BAB II DASAR TEORI Bab ini menjelaskan konsep dan teori dasar yang mendukung perancangan dan realisasi sistem. Penjelasan ini meliputi mikrokontroler AVR, perangkat sensor, radio frequency, RTC (Real Time Clock ), dan MMC. 2.1. Mikrokontroler AVR ATMega32 [3] AVR(Alf and Vegard s Risc processor) ATMega32 merupakan 8 bit mikrokontroler berteknologi RISC (Reduce Instruction Set Computer). Gambar 2.1. Konfigurasi pin ATMega32 [3, h.2]. 5
Tabel 2.1. Tabel konfigurasi pin ATMega32 [3, h.4-5]. Nomor Nama Keterangan 1-8 Port B(PB0-PB1) 8-bit port input output 9 Reset Input reset 10 VCC Input catu daya 11 dan 31 GND Terhubung ke Ground 12 dan 13 XTAL2 dan XTAL1 Terhubung dengan Kristal oscilator 14-21 Port D (PD0-PD1) 8-bit port input output 22-29 Port C (PC0-PC1) 8-bit port input output 30 AVCC Pin catu daya untuk Port A dan A/D converter 32 AREF Pin referensi analog untuk A/D converter 33-40 Port A (PA0-PA1) 8-bit port input output dan dapat digunakan sebagai pin A/D converter Berikut adalah beberapa fitur yang ada pada ATMega32 : Saluran input/output sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran. Mempunyai kapasitas EEPROM sebesar 1024Bytes. 2Kbytes Internal SRAM. Memory flash sebesar 32Kbytes. Port USART untuk komunikasi serial. Beroperasi pada tegangan 4,5 V-5,5 V. 2.2. Perangkat Sensor Pada tugas akhir ini sistem melakukan pengukuran terhadap tegangan, arus, suhu, dan intensitas cahaya, maka digunakan empat sensor yang mendukung guna mendapatkan data hasil pengukuran. 6
2.2.1. Sensor Tegangan [4] Pada tugas akhir ini digunakan pembagi tegangan sebagai sensor tegangan. Rangkaian pembagi tegangan biasanya digunakan untuk membuat suatu tegangan referensi dari sumber tegangan yang lebih besar, titik tegangan referensi pada sensor, untuk memberikan bias pada rangkaian penguat atau pada rangkaian penguat untuk member bias pada komponen aktif. Rangkaian pembagi tegangan pada dasarnya dapat dibuat dengan dua buah resistor, contoh rangkaian dasar pembagi tegangan dengan output V o dari tegangan sumber V i menggunakan resistor pembagi tegangan R 1 dan R 2 seperti pada gambar berikut : Gambar 2.2. Rangkaian dasar pembagi tegangan. Dari rangkaian pembagi tegangan diatas dapat dirumuskan tegangan output V o. Arus (I) mengalir pada R 1 dan R 2 sehingga nilai tegangan sumber V i adalah penjumlahan V s dan V o sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut : (2.1) Keterangan : V i = Tegangan masukkan (Volt). V o = Tegangan keluaran pada R 2 (Volt). V s = Tegangan keluaran R 1 (Volt). i = Arus yang mengalir (Ampere). R 1 = beban pertama (ohm). R 2 = beban kedua (ohm). 7
Nampak bahwa tegangan keluaran terbagi menjadi dua bagian (V o, V s ), masing-masing sebanding dengan nilai resistor yang dikenai dengan tegangan tersebut. Sehingga V o dirumuskan sebagai berikut : (2.2) 2.2.2. Sensor Arus ACS712 [5] Sensor arus ACS712 mempunyai fitur-fitur antara lain sebagai berikut : Mempunyai hambatan yang kecil yaitu 1,2 mω. Beroperasi pada level tegangan 5 V. Faktor skala linear 185 mv/a. Bisa digunakan untuk mendeteksi arus AC atau arus DC. Gambar 2.3. Pin ACS712 [5, h.3] Tabel 2.2. Konfigurasi pin ACS712 [5, h.3]. Nomor Nama Penjelasan 1 dan 2 IP+ Pin untuk mendeteksi arus 3 dan 4 IP- Pin untuk mendeteksi arus 5 GND Terhubung ke Ground 6 Filter Pin yang dihubungkan pada kapasitor untuk menentukan bandwidth pengukuran 7 VIOUT Output dari arus yang sudah diukur 8 VCC Input tegangan 5V 8
ACS712 mudah diaplikasikan sebagai sensor arus. Setiap kenaikan arus 1 A maka tegangan keluaran dari ACS712 akan naik sebesar 185 mv, begitu juga dengan penurunan 1 A maka tegangan keluaran dari ACS712 juga akan turun sebesar 185 mv. 2.2.3. Sensor Intensitas Cahaya [6] LDR (Light Dependent Resistor) digunakan sebagai sensor pengukur intensitas cahaya pada tugas akhir ini. Bila LDR menerima cahaya terang, maka hambatan LDR menjadi rendah dan bila gelap hambatannya akan menjadi besar. Vcc LDR Vo R Gambar 2.4. Untai LDR. Dari gambar 2.4. tegangan keluaran (V o ) dirumuskan sebagai berikut : (2.3) Berdasarkan datasheet nilai resistansi LDR disaat gelap mencapai nilai 1 MΩ dan disaat terang (1000 lux) nilai resistansi LDR = 400 Ω. Jika digunakan V cc = 5 V dan R = 1 kω, maka tegangan keluaran V o disaat gelap menjadi : V o = 5 mv 9
Dengan menggunakan rumus perhitungan yang sama nilai tegangan keluaran V o disaat terang menjadi 3,57 V. Dari nilai perhitungan, dapat dilihat bahwa jika LDR menerima cahaya maka nilai keluaran V o menjadi besar, dan jika LDR tidak mendapatkan cahaya maka keluaran V o menjadi kecil. 2.2.4. Sensor Suhu LM35 [7] Sensor suhu LM35 mempunyai fitur-fitur sebagai berikut : Dikalibrasi secara langsung dalam. Factor skala linear. Beroperasi pada level tegangan antara 4 V sampai 30 V. Gambar 2.5. Untai LM35 [7, h.2]. 2.3. Radio frequency YS1020 [8] Modul RF ( Radio Frequency ) YS1020 merupakan modul RF half duplex. Half duplex pada modul RF ini berarti tidak bisa melakukan pengiriman dan penerimaan data secara bersamaan, jadi saat modul RF melakukan pengiriman data maka modul RF ini tidak bisa menerima data begitu juga sebaliknya. Modul RF YS1020 bisa langsung dihubungkan pada PC dengan antarmuka serial dan beroperasi pada frequency 433 MHz dengan jarak jangkauan maksimum 500 meter line of sight. 10
Gambar 2.6. Modul radio frequency [8, h.1]. 2.4. RTC [9] RTC yang digunakan dalam skripsi ini adalah IC serial DS1307, yang mempunyai konsumsi daya rendah. Jam dan tanggal pada IC ini menyediakan informasi yang terdiri dari jam, menit, detik, tanggal, bulan, dan tahun yang valid sampai dengan tahun 2100. Gambar 2.7. Pin IC DS1307 [9, h.1]. Tabel 2.3. Konfigurasi pin IC DS1307 [9, h.1]. Nomor Nama Keterangan 1 dan 2 X1 dan X2 Terhubung dengan Kristal oscillator 32,768Mhz 3 V BAT Input baterai 3V 4 GND Terhubung ke Ground 5 SDA Serial Data 6 SCL Serial Clock 7 SQW/OUT Keluaran gelombang kotak 8 VCC Catu daya IC sebesar 5V 11
2.5. MMC [10] MMC (Multi Media Card) biasanya digunakan untuk menyimpan data yang bisa dibawa kemana saja, dan bisa diakses melalui PC (Personal Computer). Dengan MMC reader (bisanya berbentuk kotak kecil terhubung ke PC melalui kabel USB), pengguna bisa mengambil data pada MMC. Gambar 2.8. Contoh MMC [10]. 12