BAB II LANDASAN TEORI
2.1. Sistem Penetasan Telur Sistem penetasan telur
untuk menambah populasi unggas
( ayam
kampung ) di tingkat petani masih mengandalkan cara tradisional yaitu dengan cara indukan mengerami telur bakal anakan selama 21 hari. Walaupun demikian permintaan akan ayam kampung masih terus saja ada dan dipenuhi dari sistem penetasan secara alami. Untuk produksi massal penetasan telur semacam ini tidaklah ekonomis,dilain sisi permintaan terus meningkat. Sebagai solusinya adalah dibuat mesin penetas untuk menggantikan induk ayam mengerami telur-telurnya, mesin bekerja secara otomatis dengan mengatur suhu dan kelembaman, dan pemutaran telur secara berkala berdasarkan waktu yang telah diseting. Desain mesin penetas dibuat dengan ukuran panjang 40cm, lebar 30cm dan tinggi 40cm yang mampu menampung telur ayam kampung antara 20-30 butir dalam sekali penetasan, pada prinsipnya penetasan telur dengan alat tetas buatan merupakan tiruan dari sifat-sifat alamiah unggas saat mengeram. Keberhasilan penetasan telur dengan mesin penetas akan tercapai bila memperhatikan beberapa perlakuan sebagai berikut : Telur tetas ditempatkan dalam mesin tetas dengan posisi yang tepat. Panas (suhu) dalam ruangan mesin tetas selalu dipertahankan. Pembalikan telur secara berkala setiap hari selama proses pengeraman
6
7
Ventilasi harus sesuai agar sirkulasi udara dalam ruang mesin tetas berjalan dengan baik Kelembaman udara didalam mesin selalu dikontrol agar sesuai untuk perkembangan embrio didalam telur Agar telur yang akan ditetaskan sesuai dengan keinginan maka beberapa persyaratan berikut harus dipenuhi antara lain adalah:
2.1.1. Suhu dan Perkembangan Embrio Embrio didalam telur unggas akan cepat berkembang selama suhu telur berada pada kondisi yang sesuai dan akan berhenti berkembang jika suhunya kurang dari yang dibutuhkan, suhu untuk perkembangan embrio dalam telur ayam antara 101o - 105oF ( 38,33o – 40oC ) . dengan kondisi ini embrio akan berkembang sempurna dan akan menetas namun, sumber panas yang digunakan untuk mencapai suhu yang dibutuhkan biasanya kurang stabil. Untuk itu kontrol terhadap suhu didalam ruangan harus dilakukan selama proses penetasan berlangsung.
2.1.2. Kelembaman Dalam Induk Buatan Selama penetasan berlangsung, diperlukan kelembaman udara yang sesuai dengan perkembangan dan pertumbuhan embrio, kelembaman untuk telur ayam berkisar antara 52 – 50% , kelembaman juga sangat berpengaruh terhadap proses metabolism kalsium (Ca) pada embrio. Saat kelembaman tinggi , perpindahan Ca dari kerabang telur ke tulang-tulang dalam perkembangan embrio akan lebih banyak.
8
Munculnya kelembaman didalam ruang penetasan diakibatkan oleh suhu yang meningkat. Adanya peningkatan suhu tersebut dapat menguapkan air yang ada didalamnya sehingga tercipta kelembaman.
2.1.3. Ventilasi Ventilasi yang cukup adalah penting untuk diperhatikan mengingat didalam telur ada embrio yang juga bernafas dalam perkembangannya dan memerlukan O2 dan membuang CO2. Dalam operasi mesin penetas, lebar lubang bukaan ventilasi harus diatur agar cukup ada sirkulasi udara dan dengan memperhatikan penurunan tingkat kelembaman udaranya. Jumlah O2 yang dibutuhkan untuk perkembangan embrio akan semakin tinggi bila embrionya semakin besar.
2.1.4. Pemutaran Telur Pemutaran dilakukan untuk memindahkan posisi tray didalam mesin incubator agar terjadi sudut 30 – 45 derajat untuk tiap tiap waktu yang ditetapkan secara berkesinambungan dan bergantian sudutnya. Pemutaran telur sedikitnya adalah 3 kali sehari atau 5 kali sudah lebih dari baik untuk mencegah embrio telur melekat pada selaput membran bagian dalam telur. Oleh sebab itu jangan pernah membiarkan telur tetas tidak dibalik atau diputar posisinya dalam 1 hari pada masa penetasan telur. Pemutaran telur tersebut dilakukan dalam 18 hari pertama penetasan. Tetapi JANGAN membalik telur sama sekali pada 3 hari terakhir menjelang telur
9
menetas. Pada saat itu telur tidak boleh diusik karena embrio dalam telur atau anak ayam yang akan menetas tersebut. Untuk memudahakan proses penetasan telur , seperti yang sudah dijelaskan diatas, penulis merancang sebuah mesin tetas yang dioperasikan secara otomatis untuk memenuhi ke empat hal tersebut, dengan menggunakan sebuah mikro kontroler.
2.2. ARDUINO Adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source, diturunkan dari Wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. Arduino juga memiliki fasilitas untuk berkomunikasi dengan computer, Arduino lain atau juga mikrokontroler lainnya pada ATmega328. Sebuah FTDI FT23RL pada saluran komunikasi serial board ini melalui USB dan driver FTDI yang menfasilitasi port com virtual untuk perangkat lunak pada komputer Perangkat lunak pada Arduino termasuk monitor serial yang menghubungkan data tekstual sederhana dikirim ke Arduino. Pada board Arduino akan muncul dua lampu LED (TX dan RX ) ketika ada proses transfer data dari program Arduino ke perangkat keras (Hardware), dengan demikian menandakan bahwa sedang ada proses upload data.Setiap pin digital pada Arduino bias dihubungkan kedalam suatu alat, misalnya LCD (Liquid Cristal Display), Sensor, Buzzer dan lain- lain . Arduino ini bisa dijalankan di komputer dengan berbagai macam platform karena didukung atau berbasis Java. Source program yang kita buat untuk aplikasi
10
mikrokontroler adalah bahasa C/C++ dan dapat digabungkan dengan assembly. Penulis menggunakan arduino berbasis mikrokontroler AVR dilingkungan jenis ATMEGA yaitu ATMEGA 8, 168, 328 dan 2650. Dari tampilan kedua dapat dibagi menjadi 3 jendela yaitu: Menu dan tombol icon, editor dan pesan. Pada bagian bawah terlihat jenis mikrokontroler atau board arduino saat ini yaitu Board Arduino BT dengan mikrokontroler ATmega328 dengan menggunakan kanal serial COM7 untuk upload hasil kompilasi dan komunikasi konsole serial. Pada masa lalu hingga saat ini bekerja dengan hardware berarti membuat rangkaian menggunakan berbagai komponen elektronik seperti resistor, kapasitor, transistor dan sebagainya. Setiap komponen disambungkan secara fisik dengan kabel atau jalur tembaga yang disebut dengan istilah “hard wired” sehingga untuk merubah rangkaian maka sambungan-sambungan itu harus diputuskan dan disambung kembali. Dengan hadirnya teknologi digital dan microprocessor fungsi yang sebelumnya dilakukan dengan hired wired digantikan dengan programprogram software. Ini adalah sebuah revolusi di dalam proses prototyping. Software lebih mudah diubah dibandingkan hardware, dengan beberapa penekanan tombol kita dapat merubah logika alat secara radikal dan mencoba versi ke-dua, ke-tiga dan seterusnya dengan cepat tanpa harus mengubah pengkabelan dari rangkaian. Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang di dalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Mikrokontroler itu sendiri adalah chip atau IC (integrated circuit) yang menggunakan computer. Tujuan menanamkan program pada mikrokontroler adalah agar rangkaian elektronik dapat membaca
11
input, memproses input tersebut dan kemudian menghasilkan output sesuai yang diinginkan. Jadi mikrokontroler bertugas sebagai otak yang mengendalikan proses input, dan output sebuah rangkaian elektronik. Spesifikasi Mikrokontroler Atmega328 Tegangan Operasi 5V Tegangan Input (disarankan) 7-12V Tegangan Input (batas) 6-20V 14 Pin Digital I/O (6 diantaranya Pin PWM) 6 Pin Analog Arus DC per Pin I/O 40 mA Arus DC untuk pin 3.3V 50 mA Flash Memory 32 KB dengan 0,5 KB digunakan untuk bootloader SRAM 2 KB EEPROM 1 KB Kecepatan Pewaktu 16 MHz
Kelebihan Arduino Tidak perlu perangkat chip programmer karena di dalamnya sudah ada bootloader yang akan menangani upload program dari 11actor11r. Sudah memiliki sarana komunikasi USB, sehingga pengguna Laptop yang tidak memiliki port serial/RS323 bisa menggunakannya. Bahasa pemrograman 11actor11r mudah karena software Arduino dilengkapi dengan kumpulan library yang cukup lengkap.
12
Memiliki modul siap pakai (shield) yang 12act ditancapkan pada board Arduino. Misalnya shield GPS, Ethernet, SD Card, dll.
Gambar 2.1 Arduino Duemilanove
2.2.1 Konfigurasi dan Tampilan Arduino
Penggunaan Arduino sangat mudah, kemudahan difungsikan supaya kita tidak perlu lagi mengetahui detail perangkat keras dari mikrokontroler terutama mengenai konfigurasi register-register yang harus dilakukan dengan mengetahui cara kerja dari mikrokontroler. Selain itu Arduino sangat kaya dengan library baik dari pengembang arduino maupun sumbangan dari orang lain, karena arduino sifatnya adalah opensoource.
13
Gambar 2.2 Konfigurasi Arduino
Pada saat source dikompilasi, maka hasilnya berupa file heksa di upload ke mikrokontroler secara serial dengan memanfaatkan pin TX/RX untuk ATmega8 adalah penyemat 2 dan 3. Disamping IDE arduino sebagai jantungnya, bootloader adalah jantung dari arduino lainnya yang berupa program kecil yang dieksekusi sesaat setelah mikrokontroler diberi catu daya. Pada tahap pemasangan kita harus mengetahui dimensi dari Arduino, sehingga pada saat pemasangan kedalam suatu tempat bisa menjadi perhitungan. Berikut gambar 2.3 menunjukkan dimensi dari Arduino.
Gambar 2.3 Dimensi Arduino
14
Bootloader ini berfungsi sebagai pemonitor aktifitas yang diinginkan oleh arduino. Jika dalam IDE terdapat file hasil kompilasi yang akan diupload, bootloader secara otomatis menyambutnya untuk disimpan dalam memori program. Jika pada saat awal mikrokontroler bekerja, bootloader akan mengeksekusi program aplikasi yang telah diupload sebelumnya.
Gambar 2.4 Tampilan Program Arduino
Jika IDE hendak mengupload program baru, bootloader seketika menghentikan eksekusi program berganti menerima data program untuk selanjutnya diprogramkan dalam memori program mikrokontroler. Pendek kata
15
sangat mudah mekanisme pengembangan aplikasinya. Tentang IDE arduino kita bahas sampai disini saja, selanjutnya saya akan menjelaskan perangkat keras pendukung lainnya.
2.2.2 Atmega328
Komponen utama Arduino adalah mikrokontroler Atmega, mikrokontroler yang digunakan untuk Arduino Duemilanove Atmega 328, sedangkan mikrokontroler adalah suatu terobosan dalam teknologi mikroprosesor dan mikrokomputer. Bedanya, mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk menangani suatu aplikasi tertentu. Perbedaan lain terletak pada perbandingan RAM dan ROM. Komputer mempunyai RAM dan ROM yang besar, tetapi pada mikrokontroler sangat terbatas. ROM digunakan oleh mikrokontroler untuk menyimpan program sedangkan RAM digunakan untuk menyimpan data sementara. Mikrokontroler terdiri dari ALU (Arithmetic and logical unit), CU (Control Unit), dan PC (program counter),SP (Stack Pointer), register-register, sebuah rangkaian pewaktu dan rangkaian penyela (interrupt). Mikrokontroler juga dilengkapi dengan beberapa piranti pendukung lain seperti dekoder, port, komunikasi, input/output serial dan pararel, juga beberapa tambahan khusus seperti interrupt handler dan timer/counter.
16
Gambar 2.5 Pemetaan Pin Arduino
2.2.3 Socket USB ( Universal Serial Bus )
Gambar 2.6 Soket USB
17
USB port merupakan port yang paling populer pada komputer dewasa ini menggantikan port serial dan paralel yang umum terdapat pada komputer lama, kemungkinan port serial dan paralel pada komputer tersebut tidak akan ditemukan lagi pada komputer PC maupun laptop terbaru. Teknologi port USB pada Arduino menunjukkan bahwa teknologi Arduino sangat up to date mendukung teknologi dewasa ini dan kedepannya. Dengan teknologi USB tersebut membuat kreatifitas kita dengan Arduino menjadi sangat praktis karena memudahkan proses upload sketch dari ke board Arduino dan digunakan sebagai komunikasi serial antara board Arduino dengan, sehingga kita bebas berkreatifitas membuat aplikasi-aplikasi yang berantarmuka langsung dengan. 2.2.4 Input dan Output Input/Output Digital atau digital pin adalah pin-pin untuk menghubungkan Arduino dengan komponen atau rangkaian digital. Misalnya kalau ingin membuat LED berkedip, LED tersebut dipasang pada salah satu pin I/O digital dan ground. Komponen lain yang menghasilkan output digital atau menerima input digital disambungkan ke pin-pin ini. Input Analog atau analog pin adalah pin-pin yang berfungsi untuk menerima sinyal dari komponen atau rangkaian analog. Misalnya dari CT, PT, sensor suhu, sensor, LCD dsb. 2.2.5 Catu Daya Pin-pin catu daya adalah pin yang memberikan tegangan untuk komponen atau rangkaian yang dihubungkan dengan Arduino. Pada bagian catu daya ini
18
terdapat juga pin Vin dan Reset. Vin digunakan untuk memberikan tegangan langsung kepada Arduino tanpa melalui tegangan USB atau adaptor. Reset adalah pin untuk memberikan sinyal reset melaui tombol atau rangkaian eksternal 2.3. Perangkat Lunak Program IDE Untuk memulai program Arduino (untuk membuatnya melakukan apa yang kita inginkan) kita menggunakan IDE Arduino (Integrated Development Environment),IDE Arduino adalah bagian dari software opensuorce, yang memungkinkan kita untuk memprogram bahasa Arduino dalam bahasa C. IDE memungkinkan kita untuk menulis sebuah program secara step by step kemudian instruksi tersebut di upload ke papan Arduino. Kemudian Arduino Anda akan melakukan instruksi tersebut dan berinteraksi dengan dunia luar. Dalam dunia Arduino, Program ini dikenal sebagai Sketches IDE terpisah dari toolbar, the code ada ditengah dan the serial Output ada dibawah terdiri dari tujuh tombol diantaranya: 1. Verify/Compile Digunakan untuk mengecek atau memeriksa apakah kode sudah benar sebelum dikirim kepapan Arduino. 2. Stop Berfungsi untuk memberhentikan Serial Monitor dari pengoperasian 3. New Berfungsi untuk membuat tampilan lembar kerja atau sketch baru untuk memasukan kode. 4. Open Menampilkan list lembar kerja yang telah disimpan 5. Save Menyimpan lembar kerja 6. Upload Mengirim lembar kerja kedalam papan Arduino
19
7. Serial Monitor Menampilkan hasil data-data yang telah dikirim dari Arduino.
Gambar 2.7 Toolbar IDE
Untuk mengoperasikan atau menggabungkan Arduino pada PC(personal Computer) kita dapat menggunakan program-program seperti Processing, Flash, MaxMSP, Visual Basic, dan lain lain.
2.4. Motor DC Motor DC adalah motor listrik yang memerlukan suplai tegangan arus searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi gerak mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Motor arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung/directunidirectional. Motor DC memiliki 3 bagian atau komponen utama untuk dapat berputar sebagai berikut; Kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi ruang terbuka diantara kutub-kutub dari utara ke selatan.
20
Current Elektromagnet atau Dinamo. Dinamo yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Commutator. Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya adalah untuk transmisi arus antara dinamo dan sumber daya. Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur: Tegangan
dinamo
–
meningkatkan
tegangan
dinamo
akan
meningkatkan kecepatan Arus medan – menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan. Hubungan antara kecepatan, flux medan dan tegangan dinamo ditunjukkan dalam persamaan berikut: Gaya Elektromagnetik (E)
E = KΦN
Torque (T) : T= K Φ Ia Dimana: E =gaya elektromagnetik yang dikembangkan pada terminal dinamo (volt) Φ = flux medan yang berbanding lurus dengan arus medan N = kecepatan dalam RPM (putaran per menit) T = torque electromagnetik Ia = arus dinamo K = konstanta persamaan
21
2.5. LCD ( Liquid Crystal Display ) Penampil kristal cair (Inggris: liquid crystal display; LCD) adalah suatu jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan di berbagai bidang misalnya dalam alat-alat elektronik seperti televisi, kalkulator ataupun layar komputer. Kini LCD mendominasi jenis tampilan untuk komputer meja maupun notebook karena membutuhkan daya listrik yang rendah, bentuknya tipis, mengeluarkan sedikit panas, dan memiliki resolusi tinggi. LCD bisa memunculkan gambar
dikarenakan terdapat banyak
sekali titik cahaya (piksel) yang terdiri dari satu buah kristal cair sebagai sebuah titik cahaya. Walau disebut sebagai titik cahaya, namun kristal cair ini tidak memancarkan cahaya sendiri. Sumber cahaya di dalam sebuah perangkat LCD adalah lampu neon berwarna putih di bagian belakang susunan kristal cair tadi. Titik cahaya yang jumlahnya puluhan ribu bahkan jutaan inilah yang membentuk tampilan citra. Kutub kristal cair yang dilewati arus listrik akan berubah karena pengaruh polarisasi medan magnetik yang timbul dan oleh karenanya akan hanya membiarkan beberapa warna diteruskan sedangkan warna lainnya tersaring
Gambar 2.8 LCD 2 X 16
22
Modul LCD memiliki karakteristik sebagai berikut: Terdapat 16 x 2 karakter huruf yang bisa ditampilkan. Setiap huruf terdiri dari 5x7 dot-matrix cursor. Terdapat 192 macam karakter. Terdapat 80 x 8 bit display RAM (maksimal 80 karakter). Memiliki kemampuan penulisan dengan 8 bit maupun dengan 4 bit. Dibangun dengan osilator lokal. Satu sumber tegangan 5 volt. Otomatis reset saat tegangan dihidupkan. Bekerja pada suhu 0oC sampai 55oC.
2.6. Sensor Suhu dan Kelembaman DHT 11 Suhu adalah besaran yang menyatakan derajat panas dingin suatu benda dan alat yang digunakan untuk mengukur suhu adalah thermometer. Dalam kehidupan sehari hari masyarakat untuk mengukur suhu cenderung menggunkan indera peraba. Tetapi dengan adanya perkembangan teknologi maka diciptakan termometer untuk mengukur suhu dengan valid. Kelembapan adalah konsentrasi / banyaknya kandungan uap air diudara. Angka konsentrasi ini dapat diekspresikan dalam kelembaban absolute, kelembapan spesifik atau kelembapan relative. Alat untuk mengukur kelembapan disebut hygrometer. DHT11 adalah sensor Suhu dan Kelembaban, dia memiliki keluaran sinyal digital yang dikalibrasi dengan sensor suhu dan kelembaban yang kompleks. Teknologi ini memastikan keandalan tinggi dan sangat baik stabilitasnya dalam
23
jangka panjang. mikrokontroler terhubung pada kinerja tinggi sebesar 8 bit. Sensor ini termasuk elemen resistif dan perangkat pengukur suhu NTC. Memiliki kualitas yang sangat baik, respon cepat, kemampuan anti-gangguan dan keuntungan biaya tinggi kinerja. DHT11 dapat mengukur suhu antara 0-50 derajad Celcius dan kelembaban udara antara 20-90% dengan resolusi masing-masing sebesar 0,1 derajat Celcius dan 1% RH (Relative Humidity). Akurasi untuk pengukuran suhu dan kelembaban adalah (+/-)2 derajat Celcius dan (+/-)4% RH. Setiap sensor DHT11 memiliki fitur kalibrasi sangat akurat dari kelembaban ruang kalibrasi. Koefisien kalibrasi yang disimpan dalam memori program OTP, sensor internal mendeteksi sinyal dalam proses, kita harus menyebutnya koefisien kalibrasi. Sistem antarmuka tunggal-kabel serial terintegrasi untuk menjadi cepat dan mudah. Kecil ukuran, daya rendah, sinyal transmisi jarak hingga 20 meter, sehingga berbagai aplikasi dan bahkan aplikasi yang paling menuntut. Produk ini 4-pin pin baris paket tunggal. Koneksi nyaman, paket khusus dapat diberikan sesuai dengan kebutuhan pengguna. Spesifikasi sensor DHT 11 : Pasokan Voltage: 5 V Rentang temperatur :0-50 ° C kesalahan ± 2 ° C Kelembaban :20-90% RH ± 5% RH error Interface: Digital
24
Tabel 2.1 Konfigurasi DHT11
Pin
Name
Comment
1
GND
Ground
2
DATA
Serial data bidirectional
3
SCK
Serial clock input
4
VDD
Supply 2,4-5,5 V
Gambar 2.9 Sensor DHT 11
25
2.7. Relay
Relay adalah komponen listrik yang dioperasikan sebagai saklar. Beberapa relay menggunakan elektromagnet untuk mengoperasikan pensaklaran secara mekanis, tetapi prinsip-prinsip operasi yang lain juga bisa digunakan. Relay diperlukan untuk mengendalikan rangkaian dengan sinyal daya rendah (dengan isolasi listrik yang lengkap antara kontrol dan rangkaian kontrol), atau di beberapa rangkaian yang harus dikontrol oleh satu sinyal. Relay pertama digunakan di rangkaian telegraf, mengulang sinyal yang datang dari suatu rangkaian dan mentransmisikan ulang ke rangkaian yang lain. Relay digunakan secara luas dalam perakitan telepon dan awal komputer untuk dapat melakukan operasi logis.
Gambar 2.10 Relay DC (Direct current)
Relay biasanya hanya memiliki satu kumparan, tetapi relay dapat memiliki beberapa kontak. Relay elektromagnetis memiliki kontak diam dan kontak bergerak. Kontak yang bergerak dipasangkan pada plunger, yang disebut normally open (NO) dan normally close (NC). Apabila kumparan diberi tenaga, maka akan
26
terjadi medan elektromagnetis. Aksi medan elektromagnetis pada gilirannya akan menyebabkan plunger bergerak pada kumparan menutup kontak NO dan membuka kontak NC. Jarak gerak plunger biasanya pendek sekitar ¼ in atau kurang.
Gambar 2.11 Karakteristik Relay
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. Relay biasanya digunakan untuk menggerakkan arus/tegangan yang besar (misalnya peralatan listrik 4 ampere AC 220 V) dengan memakai arus/tegangan yang kecil (misalnya 0.1 ampere 12 Volt DC). Relay yang paling sederhana ialah
27
Relay elektromekanis yang memberikan pergerakan mekanis saat mendapatkan energi listrik. Bagian utama Relay elektro mekanik adalah sebagai berikut. Kumparan elektromagnet Saklar atau kontaktor Swing Armatur Spring
2.7.1 Konstruksi Relai Elektro Mekanik NC (Normally Close)
Gambar2.12Karakteristik Relay NC
Dari konstruksi relai elektro mekanik diatas dapat diuraikan sistem kerja atau proses relay bekerja. Pada saat elektromagnet tidak diberikan sumber tegangan maka tidak ada medan magnet yang menarik armature, sehingga saklar relay tetap terhubung ke terminal NC (Normally Close) seperti terlihat pada gambar konstruksi diatas.
28
Kemudian pada saat elektromagnet diberikan sumber tegangan maka terdapat medan magnet yang menarik armature, sehingga saklar relay terhubung ke terminal NO (Normally Open).
2.7.2. Konstruksi Relai Elektro Mekanik NO (Normally Open)
Gambar 2.13 Karakteristik Relay NO
Relay elektro mekanik memiliki kondisi saklar atau kontaktor dalam 3 posisi. Ketiga posisi saklar atau kontaktor relay ini akan berubah pada saat relay mendapat tegangan sumber pada elektromagnetnya adalah : Posisi Normally Open (NO), yaitu posisi saklar relay yang terhubung ke terminal NO (Normally Open). Kondisi ini akan terjadi pada saat relay mendapat tegangan sumber pada elektromagnetnya. Posisi Normally Colse (NC), yaitu posisi saklaar relay yang terhubung ke terminal NC (Normally Close). Kondisi ini terjadi pada saat relay tidak mendapat tegangan sumber pada elektromagnetnya. Posisi Change Over (CO), yaitu kondisi perubahan armatur saklar relay yang berubah dari posisi NC ke NO atau sebaliknya dari NO ke NC.
29
Kondisi ini terjadi saat sumber tegangan diberikan ke elektromagnet atau saat sumber tegangan diputus dari elektromagnet Relay. 2.8. Relay Shield
Gambar 2.14 Relay Shield Merupakan sakelar otomatis yang bisa di kotrol dengan Arduino di salah satu pin digital dan bisa di konfigurasi sesuai kebutuhan. Dalam perancangan penetas telur kali ini penulis menggunakan relay shield yang dirangkai sendiri.
Gambar 2.15 Rangakaian Relay Shield
30
Rankaian relay terdiri dari beberapa komponen yaitu : Relay DC 5V single Transistor NPN Type 2N2222 Dioda IN40004 Resistor 1 KΩ
2.9. DC fan DC Fan merupakan sebuah kipas arus DC (searah) yang dipasang dengan tujuan untuk menurunkan temperatur dan atau kelembaban jika melebihi dari setting point yang diinginkan, disamping itu juga untuk meratakan temperatur dan kelembaban dalam inkubator, sehingga kipas tersebut memiliki fungsi ganda dan sangat penting dalam proses penetasan telur. Jika temperatur dan atau kelembaban lebih tinggi daripada set point maka kipas akan menyala sampai temperetur dan atau kelembaban sesuai dengan set point yang diinginkan. Sehingga peran dari kipas ini sangat penting dalam pengontrolan temperatur maupun kelembaban dalam inkubator selama proses penetasan telur berlangsung.
Gambar 2.16 DC Fan
31
2.10. Pemanas ( Heater ) Sebagai pemanas ruang inkubator penetas telur digunakan bohlam lampu. Perhitungan penggunaan energy pada pemanasan ruang incubator dan besarnya daya bohlam lampu adalah sebagai berikut: Energi kalor yang dibutuhkan ruangan: W=P.t P=V.I.tV=I.R W = I2 . R . t
1 joule = 0,24 kalori
Q = 0,24 I2. R . t (Joule) Q = m . cudara . (t2 - t1) (kalori)
Dimana: W
= usaha (watt-sekon atau Joule)
P
= daya listrik (watt)
V
= tegangan dalam (V)
I
= arus dalam (A)
R
= hambatan (ohm)
Q
= energi panas (kalori)
Nilai Daya bohlam lampu adalah P = V2/R Dimana: P
= daya listrik (watt)
R
= hambatan (ohm)
V
= tegangan dalam (V)
32
2.11. Power Supply Power supply adalah alat atau sistem yang berfungsi untuk menyalurkan energi listrik atau bentuk energi jenis apapun yang sering digunakan untuk menyalurkan energi listrik. Secara prinsip rangkaian power supply adalah menurunkan tegangan AC , menyearahkan tegangan AC sehingga menjadi DC, menstabilkan tegangan DC, yang terdiri atas transformator, dioda dan kapasitor/condensator. Tranformator biasanya berbentuk kotak dan terdapat lilitan-lilitan kawat email didalamnya. Tugas dari komponen ini adalah untuk menaikkan atau menurunkan tegangan AC sesuai kebutuhan. Arduino membutuhkan tegangan sekitar 5 V DC dan 12V DC. Transformator merupakan komponen terbaik untuk menurunkan tegangan PLN dari 220 VAC menjadi 15 V AC. Mengapa 15 V AC ? karena kebutuhan Arduino ada yang 12 VDC, jadi kita harus menyiapkan tegangan lebih tinggi dari 12 V DC. Ingat bahwa komponen ini hanya menurunkan tegangan AC, jadi setelah tegangan PLN 220 VAC diturunkan menjadi 12 V, maka sifat dari 12 V ini masih AC dan belum DC. Setelah tegangan PLN diturunkan menjadi 15VAC, maka saatnya untuk mengubah sifat AC menjadi DC. Ada 2 jenis rangkaian penyearah, yaitu setengah gelombang (half wave) dan gelombang penuh (full wave). Arus listrik DC yang keluar dari dioda masih berupa deretan pulsa-pulsa.Tentu saja arus listrik DC semacam ini tidak cocok atau tidak dapat digunakan oleh perangkat elektronik apapun. Capasitor berfungsi sebagai filter pada sebuah rangkaian power supply, yang dimaksud disini adalah Capasitor sebagai ripple filter, disini sifat dasar capasitor yaitu dapat menyimpan muatan listrik yang berfungsi untuk memotong tegangan ripple.
33
2.12. Komunikasi USB (Universal Serial Bus) Komunikasi USB dikatakan sebagai sistem master tunggal, artinya semua aktivitas komunikasi data diawali oleh komputer. Data yang dikirim melalui saluran USB, merupakan data sebanyak 8 byte sampai 256 byte yang dikemas menjadi paket-paket data untuk satu kali pengiriman. Komputer yang aktif minta data dari peralatan dan peralatan wajib memberi data ke komputer. Pengiriman data terjadi dalam kerangka waktu tiap 1 mili-detik sekali, dalam kerangka waktu tersebut komputer bisa berhubungan dengan beberapa peralatanan secara bergantian. Peralatan yang berkecepatan rendah, mengirim data dengan kecepatan 1.5 Mega bit per detik, atau setiap bit dikirim dalam waktu 666.7 nano-detik. Sedangkan peralatan dengan kecepatan penuh mengirim data dengan kecepatan 12 Mega bit per detik, atau waktu pengiriman data 1 bit adalah 88.3 nano-detik. Kecepatan tersebut ditentukan oleh komputer, sedangkan semua peralatan harus menyesuaikan kecepatan tersebut. Pengiriman data ini dilakukan secara asinkron, dengan demikian peralatan USB yang terpasang masing-masing harus membangkitkan sendiri clock untuk penerimaan data.
