BAB II LANDASAN TEORI

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1

Alat Penutup Botol Otomatis (Automatic Bottle Capper)

Pada dasarnya alat penutup botol dengan screw atau ulir pada bagian

kepalanya banyak dijumpai pada industri-industri minuman air mineral. Mesin tersebut dapat mengoperasikan beribu-ribu botol dalam satu hari. Mesin tersebut

menggunakan banyak aktuator untuk penggeraknya dan dikendalikan dengan

perangkat lunak yang super canggih dengan kebutuhan daya listrik yang sangat

besar. Bagi industri kecil dan menengah yang memerlukan alat penutup botol yang lebih sederhana, tentu akan mencari cara agar dapat menemukan alat yang dapat menutup botol secara otomatis dengan biaya yang lebih murah. Di pasaran, terdapat alat pemutar tutup botol otomatis yang sangat sederhana yang dioperasikan dengan cara mendekatkan alat ke bagian tutup botol, lalu dengan sedikit tekanan, maka alat tersebut akan memutarkan penutup botol sampai mengencang. Produk tersebut adalah ESTM Capping Machines yang diproduksi oleh Kinnex Cappers.

Gambar 2.1. ESTM Capping Machines

Rancang Bangun Alat Penutup Botol Otomatis Berbasis Microcontroller ATmega 16. Sub Judul : Sistem Pemutar Tutup Botol

Fitur alat ESTM Capping Machines :

•

Mengencangkan tutup botol dari ukuran 10mm hingga 70mm

•

Pengaturan torsi yang dapat disesuaikan

•

Mempunyai torsi yang presisi dan akurat

•

Besar torsi sekitar 2-45 inch.lbs

•

Decapper (membuka) dan Capper (menutup)

•

Mudah untuk diset-up dan mudah digunakan

•

Perubahan chuck yang cepat

Spesifikasi alat :

Tabel 2.1. Spesifikasi ESTM Capping Machines

Beroperasi pada 110 ~ 120 volt, 50 Hz, or 60 Hz. Model

Cap Range

Jarak Torsi

Tegangan (Volt)

Frekuensi (Hz)

ES™ 100

10mm-24mm

2-14 inch.lbs.

110 ~ 120

50/60

ES™ 200

15mm-33mm

7-18 inch.lbs.

110 ~ 120

50/60

ES™ 300

18mm-53mm

10-30 inch.lbs.

110 ~ 120

50/60

ES™ 400

24mm-70mm

12-45 inch.lbs.

110 ~ 120

50/60

Alat ini cukup diminati oleh pengguna, namun kekurangannya, alat ini tidak dapat bekerja menutup botol tanpa operator. Maka dari itu dibutuhkan alat yang tidak hanya dapat memutarkan tutup botol dengan baik, namun juga otomatis. Aplikasinya sama seperti pada industri-industri besar, menggunakan conveyor sebagai pengantar botol, namun lebih sederhana.

2.2

Motor DC Motor DC adalah salah satu aktuator yang prinsip kerjanya adalah dengan

magnet yang menghasilkan kerja berupa putaran. Motor DC paling sering digunakan sebagai aktuator dalam industri. Motor DC terdiri dari 2 bagian, yakni bagian stator (bagian yang diam) dan bagian rotor (bagian yang bergerak/berputar). Bagian stator terdiri dari : Rancang Bangun Alat Penutup Botol Otomatis Berbasis Microcontroller ATmega 16. Sub Judul : Sistem Pemutar Tutup Botol

•

Pelindung Mesin Pelindung mesin memiliki fungsi sebagai tempat jalannya fluksi magnet dan

sebagai tempat pegangan bagian lain. •

Kutub Magnet Kutub magnet pada bagian stator berfungsi sebagai pendistribusi fluksi

magnet ke bagian rotor.

•

Belitan Kutub Magnet Belitan kutub magnet berfungsi sebagai pembangkit fluksi magnet yang membentuk kutub-kutub magnet.

•

Terminal Terminal sebagai sarana atau tempat penyambungan kabel atau penghantar.

•

Bearing Bearing sebagai bantalan luncur rotor atau sebagai alat mempertahankan posisi rotor.

•

Sikat Sikat sebagai sarana pendistribusian besaran arus listrik dari bagian stator ke bagian rotor atau dari bagian rotor ke bagian stator.

Sedangkan bagian rotor, terdiri dari : •

Inti Rotor Inti rotor berfungsi sebagai tempat jalannya fluksi magnet dan sebagai pemegang belitan rotor.

•

Lilitan Rotor atau Belitan Jangkar Lilitan rotor atau belitan jangkar berfungsi sebagai tempat jalannya arus listrik.

•

Komutator Komutator berfungsi sebagai alat pengubah arus AC pada belitan motor menjadi arus DC.

•

Poros Rotor Poros rotor merupakan bagian rotor yang berfungsi sebagai tempat penjaga posisi rotor.


•

Lamel Lamel merupakan bagian dari komutator yang berfungsi sebagai untuk menghubungkan belitan rotor ke sikat.

Dinamo

Rotor

Commutator

Kutub Medan

Stator

Gambar 2.2. Prinsip Kerja Motor DC

Gambar di atas dapat di jelaskan sebagai berikut :

Saat koil atau lilitan dalam armature dialiri arus listrik maka armature akan menjadi magnet, sehingga sisi armature sebelah kiri menjadi magnet kutub utara dan sisi armature

sebelah kanan menjadi magnet kutub selatan. Akibatnya

magnet stator dan magnet rotor (armature) akan saling bertolak belakang sehingga armature akan berputar. Prinsip dasar motor DC didasarkan pada suatu gejala bahwa jika suatu penghantar yang berarus dilewatkan pada magnet maka akan menghasilkan suatu gaya gerak. Arah gerak dari penghantar tersebut ditentukan dengan kaidah tangan

kiri. Besar gaya gerak yang dihasilkan dapat dihitung melalui persamaan : F = BIl (N) ............................................................................................ (2-1) Dimana : F = Gaya / force (Newton) B = Kepadatan flux magnet (Weber) I = Arus listrik yang mengalir (Ampere) l = Panjang penghantar (Cm) Apabila penghantar terletak disekeliling rotor motor DC, maka akan timbul suatu gerak putar pada penghantar tadi. Karena gerak putar tersebut terjadi akibat adanya pengaruh medan magnet di sekitar rotor tadi. Apabila beban yang bekerja pada motor tidak berubah-ubah, maka timbul suatu daya (P) dengan satuan Watt, Torsi (T) dengan satuan Nm dan kecepatan sudut ( ) dengan satuan rad/s yang dapat dituliskan kedalam persamaan :


P = VxI (Watt) ...................................................................................................... (2-2) T = (Nm) ............................................................................................................ (2-3)

=

.................................................................................................................. (2-4)

Gambar 2.3. Bentuk Fisik Motor DC

2.3

Motor Servo Motor servo adalah sebuah motor dc yang dapat diatur torsi, sudut putar dan

kecepatannya. Di dalam motor servo terdapat rangkaian pengendali (driver) elektronik tersendiri yang dapat mengatur dan mengendalikan kinerja motor. Dalam kamus Oxfrod istilah “servo” diartikan sebagai “ a mechanism that control a large mechanis “ yang artinya sebuah mekanisasi yang mengendalikan mekanis yang lebih besar. Secara umum, motor servo harus memilki kemampuan yang baik dalam mengatasi perubahan yang cepat dalam posisi dan kecepatan. Motor ini terdiri dari sebuah motor, serangkaian gear, potensiometer dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran servo. Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel motor. Motor servo biasanya hanya bergerak mencapai sudut tertentu saja dan tidak kontinyu seperti motor DC maupun motor stepper. Walau demikian, untuk beberapa keperluan tertentu, motor servo dapat dimodifikasi agar bergerak kontinyu. Motor servo yang standard memiliki spesifikasi tiga posisi yaitu posisi 0 derajat, posisi 90 derajat, dan posisi 180 derajat. Pada dasarnya penggunaan servo itu menggunakan cara yang sama yaitu dengan memberikan lebar pulsa tertentu, hanya salah satu perbedaannya yaitu pada sudut putarnya. Untuk servo standard, sudut putarnya adalah 180 derajat yang dapat dioperasikan dalam dua arah (clock wise / counter clock wise).


Gambar 2.4. Penampang Motor Servo

2.4

Relay Relay adalah saklar elektrik otomatis yang didalamnya terdapat lilitan atau

induktor magnetik, yang apabila diberi tegangan akan mengakibatkan pegas pada

kontak saklar dalam relay tersebut bergerak dikarenakan adanya induksi magnetik. Secara prinsip, relay merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi (solenoid) di dekatnya. Ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak saklar akan menutup. Pada saat arus dihentikan, gaya magnet akan hilang, tuas akan kembali ke posisi semula dan kontak saklar kembali terbuka. Besarnya gaya magnet bergantung dari medan di celah udara pada inti magnet, jumlah lilitan kumparan, dan kuat arus yang mengalir. Untuk memperbesar kuat medan magnet dibentuk sirkuit magnet. Kontak-kontak atau kutub-kutub dari relay umumnya memiliki tiga dasar pemakaian yaitu : 1. Bila kumparan dialiri arus listrik maka kontaknya akan menutup dan disebut sebagai kontak Normally Open (NO). 2. Bila kumparan dialiri arus listrik maka kontaknya akan membuka dan disebut dengan kontak Normally Close (NC). 3. Tukar-sambung (Change Over/CO), jenis relay ini mempunyai kontak tengah yang normalnya tertutup tetapi akan membuat kontak dengan yang lain bila relay dialiri listrik. Berikut ini adalah simbol dari relay :


Gambar 2.5. Simbol Relay

Relay yang beredar di pasaran saat ini, sudah dilengkapi dengan 2 keadaan relay yaitu pada kaki-kaki relay terdapat kontak NO dan kontak NC. Jika

dibutuhkan relay sebagai sakelar NC, maka yang dihubungkan dengan rangkaian

adalah kaki bagian NC, namun jika yang dibutuhkan adalah relay dengan kontak

NO, maka jalur dihubungkan ke kaki NO. Berikut ini adalah gambar bagian kaki dari relay DC 5 kaki. Pin Normally Open (NO)

Pin Normally Close (NC)

Pin Supply Relay

Common Gambar 2.6. Konfigurasi Pin Relay

Dalam pemakaiannya biasanya relay yang digerakkan dengan arus DC dilengkapi dengan sebuah dioda yang di-paralel dengan lilitannya dan dipasang terbalik yaitu anoda pada tegangan (-) dan katoda pada tegangan (+). Ini bertujuan untuk mengantisipasi sentakan listrik yang terjadi pada saat relay berganti posisi dari on ke off agar tidak merusak komponen di sekitarnya.


2.5

Dioda Dioda adalah komponen aktif yang mempunyai dua saluran (anoda dan

katoda). Dioda mempunyai dua elektroda aktif dimana isyarat listrik dapat mengalir, dan kebanyakan dioda digunakan karena karakteristik satu arah yang

dimilikinya. Pada umumnya dioda berfungsi sebagai penyearah dikarenakan sifat kesearahan yang dimiliki sebagian besar jenis dioda. Fungsi umum lainnya dari adalah mengizinkan arus listrik mengalir dalam suatu arah (disebut kondisi dioda

bias forward) dan untuk menahan arus dari arah sebaliknya (disebut kondisi bias

reverse). Karenanya, diode dapat dianggap sebagai versi elektronik dari katup pada transmisi cairan. Berikut ini merupakan simbol elektronik dari dioda :

Gambar 2.7. Simbol Dioda

2.5.1. Bias Maju Dioda

Gambar 2.8. Dioda Dengan Bias Maju (Forward)

Gambar di atas merupakan gambar karakteristik dioda pada saat diberi bias maju (bias forward). Lapisan yang melintang antara sisi P dan sisi N diatas disebut sebagai lapisan deplesi (depletion layer), pada lapisan ini terjadi proses keseimbangan hole dan electron. Secara sederhana cara kerja dioda pada saat diberi bias maju adalah sebagai berikut, pada saat dioda diberi bias maju, maka elektron akan bergerak dari terminal negatif sumber tegangan menuju terminal positif sumber tegangan (berkebalikan Rancang Bangun Alat Penutup Botol Otomatis Berbasis Microcontroller ATmega 16. Sub Judul : Sistem Pemutar Tutup Botol

dengan arah arus listrik). Elektron yang mencapai bagian katoda (sisi N

dioda) akan membuat elektron yang ada pada katoda akan bergerak menuju anoda dan membuat depletion layer akan terisi penuh oleh

elekitron, sehingga pada kondisi ini dioda bekerja seperti kawat yang tersambung.

2.5.2. Bias Mundur Dioda

Gambar 2.9. Dioda Dengan Bias Negatif (Reverse)

Berkebalikan dengan bias maju, pada bias mundur (reverse) elektron akan bergerak dari terminal negatif sumber tegangan menuju anoda dari dioda (sisi P). Pada kondisi ini potensial positif yang terhubung dengan katoda akan membuat elektron pada katoda tertarik menjauhi depletion layer, sehingga akan terjadi pengosongan pada depletion layer dan membuat kedua sisi terpisah. Pada bias mundur ini dioda bekerja bagaikan kawat yang terputus dan membuat tegangan yang jatuh pada dioda akan sama dengan tegangan supply.

2.6

Transistor Transistor merupakan komponen semikonduktor yang biasanya digunakan

sebagai penguat dan sebagai rangkaian sakelar atau penyambung dan pemutus rangkaian. “Transistor dapat berfungsi sebagai semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya” (wikipedia- http://id.wikipedia.org/wiki/Transistor, 2012). Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B), Emitter (E) dan Collector (C). Tegangan yang di satu terminalnya misalnya Emitor dapat Rancang Bangun Alat Penutup Botol Otomatis Berbasis Microcontroller ATmega 16. Sub Judul : Sistem Pemutar Tutup Botol

dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar daripada arus input

Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus output Kolektor.

Berikut ini merupakan simbol dari transistor :

Gambar 2.10. Simbol Transistor

Transistor merupakan komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik

modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat).

Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil (stabilisator)

dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori dan fungsi rangkaian-rangkaian lainnya.

2.6.1. Transistor Sebagai Switching Seperti yang telah dijelaskan di atas bahwa salah satu fungsi dari transistor adalah sebagai sakelar. Untuk menghasilkan kondisi on/off seperti pada saklar, transistor dioperasikan pada salah satu titik kerjanya, titik saturasi dan cut off. Transistor akan aktif apabila diberikan arus pada basis transistor sebesar : IB = IB

(saturasi)..................................................................................(2-5)

Saat kondisi saturasi, transistor seperti sebuah saklar yg tertutup (on) sehingga arus dapat mengalir dari kolektor menuju emitor. Sedangkan saat kondisi cutoff, transistor seperti sebuah saklar yg terbuka (off) sehingga tidak ada arus yg mengalir dari kolektor ke emitor.


Gambar 2.11. Rangkaian Transistor Sebagai Switching

Untuk dapat berfungsi sebagai switch, switch, maka titik kerja transistor harus dapat berpindah pindah dari daerah saturasi (switch dalam keadaan “on”) ke daerah cut off (switch dalam keadaan “off”). Untuk jelasnya lihat gambar di bawah ini.

IB4

IB3 IB2 IB1

Gambar 2.12. Grafik Saturasi Transistror

Agar transistor dapat bekerja sebagai saklar, ada beberapa hal yg harus diperhatikan diantaranya : 1. Menentukan IC

Ic adalah arus beban yang akan mengalir dari kaki kolektor ke emitor. Besarnya arus beban ini tidak boleh lebih besar dari Ic maksimum yang dapat dilewatkan oleh transistor. Arus beban ini dapat dicari dengan persamaan berikut : Syarat :

............................................................. ............................................................. (2-6) Rancang Bangun Alat Penutup Botol Otomatis Berbasis Microcontroller ATmega 16. Sub Judul : Sistem Pemutar Tutup Botol

2. Menentukan hfe transistor

Setelah arus beban yang akan dilewatkan pada transistor diketahui maka selanjutnya adalah menentukan transistor yg akan dipakai

dgn syarat seperti berikut :

"#$ % & '

() *+*,() 89:

................................................... (2-7)

3. Menentukan Rb

Setelah transistor yang akan dipakai sebagai saklar ttelah elah ditentukan

maka selanjutnya adalah menentukan hambatan pada basis (Rb). Besarnya Rb ini dapat dicari dengan persamaan berikut:

() *+*,./

.......................................................................... ............................................................. ............. (2-8)

Atau dapat pula pula mancari Ib dengan menggunakan rumus sebagai berikut : 0- 1 23,-404253

.................................................... ................................ (2-9) ..................................

6

Untuk menentukan Rb rumusnya adalah sebagai berikut : !

66 1 67

(6

....................................................................... (2-10)

2.6.2. Transistor 2N2222

Transistor 2N2222 adalah transistor NPN yang biasanya digunakan untuk aplikasi pensaklaran ((switch switching) dan penguatan linear ((linear linear amplification). Transistor amplification). Transistor 2N2222 dapat melewatkan arus maksimum hingga 800mA, dan tegangan maksimum 40V. Konfigurasi kaki transistor dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 2.13. Konfigurasi Kaki Transistor 2N2222


Keterangan :

1. Emitter

2. Basis 3. Kolektor

Gambar 2.14. Bentuk Fisik Transistor 2N2222

Microcontroller

2.7

Microcontroller adalah suatu sistem mikroprosesor yang lengkap dan dikemas dalam bentuk sebuah IC (single chip). IC microcontroller memiliki perangkat penunjang seperti yang terdapat dalam mikrokomputer yaitu unit pusat pengolahan data (Central Processing Unit), unit memori (ROM dan RAM) dan unit I/O. Selain itu terdapat juga fasilitas -fasilitas seperti timer, counter, dan kontrol interupsi (Interrupt Control). Secara harfiah, microcontroller dapat dikatakan sebagai pengendali minimalis untuk sebuah sistem elektronika. Dahulu, untuk membuat sebuah sistem elektronika dibutuhkan banyak komponen seperti IC TTL dan CMOS, transistor, dan sebagainya, namun kini, dengan microcontroller semua sistem terpusat pada satu IC saja. Dengan microcontroller ini pula, sistem yang dahulunya kompleks bisa jadi lebih sederhana, murah, dan efisien. Seiring dengan berkembangnya zaman, maka teknologi microcontroller pun mengalami peningkatan. ATMEL yang sebelumnya memproduksi jenis MCS, lalu beberapa tahun kemudian mengeluarkan jenis baru yaitu AVR yang mempunyai kecepatan kerja yang lebih tinggi dibandingkan dengan MCS.


Gambar 2.15. Contoh Perkembangan Microcontroller ATMEL

Pada penggunaannya, microcontroller ditempatkan pada suatu rangkaian

minimum. Sistem minimum adalah suatu rangkaian yang dirancang dengan sistem

menggunakan komponen-komponen seminimum mungkin untuk mendukung kerja microcontroller sesuai yang kita inginkan. Pada umumnya suatu microcontroller membutuhkan dua elemen utama yang membentuk sebuah sistem minimum (selain power supply). Elemen tersebut adalah kristal (XTAL) dan rangkian RESET. Elemen kristal (XTAL) pada sistem minimum berfungsi untuk pembangkit data yang bersifat timer (semacam clock) atau pulsa digital. Oleh karena itu kristal memiliki nilai frekuensi yang dapat dipilih sesuai kebutuhan. Sedangkan elemen rangkaian reset berfungsi untuk membuat microcontroller kembali ke setingan awal yang artinya microcontroller tersebut memulai membaca program kembali. Rangkaian reset terdiri dari tombol push button sebagai pembangkit reset, kapasitor sebagai anti-bouncing, dan resistor pull-up untuk memberikan logik 1 pada tombol reset yang ditekan.

2.7.1

Microcontroller ATmega 16

Microcontroller ATmega16 secara umum memiliki CPU 8 bit, memori, port I/O yang dapat diprogram, timer dan counter, sumber interupt, ADC, USART, EEPROM, program serial yang dapat diprogram, osilator dan clock. ATmega16 merupakan memori dengan teknologi nonvolatile memory, artinya isi memori tersebut dapat diisi ulang ataupun di hapus berulang kali. Memori ini biasa digunakan untuk menyimpan instruksi

(perintah)

berstandar

ATmega16

code

sehingga


tidak

membutuhkan external memory (memori luar) untuk menyimpan sumber

kode tersebut. ATmega16 dilengkapi dengan 32 jalur I/O yang dapat digunakan untuk mengakses data dari luar dan mengeluarkan data.

Komponen ATmega16 dibuat dengan konfigurasi pin dan set intruksinya sesuai dengan standart industri dari keluarga microcontroller ATmega16. Gambar berikut merupakan konfigurasi pin dari

microcontroller

ATmega16.

Gambar 2.16. Konfigurasi Pin ATMEGA16

Fungsi-fungsi tiap pin : 1.

Port B, yaitu pin nomor 1 sampai 8 (PB0-PB7) Port I/O 8-bit dengan resistor pull-up internal tiap pin. Buffer port B memiliki kapasitas menyerap dan mencatu. Fasilitas khusus dari port B ini adalah adanya In-System Programming, yakni PB5 sebagai MOSI, PB6 sebagai MISO, PB7 sebagai SCK.

2. Pin nomor 9 (RESET). 3. Pin nomor 10 (VCC) sebagai tegangan supply. 4. Pin nomor 11 (GND) sebagai ground. 5. Pin nomor 12 (XTAL2) sebagai pin keluaran osilator. 6. Pin nomor 13 (XTAL1) sebagai pin masukan osilator. 7. Port D, yaitu pin nomor 14 sampai 21 (PD0..PD7) Port I/O 8-bit dengan resistor pull-up internal tiap pin. Buffer port D memiliki kapasitas menyerap dan mencatu. Fasilitas khusus dari port D ini Rancang Bangun Alat Penutup Botol Otomatis Berbasis Microcontroller ATmega 16. Sub Judul : Sistem Pemutar Tutup Botol

yakni PD0 sebagai RXD, PD1 sebagai TXD, PD2 sebagai

interrupt. 8. Port C, yaitu pin nomor 22 sampai 29 (PC0-PC7) Port I/O 8-bit

dengan resistor pull-up internal tiap pin. Buffer port C memiliki kapasitas menyerap dan mencatu. 9. Pin nomor 30 (AVcc) AVcc adalah pin tegangan masukan untuk

A/D converter. AVcc harus dihubungkan ke Vcc walaupun ADC

tidak digunakan.

10. Pin nomor 31 (GND) dihubungkan ke ground.

11. Pin nomor 32 (AREF) sebagai pin tegangan referensi analog untuk ADC.

12. Port A, yakni pin nomor 33 sampai 40 (PA0-PA7) Port I/O 8-bit dengan resistor pull-up internal tiap pin. Buffer port D memiliki kapasitas menyerap dan mencatu. Fungsi lain dari pin ini adalah sebagai input ADC.

Gambar 2.17. Bentuk Fisik IC ATmega 16

2.8

Pemrograman BASCOM Software aplikasi yang digunakan untuk pemrograman ATmega16 adalah

BASCOM (Basic Compiler) AVR. BASCOM AVR ini menggunakan bahasa tingkat tinggi yang merupakan pengembangan dari bahasa Basic. Compiler ini berfungsi untuk mengubah format program kedalam format heksadesimal agar program yang telah dibuat dapat dimengerti oleh microcontroller. BASCOM (Basic Compiler) AVR merupakan suatu perangkat lunak untuk memrogram hardware yang diimplementasikan pada microcontroller jenis AVR. Kumpulan karakter pada BASCOM terdiri dari karakter alphabet, karakter angka, dan karakter khusus. Karakter alphabet dalam BASCOM terdiri dari huruf kapital Rancang Bangun Alat Penutup Botol Otomatis Berbasis Microcontroller ATmega 16. Sub Judul : Sistem Pemutar Tutup Botol

(A-Z) dan huruf kecil (a-z). Sedangkan karakter angka pada BASCOM adalah 0

9. Huruf A-H dapat digunakan sebagai bagian angka heksadesimal.

Perancangan perangkat lunak dilakukan dengan membuat deskripsi cara kerja, lalu membuat algoritma, dan selanjutnya membuat diagram alir terlebih dahulu dari perangkat lunak yang akan direalisasikan. Setelah itu baru lah

membuat program pada software BASCOM-AVR version 1.11.9.5.

2.8.1. Program “Getkbd”

Untuk pemrograman keypad dengan menggunakan software BASCOM-

AVR version 1.11.9.5. terdapat perintah “getkbd” yang berfungsi sebagai

program otomatis pembacaan keypad. Perintah “getkbd” ini berfungsi untuk

scan keypad matrix dan mengembalikan nilai dari tombol yang ditekan. Untuk anti-bouncing keypad, digunakan perintah “debounce”. Debounce berfungsi menghilangkan bouncing pada keypad dengan sistem waktu tunda. Untuk nilai debounce itu sendiri,

default nya sebesar 20, untuk nilai

maksimum nya 255. Waktu tunda ini bersifat optional, bisa dipakai maupun tidak.

2.9

Push Button Push button adalah salah satu jenis saklar yang secara mendasar fungsinya

sama dengan semua saklar lainnya yaitu melakukan kontak nyala-padam (on-off) dengan cara membuka dan menutup sirkuit listrik. Push button adalah saklar yang beroperasi dengan cara ditekan, dan bisa melakukan dua fungsi berbeda, yakni menutup sirkuit bila ditekan (Normally Open), atau justru membuka sirkuit bila ditekan (Normally Close). Jika tekanan dilepaskan atau terjadi tekanan berikutnya, maka akan menormalkan kembali tombol ke posisi semula dan sirkuit kembali ke status semula.

Gambar 2.18. Simbol Saklar Push button Secara Umum


Ada beberapa jenis Push button, diantaranya adalah sebagai berikut :

1. PTM (push to make) switch atau NOPB (normally-open push-button) Push button jenis ini bekerja apabila tombol ditekan maka akan menutup

sirkuit. Contoh tombol PTM atau NOPB adalah seperti yang digunakan sebagai tombol klakson sepedamotor dan mobil. 2. PTB (push to-break) switch atau NCPB (normally-close push-button)

Push button jenis ini bekerja apabila tombol ditekan, maka akan

membuka sirkuit. Jika tekanan dilepaskan atau terjadi tekanan

berikutnya, maka akan menormalkan kembali tombol ke posisi semula

dan sirkuit kembali ke status semula. Contoh tombol PTB atau NCPB adalah seperti yang digunakan sebagai tombol penyala lampu

penerangan-dalam pada pintu kulkas dan pintu mobil, dimana lampu padam bila pintu ditutup dan sebaliknya menyala bila pintu dibuka.

Gambar 2.19. Macam-Macam Push Button

2.10

Keypad

Keypad terdiri dari sejumlah saklar, yang terhubung sebagai baris dan kolom. Secara istilah, key berarti kunci atau tombol dan pad berarti alas atau papan, sehingga

penggabungannya

menghasilkan

kata

papan

tombol.

Keypad

merupakan salah satu jenis perangkat antar muka (interface) yang umum dijumpai pada sistem embedded atau sistem microcontroller. Keypad yang paling umum digunakan adalah keypad matriks 4x4 atau 3x4. Fungsi kerja keypad sama dengan tombol push button, namun dengan kombinasi baris dan kolom maka banyaknya tombol yang digunakan dapat diefektifkan menggunakan konfigurasi matriks.


Gambar 2.20. Keypad Matriks

Gambar diatas adalah perangkat keras keypad. Umumnya terdapat 3 jenis

keypad matriks 4x4, antara lain : •

Keypad Matriks 4x4 Push button

•

Keypad Matriks 4x4 Flat

•

Keypad Matriks 4x4 dengan micro switch (buatan) Ketiga keypad tersebut memiliki rangkaian dasar seperti pada gambar

skematik, terlihat bahwa sebenarnya keypad adalah saklar-saklar yang dirancang sedemikian rupa dengan konsep matriks, sehingga dengan penekanan tombol tertentu akan menghubungkan kolom dengan baris tertentu, misal: •

Saat menekan tombol 2 berarti menghubungkan Kolom 2 dengan Baris 1

•

Saat menekan tombol 6 berarti menghubungkan Kolom 3 dengan Baris 2

•

Saat menekan tombol C berarti menghubungkan Kolom 4 dengan Baris 3

•

Saat menekan tombol S* berarti menghubungkan Kolom 1 dengan Baris 4

•

Dan seterusnya Dengan memahami konsep tersebut, maka keypad dapat dirancang sendiri

menggunakan micro switch, termasuk keyboard yang memiliki fungsi lebih banyak dengan menambah nilai matriksnya misal keypad matriks 8x8. Untuk aplikasi dengan microcontroller, Keypad 4x4 dapat dihubungkan dengan 1 buah port microcontroller menggunakan sistem scanning. Karena keypad berupa saklar yang menghubungkan pin-pin pada kaki micro memiliki tahanan 0 ohm, sebaiknya ditambahkan resistor dengan nilai tertentu untuk mencegah kerusakan pada mikro tersebut karena bouncing. Namun pada aplikasi pemrograman


BASCOM, terdapat perintah untuk anti-bouncing, yaitu perintah debounce,

sehingga dapat mencegah kerusakan pada mikro.

Gambar 2.21. Bentuk Fisik Keypad Matriks 4x4

2.11

LCD (Liquid Crystal Display) Sarana penampil (display) jenisnya sangat beragam, contohnya seperti

Cathode Ray Tube (CRT), Liquid Crystal Display (LCD), Dot Matrix, Seven Segment, dan lain sebagainya. Masing-masing sarana penampil tersebut memiliki kelebihan dan kekurangan, tentu saja semuanya tergantung kepada aplikasi penampil yang akan digunakan. Pada alat ini digunakan sarana penampil berupa LCD karena cenderung lebih mudah dalam aplikasinya dan dapat menampilkan karakter baik berupa huruf maupun angka. LCD juga memiliki ukuran yang bermacam-macam, seperti LCD dengan jumlah 1-4 baris, 16-40 karakter per baris, dan sebagainya. Salah satu contoh LCD yang disebutkan diatas adalah LCD 2x16. Gambar LCD 2x16 ini ditunjukkan pada gambar berikut.

Gambar 2.22. LCD 2x16


Pada umumnya LCD ini memiliki 16 pin yang terdiri dari delapan pin jalur

data (D0-D7), tiga pin jalur kontrol (RS, E, dan RW), pin sumber tegangan dan

ground, sebuah pin driver LCD dan dua pin backlight. Tabel berikut menunjukkan konfigurasi dari pin-pin LCD tersebut. Tabel 2.2. Konfigurasi Pin LCD

Pin

Simbol

Fungsi

1

GND

Data bus line 7 (MSB) Power supply (GND)

2

Vcc

Data bus line 6 Power supply (+5V)

3

VO

Pengaturan kontras LCD

4

RS

Register Select, H = Baca, L = instruksi

5

R/W

Read/Write, H = Baca, L = tulis

6

E

Enable Signal

7

D0

Data Bit 0

8

D1

Data Bit 1

9

D2

Data Bit 2

10

D3

Data Bit 3

11

D4

Data Bit 4

12

D5

Data Bit 5

13

D6

Data Bit 6

14

D7

Data Bit 7

15

A+

Led Backlight (+)

16

A-

Led Backlight (-)

Dalam mengatur tampilan LCD diperlukan karakter generator, yaitu bentukbentuk karakter yang dapat ditampilkan. Urutan dan posisi dari karakter yang akan ditampilkan dan pergantian ke display harus disimpan dan digabungkan kemudian disimpan dalam RAM. Semua pengontrol tampilan ini telah dibentuk dalam satu IC module LCD yang berfungsi menerima kode-kode karakter (8-bit per karakter) dari suatu mikroprosesor atau komputer kemudian menyimpannya di Display Data RAM (DD RAM). Rancang Bangun Alat Penutup Botol Otomatis Berbasis Microcontroller ATmega 16. Sub Judul : Sistem Pemutar Tutup Botol

Untuk menampilkan satu karakter, posisi data pada tampilan dikirim ke

register instruksi dan diikuti karakter ke register data. Modul LCD akan

menghubungkan karakter dengan pola karakter pada CG ROM dan mengirimkan pola karakter pada display sesuai posisinya. Posisi dari tampilan dapat dikurangi atau ditambah secara otomatis tergantung dari inisialisasi yang dilakukan sebelum

mengisi karakter. Sehingga dapat mengirimkan karakter yang berurutan (string yang lebih dari satu karakter) dan akan ditampilkan satu string yang kontinyu.

Langkah awal sebelum menampilkan karakter pada LCD adalah melakukan inisialisasi untuk LCD terlebih dahulu. Inisialisasi LCD adalah hal yang

terpenting karena apabila inisialisasi gagal maka tampilan pada LCD atau yang

akan ditampilkan pada LCD adalah karakter-karakter aneh. Tahap inisialisasi berisi konfigurasi-konfigurasi untuk LCD yang akan digunakan. Adapun konfigurasi yang harus diatur pada tahap inisialisasi ini adalah sebagai berikut : •

Banyaknya bit data interface dengan MPU yang digunakan (8-bit atau 4-bit)

•

Jumlah baris pada LCD yang digunakan

•

Pergeseran kursor

•

Pergeseran tampilan

•

Kursor atau tanpa kursor, berkedip atau tidak berkedip.

2.12

Regulator Regulator adalah rangkaian regulasi atau pengatur tegangan keluaran dari

sebuah catu daya agar efek dari naik atau turunnya tegangan jala-jala tidak mempengaruhi tegangan catu daya sehingga menjadi stabil. Ada 4 jenis regulator : 1. Regulator dengan Zener 2. Regulator Zener Follower 3. Regulator dengan op-amp 4. Regulator dengan IC (Integrated Circuit)


2.12.1. Regulator IC (Integrated Circuit)

terintegrasi yang berfungsi mengatur (membatasi) arus tegangan listrik

yang dihasilkan oleh altenator atau sumber tegangan. Sekarang mestinya tidak perlu susah payah lagi mencari op-amp, transistor dan komponen lainnya untuk merealisasikan rangkaian regulator karena rangkaian

semacam ini sudah dikemas menjadi satu IC regulator tegangan tetap.

IC regulator adalah suatu circuit / rangkaian elektronik yang

Salah satu metode agar dapat menghasilkan tegangan output DC stabil

adalah dengan menggunakan IC 78XX untuk tegangan positif dan IC

79XX untuk tegangan negatif dalam sistem Regulator Tegangan. 1. IC 7805 untuk menstabilkan tegangan DC +5 Volt 2. IC 7809 untuk menstabilkan tegangan DC +9 Volt 3. IC 7812 untuk menstabilkan tegangan DC +12 Volt 4. IC 7824 untuk menstabilkan tegangan DC +24 Volt 5. IC 7905 untuk menstabilkan tegangan DC -5 Volt 6. IC 7909 untuk menstabilkan tegangan DC -9 Volt 7. IC 7912 untuk menstabilkan tegangan DC -12 Volt 8. IC 7924 untuk menstabilkan tegangan DC -24 Volt

Komponen ini biasanya sudah dilengkapi dengan pembatas arus ( current limiter ) dan juga pembatas suhu ( thermal shutdown ). Komponen ini hanya tiga pin dan dengan menambah beberapa komponen saja sudah dapat menjadi rangkaian catu daya yang ter-regulasi dengan baik. Misalnya 7805 adalah regulator untuk mendapat tegangan 5 volt, 7812 regulator tegangan 12 volt dan seterusnya, sedangkan seri 79XX misalnya adalah 7905 dan 7912 yang berturut-turut adalah regulator tegangan negatif 5 dan 12 volt. IC regulator tersebut akan bekerja sebagai regulator tegangan DC yang stabil jika tegangan input di atas atau sama dengan MIV (Minimum Input

Voltage),

sedangkan

arus

maksimum

beban

output

yang

diperbolehkan harus kurang dari atau sama dengan MC (Maximum Current) sesuai karakteristik masing-masing. Rancang Bangun Alat Penutup Botol Otomatis Berbasis Microcontroller ATmega 16. Sub Judul : Sistem Pemutar Tutup Botol

Tabel 2.3. Nilai MIV dan MC IC Regulator

Type Number 78L05 78L12 78L15

Regulation Voltage

Maximum Current

+5V +12V +15V

0.1A 0.1A 0.1A

Minimum Input Voltage +7V +14.5V +17.5V

78M05 78M12 78M15

+5V +12V +15V

0.5A 0.5A 0.5A

+7V +14.5V +17.5V

7805 7806 7808 7812 7815 7824

+5V +6V +8V +12V +15V +24V

1A 1A 1A 1A 1A 1A

+7V +8V +10.5V +14.5V +17.5V +26V

78S05 78S09 78S12 78S15

+5V +9V +12V +15V

2A 2A 2A 2A

+8V +12V +15V +18V

Berikut ini adalah gambar rangkaian dasar regulator tegangan dengan input DC stabil.

Gambar 2.23. Rangkaian Dasar IC Regulator

Untuk mengetahui susunan kaki IC regulator 78XX dan 79XX, dapat dilihat dari gambar berikut :


Gambar 2.24. Susunan Kaki IC Regulator 78XX

Keterangan :

1. INPUT

2. GND

3. OUTPUT

Gambar 2.25. Susunan Kaki IC Regulator 79XX

Keterangan : 1. GND 2. INPUT 3. OUTPUT

Gambar 2.26. Bentuk Fisik IC Regulator


BAB II LANDASAN TEORI

Recommend Documents