BAB II LANDASAN TEORI
Bab ini berisi landasan teori dari rancangan pembuatan alat, baik dasar dari
pemilihan dan pengangkatan judul yang di dasarkan dari studi literatur yang telah
dilakukan, maupun landasan teori untuk penentuan penggunaan komponen, bahan, dan segala hal yang berhubungan dengan setiap langkah perancangan.
2.1 Studi Literatur
Adapun pengangkatan judul Prototipe Sistem Pengering Gabah dengan Indikator Kelembaban dan Suhu berbasis Mikrokontroler pada proyek akhir ini didasarkan
pada
penyempurnaan
dari
sistem-sistem
terdahulu
dengan
menambahkan, memodifikasi, dan memperbaharui sistem-sistem yang digunakan pada sistem yang memiliki fungsi dan tujuan yang sama dengan sistem yang akan di rancang. Studi literatur bertujuan untuk mencari referensi, dan pembanding dari alat yang akan dibuat. a. Simulasi Pengendali Suhu Sistem Pengeringan Gabah Penulis
: Cepi Sukmayara (04301065)
Prodi/ Jurusan : T. Elektronika/ T. Elektro Instansi
: Politeknik Negeri Bandung
Spesifikasi alat: 1. Sensor suhu yang digunakan LM35 2. Menggunakan ADC untuk pengolahan data dari sensor 3. Mikrokontroler yang digunakan AT89S51 4. Pengaturan suhu tetap, yaitu pada kisaran 45°C 5. Ruang pengeringan berupa bak 6. Pemanas berupa heater elektik dengan kendali ON/OFF 7. Tambahan user interface berupa LCD, lampu indikator, dan alarm
5
b. Prototipe Sistem Pengering Gabah Padi dalam Lumbung menggunakan
Peralatan Listrik dan Kontrol Elektronika Penulis
: Nurul Chusaini ( 2207039023 ) Billy Praginanta ( 2207039029 )
: Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Spesifikasi alat:
1. Sensor suhu yang digunakan LM35
2. Ruang pengeringan berupa ruangan skala besar (lumbung padi)
Instansi
3. Monitoring dan pengaturan melalui LCD dan tombol-tombol yang tersedia 4. Pemanas berupa heater elektrik yang diratakan oleh fan 5. Pengaturan heater menggunakan TRIAC
c. Penambahan dan atau modifikasi yang akan dilakukan pada sistem ini, antara lain: 1. Adanya sensor suhu dan kelembaban relatif SHT10 2. Menggunakan mikrokontroler Atmega 16 untuk sistem indikator dan sensor, serta mikrokontroler Atmega 8 pada sistem kontrol putaran, pemanas, dan sirkulasi udara. 3. Pengaturan suhu dan kelembaban bisa memilih dua menu yang ditetapkan programmer, yaitu: a) Pengaturan standard, yaitu pengaturan nilai suhu dan kelembaban sudah ditetapkan pada 40°C untuk pengaturan temperatur, dan 55%RH untuk nilai persentase kelembaban b) Pengaturan custom, yaitu pengaturan nilai suhu dan kelembaban dapat ditentukan sesuai keinginan operator dengan batasan sebagai berikut: Nilai temperatur: 30°C ≤ T ≤ 45°C Nilai persentase kelembaban relatif: 50 ≥ %RH ≥ 65 4. Ruang pengering berupa tabung rotary, sehingga proses pengeringan gabah akan teraduk secara merata.
6
Perbandingan antara sistem yang sudah ada dan akan dibuat diberikan
pada tabel 1.
Tabel 1 Perbandingan Alat Pengering Gabah yang Pernah Dibuat dengan Alat yang Akan Direalisasikan
No
Referensi Alat
Perihal
A
1
Sensor
2
Mikrokontroler AT89S51
3
Pengaturan
Suhu tetap pada kisaran 45°C
-
4
Ruang Pengering
Bak Pengering
Lumbung Padi
Tabung Rotary
5
User Interface
LCD, lampu indikator, alarm
LCD dan push button
Keypad, LCD, indikator LED, PB, dan Buzzer
LM35
Realisasi Alat
B LM35 -
SHT10 Atmega 16 dan Atmega 8 Suhu dan Persentase Kelembaban dapat diatur
Keterangan: A. Simulasi Pengendali Suhu Sistem Pengeringan Gabah Penulis
: Cepi Sukmayara (04301065)
B. Prototipe Sistem Pengering Gabah Padi dalam Lumbung menggunakan Peralatan Listrik dan Kontrol Elektronika Penulis
: Nurul Chusaini ( 2207039023 ) Billy Praginanta ( 2207039029 )
2.2 Pengering Gabah Menurut kamus besar bahasa Indonesia, gabah adalah butir padi yang sudah lepas dari tangkainya (jerami) dan masih berkulit. Proses pelepasan gabah dari tangkainya dilakukan dengan cara pengirikan. Setelah proses pengirikan, kandungan air gabah sekitar 30% sehingga diperlukan proses pengeringan untuk menurunkan nilai kadar air gabah hingga mencapai 12-16 %. Pengeringan merupakan fase pengurangan kadar air dalam gabah dengan cara dipanaskan sampai tingkat kelembaban aman. Gabah merupakan salah satu jenis biji-bijian (hydroscopic) yang berarti di udara ambien dapat mengeluarkan atau menyerap air dalam bentuk uap. Pada suhu tertentu, udara tidak dapat menyerap jumlah uap air yang tidak terbatas. Udara dikatakan "jenuh" ketika tidak mampu menyerap uap air pada suhu tertentu dan memiliki kelembaban relatif 100 persen. Kelembaban
7
relatif dinyatakan dalam persentase, didefinisikan sebagai hubungan antara berat
uap air yang terkandung dalam 1 kg udara dan berat uap air yang terkandung
dalam 1 kg udara jenuh, pada suhu tertentu.
Pada proses pengeringan tidak hanya dilihat sebagai proses pengurangan
kadar air, tetapi harus diperhatikan faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas
gabah dari hasil pengeringan, diantaranya: kadar air rendah dan seragam, proporsi butir padi yang patah dan rusak sedikit,
kerentanan terhadap kerusakan selanjutnya rendah, waktu hidup relatif lebih tinggi, dan
nilai nutrisi tinggi.
Proses pengeringan secara umum terbagi menjadi dua bagian, yaitu: a. Pengeringan alami b. Pengeringan buatan
2.2.1 Pengeringan alami Pengeringan alami merupakan proses pengeringan berupa penjemuran gabah di bawah terik matahari dengan menyebar gabah dalam lapisan tipis di geribik atau terpal pengering sehingga mendapatkan kadar air yang diinginkan. Cara penjemuran gabah dihamparkan di geribik setipis mungkin, namun untuk efisiensi dan mengurangi pengaruh lantai semen yang terlalu panas maka tebal lapisan dianjurkan sekitar 5 - 7 cm. Padi harus sering dibolak-balik secara merata minimal 2 jam sekali. Penjemuran sebaiknya dilakukan di tempat yang bebas menerima sinar matahari, bebas banjir dan bebas dari gangguan unggas dan binatang pengganggu lainnya. Penjemuran sebaiknya dilakukan pada saat pukul 07.00 - 16.00 atau tergantung pada intensitas panas sinar matahari. Proses pengeringan secara alami membutuhkan waktu sekitar 3 - 4 hari untuk musim kemarau dan bisa lebih lama saat musim hujan. Kekurangan dari proses pengeringan secara alami, diantaranya: a. Sangat bergantung faktor cuaca b. Membutuhkan banyak tenaga kerja untuk menebarkan, membalik dan mengumpulkan kembali gabah yang dikeringkan.
8
c. Memerlukan lahan yang luas
d. Sulit mengatur suhu dan laju pengeringan e. Mudah terkontaminasi
Tetapi, pengeringan secara alami ini memiliki keuntungan, diantaranya:
a. Hemat biaya karena tidak memerlukan biaya tambahan yang cukup besar untuk proses pengeringan b. Kualitas hasil pengeringan relatif lebih baik
2.2.2 Pengeringan Buatan
Pengeringan buatan dilakukan melalui pemberian panas yang relatif konstan terhadap bahan pangan atau biji-bijian, sehingga proses pengeringan dapat berlangsung dengan cepat dengan hasil yang maksimal. Dengan pengeringan buatan diharapkan kandungan air mula-mula sekitar 30 % akan turun sedemikian rupa hingga mencapai kadar air 12 – 16 %. Pada kadar air tersebut, gabah telah cukup siap untuk pengolahan lebih lanjut (penggilingan) ataupun telah cukup aman dalam penyimpanan. Secara garis besar pengeringan buatan dibagi dalam Bed Drying dan Continuous Drying yang umumnya dengan menggunakan tenaga mekanis. 2.2.2.1 Bed Drying Sistem pengeringan "bed" yang popular di Indonesia adalah model boks atau kotak yang dikenal juga sebagai FBD (Flat Bed Type Dryer). Kelemahannya adalah keterbatasan ketebalan lapisan gabah yang dikeringkan sehingga masih membutuhkan banyak tenaga untuk mengisi serta mengeluarkan gabah. 2.2.2.2 Continuous Drying Sistem pengeringan kontinyu (terus menerus) dengan cara gabah terus mengalir selama proses pengeringan. Aliran gabah pada umumnya dengan memanfaatkan prinsip gravitasi. Gabah mengalir dengan cara cross and counter flow system dan pada waktu yang bersamaan bertemu dengan udara pengering.
9
Pengeringan buatan maupun pengeringan secara alami dengan cara yang
salah dapat merusak gabah, sehingga menimbulkan kerusakan antara lain:
a. Case hardening terjadi karena suhu pengeringan langsung tinggi dan
cepat, sehingga bagian luar sudah kering (terlalu kering) sementara bagian dalam masih basah
b. Pengeringan terlalu cepat, terlalu lama atau suhunya terlalu tinggi dapat mengakibatkan keretakan sampai pecah. c. Apabila lapisan gabah yang dikeringkan terlalu tebal akan terjadi water
front, misalnya pada pengering kotak tipe batch. Udara pengering (panas)
dari bawah dapat menyebabkan lapisan bawah mengering lebih awal sehingga uap airnya mengalir ke atas sementara gabah bagian atasnya relatif lebih dingin sehingga terjadi kondensasi. Garis yang memisahkan lapisan basah dengan lapisan kering disebut water front. Esmay dan Soemangat (1973) membagi cara pengeringan secara umum ke
dalam empat golongan menurut suhu udara pengeringnya, yaitu: 1. Cara pengeringan dengan suhu sangat rendah (ultra low temperature drying system) 2. Cara pengeringan dengan suhu rendah (low temperature drying system) 3. Cara pengeringan dengan suhu tinggi (high temperature drying system) 4. Cara pengeringan dengan suhu sangat tinggi (ultra high temperature drying system) Beberapa ilmuan yang meneliti tentang nilai suhu saat pengeringan, diantaranya: 1. Menurut Khan (1964), pengeringan gabah yang digunakan untuk benih pada suhu 43°C. 2. Menurut Esmay (1970) cara pengeringan dengan suhu 35°C – 45°C baik dan sesuai untuk diterapkan di daerah tropis dengan menggunakan alat pengering jenis bak sehingga mudah diterapkan di desa-desa atau pada organisasi petani di negara sedang berkembang. 3. Menurut Laforteza (1950), padi yang akan disimpan setelah panen akan aman dari kerusakan dengan pengeringan selama 6 – 12 jam, pada suhu
10
pengeringan 43°C – 54°C, karena pada keadaan tersebut kandungan air
4. Menurut
Catambay,
dkk.
(1960)
mengemukakan
bahwa
dengan
pengeringan akan menghasilkan gabah yang digiling berkualitas baik saat dilakukan pengeringan pada suhu 48°C – 60°C.
5. Menurut Lanuza (1967) bila semakin tinggi suhu pengeringan (sampai 60°C), maka semakin banyak jumlah air yang diuapkan dengan waktu
akan tereduksi sampai mencapai 13 – 14 %.
pengeringan yang semakin cepat. Namun, konsekuensinya adalah
penggunaan bahan bakar yang semakin banyak dengan semakin tinggi
suhu yang digunakan.
2.3 Sistem Instrumentasi Elektronika Sistem instrumentasi elektronika merupakan sistem pengukuran yang dilengkapi dengan komponen sensor transduser, pengkondisi sinyal, pengolah dan penampil data, seperti yang ditunjukan pada gambar 1.
Gambar 1 Blok Diagram Sistem Instrumentasi Elektronika
Sensor transduser merupakan komponen yang mendeteksi perubahan nilai variabel fisis yang diukur ke variabel/ besaran listrik. Pengkondisi sinyal digunakan untuk mengkondisikan sinyal keluaran dari sensor agar bisa diolah dengan baik oleh pengolah. Dengan berkembangnya teknologi komponen, blok pengkondisi sinyal dan pengolah dapat digantikan dengan satu komponen mikrokontroler, sehingga sistem instrumentasi dapat digambar seperti pada gambar 2.
Gambar 2 Blok Diagram Sistem Instrumentasi Elektronika berbasis Mikrokontroler
11
Mikrokontroler berfungsi melakukan operasi-operasi yang dilengkapi
dengan fitur-fitur yang sudah tersedia didalam satu buah IC. Pada IC
mikrokontroler Atmega terdapat fitur ADC, PWM, dan Comparator yang berfungsi sebagai pengkondisi sinyal dan pengolah.
2.4 Mikrokontroler Atmega 16
Atmage 16 merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit buatan Atmel
AVR (Automatic Voltage Regulator), berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer). Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu siklus
clock. Atmega mempunyai 32 register general-purpose, timer/counter fleksibel
dengan mode compare, interrupt internal dan eksternal, serial UART, programmable watchdog timer, dan mode power saving, ADC dan PWM internal. AVR juga mempunyai In-System Programmable Flash on-chip yang mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial SPI. Tampilan dan konfigurasi diperlihatkan pada gambar 3.
kaki-kaki
mikrokontroler
Atmega
16
Gambar 3 Tampilan Fisik dan Konfigurasi Pin Mikrokontroler Atmega 16
Adapun spesifikasi dari mikrokontroler Atmega 16, yaitu:
Flash memori 16 KB, EEPROM 512 Byte
Pengulangan Baca/ Tulis, untuk Flash 10.000x dan untuk EEPROM 100.000x
Frekuensi Clock mampu sampai 16MHz
32 pin jalu I/O
Tegangan operasi 4,5V – 5,5V 12
Konsumsi daya: o Aktif : 1,1 mA o Idle mode : 0,35 mA
o Power-down mode : < 1µA Beberapa keistimewaan dari AVR ATMega16 antara lain:
1.
2. Nonvolatile Program and Data Memories
Advanced RISC Architecture:
3. Peripheral Features
4. Special Microcontroller Features
5. I/O and Package
6. Operating Voltages Adapun
prinsip-prinsip
pemakaian
mikrokontroler
Atmega
16,
diantaranya: 1. Adanya catu daya tegangan untuk mengaktifkan IC mikorkontroler Atmega 16 2. Pemasangan Xtal pada pin 12 dan 13 yang berfungsi sebagai sumber clock dalam mikrokontroler Atmega 16 dengan nilai Xtal maksimum 16MHz 3. Pemasangan komponen induktor dan kapasitor pada pin Aref sebagai lowpass filter 4. Adanya tombol reset untuk mengembalikan Atmega 16 pada keadaan awal. Konfigurasi pin ATmega secara fungsional adalah sebagai berikut : a. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai input tegangan b. GND merupakan pin ground. c. PORTA ( PA0 – PA7 ) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC. d. PORTB ( PB0 – PB7 ) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu timer / counter, komparator analog, MISO, dan MOSI. e. PORTC ( PC0 – PC 7 ) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu timer socillator, JTAG, dan I2C. f. Port D ( PD0 – PD7 ) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu timer/ counter, PWM , interupsi eksternal, dan TXD serta RXD. g. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler. 13
h. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.
i.
AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.
j.
AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.
2.5 Bascom AVR
Bascom-AVR adalah salah satu tool untuk pengembangan / pembuatan
program yang kemudian ditanamkan dan dijalankan pada mikrokontroller
terutama mikrokontroller keluarga Atmel AVR. Bascom-AVR disebut sebagai IDE (Integrated Development Environment) yaitu lingkungan kerja yang terintegrasi karena disamping meng-compile kode program menjadi file HEX /
bahasa mesin, BASCOM-AVR juga memiliki kemampuan / fitur lain yang berguna sekali, contoh :
Terminal (monitoring komunikasi serial)
Programmer (untuk menanamkan program yang sudah di-compile ke mikrokotroler). Sesuai dengan namanya bahasa pemrograman Bascom (Basic Compiler)
menggunakan bahasa basic. Konstruksi dari program bahasa basic harus mengikuti aturan sebagai berikut: $regfile = “header” inisialisasi deklarasi variable deklarasi konstanta Do ’pernyataan-pernyataan Loop End 2.5.1 Pengarah processor $regfile = “m16def.dat” merupakan pengarah pengarah prosesor bahasa basic yang memerintahkan untuk meyisipkan file lain, dalam hal ini adalah file m16def.dat yang berisi deklarasi register dari mikrokonroller Atmega 16, pengarah preprosesor lainnya yang sering digunakan ialah sebagai berikut: $crystal = 16000000 ‘menggunakan crystal clock 16 MHz $baud
= 9600 ‘komunikasi serial dengan baudrate 9600 14
2.5.2 Tipe data
Tipe data merupakan bagian program yang paling penting karena sangat
berpengaruh pada program. Pemilihan tipe data yang tepat maka operasi data
menjadi lebih efisien dan efektif. Tipe data pada Bascom AVR ditunjukan pada
tabel 2.
Tabel 2 Tipe Data pada Bascom AVR
Ukuran (Byte)
Jangkauan Data
Bit
1/8
0 atau 1
Byte
1
0 s/d 255
Integer
2
-32768 s/d +32767
Word
2
0 s/d 65535
Long
4
-2147483648 s/d 2147483647
Single
4
1,5x10-45 s/d 3,4x1038
Double
8
5x10-324 s/d 1,7x10308
String
s/d 254
Tipe Data
2.5.3 Variabel Variabel adalah suatu pengenal (identifier) yang digunakan untuk mewakili suatu nilai tertentu di dalam proses program yang dapat diubah-ubah sesuai dengan kebutuhan. Nama dari variable terserah sesuai dengan yang diinginkan namun hal yang terpenting adalah setiap variabel diharuskan: a. Terdiri dari gabungan huruf dan angka dengan karakter pertama harus berupa huruf, max 32 karakter. b. Tidak boleh mengandung spasi atau simbol-simbol khusus seperti : $, ?, %, #, !, &, *, (, ), -, +, = dan lain sebagainya kecuali underscore. 2.5.4 Deklarasi Deklarasi sangat diperlukan bila akan menggunakan pengenal (identifier) dalam suatu program. 2.3.4.1 Deklarasi variable Bentuk umum pendeklarasian suatu variable adalah Dim nama_variabel AS tipe_data. Contoh: Dim x As Integer ‘deklarasi x bertipe integer
15
2.3.4.2 Deklarasi Konstanta
Dalam Bahasa Basic konstanta di deklarasikan langsung.
Contohnya : S = “Hello world” ‘Assign string
2.3.4.3 Deklarasi Fungsi Fungsi merupakan bagian yang terpisah dari program dan dapat dipanggil
di manapun di dalam program. Fungsi dalam Bahasa Basic ada yang sudah
disediakan sebagai fungsi pustaka seperti print, input data dan untuk menggunakannya tidak perlu dideklarasikan.
2.3.4.4 Deklarasi Buatan
Fungsi yang perlu dideklarasikan terlebih dahulu adalah fungsi yang dibuat oleh programmer. Bentuk umum deklarasi sebuah fungsi adalah : Sub Test ( byval variabel As type) Contohnya : Sub Pwm(byval Kiri As Integer , Byval Kanan As Integer) 2.5.5 Operator Operator terbagi kedalam beberapa bagian, diantaranya: Operator penugasan (Assignment operator) dalam bahasa Basic berupa “=” Operator aritmatika seperti perkalian (*), pembagian (/), pertambahan (+), pengurangan (-), sisa pembagian/ modulus (%) Operator hubungan (perbandingan) misalnya sama dengan (=), lebih kecil (<), lebih besar (>), lebih kecil sama dengan (<=) Operator logika seperti NOT, AND, OR, X-OR Operator Bitwise misalnya Shift A, Left 2 (digunakan untuk manipulasi bit dari data untuk pergeseran bit ke kiri) 2.5.6 Pernyataan kondisional Pernyataan kondisioanl yang sering digunakan adalah a. IF – THEN - END IF Pernyataan ini digunakan untuk melakukan pengambilan keputusan terhadap dua buah bahkan lebih kemungkinan untuk melakukan suatu blok pernyataan atau tidak. Contoh kontruksi penulisan pada bahasa Basic:
16
If pernyataan kondisi 1 then
Elseif pernyataan kondisi 2 then
‘blok pernyataan 2 yang dikerjakan bila kondisi 2 terpenuhi Setiap penggunaan pernyataan IF-THEN harus diakhiri dengan perintah End If sebagai akhir dari pernyatan kondisional.
‘blok pernyataan 1 yang dikerjakan bila kondisi 1 terpenuhi
b. SELECT – CASE – END SELECT
Pernyataan ini digunakan untuk melakukan pengambilan keputusan
terhadap banyak kondisi. Konstruksi penulisan pada bahasa:
SELECT CASE var CASE ‘kondisi1 : ‘blok perintah1 CASE ‘kondisi2 : ‘blok perintah2 CASE ‘kondisi’n’ : ‘blok perintah’n’ END SELECT ‘akhir dari pernyatan SELECT CASE
2.6 Sensor Suhu dan Kelembaban SHT10 SHT 10 adalah sensor suhu dan kelembaban relatif dari keluarga SHT1x yang dapat diaplikasikan dalam pengontrol suhu dan kelembaban ruangan maupun pemantauan suhu dan kelembaban relatif ruangan. Adapun bentuk fisik dari SHT10 seperti pada gambar 4.
Gambar 4 Bentuk Fisik SHT 10
Spesifikasi dari SHT 10 diantaranya: Konsumsi energi 80µW ( untuk data 12bits, input 3V, 1 pengukuran/ detik) Dapat mengukur suhu dari -40°C (-40°F) hingga +125°C (+257°F) Dapat mengukur kelembaban relatif dari 0%RH hingga 100%RH Waktu respon kelembaban relatif 8 detik (tau 63%)
17
Memiliki antarmuka serial synchronous 2 wire
Tegangan input +3V - +5V DC
Adapun kurva hubungan temperatur dengan nilai toleransi SHT10 tampak
pada gambar 5, dan gambar 6 merupakan kurva hubungan kelembaban relatif
dengan nilai toleransinya. Gambar 5 Kurva Hubungan Temperatur dengan Nilai Toleransi SHT10
Gambar 6 Kurva Hubungan Kelembaban Relatif dengan Nilai Toleransi SHT10
SHT10 merupakan sebuah single chip sensor suhu dan kelembaban relatif dengan multi modul sensor yang outputnya telah dikalibrasi secara digital. Dibagian dalamnya terdapat kapasitas polimer sebagai eleman untuk sensor kelembaban relatif dan sebuah pita regangan yang digunakan sebagai sensor temperatur. Output kedua sensor digabungkan dan dihubungkan pada ADC 14 bit dan sebuah interface serial pada satu chip yang sama. Sensor ini mengahasilkan sinyal keluaran yang baik dengan waktu respon yang cepat. SHT10 ini dikalibrasi pada ruangan dengan kelembaban yang teliti menggunakan hygrometer sebagai referensinya. Koefisien kalibrasinya telah diprogramkan kedalam OTP memory. Koefisien tersebut akan digunakan untuk mengaklibrasi keluaran dari sensor selama proses pengukuran.
18
Pengambilan data untuk masing-masing pengukuran dilakukan dengan
memberikan perintah pengalamatan oleh mikrokontroler. Kaki serial Data yang
terhubung dengan mikrokontroler memberikan perintah pengalamatan pada pin Data SHT10 “00000101” untuk mengukur kelembaban relatif dan “00000011” untuk pengukuran temperatur. SHT10 memberikan keluaran data kelembaban dan
temperatur pada pin Data secara bergantian sesuai dengan clock yang diberikan mikrokontroler agar sensor dapat bekerja. Sensor SHT10 memiliki ADC (Analog to Digital Converter) di dalamnya sehingga keluaran data SHT10 sudah terkonversi dalam bentuk data digital dan tidak memerlukan ADC eksternal dalam
pengolahan data pada mikrokontroler. Skema pengambilan data SHT10 dapat
dilihat pada gambar 7. Sementara konfigurasi dari kaki SHT10 diberikan pada tabel 3.
Gambar 7 Skema Pengambilan Data Tabel 3 Konfigurasi Kaki SHT10
Pin 1 2 3 4
Nama GND DATA SCK VDD
Keterangan Ground Data Serial, Bidiretional Serial Clock, Input Only Tegangan Input
Sensor SHT 10 merupakan sebuah single chip multisensor yang berfungsi sebagai sensor kelembaban dan suhu yang telah terkalibrasi sempurna. Sistem ini bekerja berdasarkan prinsip kelembaban kapasitif dan semikonduktor yang karakteristiknya ditunjukkan pada gambar 8.
Gambar 8 Grafik Hubungan Kelembaban terhadap Keluaran Digital
19
Akibat dari kompensasi ketidaklinieran nilai data keluaran terhadap
Kelembaban serta untuk mendapatkan ketelitian yang akurat, maka untuk
mengkonversi data keluaran yang merupakan data digital haruslah mengikuti persamaan nomor (i) yang perhitungannya mengacu pada koefisien dalam tabel 4.
RHlinear = C1 + C2.SORH + C3.SORH2 (%RH) ................. (i)
Tabel 4 Koefisien Perubahan Kelembaban
SORH 12 bit 8 bit
C1 -2,0468 -2,0468
C2 0,0367 0,5872
C3 -1,5955x10-6 -4,0845x10-4
Adapun untuk mendapatkan nilai persentase kelembaban relatif yang
dipengaruhi perubahan nilai temperatur menggunakan persamaan nomor (ii) yang perhitungannya mengacu pada koefisien dalam tabel 5. RHtrue = (T0C – 25).(t1+t2.SORH)+RHlinear ....................... (ii) Tabel 5 Koefisien Kerugian Temperatur
SORH 12 bit 8 bit
t1 0,01 0,01
t2 0,00008 0,00128
Sedangkan untuk mendapatkan nilai fisik suhu terhadap nilai keluaran sensor mengikuti persamaan nomor (iii) yang perhitungannya mengacu pada koefisien dalam tabel 6. T = d1 + d2 x SOT ............................................................ (iii) Tabel 6 Koefisien Konversi Temperatur
VDD 5V 4V 3,5V 3V 2,5V
d1 (°C) -40,1 -39,8 -39,7 -39,6 -39,4
d2 (°F) -40,2 -39,6 -39,5 -39,3 -38,9
SOT 14bit 12bit
d1 (°C) 0,01 0,04
d2 (°F) 0,018 0,072
2.7 Keypad 4x4 Modul keypad 4x4 merupakan modul keypad berukuran 4 kolom x 4 baris. Modul ini dapat difungsikan sebagai divais input dalam aplikasi-aplikasi seperti
20
pengaman digital, datalogger, absensi, pengendali kecepatan motor, robotik, dan
sebagainya.
Spesifikasi :
16 tombol (dengan fungsi tergantung pada aplikasi).
Konfigurasi 4 baris (input scanning) dan 4 kolom (output scanning).
Dimensi : 9,3 cm (P) x 6,8 cm (L) x 1,5 cm (T)
Keypad dibuat dari sekumpulan saklar push button dengan konfigurasi
secara matriks. Perbedaan modul saklar push button dan modul keypad adalah
pada modul push button setiap saklar dihubungkan dengan satu pin I/O pada
mikrokontroler sedangkan keypad dihubungkan dengan I/O secara matriks
sehingga lebih menghemat pin I/O. Skematik dari keypad 4x4 seperti pada gambar 9. C1 1
2 SW1
B1 4
3
5
7
CAN
MEN
9
SW8
<-SW11
ENT SW14
SW4
SW7
SW10
0 SW13
COR
6
8
C4
SW3
SW6
SW9
B3
C3
SW2
SW5
B2
B4
C2
SW12
--> SW15
SW16
Gambar 9 Skematik Rangkaian Keypad 4x4
Dari gambar diatas, dapat diketahui bahwa keypad merupakan kumpulan dari 16 push button yang
dihubungkan secara matriks, sehingga hanya
membutuhkan 8 pin I/O untuk pegontrolannya. Cara kerja keypad 4x4 adalah menggunakan sistem scanning, dimana dari gambar diatas terlihat bahwa SW1, SW2, SW3, dan SW4 berada pada baris 1 (dihubungkan ke PB.0), SW5, SW6, SW7, dan SW8 berada pada baris 2 (dihubungkan ke PB.1), dst. Kaki lainnya dari push button disambung dengan push button lain yang berada pada satu kolom. Misalnya tombol SW1, SW5, SW9, dan SW13 dihubungkan ke PB.4. Untuk menentukan tombol mana yang ditekan, kita berikan logika 1 pada seluruh pin, kemudian baris 1 (PB.4) diberikan logika 0. Periksa PB.0, PB.1, PB.2, dan PB.3:
21
Jika PB.0 berubah menjadi 0, berarti tombol “1” sedang ditekan
Jika PB.1 berubah menjadi 0, berarti tombol “2” sedang ditekan Jika PB.2 berubah menjadi 0, berarti tombol “3” sedang ditekan
Jika PB.3 berubah menjadi 0, berarti tombol “COR” sedang ditekan
Jika PB.0, PB.1, PB.2, dan PB.3 tetap berlogika 1, berarti seluruh tombol pada baris 1 tidak ditekan Berikan kembali logika 1 pada baris 1 kemudian berikan logika 0 pada
baris 2 (PB.5). Periksa lagi PB.0, PB.1, PB.2, dan PB.3: Jika PB.0 berubah menjadi 0, berarti tombol “4” sedang ditekan Jika PB.1 berubah menjadi 0, berarti tombol “5” sedang ditekan
Jika PB.2 berubah menjadi 0, berarti tombol “6” sedang ditekan Jika PB.3 berubah menjadi 0, berarti tombol “MEN” sedang ditekan Jika PB.0, PB.1, PB.2, dan PB.3 tetap berlogika 1, berarti seluruh tombol pada baris 2 tidak ditekan Berikan kembali logika 1 pada baris 2 kemudian berikan logika 0 pada kolom 3 (PB.6). Periksa lagi PB.0, PB.1, PB.2, dan PB.3: Jika PB.0 berubah menjadi 0, berarti tombol “7” sedang ditekan Jika PB.1 berubah menjadi 0, berarti tombol “8” sedang ditekan Jika PB.2 berubah menjadi 0, berarti tombol “9” sedang ditekan Jika PB.3 berubah menjadi 0, berarti tombol “ ” sedang ditekan Jika PB.0, PB.1, PB.2, dan PB.3 tetap berlogika 1, berarti seluruh tombol pada baris 3 tidak ditekan Berikan kembali logika 1 pada baris 3 kemudian berikan logika 0 pada baris 4 (PB.7). Periksa lagi PB.0, PB.1, PB.2, dan PB.3: Jika PB.0 berubah menjadi 0, berarti tombol “CAN” sedang ditekan Jika PB.1 berubah menjadi 0, berarti tombol “0” sedang ditekan Jika PB.2 berubah menjadi 0, berarti tombol “ENT” sedang ditekan Jika PB.3 berubah menjadi 0, berarti tombol “ ” sedang ditekan Jika PB.0, P1.1, P1.2, dan P1.3 tetap berlogika 1, berarti seluruh tombol pada baris tidak ditekan Kemudian akan kembali lagi pada tahap pertama proses scanning.
22
Ketika saklar ditekan, secara fisik tegangan pada baris yang berkaitan
tidak akan langsung konstan di posisi 0 Volt. Tegangan akan berosilasi
(bouncing) selama keadaan transisi (transient) sebelum mencapai keadaan mantap (steady state). Oleh karena itu pemeriksaan baris harus dilakukan berulang-ulang (misal 30 kali pemeriksaan), sehingga jika salah satu dari pemeriksaan sudah
menghasilkan logika 0 maka pemeriksaan dihentikan. Dengan menggunakan sofware Bascom-AVR, proses scanning keypad dapat dilakukan secara langsung dengan cara memanggil sub-program scanning keypad, yaitu “getkbd”. Dengan sub-program ini, sofware Bascom-AVR akan menyimpan suatu sub-program
untuk melakukan scanning keypad selama waktu atau keadaan yang ditentukan.
2.6 LCD 20x4 Spesifikasi LCD 20x4:
Display content: 20 x 4 character
Module size: 98 x 60 x 14mm
Viewing area: 76 x 25.20mm
Viewing angle: 6/12˚
LCD type: STN y/yg, STN blue, STN gray
LED backlight: y/yg, white, blue, green
Controller: KS0066 or equal
Operating temperature: normal (0 to 50°C), wide (-20 to 70°C)
Power supply: 5.0V
Gambar 10 dibawah menunjukkan tampilan LCD tampak depan dan tampak belakang.
(a)
(b)
Gambar 10 Tampilan LCD: (a) Tampak Depan, (b) Tampak Belakang
23
