BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah Dalam menjalankan tugas, petugas PT. PLN (Persero) terkadang kesulitan dalam menjalankan tugas untuk menyegel atau memutus aliran listrik kepada pelanggan yang melebihi batas toleransi pembayaran listrik. Pelanggan terkadang menghalangi petugas PT. PLN (Persero) yang akan melaksanakan kewajibannya untuk memutus atau menyegel aliran listrik. Dengan segala cara para pelanggan mengahalangi untuk tidak dilakukan pemutusan, terkadang harus sampai adu mulut 1. Maka dari itu diperlukan alat agar mempermudah petugas PT. PLN (Persero) untuk menjalankan tugas tersebut, petugas tidak perlu kerepotan dalam menagih pelanggan sampai bertengkar adu mulut. Seiring dengan perkembangan teknologi, manusia menciptakan berbagai sistem yang membantu kinerja petugas PT. PLN (Persero). 2. Tujuan utama dalam sistem ini dibuat adalah untuk mempermudah kinerja PT. PLN (Persero) dalam menjalankan tugas agar cepat sehingga dapat mengurangi kerugian. Sistem ini akan memutus aliran listrik ke pelanggan yang melebihi batas toleransi pembayaran dari jarak jauh, misalkan dari tepi halaman pelanggan atau dari halaman pelanggan melalui remote, sehingga petugas PT. PLN (Persero) tidak kontak langsung dengan pelanggan 1
5 BAB II DASAR TEORI A. Pengertian Inframerah Inframerah adalah radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang lebih panjang daricahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio. Namanya berarti "bawah merah" (dari bahasa Latin infra, "bawah"), merah merupakan warna dari cahaya tampak dengan gelombang terpanjang. Radiasi inframerah memiliki jangkauan tiga "order" dan memiliki panjang gelombang antara 700 nm dan 1 mm. Radiasi elektromagnetik adalah kombinasi medan listrik dan medan magnet yang berosilasi dan merambat lewat ruang dan membawa energi dari satu tempat ke tempat yang lain. Cahaya tampak adalah salah satu bentuk radiasi elektromagnetik. B. Karakteristik Inframerah Tidak dapat dilihat oleh mata manusia Tidak dapat menembus materi yang tidak tembus pandang Dapat ditimbulkan oleh komponen yang menghasilkan panas Panjang gelombang pada inframerah memiliki hubungan yang berlawanan atau berbanding terbalik dengan suhu. Ketika suhu mengalami kenaikan, maka panjang gelombang mengalami penurunan. Memiliki fluktuasi daya tinggi dan dapat diinterfensi oleh cahaya matahari. C. Sumber Inframerah Sinar matahari langsung mengandung 93 lumens per watt flux radian, yang termasuk didalamnya infrared (47%), cahaya tampak (46%), dan cahaya ultra violet (6%). Sinar infrared terdapat pada pada cahaya api,cahaya matahari, radiator kendaraan atau pantulan jalan aspal yang terkena panas. Saraf pada kulit kita dapat menginderai perbedaan suhu permukaan kulit,namun kita tidak dapat merasakan sinar infrared.
6 D. Arduino Arduino adalah sebuah nama produk desain sistem minimum mikrokontroler yang di buka secara bebas. Kelebihan dari arduino adalah Arduino mempunyai bahasa pemrograman sendiri, pemrograman yang digunakan adalah bahasa C yang telah dipermudah dengan fungsi-fungsi yang sederhana sehingga pemula pun bisa mempelajarinya dengan cukup mudah. Arduino juga memiliki program yang namanya boot loader yang sudah di tanam pada mikrokontrolernya, boot loader ini sendiri berfungsi untuk menjembatani antara software compiler arduino dengan mikrokontrolernya yang berfungsi untuk mengontrol dalam bentuk yang kecil. Di sini mikrokontroler memiliki memori sendiri, serta prosesproses yang dapat berdiri sendiri, sehingga ketika dihubungkan dengan input dan output yang lain, pengguna juga dapat mengontrol alat tersebut. E. Arduino Uno Arduino UNO adalah sebuah papan mikrokontroler yang didasarkan pada ATmega328. Arduino UNO mempunyai 14 pin data input /output (6 di antaranya dapat digunakan sebagai output PWM), 6 pin input analog, sebuah osilator Kristal 16 MHz, sebuah koneksi USB, sebuah power jack, sebuah ICSP header dan sebuah tombol reset. Arduino UNO mudah sangat mudah untuk dihubungkan ke sebuah komputer dengan sebuah kabel USB. Arduino Uno berbeda dari semua board Arduino yang telah dibuat sebelumnya, Arduino UNO tidak menggunakan chip driver FTDI USB-to-serial. Sebaliknya, fitur-fitur Atmega16U2 (Atmega8U2 sampai ke versi R2) diprogram sebagai sebuah pengubah USB ke serial. Revisi 2 dari board Arduino Uno mempunyai sebuah resistor yang menarik garis 8U2 HWB ke ground, yang membuatnya lebih mudah untuk diletakkan ke dalam DFU mode. Revisi 3 dari board Arduino UNO memiliki fitur-fitur baru seperti yang ditunjukkan pada tabel 2.2.
Tabel 2.2 Spesifikasi Arduino Uno 7
8 Arduino UNO dan versi 1.0 akan menjadi referensi untuk versi-versi Arduino selanjutnya. Arduino UNO adalah sebuah seri terakhir dari board Arduino USB dan model referensi untuk papan Arduino. Konfigurasi dari Arduino Uno ditunjukkan pada gambar 2.2. UART(Antar Muka Serial) 2KB RAM (Memory Kerja) 1KB EEPROM 32KB RAM Flash Memory (program) CPU Port Input/Output Gambar 2.2 Konfigurasi Arduino Uno a. Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) adalah antar muka yang digunakan untuk komunikasi serial seperti pada RS-232, RS-422 dan RS-485. b. 2KB RAM pada memory kerja bersifat volatile (hilang saat daya dimatikan), digunakan oleh variable-variabel di dalam program. c. 32KB RAM flash memory bersifat non-volatile, digunakan untuk menyimpan program yang dimuat dari komputer. Selain program, flash memory juga menyimpan bootloader. Boot loader adalah program inisialisasi yang ukurannya kecil, dijalankan oleh CPU saat daya dihidupkan. Setelah boot loader selesai dijalankan, berikutnya program di dalam RAM akan dieksekusi. d. 1KB EEPROM bersifat non-volatile, digunakan untuk menyimpan data yang tidak boleh hilang saat daya dimatikan. Tidak digunakan pada papan Arduino.
9 e. Central Processing Unit (CPU), bagian dari mikrokontroler untuk menjalankan setiap instruksi dari program. f. Port input/output, pin-pin untuk menerima data (input) digital atau analog, dan mengeluarkan data (output) digital atau analog. Setelah mengenal bagian-bagian utama dari mikrokontroler ATmega sebagai komponen utama, selanjutnya kita akan mengenal bagian-bagian dari papan Arduino seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.3. Gambar 2.3 Papan Arduino Uno Selain berfungsi sebagai penghubung untuk pertukaran data, kabel USB ini juga akan mengalirkan arus DC 5 Volt kepada papan Arduino sehingga praktis tidak diperlukan sumber daya dari luar. Saat mendapat suplai daya, lampu LED indikator daya pada papan Arduino akan menyala menandakan bahwa ia siap bekerja. Pada papan Arduino Uno terdapat sebuah LED kecil yang terhubung ke pin digital no 13. LED ini dapat digunakan sebagai output saat seorang pengguna membuat sebuah program dan membutuhkan sebuah penanda dari jalannya program tersebut seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.4
10 Gambar 2.4 Arduino Uno F. SOFTWARE ARDUINO Sehubungan dengan pembahasan untuk saat ini software Arduino yang akan digunakan adalah driver dan IDE, walaupun masih ada beberapa software lain yang sangat berguna selama pengembangan Arduino. IDE Arduino adalah software yang sangat canggih ditulis dengan menggunakan Java. IDE Arduino terdiri dari: a. Editor program, sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan mengedit program dalam bahasa Processing. b. Compiler, sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa Processing) menjadi kode biner. Bagaimanapun sebuah mikrokontroler tidak akan bisa memahami bahasa Processing. Yang bisa dipahami oleh mikrokontroler adalah kode biner. Itulah sebabnya compiler diperlukan dalam hal ini. c. Uploader, sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam memory di dalam papan Arduino. G. Reset Otomatis (Software) Dari pada mengharuskan sebuah penekanan fisik dari tombol reset sebelum sebuah penguploadan, Arduino Uno didesain pada sebuah cara yang memungkinkannya untuk direset dengan software yang sedang berjalan pada pada komputer yang sedang terhubung. Salah satu garis kontrol aliran hardware (DTR)
11 dari ATmega8U2/16U2 dihubungkan ke garis reset dari ATmega328 melalui sebuah kapasitor 100 nanofarad. Ketika saluran ini dipaksakan (diambil rendah), garis reset jatuh cukup panjang untuk mereset chip. Software Arduino menggunakan kemampuan ini untuk memungkinkan kita untuk mengupload kode dengan mudah menekan tombol upload di software Arduino. Ini berarti bahwa bootloader dapat mempunyai sebuah batas waktu yang lebih singkat, sebagai penurunan dari DTR yang dapat menjadi koordinasi yang baik dengan memulai penguploadan. Arduino Uno berisikan sebuah jalur yang dapat dihapus untuk mencegah reset otomatis. tombol pada salah satu sisi dari jalur dapat disolder bersama untuk mengaktifkan kembali. Tombol itu diberi label RESET-RN agar dapat menonaktifkan reset otomatis dengan menghubungkan sebuah resistor 110 ohm dari tegangan 5V ke garis reset. H. Proteksi Arus lebih USB Arduino UNO mempunyai sebuah sebuah sekring reset yang memproteksi port USB komputer dari hubungan pendek dan arus lebih. Walaupun sebagian besar komputer menyediakan proteksi internal sendiri, sekring menyediakan sebuah proteksi tambahan. Jika lebih dari 500 ma diterima port USB, sekring secara otomatis akan memutuskan koneksi sampai hubungan pendek atau kelebihan beban hilang. I. Komunikasi Uno Arduino memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer, Arduino lain, atau mikrokontroler lain. ATmega328 ini menyediakan UART TTL (5V) komunikasi serial, yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan 1 (TX). Sebuah ATmega16U2 pada saluran board ini komunikasi serial melalui USB dan muncul sebagai saluran virtual untuk perangkat lunak pada komputer. Firmware Arduino menggunakan USB driver standar COM dan tidak ada driver eksternal yang dibutuhkan. Perangkat lunak Arduino termasuk monitor serial yang
12 memungkinkan data sederhana yang akan dikirim ke board Arduino. LED RX dan TX pada papan Arduino akan berkedip ketika data sedang dikirim melalui chip USB-to-serial dan koneksi USB ke komputer. J. Komunikasi Serial Komunikasi serial merupakan komunikasi data dengan pengiriman data satu per satu pada satuan waktu. Transmisi data pada komunikasi serial dilakukan per bit. Kelebihan dari komunikasi serial dibandingkan komunikasi paralel adalah jalur data yang dibutuhkan hanya dua, yaitu jalur Transmitter (Tx) dan jalur Receive (Rx), selain itu kelebihan lainnya adalah komunikasi data dapat dilakukan dalam jarak yang cukup jauh dengan jumlah kabel serial lebih sedikit. Kekurangan dari komunikasi serial adalah waktu yang diperlukan untuk pengiriman dan penerimaan data lebih lama. Komunikasi serial pada umunya memiliki dua mode : a. Sinkron Pada mode sinkron data dikirim bersamaan dengan sinyal clock, hal ini menyebabkan antara satu karakter dengan karakter lainnya memiliki jeda waktu yang sama. b. Asinkron Mode asinkron ini pengiriman data dikirim tanpa sinyal clock/sinkronasi sinyal clock. Oleh karena itu pada mode asinkron Transmitter yang mengirimkan data harus menyepakati suatu standart Universal Asynchronous Receive Transmit (UART) sehingga komunikasi data dilakukan dengan suatu standart yang telah disepakati antara Transmitter dan Receiver. Dalam pengaturan UART terdapat perintah-perintah yang berguna sebagai pengaturan yaitu start bit, data bit, parity bit dan juga stop bit. Dibawah ini akan dijelaskan mengenai perintah-perintah diatas : 1) Start Bit
13 Start bit merupakan penanda awal dimana akan dilakukan suatu proses pengiriman bit data. 2) Data Bit Data bit merupakan data yang akan dikirim. 3) Parity Bit Parity bit berfungsi sebagai flag, atau bisa dikatakan sebagai penanda. 4) Stop Bit Stop bit berguna sebagai penanda proses pengiriman bit data telah selesai. Dalam pengiriman data secara digital terdapat dua buah ukuran yang penting untuk diketahui, yaitu Bit Rate dan Baud Rate. Perbedaan antara Bit Rate dan Baud Rate yaitu : a) Bit Rate Jumlah dari bit yang terkirim atau diterima per satuan waktu (second). b) Baud Rate Banyaknya perubahan data yang terjadi per satuan waktu. Pada komunikasi serial umumnya jumlah data yang dikirim adalah satu bit start, delapan bit data, dan satu bit stop sehingga dalam satu frame data terdapat sepuluh bit dengan baud rate 9600. K. Remote control Remote control menggunakan LED (Light Emitting Diode) infra merah yang berfungsi sebagai pengirim pola sinar infra merah. LED infra merah adalah sejenis lampu kecil yang memiliki dioda yang akan memancarkan cahaya infra merah apabila diberi arus. Sinyal infra merah yang dikirimkan tidak akan dapat dilihat oleh mata kita, karena sinar infra merah tidak termasuk gelombang
14 elektromagnetik pada spektrum cahaya tampak. Namun sinar tersebut dapat terbaca oleh sensor penerima yang ada pada peralatan elektronik yang menerima sinyal tersebut. Sensor penerima yang digunakan adalah sebuah fototransistor infra merah. Jika pola sinyal infra merah yang diterima bersesuaian dengan salah satu instruksi. Gambar Remote Control VS 1838B L. Infra Red VS 1838B Komponen yang dapat menerima infra merah ini merupakan komponen yang peka cahaya yang dapat berupa dioda (fotodioda) atau transistor (fototransistor). Komponen ini akan merubah energi cahaya, dalam hal ini energi cahaya infra merah, menjadi pulsa-pulsa sinyal listrik. Komponen ini harus mampu mengumpulkan sinyal infra merah sebanyak mungkin sehingga pulsa-pulsa sinyal listrik yang dihasilkan kualitasnya cukup baik. Semakin besar intensitas infra merah yang diterima maka sinyal pulsa listrik yang dihasilkan akan baik; jika sinyal infra merah yang diterima intensitasnya lemah, maka infra merah tersebut harus mempunyai pengumpul cahaya yang cukup baik dan sinyal pulsa yang dihasilkan oleh sensor infra merah ini harus dikuatkan. Pada prakteknya sinyal infra merah yang diterima intensitasnya sangat kecil sehingga perlu dikuatkan.
15 Selain itu agar tidak terganggu oleh sinyal cahaya lain maka sinyal listrik yang dihasilkan oleh sensor infra merah harus disaring pada frekeunsi sinyal pembawa, yaitu pada 30kHz-40kHz. Selanjutnya, baik fotodioda maupun fototransistor disebut sebagai fotodetector. Gambar IR receiver 1838B M. Rangkaian Rele Rele merupakan komponen elektronika yang dapat mengimplementasikan logika switching. Rele yang digunakan sebelum tahun 70an, merupakan otak dari rangkaian pengendali. Rele yang paling sederhana ialah rele elektromekanis yang memberikan pergerakan mekanis saat mendapatkan energi listrik. Secara sederhana rele elektromekanis ini didefinisikan sebagai berikut : a. Alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup (atau membuka) kontak saklar. b. Saklar yang digerakkan (secara mekanis) oleh daya/energi listrik.
16 Jadi secara sederhana dapat disimpulkan bahwa Rele adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh arus listrik. Secara umum, rele digunakan untuk memenuhi fungsi fungsi berikut : 1) Remote control : dapat menyalakan atau mematikan alat dari jarak jauh 2) Penguatan daya : menguatkan arus atau tegangan Contoh : starting rele pada mesin mobil 3) Pengatur logika kontrol suatu sistem.
2 B. Maksud dan Tujuan Maksud dan tujuan dari pembuatan Proyek Akhir yang berjudul Peralatan Pemutus dan Penyambung Arus Via Infra Red Berbasis Arduino Uno sebagai berikut: 1. Memahami prinsip kerja dari Sistem Peralatan Pemutus dan Penyambung Arus Via Infra Red Berbasis Arduino Uno. C. BatasanMasalah Untuk menghindari cakupan pembahasan yang melebar, maka pembahasan menitikberatkan pada: a. Penjelasan secara umum tentang Perangkat Arduino,modul Infra Merah VS 1838B. b. Pemrograman pada Peralatan yang telah dibuat. c. Analisis dengan asumsi ideal yang akan digunakan. d. Proses kerja sistem peralatan yang telah dibuat. D. Metodologi Metode yang digunakan dalam menyusun laporan ini adalah : 1. Metode Pustaka, yaitu dengan cara mempelajari buku-buku literature yang berhubungan dengan masalah yang di hadapi dalam pembuatan alat. 2. Metode Browsing, yaitu dengan mencari literature dari internet yang
3 berhubungan dengan alat. 3. Perancangan, yaitu pada tahap ini penuangan konsep dan desain untuk mekanis maupun elektronis, agar mendapatkan kesempurnaan alat. 4. Metode Pengujian, yaitu dilakukan untuk menguji rangkaian yang dirancang sesuai dengan yang diharapkan atau belum. E. Sistematika Penulisan Dalam penyusunan laporan tugas akhir ini, penulis menggunakan sistematika yang terdiri dari 5 (lima) bab sebagai berikut: 1. BAB I, PENDAHULUAN, menjelaskan tentang latar belakang pembuatan, tujuan, batasan masalah, metodologi, dan sistematika penulisan. 2. BAB II, TEORI PENUNJANG, memuat informasi mengenai peralatan pemutus dan penyambung arus via infra red berbasis arduino uno dan teori-teori penunjang yang digunakan dalam proyek akhir ini. 3. BAB III, PERANCANGAN SISTEM, memuat informasi mengenai uraian perancangan alat yang dibuat meliputi perancangan hardware dan software. 4. BAB IV, PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN, memuat informasi mengenai pengujian dan pembahasan sistem. 5. BAB V, PENUTUP, memuat informasi mengenai kesimpulan dan saran untuk pengembangan alat lebih lanjut.