4
BAB II LANDASAN TEORI Bahan bakar solar
2.1
Bahan bakar solar adalah bahan bakar bahan bakar minyak hasil sulingan dari minyak bumi mentah bahan bakar ini berwarna kuning coklat yang jernih. Penggunaan solar pada umumnya adalah untuk bahan bakar pada semua jenis mesin Diesel dengan putaran tinggi (di atas 1000 rpm), yang juga dapat digunakan sebagai bahan bakar pada pembakaran langsung dalam dapur-dapur kecil yang terutama diinginkan pembakaran yang bersih. Minyak solar ini biasa disebut juga Gas Oil, Automotive Diesel Oil, High Speed Diesel . Bahan bakar diesel biasa juga disebut light oil atau solar, adalah suatu campuran dari hydrocarbon yang telah di distilasi setelah bensin dan minyak tanah dari minyak mentah pada temperatur 20 sampai 340. Hidrokarbon jenuh (75%), aromatik hidrokarbon (25%). Cetane Number (CN) Satana adalah ukuran performa kualitas kinerja pembakaran bahan bakar Diesel selama berlangsungnya kinerja pengapian dan kompresi, dalam kemampuan penundaan penyalaan dini bahan bakar Diesel dengan metode menentukan ukuran masa antara kinerja awal injeksi dan sampai mulai terjadinya proses pembakaran bahan bakar Diesel. Makin tinggi nilai angka Satana (CN) suatu bahan bakar Diesel akan memiliki periode kinerja penundaan penyalaan dibandingkan dengan bahan bakar Diesel bernilai angka Satana (CN) yang rendah. Nilai angka Satana (CN) hanya digunakan pada bahan bakar Diesel yang relatif ringan. Ditentukan dari parameter volume berat (Residu) suatu bahan bakar Diesel dengan menggunakan metode ukuran skala „Calculated Carbon Aromatic Index (CCAI)‟ dan skala „Cetane Ignition Index (CII)‟, dan untuk rentang nilai angka Satana
(CN)
tersebut
antara
70
sampai
dengan
100.
Volume
yang
konstanmenghasilkan suatu perubahan tenaga tekanan tingkat tinggi dan dapat digunakan sebagai acuan titik point pengapian awal bahan bakar Diesel dan untuk perhitungan besaran nilai angka Satana (CN) berdasarkan acuan perbedaan waktu dan proses empiris terbalik dari hasil penundaan kinerja pengapiannya.
5
Nomor Satana index akan menjadi parameter produksi untuk nilai angka Satana (CN) yang dihitung berdasarkan suatu batas parameter rentang kerapatan pada proses distilasi bahan bakar Diesel. Nomor Satana index (Cetane Index/CI) sebagai parameter dasar pengontrolan kualitas dari suatu bahan bakar Diesel. Indek nilai Satana (CNI) dapat juga digunakan sebagai parameter penuntun nilai angka Satana (CN) bahan bakar Diesel dan berfungsi guna sebagaimana halnya bidangan angka oktan (RON) pada bahan bakar Bensin.
2.2
Mikrokontroler dan Arduino Arduino merupakan inovasi dibidang elektronika yang telah membuat
perubahan besar dalam dunia mikrokontroler sehingga seorang yang awam ataupun amatir sekalipun bisa membuat proyek-proyek elektronika atau rebotika dengan relatif mudah dan cepat. Arduino lahir dari lingkungan mahasiswa dan dosen yang merasakan sulitnya mempelajari mikrokontroler. Kemudian mereka mengembangkan sebuah sistem minimum berbasis AVR yang dilengkapi dengan bootloader dan software yang user friedly.Hasilnya adalah sebuah board mikrokontroler yang bersifat open source yang bisa dipelajari atau dikembangkan oleh mahasiswa, professional atau penggemar mikrokontroler diseluruh dunia.
2.2.1
Pengertian Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source
yang didalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Mikrokontroler itu sendiri adalah chip atau IC (Integrated Circuit) yang bisa diprogram menggunakan komputer. Tujuan menanamkan program pada mikrokontroler adalah agar rangkaian elektronik dapat membaca input, proses dan output sebuah rangkaian elektronik.
Konon arduino sudah lebih popular dibandingkan Basic Stamp yang lahir lebih awal yang harganya relatif mahal dan close source. Penjualan board arduino bisa menghasilkan milyaran rupiah pada penjualan kit online seperti Sparkfun. Karena komponen utama arduino adalah mikrokontroler, maka arduino pun dapat diprogram menggunakan komputer sesuai dengan kebutuhan pengguna. Adapun data teknis board Arduino Uno sebagai berikut:
6
Mikrokontroler Tegangan operasi Tegangan input (recomended) Tegangan input (limit) Pin digital I/0 Pin analog input Arus DC per pin I/0 Arus DC untuk pin 3.3 V Flash memory bootloader SRAM EEPROM Kecepatan pewaktu
: Arduino UNO :5V : 7 – 12 V : 6 – 20 V : 14 (6 diantaranya pin PWM) :6 : 40 mA : 150 mA : 32 Kb dengan 0.5 Kb digunakan untuk : 2 KB : 1 KB : 16 Mhz
Gambar 2.1 Bentuk fisik Arduino UNO
Walaupun bahasa pemrograman arduino adalah bahasa C/C++, akan tetapi dengan penambahan library dan fungsi – fungsi standar membuat pemrogramam arduino sangat lebih mudah untuk dipelajari dan lebih manusiawi. Contoh, untuk mengirimkan nilai HIGH pada pin 10 pada arduino, cukup menggunakan fungsi digital writter (10, HIGH), sedangkan kalau menggunakan bahasa C aslinya adalah PORTB I=(1<<2). Tersedia banyak library untuk menghubungkan arduino dengan macammacam sensor, actuator maupun modul komunikasi. Misalnya library untuk mouse, keybord, servo, GPS dsb. Berhubung arduino adalah open source, maka library –
7
library ini juga open cource dan dapat di download gratis di website arduino. Dengan bahasa yang lebih mudah dan adanya dasar yang lengkap, maka mengembangkan aplikasi elektronik relatif sangat mudah. Arduino tidak membuat bahasa pemrograman khusus, melainkan menggunakan bahasa C yang sudah ada, lebih tepatnya Bahasa C yang menggunakan compiler AVG – GCC (AVR GNU C – Compiler). Bahasa C adalah bahasa yang sangat lazim dipakai sejak awal – awal komputer diciptakan dan sangat berperan dalam pengembangan software. Bahasa C juga telah membuat bermacam-macam sistem operasi Unix, Linux, dsb. Bahasa C juga biasanya diakademi dan perguruan tinggi selain bahasa pemrograman Basic atau Pascal. Bahasa C adalah bahasa pemrograman yang sangat ampuh yang kekuatannya mendekati bahasa assembler. Bahasa C menghasilkan file kode objek yang sangat kecil dan dapat dieksekusi dengan sangat cepat. Karena itu bahasa C sering digunakan pada sistem operasi dan pemrograman mikrokontroler. Bahasa C adalah multi- platform bahasa C bisa diterapkan pada lingkungan Windows, Unix, Linux atau sistem operasi lain tanpa mengalami perubahan sorce code (kalaupun ada perubahan, biasanya sangat minim). Karena arduino menggunakan bahasa C yang multi- platform maka software arduino pun bisa dijalankan pada semua sistem operasi yang umum dipakai misalnya : Wndows, Linux, MacOS. Bahasa C mudah dipelajari dalam arti relatif tergantung kemampuan setiap user. Kalau anda sudah mengerti bahasa C maka anda bisa melakukan pengembangan dengan board lain atau mikrokontroler lain dengan lebih mudah. Di internet banyak library bahasa C untuk arduino yang bisa di download dengan gratis. Setiap library arduino biasanya disertai dengan contoh pemakaiannya. Keberadaan library-library ini bukan hanya membantu kita membuat proyek mikrokontroler, tetapi bisa dijadikan sarana untuk mendalami pemrograman bahasa C pada mikrokontroler.
2.2.2
Mikrokontroller AVR ATMega328 Mikrokontroler adalah suatu trobosan dalam teknologi mikroprosesor dan
mikrokomputer, perbedaannya mikrokontroler hanya digunakan untuk menangani suatu
aplikasi
tertentu.
Perbedaan
mikrokontroler
lain
terletak
pada
perbandinganRAM dan ROM. Komputer mempunyai RAM dan ROM yang besar, tetapi pada mikrokontroler sangat terbatas. ROM digunakan oleh mikrokontroller
8
untuk menyimpan program sedangkan RAM untuk menyimpan data sementara. Mikrokontroller terdiri dari ALU (Arithmetic and Logical Unit), CU (Control Unit), PC (Program Counter), SP (Stack Pointer), register-register, sebuah rangkaian pewaktu dan rangkaian penyela (interrupt). Mikrokontroller juga dilengkapi dengan beberapa piranti pendukung lain seperti ROM(Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), decoder, port komunikasi input/output serial dan atau paralel dan tambahan khusus seperti interrupt handler dan timer/counter.
Gambar 2.2 Konfigurasi Pin ATMega328 AVR adalah mikrokontroller CMOS 8-bit buatan Atmel berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer). Kebanyakan instruksi dikerjakan pada satu siklus clock, AVR mempunyai register general-purpose, timer/counter fleksibel dengan mode copare, interupt internal dan eksternal, serial UART, programmable Watchdog Timer, dan mode power saving. Beberapa diantaranya mempunyai ADC dan PWM internal. AVR juga mempunyai In-System Programmable Flash on-chip yang mengijinkan memori program untukdiprogram ulang dalam system menggunakan hubungan serial SPI. Chip AVR yang digunakan untuk tugas akhir ini adalah ATmega328.
9
2.3 USB
Gambar 2.3 USB Soket USB adalah soket untuk kabel USB yang disambungkan ke komputer atau laptop yang berfungsi untuk mengirimkan program ke arduino dan juga sebagai port komunikasi serial. Sambungan dari komputer ke board Arduino menggunakan USB, bukan serial atau parallel port, sehingga akan mudah menghubungkan Arduino ke PC atau laptop yang tidak memiliki serial/parallel port. Arduino Uno menggunakan chip AVR Atmega 328 yang memiliki fasilitas PWM, komunikasi serial, ADC, timer, interupt, SPI dan 12C. Sehingga Arduino bisa digabungkan bersama modul atau alat lain dengan protokol yang berbeda-beda.
2.4
Solenoid Valve
Gambar 2.4 Solenoid Valve Solenoid valve adalah katup yang digerakan oleh energi listrik, mempunyai kumparan sebagai penggeraknya yang berfungsi untuk menggerakan piston yang dapat digerakan oleh arus AC maupun DC, solenoid valve atau katup (valve) solenoida mempunyai lubang keluaran, lubang masukan dan lubang exhaust, lubang masukan, berfungsi sebagai terminal / tempat cairan masuk atau supply, lalu lubang
10
keluaran, berfungsi sebagai terminal atau tempat cairan keluar yang dihubungkan ke beban, sedangkan lubang exhaust, berfungsi sebagai saluran untuk mengeluarkan cairan yang terjebak saat piston bergerak atau pindah posisi ketika solenoid valve bekerja. Prinsip kerja dari solenoid valve/katup (valve) solenoida yaitu katup listrik yang mempunyai koil sebagai penggeraknya dimana ketika koil mendapat supply tegangan maka koil tersebut akan berubah menjadi medan magnet sehingga menggerakan piston pada bagian dalamnya ketika piston berpindah posisi maka pada lubang keluaran dari solenoid valve akan keluar cairan yang berasal dari supply, pada umumnya solenoid valve mempunyai tegangan kerja 100/200 VAC namun ada juga yang mempunyai tegangan kerja DC. 2.4.1
Prinsip Kerja Solenoid Valve Prinsip kerja dari solenoid valve yaitu katup listrik yang mempunyai koil
sebagai penggeraknya dimana ketika koil mendapat supply tegangan maka koil tersebut akan berubah menjadi medan magnet sehingga menggerakan piston pada bagian dalamnya ketika piston bertekanan yang berasal dari supply (service unit), pada umumnya solenoid valve pneumatic ini mempunyai tegangan kerja 100/200 VAC namun ada juga yang mempunyai tegangan kerja DC.
Gambar 2.5 Prinsip Kerja Solenoid Valve
11
Keterangan Gambar : A - Input side, B – Diaphragm, C - Pressure chamber, D - Pressure relief passage, E – Solenoid, F - Output side
2.4.2 Bagian-bagian Solenoid Valve 1. Block Saluran udara SV mempunyai block saluran udara yang terdiri dari lubang-lubang yang antara lain, lubang keluaran, lubang masukan dan lubang exhaust, lubang masukan diberi kode P, berfungsi sebagai terminal / tempat udara masuk atau supply, lalu lubang keluaran, diberi kode A dan B, berfungsi sebagai terminal atau tempat udara keluar yang dihubungkan ke beban, sedangkan lubang exhaust diberi kode R, berfungsi sebagai saluran untuk mengeluarkan udara terjebak saat piston bergerak atau pindah posisi ketika sv ditenagai atau bekerja. 2. Piston Block / Rumah Piston Rumah piston adalah tempat dimana piston bergerak untuk mengalirkan udara dari lubang supply [P] ke lubang output [A] atau [B], sehingga udara dapat mengalir dengan sempurna. 3. Piston Piston terletak didalam rumah piston berfungsi untuk memindahkan udara dari input ke output, piston berbentuk memanjang, dilengkapi dengan beberapa karet Oring dibagian tengahnya agar tidak bocor. 4. Coil Coil adalah benda berupa lilitan kawat yang dililitkan terhadap besi, menyerupai sebuah trafo, jika dialiri arus listrik, maka akan menghasilkan medan magnet sementara untuk menarik plat besi yang ada didalamnya. plat besi yang ada didalam coil bergerak maju dan mundur untuk mendorong piston. 5. Conector Conector berfungsi untuk terminal pengabelan yang menghubungkan antara tegangan supply dengan coil solenoid valve, didalamnya terdapat terminal kabel yang terhubung dengan coil.
12
2.5 LCD (Liquid Crystal Display) LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan diberbagai bidang misalnya alal–alat elektronik seperti televisi, kalkulator, atau pun layar komputer. Pada postingan aplikasi LCD yang dugunakan ialah LCD dot matrik dengan jumlah karakter 2 x 16. LCD sangat berfungsi sebagai penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat.
2.5.1 Fitur LCD 16 x 2 Adapun fitur yang disajikan dalam LCD ini adalah :
Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris.
Mempunyai 192 karakter tersimpan.
Terdapat karakter generator terprogram.
Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit.
Dilengkapi dengan back light.
Gambar 2.6 Bentuk Fisik LCD 16 x 2
2.5.2 Spesifikasi Kaki LCD 16 x 2
Tabel 2.1 Datasheet pin LCD 16 x 2 Pin 1 2 3 4 5 6 7-14 15 16
Deskripsi Ground Vcc Pengatur kontras “RS” Instruction/Register Select “R/W” Read/Write LCD Registers “EN” Enable Data I/O Pins Vcc Ground
13
2.5.3 Cara Kerja LCD Secara Umum kondisi high “1”, maka program akan melakukan query (pembacaan) data dari LCD. Instruksi pembacaan hanya satu, yaitu Get LCD status (membaca status LCD), lainnya merupakan instruksi penulisan. Jadi hampir setiap aplikasi yang menggunakan LCD, R/W selalu diset ke “0”. Jalur data dapat terdiri 4 atau 8 jalur (tergantung mode yang dipilih Pada aplikasi umumnya RW diberi logika rendah “0”. Bus data terdiri dari 4-bit atau 8-bit. Jika jalur data 4-bit maka yang digunakan ialah DB4 sampai dengan DB7. Sebagaimana terlihat pada table diskripsi, interface LCD merupakan sebuah parallel bus, dimana hal ini sangat memudahkan dan sangat cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari atau ke LCD. Kode ASCII yang ditampilkan sepanjang 8-bit dikirim ke LCD secara 4-bit atau 8 bit pada satu waktu. Jika mode 4-bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk membuat sepenuhnya 8-bit (pertama dikirim 4-bit MSB lalu 4-bit LSB dengan pulsa clock EN setiap nibblenya). Jalur kontrol EN digunakan untuk memberitahu LCD bahwa mikrokontroller mengirimkan data ke LCD. Untuk mengirim data ke LCD program harus menset EN ke kondisi high “1” dan kemudian menset dua jalur kontrol lainnya (RS dan R/W) atau juga mengirimkan data ke jalur data bus. Saat jalur lainnya sudah siap, EN harus diset ke “0” dan tunggu beberapa saat (tergantung pada datasheet LCD), dan set EN kembali ke high “1”. Ketika jalur RS berada dalam kondisi low “0”, data yang dikirimkan ke LCD dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti bersihkan layar, posisi kursor dll). Ketika RS dalam kondisi high atau “1”, data yang dikirimkan adalah data ASCII yang akan ditampilkan dilayar. Misal, untuk menampilkan huruf “A” pada layar maka RS harus diset ke “1”. Jalur kontrol R/W harus berada dalam kondisi low (0) saat informasi pada data bus akan dituliskan ke LCD. Apabila R/W berada dalam pengguna), DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 dan DB7. Mengirim data secara parallel baik 4-bit atau 8-bit merupakan 2 mode operasi primer. Untuk membuat sebuah aplikasi interface LCD, menentukan mode operasi merupakan hal yang paling penting. Mode 8-bit sangat baik digunakan ketika kecepatan menjadi keutamaan dalam sebuah aplikasi dan setidaknya minimal tersedia 11 pin I/O (3 pin untuk kontrol, 8 pin untuk data). Sedangkan mode 4 bit minimal hanya membutuhkan 7-bit (3 pin
14
untuk kontrol, 4 pin untuk data). Bit RS digunakan untuk memilih apakah data atau instruksi yang akan ditransfer antara mikrokontroller dan LCD. Jika bit ini di set (RS = 1), maka byte pada posisi kursor LCD saat itu dapat dibaca atau ditulis. Jika bit ini di reset (RS = 0), merupakan instruksi yang dikirim ke LCD atau status eksekusi dari instruksi terakhir yang dibaca. 2.6 Sensor Sensor ini merupakan sensor berupa dua buah kawat tembaga yang berfungsi sebagai saklar,apabila kedua kawat ini menyentuh air maka akan memberikan input 1 begitu juga sebaliknya bila tak mendeteksi keberadaan air maka akan terputus atau memberikan input 0
Gambar 2.7 Sensor deteksi air
Tabel 2.2 Karakteristrik benda cair No
Nama cairan
Berat jenis
Resistansi
1
Air
1 g/m3
1,2MΩ
2
Minyak solar
0.82-0.85 g/m3
0Ω
Dengan mengamati perbedaan karakteristrik pada tabel diatas sangat membantu sensor dalam mendeteksi air. 2.7 Relay Dalam dunia elektronika, relay dikenal sebagai komponen yang dapat mengimplementasikan logika switching. Sebelum tahun 70an, relay merupakan “otak” dari rangkaian pengendali. Baru setelah itu muncul PLC yang mulai menggantikan posisi relay. Relay yang paling sederhana ialah relay elektromekanis yang memberikan pergerakan mekanis saat mendapatkan energi listrik. Secara sederhana relay elektromekanis ini
15
•
Alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup (atau membuka)
•
Saklar yang digerakkan (secara mekanis) oleh daya/energi listrik.
Di bawah ini contoh relay.
Gambar 2.8.Relay yang tersedia di pasaran
Adalah suatu peralatan elektronik yang berfungsi untuk memutuskan atau untuk menghubungkan suatu rangkaian elektronik yang satu dengan rangkaian elektronik yang lainnya, contoh pada rangkaian pengontrol silinder menggunakan relay. Pada dasarnya relay adalah saklar elektro magnetic yang akan bekerja apabila arus mengalir melalui kumparan, inti besi akan menjadi magnet dan akan menarik kontak-kontak relay. Kontak-kontak dapat di tarik apabila garis magnetdapat mengalahkan gaya pegas yang melawannya. Besarnya gaya magnet yang di tetapkan oleh medan yang ada pada celah udara pada jangkar dan inti magnet, dan banyaknya lilitan kumparan, kuat arus yang mengalir atau yang disebut dengan imperal lilitan dan pelawan magnet yang berada pada sirkuit pemagnetan. Untuk memperkuat medan magnet di bentuk suatu sirkuit
16
Kontak-kontak atau kutub kutub dari relay umumnya memiliki tiga dasar pemakaian yaitu : a) Bila kumparan di aliri arus listrik maka kontaknya akan menutup dan disebut sebagai kontak Normally Open (NO). b) Bila kumparan dialiri listrik maka kontaknya akan membuka dan disebut sebagai Normally Close (NC) c) Tukar sambung (Change Over / NO), relay jenis ini mempunya kontak tengah yang normalnya tertutup tetapi melepaskan diri dari posisi dan membuat kontak dengan yang lain bila relay di aliri listik. Berikut ini memperlihatkan beberapa bentuk kontak dari sebuah relay :
Gambar 2.9 Relay
Normally Open
Normally Close
Change Over
Gambar 2.10 Bentuk kontak dari sebuah relay
17
Sifat-sifat relay : a) Impedensi kumparan, biasanya ditentukan oleh tebal kawat oleh tebal kawat yang di gunakan gunakan serta banyaknya lilitan. b) Kuat arus yang di gunakan untuk menggerakkan relay, biasanya arus ini di berikan oleh pabrik. Relay dengan perlawanan kecil memerlukan arus besar, sedangkan relay dengan perlawanan besar memerlukan arus yang kecil. c) Tegangan yang di perlukan untuk menggerakkan relay. d) Daya yang diperlukan untuk mengoperasikan relay besarnya sama dengan nilai tegangan di kalikan arus. Banyaknya kontak-kontak jangkar dapat membuka dan menutup lebih dari satu kontak sekaligus, tergantung dari pada kontak dan jenis ralaynya. Jarak antara kontak-kontak menentukan besarnya tegangan maksimum yang di izinkan antara kontak tersebut.
