan Alat Set Point Program Dipengaruhi Desain Alat Set Point Program dari Percobaan Pengujian Keberhasilan Pengujian Volume Mode Khusus Pengujian Volume Mode Lain Analisis Hasil Pengujian Pembahasan Software Program Utama Program Pemilihan Mode Program Mode Khusus Program Mode Lain Program Run BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... L1 xiii

15 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Contoh Gelas Ukur... 4 Gambar 2.2. Pipa dengan Penampang yang Bervariasi... 5 Gambar 2.3. Pipa dengan Penampang Menyempit... 5 Gambar 2.4. Bentuk Fisik dan Kabel Water Flow Sensor G1/ Gambar 2.5. Bagian Dalam dari Water Flow Sensor... 8 Gambar 2.6. Prinsip Kerja Hall Effect... 8 Gambar 2.7. Bentuk Fisik Mikrokontroler ATmega Gambar 2.8. Konfigurasi Pin ATmega Gambar 2.9. Rangkaian Reset ATmega Gambar Kurva Pengisian dan Pengosongan Kapasitor Gambar Diagram Blok Counter Gambar Diagram Blok Counter Gambar Timer/Counter1 Control Register A (TCCR1A) Gambar Timer/Counter1 Control Register B (TCCR1B) Gambar Timer/Counter1 TCNT1H dan TCNT1L Gambar Output Compare Register 1 A OCR1AH dan OCR1AL Gambar Output Compare Register 1 B OCR1BH dan OCR1BL Gambar Input Capture Register 1 B ICR1H dan ICR1L Gambar Timer/Counter Interrupt Mask Register (TIMSK) Gambar Timer/Counter Interrupt Flag Register (TIFR) Gambar Bagian-bagian Solenoid Valve Gambar Electric Solenoid Valve G1/ Gambar Bentuk Fisik dan Pin LCD 2x Gambar Kontruksi Keypad 4x Gambar Perbedaan Transistor NPN dan PNP Gambar Transistor sebagai Saklar Gambar 3.1. Diagram Blok Perancangan Gambar 3.2. Desain Alat Penakar Volume Air Gambar 3.3. Minimum Sistem ATmega Gambar 3.4. Rangkaian Sensor ke ATmega xiv

16 Gambar 3.5. Rangkaian Driver Solenoid Valve Gambar 3.6. Rangkaian ATmega8535 ke LCD 2x Gambar 3.7. Rangkaian ATmega8535 ke Keypad Gambar 3.8. Desain antara Solenoid Valve san Sensor Gambar 3.9. Diagram Alir Program Utama Gambar Diagram Alir Pilihan Mode Gambar Diagram Alir Program Mode Khusus Gambar Diagram Alir Program Mode Lain Gambar 4.1. Implementasi Sistem (Tampak Depan) Gambar 4.2. Implementasi Sistem Bagian Dalam (Tampak Samping) Gambar 4.3. Implementasi Hardware Elektronik pada Sistem Gambar 4.4. Tampilan Awal Sistem dan Tombol Keypad Gambar 4.5. Volume Sisa pada Alat Gambar 4.6. Kalibrasi Volume Air dengan Timbangan Digital Gambar 4.7. Grafik Persentase Error Terhadap Volume pada Mode Khusus Gambar 4.8. Grafik Persentase Error Terhadap Volume pada Mode Lain Gambar 4.9. Grafik Pencocokan Kurva Input-Output volume Gambar Listing Program Awal Gambar Listing Program Pilih Mode Gambar Listing Program Mode Khusus Pilihan Gambar Listing Program Persamaan Set Point Mode Lain Gambar Listing Program RUN xv

17 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Compare Output Mode, non-pwm Tabel 2.2. Clock Select Bit Desciption Tabel 3.1. Konfigurasi Kabel Output Water Flow Sensor G1/ Tabel 3.2. Hubungan Volume dengan Jumlah Pulsa Tabel 3.3. Tombol Keypad Perancangan Tabel 3.4. Mode Pilihan Volume Tabel 4.1. Hasil Pengujian Debit Air pada Sistem Tabel 4.2. Set Point Perhitungan tiap Volume Pilihan Tabel 4.3. Set Point Program Dipengaruhi Desain Alat Tabel 4.4. Set Point Program dari Percobaan Tabel 4.5. Hasil Pengujian Mode Khusus Tabel 4.6. Hasil Pengujian Mode Lain Tabel 4.7. Data Pencocokan Kurva dengan Metode Kuadrat Terkecil xvi

18 DAFTAR LAMPIRAN L1. Gambar Rangkaian Wiring Diagram Alat... L1 L2. Gambar Panduan Penggunaan Alat... L2 L3. Tabel Pengaruh Debit dan Frekuensi Terhadap Waktu dan Set Point... L3 L4. Tabel Hasil Percobaan Set Point Program Dipengaruhi Desain Alat... L4 L5. Tabel Hasil Percobaan Set Point Program Berdasarkan Percobaan... L5 L6. Listing Program Keseluruhan... L6 L7. Datasheet ATmega L7 L8. Datasheet Water Flow Sensor G1/2... L8 L9. Datasheet Electric Solenoid Valve G1/2... L9 L10. Datasheet 4x4 Matrix Membrane Keypad... L10 xvii

19 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pengukuran merupakan kegiatan yang sering dilakukan dan dibutuhkan dalam kehidupan sehari-hari. Bantuan alat dalam hal ini alat ukur sangat dibutuhkan untuk mengetahui nilai dari proses pengukuran. Salah satu jenis proses pengukuran adalah mengukur volume benda padat, cair dan gas. Pada umumnya, untuk melakukannya masih menggunakan peralatan yang manual. Sebagai contohnya adalah pengukuran volume zat cair dengan menggunakan gelas ukur. Pengukuran dengan gelas ukur harus dilihat visual mata yang memungkinkan perbedaan hasil pengukuran antara orang yang satu dengan yang lain. Pada kondisi tertentu, sebagai contohnya di dunia industri, ada proses pengisian yang membutuhkan ketelitian pengukuran, keseragaman isi dan efisiensi waktu sehingga dibutuhkan suatu alat yang dapat bekerja secara otomatis. Perkembangan teknologi yang cukup pesat, ditemukan alat-alat yang bekerja secara otomatis dan digital, termasuk juga dalam proses pengukuran volume. Contoh yang jelas adalah mesin pengisian bahan bakar minyak (BBM) pada stasiun pengisian bahan bakar umum (SPBU). Mesin tersebut didesain dengan pilihan jumlah liter atau nominal harga, yang diinginkan. Harga 1 mesin pengisian tergolong mahal di atas ratusan juta rupiah. Mengadaptasi dari prinsip mesin tersebut, ingin dibuat alat penakar volume otomatis yang lebih ekonomis untuk kebutuhan yang kecil, contohnya pada pengisian air ke gelas atau galon, industri rumah tangga pengisian suatu produk ke wadahnya, dengan tujuan hasil pengisian yang sama dan pekerjaan lebih efisien. Perancangan alat ukur volume air sudah pernah ditulis oleh Detri Rhamdhani, mahasiswa Universitas Gunadarma dengan judul penulisan Penakar Volume Air Otomatis Berbasis Mikrokontroler AT89S51 tahun 2010 [1]. Mikrokontroler akan mengolah masukan data-data dan keluaran sistem sesuai dengan kebutuhan. Masukan sistem berupa sakelar untuk pengaktifannya dan keypad untuk pilihan nilai volume yang akan membuat keran otomatis menyala untuk melakukan pengisian pada gelas atau tabung. Sensor yang digunakan adalah sensor level yang disusun secara bertingkat. Sensor akan membaca ketinggian air selama pengisian berlangsung dan keran akan otomatis mati saat pengisian telah sesuai dengan volume yang diinginkan. 1

20 2 Pada penelitian kali ini akan dibuat alat penakar volume air yang berbeda, yaitu pada jenis sensor dan tambahan tampilan LCD (liquid crystal display). Sensor yang digunakan adalah sensor aliran air (water flow sensor) yang mengukur aliran air untuk mengetahui volume yang mengalir. LCD berfungsi sebagai tampilan masukan dan keluaran dari alat. Masukan pilihan volume tetap menggunakan keypad, mikrokontroler dari keluarga ATmega, dan keran otomatis dengan solenoid valve. Penjelasan singkat untuk proses kerja alat adalah sebagai berikut : mikrokontroler sudah diberi program untuk mengendalikan kerja dari alat. Pilihan atau masukan data dari keypad akan diterima oleh mikrokontroler. Mikrokontroler akan memberikan keluaran ke LCD dan driver solenoid valve. Driver memberikan sinyal ON untuk mengaktifkan solenoid valve sehingga air dapat mengalir. Aliran air yang mengalir akan terdeteksi oleh sensor. Keluaran sensor berupa pulsa diolah mikrokontroler menjadi counter yang ditampilkan di LCD dan setelah mencapai volume pilihan akan mematikan solenoid valve sehingga air berhenti mengalir Tujuan dan Manfaat Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah mengembangkan alat penakar otomatis yang berdasarkan volume suatu benda dengan pengendalian berbasis mikrokontroler. Manfaat penelitian ini bagi usaha kecil dan rumah tangga dalam proses pengisian suatu produk agar lebih efisien dan efektif Batasan Masalah Agar Tugas Akhir ini bisa mengarah pada tujuan dan untuk menghindari terlalu kompleknya permasalahan yang muncul, maka perlu adanya batasan-batasan masalah yang sesuai dengan judul tugas akhir ini. Adapun batasan masalah adalah : 1. Menggunakan mikrokontroler keluarga AVR ATmega sebagai pengolah data. 2. Media yang diukur adalah air sehingga sensor yang digunakan adalah sensor aliran air (water flow sensor). 3. Volume maksimum yang diukur adalah 2 liter. 4. Keypad 4x4 sebagai masukan pilihan volume. 5. Solenoid valve sebagai keran otomatis. 6. Tampilan menggunakan LCD (liquid crystal display) 2x16.

21 Metodologi Penelitian Berdasarkan pada tujuan yang ingin dicapai metode-metode yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah : 1. Studi literatur, yaitu dengan cara mendapatkan data dengan membaca buku-buku dan jurnal-jurnal yang berkaitan dengan permasalahan yang dibahas dengan tugas akhir ini. 2. Dokumenter, yaitu dengan mendapatkan sumber infomasi berdasarkan data atau arsip yang telah ada sehingga dapat membantu penulis dalam mengerjakan tugas akhir ini. 3. Eksperimen, yaitu dengan langsung melakukan praktek maupun pengujian terhadap hasil pembuatan alat dalam pembuatan tugas akhir. 4. Perancangan subsistem hardware. Tahap ini bertujuan untuk mencari bentuk model yang optimal dari sistem yang akan dibuat dengan pertimbangan dari berbagai faktor-faktor permasalahan dan kebutuhan yang telah ditentukan. 5. Pembuatan subsistem hardware. Keypad dan water flow sensor sebagai masukan mikrokontroler untuk mengendalikan solenoid valve serta LCD sebagai penampil. 6. Proses percobaan dan pengambilan data. Percobaan alat dan pengambilan data volume keluaran tiap pilihan yang ada. Data yang diambil adalah volume air yang keluar dan diukur dengan alat ukur yang standar atau alat pembanding. 7. Analisis dan penyimpulan hasil percobaan. Analisis data dilakukan dengan melihat kerja dari alat berupa kesesuaian antara masukan pilihan dan keluaran dari sistem. Kemudian perbandingan data antara keluaran sistem dengan hasil pengukuran nyata (alat ukur standar atau pembanding). Penyimpulan hasil percobaan dapat dilakukan dengan menghitung persentase error yang terjadi dan nilai selisih data.

22 BAB II DASAR TEORI 2.1. Pengertian Pengukuran dan Penakaran Volume Pengukuran (measurement) adalah serangkaian kegiatan yang bertujuan menentukan nilai suatu besaran dalam bentuk angka (kuantitatif). Jadi mengukur adalah suatu proses mengaitkan angka secara empiris dan obyektif pada sifat-sifat obyek atau kejadian nyata sehingga angka yang diperoleh tersebut dapat memberikan gambaran yang jelas mengenai obyek atau kejadian yang diukur. Alat ukur adalah alat untuk mengetahui harga suatu besaran atau suatu variabel. Suatu alat ukur dikatakan baik bila memenuhi syarat yaitu valid dan reliable (dipercaya). Selain dua syarat di atas, ketelitian alat ukur juga harus diperhatikan. Semakin teliti alat ukur yang digunakan, maka semakin baik kualitas alat ukur tersebut. Contoh alat ukur untuk : panjang adalah mistar; berat adalah neraca; suhu adalah thermometer; waktu adalah stop watch. Instrumen adalah alat ukur yang komplek, yang minimal terdiri atas komponen : sensor dan tranducer, pengkondisi sinyal, dan unit keluaran analog atau monitor. Contoh instrumen yang banyak di industri maupun di laboratorium antara lain : alat ukur kadar air, alat ukur gaya, dan alat ukur getaran [2]. Penakaran adalah suatu kegiatan pembanding suatu besaran tertentu, agar diperoleh hasil yang tepat dan sesuai dengan data yang didapat. Penakaran volume air berarti proses pembandingan isi (volume) air terhadap penampung atau wadah yang digunakan [1]. Pada umumnya sistem penakaran volume air menggunakan gelas ukur yang sudah ada garis indikasi satuan volume (centimeter cubic; milliliter; liter). Gambar 2.1 memperlihatkan contoh gelas ukur. Gambar 2.1 Contoh Gelas Ukur [3] 4

23 Fluida Aliran Fuida dalam Pipa Aliran fluida dalam pipa dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu : kecepatan alir, gesekan terhadap pipa, viskositas dan kerapatan fluida. Fluida atau cairan yang mengalir dalam pipa dengan diameter penampang yang bervariasi, volume yang mengalir akan sama ditiap titik [4]. Maka kecepatan aliran akan meningkat pada penampang yang menyempit, dapat dilihat pada gambar 2.2. Gambar 2.2 Pipa dengan Penampang yang Bervariasi [4] Debit (Q) dihitung dari volume cairan (V) dibagi dengan waktunya (t), ditunjukkan pada persamaan 2.1. = Volume cairan sendiri dihitung dari luas penampang (A) dikalikan panjangnya (s) : =. Persamaan 2.1 dan 2.2 digabung menjadi:. = Sedangkan adalah kecepatan (v), setelah disubtitusi persamaan debit menjadi : =. (2.1) (2.2) (2.3) (2.4) Gambar 2.3 Pipa dengan Penampang Menyempit [4] Lihat pada gambar 2.3, jumlah debit (Q) pada tiap penampang di dalam pipa selalu sama. Jika ada perbedaan penampang pipa A1 dan A2, maka akan berpengaruh pada kecepatan v1 dan v2 [4]. 1 = 2 ; 1 = 1. 2 ; 2 = 2. 2 (2.5)

24 6 Persamaan antar penampang yang berbeda : 1. 1 = 2. 2 Berikut ini keterangan simbol huruf pada persamaan 2.1 sampai persamaan 2.6 : Q : debit fluida (m 3 /jam; liter/menit) V : volume (m 3 ; liter) t : waktu (detik; menit; jam) A : luas penampang (m 2 ) s : panjang (m) v : kecepatan (m/s) (2.6) Tekanan Hidrostatis Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang diakibatkan oleh gaya yang ada pada zat cair terhadap suatu luas suatu bidang tekan pada kedalaman tertentu. Besarnya tekanan tergantung kepada ketinggian zat cair, massa jenis dan percepatan gravitasi. Perhitungan tekanan hidrostatis dapat dicari melalui persamaan 2.7 [5]. h =.. h (2.7) Berikut ini keterangan simbol huruf pada rumus 2.7 : Ph : tekanan hidrostatis (N/m 2 ) : massa jenis (massa jenis air = 1000 kg/m 3 ) g : gaya gravitasi bumi (9,8 m/s 2 ) h : jarak ke permukaan zat cair (m) 2.3. Sensor Aliran Air (Water Flow Sensor) Sensor aliran banyak digunakan untuk pemantauan dan pengendalian aplikasi, untuk mengukur aliran berupa udara atau cairan. Aspek aliran itu sendiri yaitu kecepatan aliran (flow rate) dan total massa atau volume dari material yang mengalir dalam jangka waktu tertentu. Parameter yang diterima oleh sensor akan dikirim berupa data angka dapat juga diteruskan guna menghasilkan aliran listrik atau sinyal yang bisa digunakan sebagai input pada kontrol atau rangkaian elektrik lainnya. Water flow sensor G1/2 terdiri dari tubuh katup plastik, rotor air, dan sensor halleffect. Ketika air mengalir melalui pipa dalam sensor ini, maka akan mengenai rotor, dan membuatnya berputar. Kecepatan putar rotor akan berubah ketika kecepatan aliran air berubah pula. Keluaran (output) sensor berupa sinyal pulsa dari perputaran rotor [6]. Pulsa

25 7 menghasilkan frekuensi keluaran yang berbanding lurus dengan laju aliran volumetrik atau total laju aliran yang melewati sensor. Mengukur laju aliran dengan perputaran rotor memberikan akurasi yang tinggi, pengulangan yang baik dan struktur yang sederhana [7]. Sensor ini adalah hanya membutuhkan satu sinyal (SIG) selain jalur 5 volt DC dan ground. Gambar 2.4 memperlihatkan bentuk fisik dan kabel dari water flow sensor G1/2. Gambar 2.4 Bentuk Fisik dan Kabel Water Flow Sensor G1/ Spesifikasi Water Flow Sensor G1/2 Di bawah ini merupakan spesifikasi dari water flow sensor G1/2 [6] : 1. Bekerja pada tegangan 5V DC sampai 24 V DC. 2. Arus maksimum 15 ma (DC 5V). 3. Berat sensor 43 gram. 4. Diameter luar 20 mm. 5. Rentang aliran 1 sampai 30 liter per menit. 6. Suhu pengoperasian 0 C sampai 80 C. 7. Operasi kelembaban 35% sampai 90% RH. 8. Operasi tekanan bawah 1,75 MPa. 9. Store temperature -25 C sampai +80 C Karakteristik Sinyal Water Flow Sensor G1/2 Di bawah ini merupakan karakteristik sinyal dari water flow sensor G1/2 [6] : 1. Output pulse high level : Signal voltage > 4,5 V ( input DC 5 V). 2. Output pulse low level : Signal voltage < 0,5V ( input DC 5V). 3. Precision : 3% (1 sampai 10 liter per menit). 4. Output signal duty cycle : 40% sampai 60%.

26 8 Untuk mendapatkan nilai pulse frequency dalam satuan Hertz dihitung dengan persamaan 2.8 berikut ini [6] : = 7,5. (2.8) Dengan : Q adalah debit air dalam liter per menit Prinsip Kerja Sensor Hall Effect Sensor hall effect pada water flow sensor G1/2 adalah transduser yang mendeteksi putaran rotor dan menghasilkan sinyal pulsa. Pulsa tersebut berupa sinyal listrik sebagai masukan frekuensi ke mikrokontroler. Gambar 2.5 menunjukkan bagian dalam dari water flow sensor. Gambar 2.5 Bagian Dalam dari Water Flow Sensor [7] Sensor hall effect memberikan output berupa tegangan yang proporsional dengan kekuatan medan magnet yang diterima oleh sensor tersebut. Sensor hall effect ini dibangun dari sebuah lapisan semikonduktor yang tipis seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.6. Terdapat 2 terminal tegangan input dan 2 terminal tegangan output. Fluks magnetik tegak lurus terhadap lapisan semikonduktor menghasilkan tegangan akibat gaya Lorentz [7]. Gambar 2.6 Prinsip Kerja Hall Effect [7]

27 9 Tegangan yang dihasilkan dalam elemen Hall adalah berbanding lurus dengan arus yang dihasilkan (I) dan kerapatan fluks magnetik (B) seperti yang ditunjukkan dalam persamaan 2.9. = (2.9) Dimana, V H adalah tegangan Hall, R H adalah koefisien hall effect, I adalah arus yang melalui sensor, T adalah tebal sensor (mm), B adalah kerapatan fluks magnetik (Tesla), sedangkan Ic adalah drive current Mikrokontroler AVR ATmega8535 Mikrokontroler adalah sistem mikroprosesor lengkap yang terkandung di dalam sebuah chip. Mikrokontroler biasanya terdiri atas CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), EEPROM/EPROM/PROM/ROM, I/O Serial dan parallel, Timer, dan interrupt controller. Mikrokontroler jenis AVR pertama kali dikembangkan pada tahun 1996 oleh 2 orang mahasiswa Norwegian Institute of Technology yaitu Alf-Egil Bogen dan Vegard Wollen yang kemudian dikembangkan lebih lanjut oleh Atmel. AVR dibagi menjadi beberapa varian yaitu AT90Sxx, ATMega, AT86RFxx, dan ATTiny. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing varian adalah kapasitas memori dan beberapa fitur tambahan saja [8],[9]. Penulis menggunakan salah satu produk ATMEL dari keluarga ATmega yaitu ATmega8535. Gambar 2.7 menunjukkan bentuk fisik mikrokontroler ATmega8535. Gambar 2.7 Bentuk Fisik Mikrokontroler ATmega8535 [10] Fitur ATmega8535 Fitur yang tersedia pada ATmega8535 adalah [8],[11] : 1. Frekuensi clock maksimum 16 MHz. 2. Jalur I/O 32 buah, yang terbagi dalam PortA, PortB, PortC dan PortD. 3. Analog to Digital Converter 10 bit sebanyak 8 input. 4. Timer/Counter sebanyak 3 buah.

28 10 5. CPU 8 bit yang terdiri dari 32 register. 6. Watcdog Timer dengan osilator internal. 7. SPRAM sebesar 512 byte. 8. Memory Flash sebesar 8 Kbyte dengan kemampuan read while write. 9. Interrupt internal maupun eksternal. 10. Port komunikasi SPI. 11. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi. 12. Analog comparator. 13. Komunikasi serial standar USART dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps Konfigurasi Pin ATmega8535 Konfigurasi pin ATmega8535 dengan kemasan 40 pin DIP (Dual Inline Package) dapat dilihat pada gambar 2.8. Gambar 2.8 Konfigurasi pin ATmega8535 [11] Dari gambar 2.8 dapat dijelaskan fungsi dari masing-masing pin ATmega8535 sebagai berikut [8] : 1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya. 2. GND merupakan Ground Pin. 3. Port A (PA0...PA7) merupakan pin input/output dua arah dan pin masukan ADC. 4. Port B (PB0...PB7) merupakan pin input/output dua arah dan pin fungsi khusus yaitu Timer/Counter, Analog comparator dan SPI. 5. Port C (PC0...PC7) merupakan pin input/output dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI, analog comparator dan Timer Oscillator. 6. Port D (PD0...PD1) merupakan pin input/output dua arah dan pin fungsi khusus yaitu analog comparator dan external interrupt serta komunikasi serial.

29 11 7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler. 8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin input clock eksternal. 9. AVCC merupakan pin input untuk tegangan ADC. 10. AREFF merupakan pin input tegangan referensi ADC Spesifikasi Masing-masing Port [11] Spesifikasi masing-masing port dijelaskan sebagai berikut : 1. PORTA Fungsi tambahan pada PORTA : a. PA.0 ADC0 (input ADC channel 0) b. PA.1 ADC1 (input ADC channel 1) c. PA.2 ADC2 (input ADC channel 2) d. PA.3 ADC3 (input ADC channel 3) e. PA.4 ADC4 (input ADC channel 4) f. PA.5 ADC5 (input ADC channel 5) g. PA.6 ADC6 (input ADC channel 6) h. PA.7 ADC7 (input ADC channel 7) Fungsi khusus PORTA : Pada seri AVR ATmega8535 telah dilengkapi 8 saluran ADC internal dengan fidelitas 10 bit. Dalam mode operasinya, ADC dapat dikonfigurasi baik secara single ended input maupun differrential input. Selain itu, ADC ATmega8535 memiliki konfigurasi pewaktuan, tegangan referensi, mode operasi, dan kemampuan filter derau yang sangat fleksibel, sehingga mudah disesuaikan dengan kebutuhan ADC itu sendiri. 2. PORTB Fungsi tambahan pada PORTB : a. PB.0 T0 (Timer/Counter0 External Counter Input) XCK (USART External Clock Input/Output) b. PB.1 T1 (Timer/Counter1 External Counter Input) c. PB.2 AIN0 (Analog Comparator Positive Input) INT2 (External Interrupt 2 Input)

30 12 d. PB.3 AIN1 (Analog Comparator Negative Input) OC0 (Timer/Counter0 Output Compare Match Output) e. PB.4 SS (SPI Slave Select Input) f. PB.5 MOSI (SPI Bus Master Output/Slave Input) g. PB.6 MISO (SPI Bus Master Input/Slave Output) h. PB.7 SCK (SPI Bus Serial Clock) Fungsi khusus PORT B : a. MOSI, MISO, SCK berguna sebagai input downloader ISP. b. T0/T1 sebagai input external timer atau external counter. c. AIN0 dan AIN1 sebagai input komparator, AIN0 sebagai input positif (+) sedangkan AIN1 sebagai input (-). 3. PORTC Fungsi tambahan pada PORTC : a. PC.0 SCL (Two-wire Serial Bus Clock Line) b. PC.1 SDA (Two-wire Serial Bus Data Input/Output Line) c. PC.2 TCK (JTAG Test Clock) d. PC.3 TMS (JTAG Test Mode Select) e. PC.4 TDO (JTAG Test Data Out) f. PC.5 TDI (JTAG Test Data In) g. PC.6 TOSC1 (Timer Oscillator Pin 1) h. PC.7 TOSC2 (Timer Oscillator Pin 2) Fungsi khusus PORTC : a. SCL dan SDA merupakan pin yang dapat berfungsi sebagai mengatur interface serial 2 jalur. b. TCK merupakan pin yang dapat berfungsi sebagai operasi sinkronisasi dari JTAG ke TCK. Jika pin ini digunakan seperti fungsi periferal tersebut maka pin ini tidak dapat berfungsi sebagai I/O. c. TMS merupakan pin yang dapat berfungsi sebagai pengontrol navigasi mesin TAP. Jika pin ini digunakan seperti fungsi periferal tersebut maka pin ini tidak dapat berfungsi sebagai I/O.

31 13 d. TD0 merupakan pin yang dapat berfungsi sebagai output data serial dari data register. Jika pin ini digunakan seperti fungsi periferal tersebut maka pin ini tidak dapat berfungsi sebagai I/O. e. TD1 merupakan pin yang dapat berfungsi sebagai input data serial ke register atau data register. Jika pin ini digunakan seperti fungsi periferal tersebut maka pin ini tidak dapat berfungsi sebagai I/O. f. TOSC1 dan TOSC2 jika disambungkan dengan kristal dan bit ASR serta bit ASSR diatur 1 (high) untuk mengaktifkan asyncronous clocking dari Timer/Counter2 maka pin ini dapat digunakan sebagai input penguat amplifier osilator. Dalam keadaan ini pin tidak dapat berfungsi sebagai I/O. 4. PORTD Fungsi tambahan pada PORTD : a. PD.0 RXD (USART Input Pin) b. PD.1 TXD (USART Output Pin) c. PD.2 INT0 (External Interrupt 0 Input) d. PD.3 INT1 (External Interrupt 1 Input) e. PD.4 OC1B (Timer/Counter1 Output Compare B Match Output) f. PD.5 OC1A (Timer/Counter1 Output Compare A Match Output) g. PD.6 ICP1 (Timer/Counter1 Input Capture Pin) h. PD.7 OC2 (Timer/Counter2 Output Compare Match Output) Fungsi khusus PORTD : a. RXD dan TXD merupakan pin yang digunakan untuk komunikasi serial. b. INT0 dan INT1 merupakan pin yang digunakan sebagai input interupsi eksternal 0 dan input interupsi eksternal 1. c. OC1A dan OC1B merupakan output untuk PWM mode fungsi timer dan OC1A juga berfungsi sebagai output eksternal dari pembanding timer/counter A serta OC1B juga berfungsi sebagai output eksternal dari pembanding timer/counter B. d. ICP1 merupakan pin yang berfungsi sebagai penampung input timer/counter 1. e. OC2 merupakan pin yang dapat berfungsi sebagai output untuk PWM mode fungsi timer dan OC2 juga berfungsi sebagai output eksternal dari pembanding timer/counter.

32 Reset ATmega8535 Pin reset pada AVR adalah aktif low. Maksudnya reset mikrokontroler akan terjadi jika pin reset diberi logika 0. Reset memiliki 2 fungsi, yaitu : 1. Membuat semua pin dalam kondisi tri-state atau high impedance (kecuali pin XTAL), menginisialisasi register I/O, dan meng-set counter progam kembali ke nol. 2. Memasuki mode program. Gambar 2.9 Rangkaian Reset ATmega8535 Gambar 2.9 menunjukkan rangkaian reset pada ATmega8535 yang umum digunakan. Pada mikrokontroler sudah terdapat Reset Pull-up Resistor sebesar 30 kω sampai 60 kω [11]. Rangkaian reset memerlukan tambahan komponen berupa push-button reset dan kapasitor. Kapasitor digunakan untuk melindungi pin reset dari noise dan proteksi tambahan pada pin reset. Gambar 2.10 menunjukkan kurva pengisian dan pengosongan yang terjadi pada kapasitor. a. b. Gambar 2.10 Kurva Pengisian dan Pengosongan Kapasitor [12] a. Kuva Pengisian Kapasitor b. Kurva Pengosongan Kapasitor

33 15 Ketika kapasitor melakukan pengisian atau pengosongan, sebuah waktu tertentu dibutuhkan kapasitor untuk proses pengisian penuh atau pengosongan penuh. Waktu tertentu itu disebut dengan RC Time Constant ( ). Persamaan 2.10 menunjukkan perhitungan RC Time Constant ( ) [12]. =. (2.10) Persamaan 2.11 menunjukkan persamaan umum saat pengisian kapasitor. =. ( 1 ) (2.11) Sedangkan persamaan 2.12 menunjukkan persamaan umum saat pengosongan kapasitor. =. (2.12) Proses pengosongan kapasitor dipergunakan dalam sistem reset pada mikrokontroler. Berikut ini keterangan simbol huruf pada persamaan 2.10 sampai persamaan 2.12 : : time constant (detik) R : nilai resistor (ohm) C : nilai kapasitor (Farad) vc : tegangan kapasitor (volt) VF : final voltage (volt) Vi : initial voltage (volt) t : waktu pengisian / pengosongan (detik) Timer/Counter ATmega8535 ATmega8535 mempunyai timer/counter yang berfungsi sebagai berikut : 1. Melaksanakan tugas tertentu secara berulang (mode normal). 2. Menghitung panjang pulsa (input capture). 3. Menghitung banyaknya event (sebagai counter). 4. Mengendalikan kecepatan motor DC (PWM). 5. Membuat penundaan waktu (delay). 6. Sinyal generator gelombang kotak. Komponen utama timer/counter adalah sebuah register yang bertugas hanya berhitung dari 0 sampai batas maksimumnya, register ini pada AVR disebut register TCNT. Misalnya sebuah register TCNT pada AVR adalah 8 bit, maka nilai maksimunya adalah 255. Register yang digunakan untuk mendukung operasi timer/counter pada AVR : 1. Register TCNT = register pencacah dari 0 sampai nilai maksimum ditentukan.

34 16 2. Register TCCR = untuk pengaturan mode operasi timer/counter. 3. Register TIMSK = untuk memilih timer/counter mana yang aktif. 4. Register TIFR = untuk mengetahui adanya interupsi akibat operasi timer/counter. 5. Register OC (output compare) = untuk menyimpan nilai pembanding dengan nilai pada register TCNT. Pengaturan timer/counter pada register TCCRn, dengan n adalah nomor timer/counter, misal : ingin menggunakan Timer0 maka yang diatur adalah TCCR0. Perbedaan yang mendasar antara timer dan counter adalah pada sumber clock-nya. Jika timer, sumber clock-nya berasal dari internal mikrokontroler dalam hal ini berasal dari kristal. Sedangkan untuk counter sumber clock-nya berasal dari luar mikrokontroler (eksternal) / Pin T, sebagai contoh dari sensor. Ketika difungsikan sebagai timer, maka register penampung tersebut berisikan jumlah waktu yang terlampaui tiap selang waktu tertentu. Besar selang waktu tersebut dapat di-setting sesuai dengan kebutuhan. Jika dipakai sebagai counter, maka register penampung tersebut digunakan untuk menyimpan data hasil perhitungan terakhir. Saat difungsikan sebagai counter, maka masuk melewati pin T0 dan T1. Pemilihan sumber clock ada pada bit CS pada register TCCR. ATmega8535 memiliki fasilitas 3 buah timer/counter yaitu timer/counter0 8 bit, timer/counter1 16 bit, dan timer/counter2 8 bit [8],[11]. Delapan bit dan 16 bit adalah jumlah data yang bisa ditampung pada register penampungnya. Ketiga timer/counter tersebut beserta fiturnya adalah : 1. Timer/Counter0 Timer/Counter0 adalah 8 bit Timer/Counter dengan fitur sebagai berikut : a. Delapan bit Timer/Counter 1 kanal. b. Auto reload, yaitu timer akan dinolkan kembali saat match compare. c. Dapat menghasilkan pulsa PWM dengan glitch-free. d. Frequence generator. e. External event counter. f. Prescalar 10 bit untuk time. g. Membangkitkan interupsi saat timer overflow dan atau match compare. 2. Timer/Counter1 Timer/Counter1 adalah 16 bit Timer/Counter dengan fitur sebagai berikut : a. 16 bit Timer/Counter.

35 17 b. Memiliki 2 compare unit. c. Memiliki 2 register pembangkit. d. Memiliki 1 input capture unit. e. Memiliki input capture noise canceler. f. Auto reload, dimana timer akan dinolkan kembali saat match compare. g. Dapat menghasilkan pulsa PWM dengan glitch-free dan periode yang bisa diubahubah. h. Frequence generator. i. External event counter. j. Memiliki 4 buah sumber interupsi, yaitu TOV1, OCF1A, OCF1B dan ICF1. 3. Timer/Counter1 Timer/Counter2 adalah 8 bit Timer/Counter dengan fitur sebagai berikut : a. Delapan bit Timer/Counter 1 kanal. b. Auto reload, yaitu timer akan dinolkan kembali saat match compare. c. Dapat menghasilkan pulsa PWM dengan glitch-free. d. Frequence generator. e. Prescalar 10 bit untuk time. f. Membangkitkan interupsi saat timer overflow dan atau match compare (TOV2 DAN OCF2). g. Mengijinkan pencatatn waktu (clocking) dari External 32 khz Watch Crystal Independent pada I/O Clock Prescaler Timer pada dasarnya hanya menghitung pulsa clock. Frekuensi pulsa clock yang dihitung tersebut bisa sama dengan frekuensi kristal yang dipasang atau dapat diperlambat menggunakan prescaler dengan faktor 8, 64, 256 atau Ketika prescaler digunakan, waktu timer dapat diperpanjang namun tingkat ketelitiannya menjadi turun [9] Timer0 Sebenarnya timer0 tidak dapat menghasilkan periode selama 1 detik karena keterbatasan jumlah bitnya (8 bit = 256). Namun dengan penggunaan rumus dapat dilakukan pemanipulasian agar timer0 dapat menghasilkan periode waktu selama 1 detik.

36 18 Dengan cara membuat timer selama 0,01 detik (10 ms) lalu dilakukan perulangan sebanyak 100 kali sehingga akan menghasilkan waktu 1 detik. Perhitungan dalam timer0 dapat menggunakan persamaan =. (256 0). (2.13) Dengan T osc adalah : 1 = (2.14) Keterangan : T timer0 T osc : waktu yang diinginkan pada timer0 : periode clock 256 : nilai maksimum timer0 8 bit TCNT0 : register timer0 (dalam heksadesimal) N : nilai prescaler (dengan pilihan 1, 8, 64, 256 atau 1024) f osc : frekuensi clock kristal Nilai TCNT0 merupakan nilai yang dihitung yang akan di-input pada program AVR untuk setting timer Timer1 Timer1 adalah timer 16 bit sehingga memiliki nilai maksimum Perhitungan dalam timer1 dapat menggunakan persamaan =. ( ). (2.15) Perhitungan Tosc sama dengan persamaan Keterangan : T timer1 T osc : waktu yang diinginkan pada timer1 : periode clock : nilai maksimum timer1 16 bit TCNT1 : register timer1 (dalam heksadesimal) N : nilai prescaler (dengan pilihan 1, 8, 64, 256 atau 1024) Sama seperti timer0, nilai TCNT1 pada timer1 merupakan nilai yang dihitung yang akan di-input pada program AVR untuk setting timer1.

37 Counter0 Aplikasi counter pada sistem mikro lebih mudah dibandingkan dengan timer, karena tidak perlu menghitung nilai dari register TCNT. Register TCNT akan secara otomatis mencacah jika ada input yang masuk. Setting pada program AVR hanya dilakukan untuk pemilihan jenis counter yang ingin digunakan. Counter0 adalah counter paling dasar pada AVR. Counter0 adalah counter 8 bit sehingga hanya mampu mencacah sampai dengan nilai 256. Ia mendapat input dari pin T0 melewati sinyal ke Edge Detection, bila terpicu akan mengirimkan pulsa ke Control Logic. Control Logic menerima sinyal dan akan menambahkan pada register TCNT0. Ketika register TCNT0 melewati nilai atas (0xFF atau 255) maka akan kembali ke 0, pada saat yang sama Flag TOV0 di-set. Gambar 2.11 menunjukkan diagram blok counter0. Gambar 2.11 Diagram Blok Counter0 [11] Counter1 Counter1 sedikit mewah dibanding counter0, tetapi secara prinsip hampir sama. Counter1 adalah counter 16 bit sehingga mampu mencacah sampai dengan nilai Input dari pin T1 melewati sinyal ke Edge Detection, yang bila dipicu akan mengirimkan pulsa ke Control Logic. Perbedaannya adalah register TCNT1 merupakan register 16 bit. Selain itu, unit Control Logic di counter1 memiliki kemampuan untuk kenaikan, penurunan atau reset pada register TCNT1. Ada 16 mode operasi yang mengatur Control Logic yang sebagian besar dari mereka hanya berguna untuk operasi PWM. Dua mode yang berlaku untuk menghitung input eksternal, yaitu : Mode Normal dan CTC (Clear Timer On Comparer). Pada Mode Normal, counter akan menghitung sampai mencapai nilai atas ( 0xFFFF atau ) pada register TCNT1 dan akan kembali ke 0, pada saat yang sama Flag TOV1 akan di-set. Dalam CTC (Clear Timer on Compare), mode counter akan menghitung sampai nilai yang ditentukan dalam register OCR1. Ketika

38 20 TCNT1 melewati nilai yang ditentukan oleh OCR1, maka akan kembali ke 0 dan pada saat yang sama Flag TOV1 akan di-set. Gambar 2.12 menunjukkan diagram blok counter1. Gambar 2.12 Diagram Blok Counter1 [11] Setting Timer/Counter Penjelasan Timer/Counter1 control Register A (TCCR1A) ditunjukkan pada gambar Gambar 2.13 Timer/Counter1 control Register A (TCCR1A) [11] Dengan : Bit 7:6 COM1A1:0 : compare output mode for channel A Bit 5:4 COM1B1:0 : compare output mode for channel B Bit 3 FOC1A : force output compare for channel A Bit 2 FOC1B : force output compare for channel B Bit 1:0 WGM11:0 : waveform generation mode Tabel 2.1 menunjukkan perbandingan mode output, non-pwm. Tabel 2.1 Compare Output Mode, non-pwm [11]

39 21 gambar Penjelasan Timer/Counter1 control Register B (TCCR1B) ditunjukkan pada Gambar 2.14 Timer/Counter1 control Register B (TCCR1B) [11] Dengan : Bit 7 ICNC1 Bit 6 ICES1 Bit 5 Reserved Bit Bit 4:3 WGM13:2 Bit 2:0 CS12:0 : input capture noise canceler : input capture edge select : waveform generation mode : clock select Tabel 2.2 menunjukkan 3 bit pemilih prescaler timer/counter1 dan hubungannya dengan clock eksternal pada pin T1. Tabel 2.1 Clock Select Bit Description [11] Penjelasan Timer/Counter1 TCNT1H dan TCNT1L ditunjukkan pada gambar Gambar 2.15 Timer/Counter1 TCNT1H dan TCNT1L [11]

40 22 Penjelasan Output Compare Register 1 A OCR1AH dan OCR1AL ditunjukkan pada gambar Gambar 2.16 Output compare Register 1 A OCR1AH dan OCR1AL [11] Penjelasan Output Compare Register 1 B OCR1BH dan OCR1BL ditunjukkan pada gambar Gambar 2.17 Output compare Register 1 B OCR1BH dan OCR1BL [11] gambar Penjelasan Input Capture Register 1 B ICR1H dan ICR1L ditunjukkan pada Gambar 2.18 Input Capture Register 1 B ICR1H dan ICR1L [11] gambar Penjelasan Timer/Counter Interrupt Mask Register (TIMSK) ditunjukkan pada Gambar 2.19 Timer/Counter Interrupt Mask Register (TIMSK) [11] Dengan : Bit 5 TICIE1 Bit 4 OCIE1A : Timer/Counter1, input capture interrupt enable : Timer/Counter1, output compare A match interrupt enable

41 23 Bit 3 OCIE1B Bit 2 TOIE1 : Timer/Counter1, output compare B match interrupt enable : Timer/Counter1, overflow interrupt enable Penjelasan Timer/Counter Interrupt Flag Register (TIFR) ditunjukkan pada gambar Gambar 2.20 Timer/Counter Interrupt Flag Register (TIFR) [11] Dengan : Bit 5 ICF1 Bit 4 OCF1A Bit 3 OCF1B Bit 2 TOV1 : Timer/Counter1, input capture flag : Timer/Counter1, output compare A match flag : Timer/Counter1, output compare B match flag : Timer/Counter1, overflow flag 2.5. Katup Solenoid (Solenoid Valve) Dasar Solenoid Valve Solenoid valve adalah perangkat elektromekanis yang digunakan untuk mengendalikan aliran cairan atau gas. Solenoid valve dikendalikan oleh arus listrik yang dijalankan melalui kumparan. Ketika kumparan diberi energi, maka terjadi medan magnet yang menyebabkan pendorong di dalam kumparan bergerak. Pendorong akan membuka atau menutup katup tergantung dari desain katup. Ketika arus listrik dihentikan dari kumparan, katup akan kembali ke kondisi semula [13]. Solenoid valve jenis direct-acting, pendorong langsung membuka dan menutup lubang di dalam katup. Pada katup yang dioperasikan pilot (juga disebut tipe servo), pendorong membuka dan menutup lubang pilot. Tekanan jalur masuk, yang melalui lubang pilot akan membuka dan menutup segel katup. Solenoid valve yang paling umum digunakan memiliki dua port : port masukan (inlet port) dan port keluaran (outlet port). Dalam perkembangannya sudah ada yang didesain dengan memiliki beberapa port. Solenoid valve digunakan sebagai pengendali otomatis untuk cairan dan gas. Solenoid valve yang modern menawarkan operasi yang cepat, keandalan yang tinggi, umur panjang

42 24 dan desain yang kompak [13]. Gambar 2.21 menunjukkan bentuk dasar dan bagian-bagian dari solenoid valve. 1. Valve body 2. Inlet port 3. Outlet port 4. Coil/Solenoid 5. Coil windings 6. Lead wires 7. Plunger 8. Spring 9. Orifice Gambar 2.21 Bagian-bagian Solenoid Valve [13] Cara kerja solenid valve seperti ditunjukkan pada gambar 2.21 adalah media (cairan atau gas) dikendalikan oleh katup dan masuk melalui port masukan (inlet port). Media harus mengalir melalui lubang orifice sebelum menuju ke port keluaran (outlet port). Orifice ditutup dan dibuka oleh pendorong (plunger). Katup seperti gambar di atas adalah jenis solenoid valve normal tertutup (normally-closed). Katup biasanya tertutup menggunakan pegas (spring) yang menekan ujung pendorong terhadap pembukaan lubang. Sealing di ujung pendorong membuat media memasuki lubang, sampai pendorong terangkat oleh medan elektromagnetik yang dihasilkan oleh koil [13] Electric Solenoid Valve G1/2 (Normally Closed) Solenoid valve yang akan digunakan adalah electric solenoid valve G1/2 normally closed. Katup ini dengan catu daya 12 volt DC yang memiliki 1 port masukan dan 1 port keluaran dengan ukuran 1/2 inchi. Sangat baik untuk cairan dengan viskositas rendah dan katup ini banyak digunakan diberbagai aplikasi, contohnya pada kran otomatis [14]. Gambar 2.22 menunjukkan bentuk fisik dari electric solenoid valve G1/2 normally closed.

43 25 Ciri dan keistimewaan electric solenoid valve G1/2 (normally closed) [14] : 1. Normally closed. 2. Tahan lama. 3. Stainless steel inlet filter. 4. Suhu operasi yang beragam. Gambar 2.22 Electric Solenoid Valve G1/2 (Normally Closed ) [14] Spesifikasi electric solenoid valve G1/2 (normally closed) [14] : 1. Tegangan kerja : 12 VDC. 2. Arus maksimum: 450 ma. 3. Mode operasi : normally closed. 4. Inlet/Outlet ports: G1/2. 5. Material / bahan : nylon / stainless steel / Polyoxymethylene. 6. Vale type : diaphragm valve (dioperasikan oleh servo). 7. Filter screen : stainless steel inlet filter. 8. Media yang sesuai : air, dengan viskositas rendah. 9. Suhu kerja maksimum : 120 C. 10. Valve response time : cepat. 11. Range tekanan operasi : 0,02 0,8 MPa. 12. Umur pakai : lebih dari langkah Liquid Crystal Display (LCD) 2x16 Display elektronik adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD (Liquid Crystal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang

44 26 bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD banyak sekali digunakan dalam perancangan suatu sistem dengan menggunakan mikrokontroler. LCD berfungsi untuk menampilkan suatu nilai hasil sensor, menampilkan teks, atau menampilkan menu pada aplikasi mikrokontroler [8],[15]. LCD yang digunakan adalah LCD 2x16, artinya LCD terdiri dari 2 baris dan 16 karakter dengan 16 pin konektor. Gambar 2.23 menunjukkan bentuk fisik dan nama pin LCD 2x16. Gambar 2.23 Bentuk Fisik dan Pin LCD 2x16 [9] Konfigurasi dan deskripsi dari pin-pin LCD antara lain : 1. VSS (Pin 1) : merupakan power supply (GND). 2. VCC (Pin 2) : merupakan power supply (+5V). 3. VEE (Pin 3) : merupakan input tegangan kontras LCD. 4. RS Register Select (Pin 4) : merupakan register pilihan 0 = Register Perintah, 1 = Register Data. 5. R/W (Pin 5) : merupakan read select, 1 = Read, 0 = Write. 6. Enable Clock LCD (Pin 6) : merupakan masukan logika 1 setiap kali pengiriman atau pembacaan data. 7. D0 sampai D7 (Pin 7 sampai Pin 14) : merupakan data bus 1 sampai 7. Dalam modul LCD terdapat mikrokontroler yang berfungsi sebagai pengendali tampilan karakter LCD. Mikrokontroler tersebut dilengkapi dengan memori dan register [9]. Memori yang digunakan mikrokontroler internal LCD adalah : 1. DDRAM (Display Data Random Access Memory) merupakan memori tempat karakter yang akan ditampilkan.