BAB II
DASAR TEORI
2.1 Pengertian sistem pengukuran dan kontrol
Sistem pengukuran merupakan serangkaian kegiatan yang bertujuan untuk menentukan
angka tertentu guna menggambarkan karakteristik suatu objek ukur,
Sistem pengukuran
dibangun dari 3 elemen yang menyatu dan tidak dapat terpisahkan antara satu dengan lainnya. Ketiga elemen tersebut adalah transducer, signal conditioning dan display. Measured Value
Transducer
Signal Conditioning
Display
Gambar 2.1 Diagram sistem pengukuran[measurement17.com]
Sistem kontrol merupakan proses pengaturan dan pengendalian terhadap satu atau beberapa besaran (variabel, parameter) sehingga berada pada suatu harga atau dalam suatu rangkaian harga (range) tertentu. Komponen- komponen yang terdapat dalam sistem kontrol dapat lebih mudah digambarkan dengan diagram blok.
input yg diinginkan
Kontroler
Aktuator
Plant
Output
Sensor
Gambar 2.2 Diagram blok sistem kontrol[dasarkontrol.com]
2.2 Sensor/transducer
Sensor suhu merupakan suatu alat untuk mendeteksi suhu atau mengukur suhu pada ruangan atau sistem tertentu yang kemudian keluarannya diubah menjadi besaran listrik. Dalam
tugas akhir ini penulis menggunakan sensor temperatur LM35.
Gambar 2.3 Sensor temperatur LM 35
Adapun prinsip kerja IC temperatur sensor LM 35 adalah sebagai berikut : •
Suhu lingkungan di deteksi menggunakan bagian IC yang peka terhadap suhu .
•
Suhu lingkungan ini diubah menjadi tegangan listrik oleh rangkaian di dalam IC, dalam proses tersebut perubahan suhu berbanding lurus dengan perubahan tegangan output.
•
Pada seri LM35 Vout=10 mV/oC Tiap perubahan 1oC akan menghasilkan perubahan tegangan output sebesar 10mV
Sedangkan kelemahan dan kelebihan LM 35 adalah sebagai berikut :
Kelemahan: •
Low self-heating, sebesar 0.08 oC
•
Sensitivitas sensor minimum.
Kelebihan:
•
Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V
•
Rentang suhu yang jauh, antara -55 sampai +150 oC
•
Vout=10 mV/oC (Tiap kenaikan 1oC akan menghasilkan kenaikan tegangan output
sebesar 10mV)
2.3 Signal Conditioning Signal Conditioning adalah alat untuk mengubah sinyal dari transducer agar dapat terbaca oleh display. Tugas pengkondisi sinyal yang sering dilakukan adalah penguatan (amplification). Misalnya sinyal-sinyal lemah yang berasal dari termokopel, sebaiknya dikuatkan untuk meningkatkan resolusi pengukuran. Pengkondisi signal yang digunakan dalam tugas akhir ini ialah ADC (Analog to Digital Converter) internal yang ada pada mikrokontroler. 2.4 Display Display merupakan alat peraga yang digunakan untuk menampilkan sinyal yang dapat dipahami oleh pengguna alat ukur. LCD merupakan piranti peraga berupa plat tipis yang terdiri dari kumpulan pixel warna atau monokrom yang disimpan didepan reflector. Pada mikrokontroler display yang umum digunakan adalah LCD.
Gambar 2.4 LCD 2 x 16 [ digiware.com]
Untuk mengakses LCD 2×16 kita harus mengkonfigurasikan pin dari LCD dengan pin
I/O mikrokontroler tersebut. Konfigurasi dari pin-pin tersebut sebagai berikut:
Tabel 2.1 Konfigurasi Pin-Pin LCD 2 x 16 Pin
Deskripsi
1
Ground
2
Vcc
3
Pengatur Kontras
4
“RS” Instruction / Register Select
5
“RW” Read/Write LCD Register
6
“EN” Enable Clock
7-14
Data I/O
Urutan pin (1), umumnya, dimulai dari sebelah kiri (terletak di pojok kiri atas) dan untuk LCD yang memiliki 16 pin, 2 pin terakhir (15 & 16) adalah anoda dan katoda untuk backlighting. 2.5 Mikrokontroler Atmega 16
Mikrokontroler merupakan keseluruhan sistem komputer yang dikemas menjadi sebuah chip yang didalamnya sudah terdapat mikroprosesor.I/O, memori bahkan ADC. Berbeda dengan
mikroprosesor yang berfungsi memproses data (Heryanto,dkk,2008:1). Mikrokontroler AVR ( Alf and vegard’s Risc processor) memiliki arsitektur 8-bit. Dalam pengkodean dikemas dalam instruksi kode 16-bit, dan sebagian besar instruksi di eksekusi dalam
satu siklus clock atau dikenal dengan teknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing). Secara Umum AVR dikelompokan menjadi empat kelas, yaitu keluarga Atiny, AT90sxx, Atmega, AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing masing kelas adalah memori dan
fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, berbagai jenis mikrokontroler
diatas bisa dikatakan hampir sama. Pada penyusunan tugas akhir ini penulis menggunakan
Atmega 16. 2.5.1 Fitur Atmega16 Fitur-fitur yang dimiliki Atmega16 meliputi: 1. Mikrokontroler 8 bit yang memiliki kemampuan tinggi,dengan daya rendah 2. Memiliki kapasitas Flash memori 16 Kbyte,EEPROM 512 Byte dan SRAM 1 Kbyte. 3. Saluran I/O sebanyak 32 buah,yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D 4. CPU terdiri dari 32 register. 5. Unit interupsi internal dan eksternal. 6. Port USART untuk komunikasi serial. 7. Fitur peripheral Tiga buah timer dengan kemampuan perbandingan :
Dua buah timer/counter 8 bit dengan prescaler terpisah dan mode compare.
Satu buah timer/counter 16 bit dengan prescaler terpisah,mode compare dan mode capture
Real Time Counter dengan osilator tersendiri. 4 channel PWM 8 channel,10-bit ADC
8 channel-ended channel.
7 differential channel hanya pada kemasan TQFP.
2 differential channel dengan programmable gain 1x, 10x, atau 200x.
Byte-oriented Two-wire serial interface.
Programmable serial USART.
Antar muka SPI.
Watchdog Timer dengan oscillator internal.
On-chip Analog comparator.
Gambar 2.5 . Mikrokontroler Atmega 16 [Atmelatmega.co.id]
Gambar 2.6 Konfigurasi pin Atmega16 [datasheet Atmega16]
2.5.2 Konfigurasi pin Atmega16
Secara umum Konfigurasi dan fungsi pin Atmega16 dapat dijelaskan sebagai berikut:
1. VCC atau sumber tegangan positif. 2. GND ground ( - ). 3. Port A (P7….P0) merupakan pin input analog dari ADC.Port ini juga bisa dipakai sebagai I/O dua arah jika ADC tidak diperlukan. 4. Port B (P7 ….P0) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu Timer/Counter, komparator analog dan SPI. 5. Port C (P7 ….P0) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI, komparator analog, Timer Oscilator. 6. Port D (P7 ….P0) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, instrupsi eksternal dan komunikasi serial. 7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler. 8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal. 9. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC. 2.6. Downloader
Dalam Pemograman mikrokontroler diperlukan komponen tambahan yaitu downloader. Downloader berfungsi untuk mentransfer data/program yang telah dibuat pada mikrokontroler.
Umumnya downloader yang sering digunakan pada mikrokontroler adalah port paralel, akan tetapi port paralel penggunaannya jarang ditemukan,bahkan komputer sekarang sudah tidak di temukan adanya port parallel. Alternatifnya menggunakan port serial atau menggunakan USB.
Pada pembuatan tugas akhir ini, downloader yang digunakan adalah DI-USB AVR ISP V2
downloader.
DI-USB AVR ISP V2adalah USB downloader yang memiliki 2 fungsi, yaitu : pertama
dapat difungsikan sebagai ISP programmer mikrokontroler keluarga ATMEL-AVR, yang kedua
dapat difungsikan sebagai USB to Serial converter yang dapat digunakan untuk berkomunikasi
data antara komputer dengan mikrokontroler secara serial level TTL. Downloader ini kompatibel dengan AVR-Studio4, Bascom AVR, CodeVision AVR, dll. Spesifikasi Downloader: a. Fungsi 1, sebagai USB ISP Programmer b. Fungsi 2, sebagai USB To Serial TTL c. USART Speed up-to 38400 Bps d. Data size USART : 8 e. Parity : none f. Stopbit : 1
Downloader DI-USB AVR ISP V2 kompatibel dengan : a. AVR Studio4 b. BASCOM AVR c. CodeVisionAVR d. AvrOSP e. AvrDUDE
Gambar 2.7 Downloader DI-USB AVR ISP V2 [downloaderAVR.com]
2.7 Bahasa Pemograman C
2.7.1 Tipe data dasar
Tipe data merupakan bagian program yang paling penting karena tipe data akan mempengaruhi setiap instruksi yang akan dilaksanakan oleh komputer. Pemilihan tipe data yang tepat akan membuat proses operasi data menjadi lebih efisien dan efektif. Tipe data dalam bahasa C berdasarkan jenisnya dapat dibagi menjadi lima kelompok, yang dinamakan tipe data dasar. Tabel 2.2 Tipe data dasar
No
Tipe data
Keterangan
1
char
%c
Karakter/string
2
int
%i,%d
Intenger/bilangan bulat
3
float
%f
Float/bilangan pecahan
5
double
%lf
Pecahan ganda
6
void
-
Tidak bertipe
2.7.2 Operator
Format
presisi
Operator merupakan simbol atau kata yang dapat digunakan dalam program untuk melakukan suatu operasi atau manipulasi. Jenis- jenis operator pada bahasa C sesuai
dangan fungsi penggunaannya: a) Operator penugasan
Operator penugasan adalah suatu operator yang digunakan untuk memasukan
nilai pada suatu variable dan dilambangkan dangan”=” (sama dengan).
b) Operator aritmatika
Operator aritmatika adalah suatu operator yang berfungsi untuk melakukan
operasi-operasi matematika. Dalam bahasa C operasi aritmatika terbagi menjadi lima bagian diantaranya : Tabel 2.3 Operator aritmatika
Operator
Jenis Operasi
Contoh penggunaan
+
Penjumlahan
12 + 13 = 25
-
Pengurangan
10 – 8 = 2
*
Perkalian
3*6 = 18
/
Pembagian
21/7 = 3
%
Sisi bagi(modulus)
10%4 = 2
c) Operasi hubungan Operasi hubungan adalah operator yang digunakan untuk membandingkan dua buah operand. Yang termasuk kedalam operator hubungan diantaranya : Tabel 2.4 Operasi hubungan
Operator
Jenis operasi
Contoh penggunaan
==
Sama dengan
(8==8 =1)
>
Lebih besar
(8>9 =0)
<
Lebih kecil
(8<9 =1)
>=
Lebih besar sama dengan
(8>=7 =0)
<=
Lebih kecil sama dengan
(7<=8 =1)
!=
Tidak sama dengan
(8 != 9 = 1)
d) Operator logika Operator logika adalah operator yang digunakan dalam operasi yang hanya dapat menghasilkan nilai benar (true) atau nilai salah (false) atau operator dapat membandingkan. Berikut adalah beberapa operator logika: yang
Tabel 2.5 Operator logika
Operator
Jenis operasi
&&
AND
||
OR
!
NOT
Contoh penggunaan 1 && 0 = 0 1 || 0 = 1 !1=0
2.7.3 Kontrol program Untuk keperluan penyelesaian kasus, bahasa C menyediakan beberapa control program diantaranya : 1. Statement if Statement if digunakan untuk pemilihan yang berdasarkan pada satu kasus, dua kasus, atau lebih dari itu.pada statement yang lebih dari dua kasus biasanya menggunakan stetment if = else. 2. Statement switch Statement switch digunakan untuk melakukan pemilihan terhadap ekspresi atau kondisi yang memiliki nilai-nilai konstan.
3. Statement pengulangan
Statement ini digunakan untuk melakukan pengulangan suatu aksi terhadap suatu
program. Statement ini terdiri dari struktur for, struktur while, dan struktur do while.
2.7.4 Menampilkan data ke layar
Untuk keperluan menampilkan data/informasi, C menyediakan sejumlah fungsi diantaranya sebagai berikut :
1. Fungsi frintf()
Fungsi frintf () merupakan fungsi paling umum digunakan untuk menampilkan data.beberapa jenis data dapat ditampilkan ke layar dengan memakai fungsi ini. 2. Fungsi putchar() Fungsi putchar() digunakan khusus menampilkan sebuah karakter ke layar. Penampilan karakter tidak diakhiri perpindahan baris. 3. Fungsi scanf() Fungsi scanf() merupakan fungsi yang digunakan untuk memasukan berbagai jenis data. 4. Fungsi getchar() Fungsi getchar() digunakan khusus menerima masukan dari sebuah karakter dari keyboard.
2.8 Code Vision AVR Ada beberapa program yang dapat digunakan
sebagai editor dan compiler untuk
mikrokontroler AVR, salah satunya CodeVision. CodeVisionAVR adalah suatu alat bantu pemograman (programming tool) yang bekerja dalam lingkungan pengembangan perangkat lunak yang terintegrasi (Integrated Development Environment, IDE). Seperti aplikasi IDE
lainnya, CodeVisionAVR dilengkapi dengan source code editor, compiler, linker, dan dapat Studio AVR Studio untuk debugger nya. memanggil Atmel
Gambar 2.8 Layout CodeVisionAVR
2.9 Sistem refrigerasi Blast Chiller. Blast chiller merupakan metoda mendinginkan suatu produk terutama produk makanan dalam waktu yang relatif singkat, dengan bantuan kecepatan fan udara akan melewati coil evaporator sehingga udara dingin akan dihembuskan terhadap produk yang akan didinginkan tadi. Blast chiller memiliki bervariasi ukururan tergantung dari kapasitas/volume kabin. Blast Chiller merupakan mesin pendingin yang digunakan untuk proses pendinginan produk dengan cepat agar makanan terhindar dari pertumbuhan bakteri. Bakteri akan berkembang dengan cepat antara temperatur 8° C sampai 68° C. Agar suatu produk terhindar dari bakteri dibutuhkan proses penurunan temperatur dengan waktu singkat sehingga terhindar dari pertumbuhan bakteri. Metode Blast Chiller digunakan untuk proses pre-cooling suatu produk sebelum disimpan ke dalam tempat penyimpanan (storage).
Blast Chiller menggunakan kecepatan fan dalam proses pendinginannya, tergantung dari beban produk yang akan didinginkan kecepatan fan pada blast chiller dapat disetting.
Gambar2. 9 blast chiller [toko.mesin.blog]
Pada kontrol temperatur titik yang di ukur adalah temperatur produk Blast Chiller.
