BAB II DASAR TEORI. 2.1 Exhaust Fan

BAB II DASAR TEORI 2.1 Exhaust Fan Exhaust Fan merupakan salah satu perangkat jenis kipas angin yang saat ini masih banyak digunakan di industri rumahan ataupun di rumah yang mempunyai fungsi penting pada ruangan. Dengan letaknya di antara indoor dan outdoor untuk menjaga sirkulasi udara di dalamnya. Dimana, udara panas didalam ruangan yang dibuang keluar dan saat bersamaan udara sejuk di luar ruangan masuk kedalam ruangan, sehingga udara itu berputar agar selalu ada pergantian udara segar dari luar ruangan dan mempunyai sirkulasi udara yang baik. Gambar 2.1 Exhaust Fan Exhaust Fan juga berfungsi untuk mengatur volume udara yang disirkulasikan di ruangan. Untuk ruangan ber-ac, Exhaust Fan adalah pasangan yang saling melengkapi. Yang satu menyejukkan, yang lai mengurangi kelembaban ruangan. Exhaust Fan dapat dipasang pada ruangan yang sirkulasi udara alaminya dianggap kurang memadai. Jadi, keberadaan Exhaust Fan merupakan upaya buatan untuk mengoptimalkan pergantian udara di ruangan. [7] 6

2.1.1 Tipe Exhaust Fan Berdasarkan pemasangannya, Exhaust Fan dibagi menjadi 3 yaitu : 1. Wall Mount Dipasang di dinding, yang pada bagian belakang dinding harus berhubungan langsung dengan udara luar untuk pembuangan udara. Gambar 2.2 Wall Mount Exhaust Fan 2. Window Mount Dipasang di jendela kaca (ketebalan 3 7 mm), bila dipasang di antara ruang dalam satu ruangan besar, pastikan ada akses keluar masuk udara pada ruangan besar itu. Gambar 2.3 Window Mount Exhaust Fan 7

3. Ceiling Mount Dipasang di plafon, tetapi hanya berfungsi melepas udara dari ruangan luar. Pada tipe ini ada jenis ventilating fan yang dilengkapi pipa penyalur udara ke luar. Gambar 2.4 Ceiling Mount Exhaust Fan Selain 3 tipe Exhaust Fan diatas, terdapat juga Exhaust Fan tipe baling-baling (propelar fan) untuk hunian, lalu tipe sirocco fan (sentrifugal seperti cara kerja baling-baling AC) untuk bangunan komersil dan industry.[7] Gambar 2.5 Propelar Fan 8

2.1.2 Pengaman Exhaust Fan Hampir semua produsen melengkapi produknya dengan kisi-kisi (louver) untuk melindungi baling atau kipas, dan oil cup untuk menangkap minyak yang ikut tersedot dan menempel di bodi kipas. Motor Exhaust Fan dilengkapi sekring pengaman. Jadi, bila panas karena terlalu lama bekerja, motor tidak rusak tapi hanya sekringnya yang putus. Motor juga memiliki sistem pelumasan agar motor lancar berputar. Exhaust Fan dinyalakan secara manual dengan menarik tali (cord operated shutter) atau elektrik (menggunakan saklar). Konsumsi listrik Exhaust Fan untuk rumah tinggal antara 15-45 watt. Umumnya produsen sudah memudahkan konsumen memilih Exhaust Fan sesuai ukuran ruang, dengan menyediakan tipe-tipe dengan diameter berbeda. Misalnya, Exhaust Fan berdiameter 8 inci untuk ruang 4m 2. 10 inci untuk ruang 8m 2 dan 12 inci untuk ruang 12m 2. Namun, ada baiknya memilih Exhausr Fan berdasarkan kebutuhan pergantian udara dalam ruang. Untuk itu ukur luas ruang (panjang x lebar x tinggi). Misalnya, dapur dengan panjang 3 m, lebar 3 m, tinggi 2 m atau luas 18m 2. Karena menyangkut udara di ruanganm ukuran dimensi ruang yang dipakai adalah meter per kubik. Jadi, dimensi dapur menurut contoh diatas adalah 18m 3. Selanjutnya, kalikan ukuran ruang dengan kebutuhan pergantian udara per jam dapur, yakni 18m 3 x 13 kali pergantian udara = 234 m 3. Lalu membeli Exhaust Fan untuk sirkulasi udara dengan volume sebesar itu atau lebih.[7] 2.1.3 Cara Kerja Exhaust Fan Diasumsikan, Exhaust Fan terpasang pada suatu ruangan dengan ukuran proporsional, satu ruangan dengan luas 12m 2 akan memadai dengan 1 Exhaust Fan ukuran 10 inci, tentunya perlu diperhatikan bahwa di ruangan tersebut harus ada ventilasi atau lubang udara yang lain. Exhaust Fan akan berfungsi pada mode fan seperti kipas angin biasa. Saat Exhaust Fan diaktifkan maka Exhaust Fan akan menghisap udara dari dalam ruangan dan membuangnya keluar ruangan. Udara yang dihisap dan terbuang adalah udara kotor yang sebelumnya berada di dalam ruangan. Dengan terhisap dan terbuang tentu jumlah volume atau jumlah udara kotor di dalam ruangan akan berkurang. Setiap kali udara (kotor) terhisap keluar maka udara bersih dari luar ruangan akan masuk ke ruangan melalui lubang ventilasi, begitu seterusnya, hal tersebut 9

dimungkinkan karena saat udara terhisap ke luar maka tekanan udara total di dalam ruangan menjadi lebih kecil dari tekanan udara di luar ruangan, dengan demikian maka ruangan akan mendapatkan supply udara dari luar ruangan. Hal ini akan berulang selama Exhaust Fan dalam keadaan ON. Dengan demikian maka udara di dalam ruangan akan terasa lebih segar dan tentu juga sejuk, karena volume udara kotor selalu terhisap keluar dan digantikan dengan udara yang bersih setiap saat.[7] 2.2 Arduino Arduino merupakan mikrokontroller yang memang dirancang untuk bisa digunakan dengan mudah oleh para seniman dan desainer (yang memang bukan orang teknik). Dengan demikian, tanpa mengetahui Bahasa pemrograman, Arduino bisa digunakan untuk menghasilkan karya yang canggih. Hal ini seperti yang diungkapkan oleh Mike Schmidt. [1] Menurut Massimo Banzi, salah satu pendiri atau pembuat Arduino, Arduino merupakan sebuah platform hardware open source yang mempunyai input/output (I/O) yang sederhana. [1] Menggunakan Arduino sangatlah membantu dalam membuat suatu prototyping ataupun untuk melakukan pembuatan proyek. Arduino memberikan I/O yang sudah fix dan bisa digunakan dengan mudah. Arduino dapat digabungkan dengan modul elektro yang lain sehingga proses perakitan jauh lebih efisien. Para desainer hanya tinggal membuat software untuk mendayagunakan rancangan H/D yang ada. Software jauh lebih mudah untuk dimodifikasi tanpa harus memindahkan kabel. [1] Secara umum, Arduino terdiri atas dua bagian utama, yaitu : 1. Bagian H/D Berupa papan yang berisi input/output (I/O), seperti gambar [1] 10

Gambar 2.6 Board Arduino 2. Bagian Software Berupa software Arduino yang meliputi Integrated Development Enviroment (IDE) untuk menulis program. Arduino memerlukan instalasi driver untuk menghubungkan dengan computer. Pada IDE terdapat contoh program dan library untuk pengembangan program. IDE software Arduino yang digunakan diberi nama Sketch. [1] Gambar 2.7 Software Arduino 11

2.2.1. Tipe Arduino Bagi pemula, sebaiknya perlu mengetahui berbagai macam atau tipe Arduino yang terdapat di pasaran. (Djuandi 2011). Tipe Arduino yang ada, dapat dipelajari pada Tabel 2-1. [1] Tabel 2.1 Tipe Arduino Tipe Arduino Gambar Keterangan Arduino USB Menggunakan interface USB sebagai antarmuka pemrograman atau komunikasi computer. Contoh : Arduino yang menggunakan interface USB untuk download kode program, yaitu : 2. Arduino Uno 3. Arduino Duemilanove 4. Arduino Diecimila 5. Arduino NG Rev. C 6. Arduino NG (Nuova Generazione) 7. Arduino Extreme dan Arduino Extreme v2 8. Arduino USB dan Arduino USB v2.0 Arduino Serial Menggunakan RS232 sebagai antarmuka pemrograman atau komunikasi computer. Contoh : Arduino Serial dan Arduino Serial v2.0 Arduino Mega Arduino jenis ini memiliki spesifikasi yang lebih tinggi, dilengkapi tambahan 12

pin digital, pin analog, port serial dan sebagainya. Contoh : Arduino Mega Arduino Mega 2560 Arduino Fio Arduino jenis ini lebih banyak untuk kegunaan nirkabel. Arduino Lylypad Arduino ini bentuknya seperti uang koin dan berukuran sangat kecil. Dengan ukuran tersebut, dapat digunakan secara fleksibel.contoh : LilyPad Arduino 00, LilyPad Arduino 01 LilyPad Arduino 02, LilyPad Arduino 03, LilyPad Arduino 04 13

Arduino BT Arduino mengandung modul Bluetooth untuk komunikasi nirkabel. Arduino Nano dan Arduino Mini Arduino ini berbentuk kompak dan digunakan pada bread board. Contoh : Arduino Nano 3.0 Arduino Nano 2.x Arduino Mini 04 Arduino Mini 03 Arduino Stamp 02 Dengan berbagai macam tipe Arduino maka dalam memilih yang terbaik, sebaiknya disesuaikan dengan kegunaannya dan kebutuhan. Komponen utama pada Arduino adalah mikrokontroller 8 bit yang diproduksi oleh ATMEL Corporation yang bermerek ATmega. Berbagai papan Arduino menggunakan tipe ATmega yang berbeda-beda bergantung pada spesifikasinya. Sebagai contoh, Arduino Uno menggunakan ATmega328 sedangkan Arduino Mega 2560 yang lebih canggih menggunakan ATmega 2560. [1] Layout untuk gambaran arsitektur Arduino Uno yang menggunakan ATmega328, dapat dilihat pada gambar 2.4 14

Keterangan gambar 2.4 sebagai berikut : Gambar 2.8 Arsitektur ATmega 328 Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) adalah antarmuka yang digunakan untuk komunikasi serial, seperti pada RS- 232, RS-422 dan RS-485. 2KB RAM pada memory kerja bersifat volatile (hilang saat daya dimatikan), digunakan oleh variabel-variabel di dalam program. 32KB ROM flash memory bersifat non-volatile, digunakan untuk menyimpan program yang dibuat dari computer. Selain program, flash memory juga menyimpan bootloader. Bootloader adalah programa 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-voaltile, digunakan untuk menyimpan data yang tidak boleh hilang saat daya dimatikan. Tidak digunakan pada papan Arduino. Central Processing Unit (CPU), bagian dari mikrokontroller untuk menjalankan setiap instruksi dari program. Port input/output (I/O), pin-pin untuk menerima data (input) digital atau analog dan mengeluarkan data (output) digital atau analog. [1] 15

2.2.2 Pengenalan Hardware Arduino Pada subbab ini, kita akan mengenal bagian-bagian penting dari Arduino yang menggunakan ATmega328 sebagai mikrokontroller-nya (yang telah dijelaskan pada subbab sebelumnya). Layout dari H/D Arduino bisa dilihat pada gambar 1.5. Sedangkan untuk deskripsi tiap pin. [1] dapat dilihat pada Tabel 2.2. Gambar 2.9 Layout Arduino UNO Tabel 2.2 Deskripsi Pin Arduino No Pin Keterangan Pin 14 pin input/output digital (0-13) Berfungsi : USB Berfungsi : Sebagai input atau output, dapat diatur oleh program Khusus untuk 6 buah pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11. Dapat juga berfungsi sebagai pin analog output, di mana tegangan output-nya dapat diatur. Biasanya untuk PWM. Fungsi pin output: sebuah pin output analog dapat deprogram antara 0-255, di mana hal itu mewakili nilai tegangan 0-5V. Memuat program dari computer ke dalam papan. 16

Jumper SV1 Q1 Kristal (quartz crystal oscillator) Tombol Reset S1 In-Circuit Serial Programming (ICSP) Komunikasi serial antara papan dan komputer. Sekaligus power untuk Arduino. Sambungan atau jumper untuk memilih sumber daya papan, apakah dari sumber eksternal atau menggunakan USB. Sambungan ini tidak diperlukan lagi pada papan Arduino versi terakhir karena pemilihan sumber daya eksternal atau USB dilakukan secara otomatis. Jika mikrokontroller dianggap sebagai sebuah otak, maka Kristal adalah jantungnya karena komponen ini menghasilkan detakdetak yang dikirim ke mikrokontroller agar melakukan sebuah operasi untuk setiap detaknya. Kristal ini dipilih yang berdetak 16 juta kali per detik (16 MHz). Untuk me-reset papan sehingga program akan mulai lagi dari awal. Perhatikan bahwa tombol reset ini bukan untuk menghapus program atau mengosongkan mikrokontroller. Port ICSP memungkinkan pengguna untuk memprogram mikrokontroller secara langsung, tanpa melalui bootloader. Umumnya pengguna Arduino tidak melakukan ini sehingga ICSP tidak terlalu dipakai walaupun disediakan. X1 Sumber daya eksternal Jika hendak disuplai dengan sumber daya eksternal, papan Arduino dapat diberikan tegangan DC antara 9-12V. 6 pin input analog (0-5) Pin ini sangat berguna untuk membaca tegangan yang dihasilkan oleh sensor analog, seperti sensor 17

suhu. Program dapat membaca nilai sebuah pin input antara 0-1023, di mana hal itu mewakili nilai tegangan 0-5V Pada tutorial ini menggunakan papan yang berbasis Arduino Uno. Saat pertama kali menggunakan Arduino, perlu diketahui, janganlah sering-sering menyentuh bagian bawah dari papan Arduino. Hal ini karena kita perlu hati-hati dengan listrik statis dan hubungan singkat karena bagian bawah papan Arduino tidak ditutup dengan lapisan pelindung. [1] Dianjurkan untuk tidak menyentuh bagian bawah atau kaki-kaki komponennya dengan tangan untuk menghindari bahaya listrik statis dari tubuh Anda. Sehingga perlu hati-hati juga meletakkan papan Arduino pada meja. Pastikan tidak ada logam atau cairan yang bisa mengakibatkan hubungan pendek yang bisa merusak komponen. Usahakan meletakkan papan Arduino pada alas berbahan plastik yang aman. [1] Untuk melakukan tes pertama kali saat papan Arduino dikeluarkan dari kotak pembungkusnya, Arduino dapat langsung disambungkan ke sebuah computer melalui kabel USB. Kabel USN tersebut selain berfungsi sebagai penghubung untuk pertukaran data, sekaligus mengalirkan arus DC 5 Volt untuk papan Arduino sehingga praktis tidak diperlukan sumber daya dari luar. Saat mendapat suplai daya, lampu LED indicator daya pada papan Arduino akan menyala menandakan bahwa ia siap bekerja. [1] Hal ini bisa dilihat pada gambar 2.6. Gambar 2.10 Arduino LED pada pin 13 18

Guna mengetahui Arduino kita bisa berfungsi atau tidak, kita bisa memanfaatkan LED pada pin 13, yang bisa kita buatkan program LED berkedip. Jadi, sangat mudah untuk menguji, apakah sebuah papan Arduino baru dalam kondisi baik atau tidak. Cukup sambungkan papan itu dengan sebuah komputer dan perhatikan apakah LED indikator daya menyala konstan dan LED dengan pin 13 itu menyala berkedip-kedip. [1] 2.3 Bluetooth Bluetooth adalah teknologi jarak pendek yang memberikan kemudahan koneksi bagi peralatan-peralatan nirkabel. Nama Bluetooth sendiri di ambil dari Raja Viking Denmark yang hidup di tahun 900M yang bernama Harald Blatand (Blatand dalam Bahasa Denmark yang berarti gigi biru atau Bluetooth). Dia adalah Raja Denmark yang mempersatukan Denmark dengan sebagian dari Norwegia mejadi satu kerjaan. Untuk itulah nama Bluetooth dipakai sebagai nama teknologi wireless yang mempersatukan peralatan-peralatan elektronik yang akan berkomunikasi dalam satu jaringan ini. Teknologi Bluetooth ini mampu mengirimkan baik data maupun suara. Agar dapat saling bertukar data dengan perangkat Bluetooth lainnya, kedua perangkat tersebut harus melakukan pairing terlebih dahulu. Pairing adalah sebuah proses dimana ada salah satu perangkat yang bertindak sebagai pencari (discover) dan perangkat lainnya menjadi yang dicari (discoverable). Setelah melakukan pairing tersebut barulah kedua perangkat tadi dapat saling bertukar data. 2.3.1 Jarak Maksimal Bluetooth Umumnya peralatan-peralatan Bluetooth dapat saling berkomunikasi dalam jarak yang sedang antara 1 hingga 100 m. Jarak maksimal ini dapat dihasilkan tergantung dari daya output yang digunakan dalam modul Bluetooth. Modul Bluetooth disini biasanya berupa satu IC chip komunikasi khusus yang telah mengimplementasikan protokol Bluetooth. Setidaknya terdapat tiga kelas Bluetooth berdasarkan daya output dari jarak jangkauannya yaitu : [6] 19

Daya kelas 1 yang beroperasi pada daya antara 100mW (10 dbm) hingga 1 mw (0 dbm) dan didesain untuk peralatan Bluetooth dengan jangkauan hingga 100 meter. Daya kelas 2 yang beroperasi antara 2,5 W (4 dbm) dan 0,25 mw (-6 dbm) dan didesain untuk jarak jangkauan hingga sekitar 10m. Daya kelas 3 memiliki daya maksmimal hingga 1 mw (0 dbm) dan bekerja untuk peralatan dengan jarak sekitar 1 meter saja. [6] 2.3.2 Lapisan Bluetooth secara fungsional a. Application Program Interface (API) Merupakan modul-modul software yang menghubungkan program aplikasi yang ada di host dengan sistem komunikasi Bluetooth Bluetooth yang ada. Contohnya : PPP (pada TCP/IP) dan OBEX (pada inframerah). b. Logical Link Control and Adaptation Protocol (L2CAP) L2CAP ini merupakan otak dari sistem Bluetooth. Fungsinya adalah untuk mengatur aspek tingkat tinggi dari masing-masing koneksi. Selain itu L2CAP juga bertanggung jawab terhadap proses konversi format data yang timbul antara berbagai API diatasnya dengan protokol Bluetooth yang lebih rendah. L2CAP ini diimplementasikan dalam bentuk software dan dapat dieksekusi baik dari sistem host maupun oleh prosesor lokal dalam sistem Bluetooth. c. Link Manager Link Manager bertanggung jawab untuk mengatur detil koneksi fisik dari peralatan Bluetooth. Modul inilah yang bertanggung jawab dalam menciptakan sambungan, memonitor status koneksinya saat ini, maupun menghentikan aktivitas koneksinya ketika diperintahkan atau jika terjadi kesalahan. Link Manager ini diimplementasikan dalam bentuk ssoftware maupun hardware. d. Baseband Baseband merupakan mesin digital dari sebuah sistem Bluetooth yang bertanggung jawab dalam proses pembentukan dan pendecode an paket data, mengkodekan dan mengatur koreksi kesalahan, enkripsi dan pengaturan koreksi kesalahan, enkripsi 20

dan deskripsi data untuk komunikasi yang aman, perhitungan pola frekuensi transmisi radio yang digunakan, menjaga sinkronisasi radio serta serta proses-proses detail lain yang berada ditingkat rendah yang berkaitan dengan komunikasi dengan modul Bluetooth lain. e. Radio Sistem Radio Bluetooth akan mengkonversi data digital baseband ke dan dari sebuah sinyal analog dengan frekuensi 2,4 GHz seperti telah disebutkan sebelumnya menggunakan teknik modulasi Gaussian Frequency Shift Keying (GFSK). Dengan karakteristik untuk komunikasi jarak pendek yang stabil dan kecepatan tinggi tersebut. [6] 21