BAB II LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Perkembangan Excavator Excavator pertama kali diciptakan pada tahun 1835 oleh William Smith Otis, seorang ahli mekanik asal Amerika Serikat. Pada awalnya Excavator dijalankan dengan menggunakan mesin uap dan digunakan sebagai alat penggalian untuk membangun rel kereta api. Pada tahun 1839 William Smith Otis menerima patent atas karya excavator temuannya dan kemudian meninggal dunia pada tahun yang sama (1839). Pada tahun 1840 tercatat ada 7 buah Excavator dan merupakan Excavator pertama di dunia yang diciptakan oleh William Smith Otis. Excavator juga sering disebut penggali, JCBs' (sebuah penamaan umum, sebagai contoh dari merek generik), penggali mekanis, atau Excavator 360- derajat (kadang hanya disebut 360). Excavator dengan roda rantai kadang disebut juga "trackhoes" untuk menganalogikan dengan backhoe. Di Inggris, Excavator beroda kadang disebut juga bebek karet. 8

2 Excavator digunakan dalam banyak cara: Menggali parit, lubang, pondasi bangunan Penanganan Material Memotong semang dengan alat khusus Pekerjaan kehutanan Penghancuran Perataan tanah Angkut berat Pertambangan, terutama Pertambangan pit terbuka Pengerukan sungai Menancapkan Batang pondasi Dari pembangunan gedung dan jalan untuk pemulihan daerah bencana, excavator yang digunakan di seluruh dunia untuk memperbaiki dan membangun infrastruktur sosial yang mendukung kehidupan masyarakat. Bulldozer, salah satu jenis paling terkenal peralatan konstruksi dan umumnya disebut sebagai mesin meratakan tanah, digunakan untuk menjadi mesin utama konstruksi yang digunakan di lokasi konstruksi. Namun, meratakan tanah adalah salah satu elemen dari beragam jenis pekerjaan yang dilakukan di lokasi konstruksi hari ini, termasuk penggalian, pemuatan pasir dan kerikil ke dalam truk dump dan mengangkat bahan konstruksi berat. Hydraulic excavator bahkan menjadi lebih mudah karena mereka dapat melakukan semua tugas ini sendiri. 9

3 Gambar 2.1 Excavator umum 10

4 2.2 Arduino Uno Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-souce, diturunkan dari wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. Hardwarenya memiliki prosesor Atmega AVR dan softwarenya memiliki bahasa pemrograman sendiri. Arduino adalah kit mikrokontroler yang serba bisa dan sangat mudah penggunaannya. Untuk membuatnya diperlukan chip programmer (untuk menanamkan bootloader Arduino pada chip). Arduino merupakan single board hardware yang open-source dan juga softwarenya pun dapat di nikmati secara open-source juga. Software arduino dapat dijalankan dimultiplatform, yaitu linux, windows, atau juga mac. Hardware arduino merupakan mikrokontroler yang berbasiskan AVR dari ATMEL yang di dalamnya sudah diberi bootloader dan juga sudah terdapat standart pin I/Onya. Untuk memberikan gambaran mengenai apa saja yang terdapat di dalam sebuah microcontroller, pada gambar berikut ini diperlihatkan contoh diagram blok sederhana dari microcontroller ATmega328 (dipakai pada Arduino Uno). UART (antar muka serial) 2KB RAM (memory kerja) 1KB EEPROM 32KB RAM Flash memory (program) CPU Port input/output Gambar 2.2 diagram blok microcontroller ATmega328 (ArduinoUno). 11

5 Blok-blok pada Gambar 2.2 dijelaskan sebagai berikut: Universal Asynchronous Receiver / Transmitter (UART) adalah antar muka yang digunakan untuk komunikasi serial seperti pada RS-232, RS- 422 dan RS KB RAM pada memory kerja bersifat volatile (hilang saat daya dimatikan), digunakan oleh variable-variabel di dalam program. 32KB RAM flash memory bersifat non-volatile, digunakan untuk menyimpan program yang dimuat dari komputer. Selain program, flash memory juga menyimpan bootloader. Bootloader adalah program inisiasi yang ukurannya kecil, dijalankan oleh CPU saat daya dihidupkan. Setelah bootloader selesai dijalankan, berikutnya program di dalam RAM akan dieksekusi. 1KB EEPROM bersifat non-volatile, digunakan untuk menyimpan data yang tidak boleh hilang saat daya dimatikan. Tidak digunakan pada papan Arduino. Central Processing Unit (CPU), bagian dari microcontroller untuk menjalankan setiap instruksi dari program. Port input / output, pin - pin untuk menerima data (input) digital atau analog, dan mengeluarkan data (output) digital atau analog. 12

6 2.2.1 Kelebihan Arduino. Tidak perlu perangkat chip programmer karena di dalamnya sudah ada bootloader yang akan menangani upload program dari komputer. Sudah memiliki sarana komunikasi USB, sehingga pengguna laptop yang tidak memiliki port serial / RS323 bisa menggunakannya. Bahasa pemrograman relatif mudah karena software Arduino dilengkapi dengan kumpulan library yang cukup lengkap. Memiliki modul siap pakai (shield) yang bisa ditancapkan pada board arduino, Misalnya shield GPS, Ethernet SD card, dll. Adapun data teknis arduino UNO sebagai berikut : Mikrokontroler : Arduino UNO Tegangan operasi : 5V Tegangan input (recommended) : 7-12 V 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 3.3 V: 150mA Flash memory : 32 KB dengan 0.5 KB digunakan untuk bootloader SRAM : 2KB EEPROM: 1KB Kecepatan pewaktu : 16 Mhz 13

7 Gambar 2.3 Bentuk Arduino Uno Soket USB Soket USB adalah soket untuk kabel USB yang disambungkan ke komputer atau laptop. Berfungsi untuk mengirimkan program ke Arduino dan juga sebagai port komunikasi serial. 14

8 2.2.3 Input / Output Digital Input / output Digital atau digital pin adalah pin pin untuk menghubungkan Arduino dengan komponen atau rangkaian digital. Misalnya kalau ingin membuat LED berkelip, LED tersebut bisa dipasang pada salah satu pin I/O digital dan ground. Komponen lain yang menghasilkan output digital atau menerima input digital bisa disambungkan ke pin pin ini Input Analog Input Analog atau analog pin adalah pin pin yang berfungsi untuk menerima sinyal dari komponen atau rangkaian analog. Misalnya dari potensiometer, sensor suhu, sensor cahaya, dsb Catu Daya Pin pin catu daya adalah pin yang memberikan tegangan untuk komponen atau rangkaian yang dihubungkan dengan Arduino. Pada bagian catu daya ini terdapat juga pin Vin dan Reset.Vin digunakan untuk memberikan tegangan langsung kepada Arduino tanpa melalui tegangan USB atau adaptor. Reset adalah pin untuk memberikan sinyal reset melalui rangkaian eksternal. 15

9 2.2.6 Baterai / Adaptor Soket baterai atau adaptor digunakan untuk menyuplai Arduino dengan tegangan dari baterai / adaptor 9V pada saat Arduino sedang tidak disambungkan ke komputer. Kalau Arduino sedang disambungkan ke komputer melalui USB, Arduino mendapatkan suplai tegangan dari USB, jadi tidak perlu memasang baterai / adaptor saat memprogram Arduino. 2.3 Potensiometer Potensiometer adalah resistor tiga terminal dengan sambungan geser yang membentuk pembagi tegangan dapat disetel. Jika hanya dua terminal yang digunakan (salah satu terminal tetap dan terminal geser), potensiometer berperan sebagai resistor variabel atau Rheostat. Potensiometer biasanya digunakan untuk mengendalikan peranti elektronik seperti pengendali suara pada penguat. Potensiometer yang dioperasikan oleh suatu mekanisme dapat digunakan sebagai transduser, misalnya sebagai sensor joystick. 1. Elemen resistif. 2. Badan. 3. Penyapu (wiper). 4. Sumbu. 5. Sambungan tetap. 16

10 6. Sambungan penyapu. 7. Cincin. 8. Baut. 9. Sambungan tetap. Potensiometer jarang digunakan untuk mengendalikan daya tinggi (lebih dari 1 Watt) secara langsung. Potensiometer digunakan untuk menyetel taraf isyarat analog (misalnya pengendali suara pada peranti audio), dan sebagai pengendali masukan untuk sirkuit elektronik. Sebagai contoh, sebuah peredup lampu menggunakan potensiometer untuk menendalikan pensakelaran sebuah TRIAC, jadi secara tidak langsung mengendalikan kecerahan lampu. Potensiometer yang digunakan sebagai pengendali volume kadang - kadang dilengkapi dengan sakelar yang terintegrasi, sehingga potensiometer membuka sakelar saat diputar atau digeser berada pada posisi terendah. Gambar 2.4 Macam - macam potensimeter 17

11 Gambar 2.5 Prinsip kerja potensiometer Prinsip kerja potensiometer dapat di ibaratkan sebagai gabungan dua buah resistor yang di hubungkan secara seri R1 dan R2. Di dalam dua buah resistor ini nilai resistansinya dapat di rubah. Nilai resistansi total dari resistor akan selalu tetap dan nilai ini merupakan nilai resistansi dari potensiometer. Jika nilai resistansi R1 kita perbesar, maka otomatis nilai resistansi dari R2 akan berkurang, begitu juga sebaliknya. Meskipun di samakan dengan resistor, tapi bentuk dari potensiometer sendiri sangat jauh berbeda dengan bentuk resistor pada umumnya. 18

12 Resistor hanya berbentuk gelang yang di mana masing - masing gelang tersebut memiliki warna yang berbeda, ini digunakan untuk menentukan nilai tahanannya. Sementara untuk menentukan nilai tahanan dari potensiometer hanya dengan memutar ataupun menggeser pada bagian yang sudah ditetapkan. Pengendali volume yang menggunakan potensiometer di lengkapi dengan saklar yang sudah terintegrasi, sehingga pada saat potensiometer membuka saklar, penyapu berada pada posisi terendah. Kebanyakan dari komponen ini di gunakan untuk rangkaian power amplifier pengatur volume, bass dan treble. Dan juga dalam Control Motor DC yang berfungsi sebagai pengatur kecepatan putaran motor. Nilai dari potensiometer dapat berubah sesuai dengan perputaran ataupun pergeseran yang di hasilkan. Range yang di hasilkan juga bervariasi, misalnya nilai yang tertera pada potensio adalah 100k ohm, maka range resistansi akan dimulai dari tahanan 0 ohm sampai dengan 100k ohm. 2.4 Teori Motor Servo Motor servo adalah motor yang mampu bekerja dua arah (CW dan CCW) dimana arah dan sudut pergerakan rotornya dapat dikendalikan hanya dengan memberikan pengaturan duty cycle sinyal PWM (Pulse Width Modulation) pada bagian pin kontrolnya. 19

13 2.4.1 Prinsip kerja Motor servo Adanya garis-garis gaya medan magnet (fluks) antara kutub yang berada pada stator. Penghantar yang dialiri arus ditempatkan pada jangkar yang berda dalam medan magnet. Pada penghantar tinbul gaya yang menghasilkan torsi. Kontruksi Motor Servo pada gambar 2.4, berikut : Gambar 2.6 Konstruksi Motor servo 20

14 Gambar 2.7 Motor Servo 2.5 Aplikasi Program Arduino IDE ( Integrated Development Enviroment ) Ketika kita membuka program Arduino IDE (Integrated Development Enviroment), akan terlihat serupa dengan tampilan gambar 2.6 dibawah ini. Jika kita menggunakan Windows atau Linux, akan terlihat perbedaan, tetapi pada dasarnya IDE (Integrated Development Enviroment) akan sama tidak perduli Operasi Sistemnya apa yang digunakan. 21

15 Gambar 2.8 Tampilan program IDE ( Integrated Development Enviroment ) 2.6 Arduino Programming Tool Arduino merupakan perangkat pemrograman mikrokontroler jenis AVR yang tersedia secara bebas (open-source) untuk membuat prototipe elektronika yang dapat berinteraksi dengan keaadaan sekitarnya. Arduino dapat menerima input dari berbagai jenis sensor dan mengendalikan sensor, servo dan aktuator lainnya. 22

16 Gambar 2.9 Tampilan Utama Aplikasi Arduino 1. Toolbar Gambar 2.10 Toolbar pada Aplikasi Arduino 23

17 a. Verify Tombol ini digunakan untuk meng-compile program yang telah dibuat.compile berguna untuk mengetahui apakah program yang dibuat telah benar atau masih memiliki kesalahan. Apabila ada kesalahan yang terjadi, bagian Message akan menampilkan letak kesalahan tersebut. b. Stop Tombol ini digunakan untuk membatalkan proses verify yang sedang berlangsung. c. New Tombol digunakan untuk membuat coding pada windows yang 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 mengirim coding yang sedang dikerjakan ke mikrokontroler. 24

18 g. Serial Monitor Tombol ini digunakan untuk melihat aktivitas komunikasi serial dari mikrokontroler baik yang di kirim oleh user ke mikrokontroler maupun sebaliknya. 2. Coding Area Bagian ini merupakan tempat penulisan coding dengan menggunakan bahasa pemrograman C.Coding di dalam Arduino memiliki 2(dua) bagian utama, yaitu: a) Void setup( ) Bagian ini merupakan inisialisasi yang diperlukan sebelum program utama dijalankan. contoh: Void setup() { Serial.begin(19200); // inisialisasi baudrate komunikasi serial. pinmode(5,input); // set pin no.2 Arduino sebagai input. pinmode(12,output); // set pin no.12 Arduino sebagai output. } 25

19 b) void loop ( ) Bagian ini merupakan fungsi utama yang dijalankan terus menerus selama modul Arduino terhubung dengan power supply. Contoh: Void loop() { digitalwrite(13,high); //memberikan logic High pada pin 13. delay(100); //menunda selama 1 detik. digitalwrite(13,low); //memberikan logic Low pada pin 13 delay(100); //menunda selama 1 detik. } 3. Application status Bagian ini memberikan informasi kepada pengguna mengenai tugas yang sedang dijalankan oleh aplikasi Arduino. 4. Message Bagian ini memberikan informasi kepada pengguna mengenai besarnya ukuran file dari coding yang dibuat dan letak kesalahan yang terjadi pada coding. 26

20 2.6.1 Serial Port Komunikasi serial 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 berikut ini: Gambar 2.11 Tools Serial Port 27