BAB II LANDASAN TEORI

BAB II

LANDASAN TEORI

Pada bab ini akan dibahas mengenai reptil terutama ular, mikrokontroller apa

yang digunakan, sistem kontrol yang cocok pada alat ini, sensor yamg cocok. (real time clock), relay, LCD (liquid crystal display) dan aktuator yang RTC

digunakan yaitu kipas dan pompa.

Sistem Kontrol (Control System)

2.1

Sistem kontrol adalah proses pengaturan ataupun pengendalian terhadap

satu atau beberapa besaran variabel atau parameter sehingga berada pada suatu

harga atau dalam suatu batas harga (range) tertentu. Di dalam dunia industri, dituntut suatu proses kerja yang aman dan berefisiensi tinggi untuk menghasilkan produk dengan kualitas dan kuantitas yang baik serta dengan waktu yang telah ditentukan, hal ini dilakukan untuk mendapatkan efisiensi yang tinggi pada saat proses produksi dan untuk mendapatkan hasil yang memiliki nilai mutu yang baik. 2.1.1

Komponen Sistem Kontrol

Sistem kontrol memiliki beberapa istilah yang merupakan komponen dari sistem kontrol itu sendiri, yaitu : • Variabel Kontrol (Controlled Variable): kuantitas atau kondisi yang diukur dan dikontrol • Variabel Manipulasi (Manipulated Variable): kuantitas atau kondisi yang divariasikan oleh pengontrol sehingga mempengaruhi variabel yang dikontrol. Biasanya variabel yang dikontrol adalah output dari sistem. Kontrol dapat berarti mengukur controlled variable dari sistem dan menerapkan manipulated variable pada sistem untuk mengoreksi dan membatasi deviasi harga terukur (output) dari harga yang diinginkan. • Plant: objek yang akan dikontrol • Proses (Process): operasi dan pengembangan kontinu yang ditandai oleh perubahan gradual dari variabelnya dengan cara tertentu sehingga sampai pada suatu hasil atau keadaan tertentu.

Realisasi Pengatur Suhu dan Kelembaban Pada Kandang Ular Menggunakan HMI (HARDWARE)

5

• Sistem: kombinasi dari berbagai komponen yang beraksi bersama-sama dan menghasilkan suatu performansi tertentu. • Gangguan (Disturbances): sinyal yang mempengaruhi sistem sehingga

mempengaruhi harga output dari harga yang diinginkan.

2.1.2

Jenis-Jenis Sistem Kontrol

Suatu sistem kontrol otomatis dalam suatu proses kerja berfungsi

mengendalikan proses tanpa adanya campur tangan manusia (otomatis). Ada

dua sistem kontrol pada sistem kendali/kontrol otomatis yaitu : A. Sistem Kontrol Loop Terbuka (Open-Loop Control System)

Sistem kontrol loop terbuka merupakan suatu sistem kontrol yang nilai keluarannya tidak berpengaruh terhadap aksi pengontrolan. Dengan demikian pada sistem kontrol ini, nilai keluaran tidak di umpan-balikkan ke parameter pengendalian. Pada sistem ini tidak dilakukan perbandingan antara sinyal output dan input. Performansi dan akurasi dari aksi kontrol sistem ini tergantung dari kalibrasi sistem. Jika terdapat gangguan maka sistem tidak dapat mengantisipasinya sehingga harus dikalibrasi ulang. Sebagai contoh, sistem kontrol yang berbasiskan setting waktu adalah sistem kontrol open-loop.

Gambar 2.1. Diagram Blok Sistem Pengendalian Loop Terbuka

B. Sistem Kontrol Loop Tertutup (Closed-Loop Control System) Suatu sistem kontrol yang tanggapan sinyal keluarannya memiliki pengaruh langsung terhadap aksi pengendalian yang dilakukan. Sinyal error yang merupakan selisih dari sinyal masukan dan sinyal umpan balik (feedback), lalu diumpankan pada komponen pengendalian (controller) untuk memperkecil kesalahan sehingga nilai keluaran sistem semakin mendekati harga yang diinginkan.


6

Sistem kontrol umpan balik (feedback) atau close-loop merupakan sistem

yang menggunakan hubungan antara output dan input yang diinginkan dengan cara membandingkannya. Hasil perbandingan ini merupakan deviasi

yang digunakan sebagai alat kontrol. Actuating error signal yang merupakan

perbedaan antara input dan feedback (dapat berupa output itu sendiri atau fungsi dari output seperti turunan atau integralnya), akan diumpankan ke pengontrol. Pengontrol akan mengurangi error dan membawa sistem pada keadaan yang diinginkan (output sesuai dengan input yang diinginkan). Jadi

output akan mempengaruhi aksi kontrol. Pada sistem kontrol ini, keberadaan gangguan yang menyebabkan output menyimpang dari input yang

diinginkan dapat diantisipasi. Sistem akan dikembalikan ke keadaan set pointnya oleh pengontrol. Dibawah ini adalah blok diagram dari sistem kontrol umpan balik yang banyak digunakan di industri. Pengontrol otomatik akan mendeteksi sinyal error (deviasi antara output dan setpoint), error sinyal ini berupa low level power sehingga perlu dikuatkan dengan amplifier. Kontroler memroses sinyal error dan menghasilkan sinyal aktuasi yang merupakan aksi kontrol sebagai tanggapan dari error tadi. Aksi kontrol menggerakkan aktuator dan diterapkan pada plant sehingga dihasilkan output. Elemen feedback yang biasanya berupa sensor akan melihat atau mengukur hasil output dan mengkonversikannya ke variabel yang sesuai dengan input referensi. Kedua variabel ini dibandingkan dan menghasilkan sinyal error. Iterasi ini akan berlangsung terus sampai didapatkan kondisi bahwa error menjadi minimum. Atau dengan kata lain, output sudah sesuai dengan input referensi yang diinginkan.

Gambar 2.2. Diagram Blok Sistem Kontrol Tertutup


7

2.1.3

Aksi Kontrol Dasar

Aksi kontrol dikenal juga dengan sinyal kontrol yang beraksi berdasarkan error. Aksi kontrol ini berusaha mereduksi error agar sedekat

mungkin dengan sinyal referensi yang diberikan. Beberapa aksi kendali dasar

yang banyak digunakan di industri adalah sebagai berikut: a)

Kontrol Aksi Kendali ON-OFF (Two-Position Control)

Pada sistem kontrol dua posisi hanya mempunyai dua posisi yang tetap yaitu kondisi ON dan kondisi OFF. Kontrol on-off ini banyak digunakan di industri karena murah dan sederhana. Sinyal kontrol akan tetap pada satu keadaan dan akan berubah ke keadaan lainnya bergantung pada nilai error

positif atau negatif. Karena sistem kerja yang digunakan adalah on-off saja, hasil output dari sistem

pengendalian ini akan menyebabkan proses variabel tidak akan

pernah konstan. Besar kecilnya fluktuasi process variabel ditentukan oleh titik dimana kontroller dalam keadaaan on dan off. Pengendalian dengan aksi kontrol ini juga menggunakan feedback. Kontroler dua posisi pada umumnya dijumpai pada komponen elektrik (relay) dan komponen pneumatik (katup dan silinder). Ilustrasi dari kontroler on-off adalah sebagai berikut:

Gambar 2.3 Ilustrasi Sistem Kendali On-Off

Dari gambar dapat diamati bahwa jika output lebih besar dari set point, aktuator akan off. Output akan turun dengan sendirinya sehingga menyentuh set point lagi. Pada saat itu, sinyal kontrol akan kembali on (aktuator on) dan mengembalikan output kepada set pointnya. Demikian seterusnya sinyal kontrol dan aktuator akan on-off terus menerus. Kelemahan dari kontroler on-off ini adalah jika output berosilasi di sekitar set point (keadaan yang Realisasi Pengatur Suhu dan Kelembaban Pada Kandang Ular Menggunakan HMI (HARDWARE)

8

memang diinginkan) akan menyebabkan aktuator bekerja keras untuk on-off

dengan frekuensi yang tinggi. Hal ini akan menyebabkan kontroler akan cepat aus dan memakan energi yang banyak (boros).

Untuk sedikit mengatasi hal ini maka dibuat suatu band pada set point sehingga mengurangi frekuensi on-off dari kontroler. Ilustrasinya adalah sebagai berikut:

Gambar 2.4 Respon Sistem Kendali On-Off

Sinyal kontrol akan off ketika output menyentuh batas atas dan baru on kembali ketika menyentuh batas bawah. Band dari set point ini disebut juga diferensial gap. Dengan keadaan seperti ini serta mengatur besarnya diferensial gap maka frekuensi on-off dapat dikurangi tetapi harus dibayar dengan penurunan akurasi terhadap set point. b)

Kontrol Aksi Proporsional (Proportional Control Action)

Aksi kontrol proporsional memiliki karakteristik dimana besar output unit control PV selalu sebanding dengan besarnya input.

Gambar 2.5 Aksi Kendali Proporsional

Gain control proporsional dapat berupa bilangan bulat, bilangan pecahan, positif atau juga negatif. Dengan syarat besarnya tetap, linier di semua daerah kerja dan tidak bergantung pada fungsi waktu. Pengertian gain disini dapat berbentuk bilangan pecahan bahkan negatif, sehingga nilai output Realisasi Pengatur Suhu dan Kelembaban Pada Kandang Ular Menggunakan HMI (HARDWARE)

9

dapat lebih kecil dari input bahkan negatif. Oleh karena itu, istilah gain jarang

dipakai dan yang lazim dipakai adalah istilah proporsional band.

c)

Kontrol Aksi Integral (Integral Control Action)

Berfungsi untuk menghilangkan offset sebagai hasil dari reset yang dapat

menghasilkan output walaupun tidak terdapat input, sehingga dibutuhkan

suatu pengendali yang dapat menghasilkan output lebih besar atau lebih kecil

pada saat error = 0. d)

Kontrol Aksi Derivative (Derivative Control Action)

Memiliki karakteristik cenderung untuk mendahului atau bisa disebut anti

pasif controlling. Oleh karena itu aksi kontrol ini sering diterapkan pada sistem yang memiliki inersia tinggi yang bersifat lagging. e)

Kontrol Aksi Proporsional + Integral

Pada pengontrolan proporsional dapat menimbulkan offset pada keluaran pengendali. Untuk proses-proses dimana offset tidak dapat ditolerir maka perlu ditambahkan aksi pengontrolan integral. Aksi kontrol integral dapat menghilangkan perbedaan pengukuran dan titik acuan yang dapat mengakibatkan keluaran pengendali berubah sampai dengan perubahan tersebut berharga nol. f)

Kontrol Proportional Integral Derivative (Proportional Integral

Derivative Control) Sistem pengontrolan derivatif merupakan pengontrolan dengan proses umpan balik yang berlawanan dengan cara pengendalian integral. Penambahan aksi derivatif

pada pengendalian PID bertujuan untuk

meningkatkan kestabilan pengontrolan dan mempercepat tanggapan dari sistem, peningkatan kestabilan sistem kontrol diperoleh dari penurunan overshoot. Aksi kontrol gabungan seperti ini menghasilkan performansi serta keuntungan mempunyai

gabungan dari aksi

karakteristik

reset

control

kontrol sebelumnya. dan

rate

control

PID yaitu

meningkatkan respon dan stabilitas sistem serta mengeliminasi steady state error.


10

2.2

Reptil

Kata Reptilia berasal dari kata reptum yang berarti melata. Reptilia

merupakan kelompok hewan darat pertama yang sepanjang hidupnya bernafas dengan paru-paru. Ciri umum kelas ini yang membedakannya dengan kelas yang lain adalah seluruh tubuhnya tertutup oleh kulit kering atau sisik. Kulit ini

menutupi seluruh permukaan tubuhnya dan pada beberapa anggota ordo atau subordo tertentu dapat mengelupas atau melakukan pergantian kulit secara total yaitu pada anggota sub-ordo Ophidia dan pengelupasan kulit sebagian pada anggota sub-ordo Lacertilia. Sedangkan pada Ordo Chelonia dan Crocodilia sisiknya

hampir tidak pernah mengalami pergantian atau pengelupasan. Kulit pada reptil

memiliki sedikit sekali kelenjar kulit (Zug, 1993).

Gambar 2.6 Anatomi Reptilia, ular

Sebagai hewan darat yang hidup di lingkungan kering, kulitnya memiliki lapisan bahan tanduk yang tebal. Lapisan ini mengalami modifikasi menjadi sisiksisik. Kulit sedikit sekali mengandung kelenjar kulit. Ada di antaranya yang selain mempunyai sisik epidermis juga mempunyai sisik dermis, misalnya buaya. Pada anggota Lacertilia pengelupasan kulit terjadi sedikit demi sedikit, sedangkan pada ular terjadi sekaligus. Reptil termasuk Tetrapoda sehingga memiliki 4 buah tungkai atau kaki, tetapi ada pula di antara anggota-anggotanya yang tungkainya mereduksi atau menghilang sama sekali. Menghilangnya tungkai-tungkai itu merupakan ciri sekunder, atau wujud adaptasi terhadap lingkungan. Hewan reptil berkloaka dengan celah berbentuk transversal atau longitudinal. Sebagai hewan darat

reptil

telah

memiliki

langit-langit

sekunder,


dan

pada

buaya 11

perkembangannya telah sempurna. Semua reptil bergigi kecuali kura-kura.

Perlekatan gigi-gigi itu ada yang acrodont, pleurodont, thecodont. Pada anggota

Lacertilia, lidah berkembang baik dan dapat digunakan sebagai ciri penting untuk klasifikasi. Alat pendengar, ada yang dilengkapi dengan telinga luar dan ada yang tidak. Mata ada yang berkelopak dan dapat bergerak, ada pula yang kelopaknya

tidak dapat bergerak serta berubah menjadi bangunan transparan. Reptil jantan memiliki alat kelamin luar berupa sebuah penis atau satu pasang hemipenis. Embrio memiliki gigi telur untuk merobek cangkang telur pada waktu menetas. Klasifikasi reptil, pada awalnya didasarkan atas arsitektur tengkoraknya.

Formulasi ini dikemukakan oleh Osborn tahun 1903, yaitu ditunjukkan dengan

adanya ciri-ciri tengkorak: anapsid, diapsid, synapsid (parapsid). Sekarang klasifikasi reptil tersebut telah banyak berubah, dan dibagi menjadi 4 ordo: Testudinata, Rhynchocephalia, Squamata dan Crocodilia (Buden, 2000). Reptilia termasuk dalam vertebrata yang pada umumnya tetrapoda, akan tetapi pada beberapa diantaranya tungkainya mengalami reduksi atau hilang sama sekali seperti pada Serpentes dan sebagian Lacertilia. Reptilia yang tidak mengalami reduksi tungkai umumnya memiliki 5 jari atau pentadactylus dan setiap jarinya bercakar. Rangkanya pada reptilia mengalami osifikasi sempurna dan bernafas dengan paru-paru (Zug, 1993). Semua Reptil bernafas dengan paru-paru. Jantung pada reptil memiliki 4 lobi, yaitu 2 atrium dan 2 ventrikel. Pada beberapa reptil sekat antara ventrikel kanan dan ventrikel kiri tidak sempurna, sehingga darah kotor dan darah bersih masih bisa bercampur. Reptil merupakan hewan berdarah dingin, yaitu suhu tubuhnya bergantung pada suhu lingkungan atau poikiloterm. Untuk mengatur suhu tubuhnya, reptil melakukan mekanisme basking, yaitu berjemur di bawah sinar matahari. Saluran ekskresi kelas Reptilia berakhir pada kloaka. Ada dua tipe kloaka yang spesifik untuk ordo-ordo reptilia. Kloaka dengan celah melintang terdapat pada ordo Squamata, yaitu sub-ordo Lacertilia dan sub-ordo Ophidia. Kloaka dengan celah membujur yaitu terdapat pada ordo Chelonia dan ordo Crocodilia (Zug, 1993). Pada anggota lacertilia, lidah berkembang baik dan dapat digunakan sebagai ciri penting untuk identifikasi. Semua reptil memiliki gigi kecuali pada ordo Realisasi Pengatur Suhu dan Kelembaban Pada Kandang Ular Menggunakan HMI (HARDWARE)

12

Testudinata. Pada saat jouvenile, reptil memiliki gigi telur untuk merobek

cangkang telur ketika menetas, yang kemudian gigi telur tersebut akan tanggal

dengan sendirinya saat mencapai dewasa. Beberapa jenis reptil memiliki alat pendengaran dan ada yang dilengkapi telinga luar ataupun tidak. Pada beberapa jenis lainnya, alat pendengaran tidak berkembang. Mata pada reptil ada yang

berkelopak dan ada yang tidak memiliki kelopak. Kelopak mata pada reptil ada yang dapat digerakkan dan ada yang tidak dapat digerakkan dan ada juga yang berubah menjadi lapisan transparan (Zug, 1993). Habitat dari kelas Reptilia ini bermacam-macam. Ada yang merupakan hewan

akuatik seperti penyu dan beberapa jenis ular, semi akuatik yaitu ordo Crocodilia

dan beberapa anggota Ordo Chelonia, beberapa sub-ordo Ophidia, terrestrial yaitu pada kebanyakan sub-kelas Lacertilia dan Ophidia, beberapa anggota ordo Testudinata, sub-terran pada sebagian kecil anggota sub-kelas Ophidia, dan arboreal pada sebagian kecil sub-ordo Ophidia dan Lacertilia (Zug, 1993). Dibandingkan dengan amphibi reptilia terbilang lebih maju hidup didarat. Hal ini dikarenakan: 1. Adanya cangkang pada telur dan adanya amnion pada embrio sehingga menjamin perlindungan terhadap bahaya kekeringan pada telur-telur yang diletakkan didarat. 2. Sisik epidermis yang berfungsi sebagai pelindung terhadap pengaruh fisik (misal luka) dan juga sebagai pelindung terhadap kekeringan

2.3

Real Time Clock (RTC) Real time clock atau RTC adalah istilah untuk jam elektronik dalam bentuk

IC. RTC berfungsi untuk menyimpan informasi waktu yang dapat di atur ulang oleh penggunanya. Oleh karena itu semua computer menggunakan IC ini sebagai informasi waktu terkini dari computer yang bersangkutan. RTC dilengkapi dengan baterai sebagai suplai chip, sehingga jam akan tetap up-to-date walaupun komputer dimatikan.


13

Gambar 2.7 Modul Real Time Clock DS1307

Pada proyek akhir ini IC RTC yang penulis gunakan adalah IC DS1307 produksi Dallas Semiconductor. RTC DS1307 ini memiliki fitur antara lain: •

Real-time clock (RTC) ini dapat menghitung detik, menit, jam, tanggal satu bulan itu, bulan, hari dalam seminggu, dan tahun dengan lompatan-tahun dengan kompensasi waktu berlaku hingga 2100

•

56-byte, baterai yang didukung, nonvolatile (NV) RAM untuk penyimpanan data

•

Menggunakan komunikasi antarmuka two-wire serial

•

Pendeteksi kegagalan sumber listrik dan langsung mengalihkanya ke sumber baterai, baterai yang digunakan adalah baterei jam dengan tegangan 3V.

•

Mengkonsumsi kurang dari 500nA pada baterai cadangan

Memiliki batas suhu k -40 ° C sampai +85 °

2.4

Mikrokontroler Mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai

masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus. Sederhananya, cara kerja mikrokontroler sebenarnya hanya membaca dan menulis data. Mikrokontroler merupakan komputer didalam chip yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya. Secara harfiahnya bisa disebut "pengendali kecil" dimana sebuah sistem elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan Realisasi Pengatur Suhu dan Kelembaban Pada Kandang Ular Menggunakan HMI (HARDWARE)

14

komponen-komponen

pendukung

seperti

IC

TTL

dan

CMOS

dapat

direduksi/diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler

ini. Dengan penggunaan mikrokontroler ini maka : •

•

Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas Rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar dari sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi

•

Pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang kompak

Pada proyek akhir ini mikrokontroler yang penulis gunakan adalah AVR

ATMega32 produksi ATMEL. AVR merupakan seri mikrokontroller CMOS 8-bit buatan

AMEL,

berbasisarsitektur RISC

(Reduced

Instruction

Set

Computer).Hampir semua instruksidieksekusi dalam satu siklus clock. Alasan menggunakan ATMega32 ini karena mikrokontroler ini mudah diperoleh di pasaran dan harganya yang terjangkau murah. Selain itu ATMega32 memiliki kapasitas Flash Program Memory yang cukup besar yaitu 32Kbytes sehingga penulis dapat menampung banyak routine program pada proyek akhir ini. Selain itu mikrokontroler ATmega32 dipilih karena memiliki saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, Port D. selain itu memiliki ADC 10 bit sebanyak 8 saluran.

Gambar 2.8 IC AVR ATMega32


15

Gambar 2.9 Konfigurasi Pin ATMega32

Keterangan pin Atmega 32 : •

Pin 1 sampai 8 (Port B) merupakan port paralel 8 bit dua arah (input/output) dan pin fungsi khusus.

•

Pin 9 (Reset) merupakan pin yang digunakan untuk mereset mikrokontroler.

•

Pin 10 (VCC) merupakan pin masukan catu daya.

•

Pin 11 & 31 (GND) merupakan pin ground.

•

Pin 12 (XTAL2) & Pin 13 (XTAL1) merupakan pin masukan clock ekstenal.

•

Pin 14 sampai 21 (Port D) merupakan port paralel 8 bit dua arah (input/output) dan pin fungsi khusus.

•

Pin 22 sampai 29 (Port C) merupakan port paralel 8 bit dua arah (input/output) dan pin fungsi khusus.

•

Pin 30 (AVCC) merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.

•

Pin 32 (AREF) merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.

•

Pin 33 sampai 40 (Port A) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC.


16

AVR ATmega32 memiliki banyak fitur unggulan diantaranya:

•

High-performance, Low-power Atmel® AVR® 8-bit Microcontroller

•

Advanced RISC Architecture

•

131 Powerful Instructions – Most Single-clock Cycle Execution

•

32 × 8 General Purpose Working Registers

•

Up to 16 MIPS Throughput at 16MHz

•

32Kbytes of In-Sistem Self-programmable Flash program memory

•

1024Bytes EEPROM

•

2Kbytes Internal SRAM

•

Write/Erase Cycles: 10,000 Flash/100,000 EEPROM

•

Data retention: 20 years at 85°C/100 years at 25°C(1)

•

In-Sistem Programming by On-chip Boot Program

•

Operating Voltages = 4.5V - 5.5V

•

Speed Grades = 0 - 16MHz


17

Gambar 2.10 Blok Diagram ATMega32

Pada diagram blok arsitektur ATMEGA32 terdapat sebuah inti prosessor (prosessor core) yaitu Central Processing Unit, yang mana terdapat proses pengumpanan instruksi (fetching) dan komputasi data. Seluruh register umum sebanyak 32 buah terhubung langsung dengan unit ALU (Arithmatic and Logic Unit). Terdapat empat buah Port masing-masing delapan bit dapat difungsikan sebagai masukan atau keluaran. Media penyimpanan

program berupa Flash Memory, sedangkan

penyimpanan data berupa SRAM (Static Random Access Memory) dan EEPROM (Electrical Eraseble Programmable Read Only Memory). Untuk komunikasi data Realisasi Pengatur Suhu dan Kelembaban Pada Kandang Ular Menggunakan HMI (HARDWARE)

18

tersedia fasilitas SPI (Serial Peripheral Interface), USART (Universal

Synchronous and Asynchronous serial Receiver and Transmitter), dan TWI (Two

wire Serial Interface).

Terdapat juga fitur tambahan seperti Analog Comparator, 8-kanal 10-bit

ADC (Analog to Digital Converter), 3 buah Timer/Counter, WDT (Watchdog

Timer), mode penghemat daya (Sleep Mode), serta osilator internal 8 MHz. Dimana seluruh fitur terhubung ke bus 8 bit. Unit interupsi menyediakan sumber interupsi hingga 21 macam. Sebuah Stack Pointer selebar 16 bit dapat digunakan menyimpan data sementara saat interupsi. untuk

Microcontroller ATMEGA32 dapat dipasang pada frekuensi kerja hingga

16 MHz (maksimal crystal untuk versi ATMEGA32) dan frekuensi kerja hingga 8 MHz (maksimal crystal untuk versi ATMEGA32L). Sumber frekuensi bisa dari luar berupa osilator kristal eksternal atau menggunakan osilator kristal internal. Keluarga AVR dapat mengeksekusi instruksi dengan cepat karena menggunakan teknik fetch during execution. Dalam satu siklus clock, terdapat dua register independen yang dapat diakses oleh satu intruksi.

2.5

Keypad 4x4 Keypad umumnya terdiri dari sejumlah saklar, yang terhubung sebagai

baris dan kolom. Agar mikrokontroller dapat melakukan scan keypad, maka port mengeluarkan salah satu bit dari 4 bit yang terhubung pada kolom dengan logika low “0” dan selanjutnya membaca 4 bit pada baris untuk menguji jika ada tombol yang ditekan pada kolom tersebut. Sebagai konsekuensi, selama tidak ada tombol yang ditekan, maka mikrokontroller akan melihat sebagai logika high “1” pada setiap pin yang terhubung ke baris.


19

Gambar 2.11 Keypad 4x4

Proses pengecekkan dari tombol yang dirangkai secara maktriks adalah

dengan teknik scanning, yaitu proses pengecekkan yang dilakukan dengan cara

memberikan umpan-data pada satu bagian dan mengecek feedback (umpan-balik) pada bagian yang lain. Dalam hal ini, pemberian umpan-data dilakukan pada bagian baris dan pengecekkan umpan-balik pada bagian kolom. Pada saat pemberian umpan-data pada satu baris, maka baris yang lain harus dalam kondisi inversi-nya. Tombol yang ditekan dapat diketahui dengan melihat asal data dan di kolom mana data tersebut terdeteksi:

0 1 1 1 1

0

1

1

Gambar 2.12 Scanning Keypad

Pada contoh di atas, tombol yang ditekan adalah tombol “2”. Seperti terlihat bahwa Baris 1 bernilai nol, sedangkan Baris 2, Baris 3, dan Baris 4 adalah satu. Kemudian dengan mengetahui bahwa asal data dari Baris 2, dan umpan-baliknya terdeteksi pada Kolom 2, maka dapat disimpulkan bahwa tombol yang ditekan adalah tombol “2”.


20

2.6

Sensor

Dalam pertumbuhan dan perkembangbiakan ular, suhu dan kelembaban

yang sesuai sangat diperlukan oleh karena itu diperlukan suatu sensor suhu dan kelembaban yang peka dan memiliki respon yang cepat. Pengertian sensor Sensor adalah jenis tranduser yang digunakan untuk mengubah besaran

mekanis, magnetis, panas, sinar, dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor sering digunakan untuk pendeteksian pada saat melakukan pengukuran

atau pengendalian.

Beberapa jenis sensor yang banyak digunakan dalam rangkaian elektronik antara

lain sensor cahaya, sensor suhu, dan sensor tekanan. 2.6.1

Sensor Suhu

Ada 4 jenis utama sensor suhu yang biasa digunakan : a) Thermocouple Thermocouple pada pokoknya terdiri dari sepasang penghantar yang berbeda disambung las dilebur bersama satu sisi membentuk “hot” atau sambungan pengukuran yang ada ujung-ujung bebasnya untuk hubungan dengan sambungan referensi. Perbedaan suhu antara sambungan pengukuranmdengan sambungan referensi harus muncul untuk alat ini sehingga berfungsi sebagai thermocouple.

Gambar 2.13. Thermocouple

b) Detektor Suhu Tahanan Konsep utama dari yang mendasari pengukuran suhu dengan detektor suhu tahanan (resistant temperature detector = RTD) adalah tahanan listrik dari logam yang bervariasi sebanding dengan suhu. Kesebandingan variasi ini adalah presisi dan dapat diulang lagi sehingga memungkinkan pengukuran suhu yang konsisten melalui pendeteksian tahanan. Bahan yang sering digunakan RTD adalah platina karena kelinearan, stabilitas dan reproduksibilitas. Realisasi Pengatur Suhu dan Kelembaban Pada Kandang Ular Menggunakan HMI (HARDWARE)

21

(a)

(b)

Gambar 2.14. (a) Detektor suhu tahanan (b) Simbol RTD

c) Thermistor

Adalah resistor yang peka terhadap panas yang biasanya mempunyai

koefisien suhu negatif. Karena suhu meningkat, tahanan menurun dan sebaliknya.

Thermistor sangat peka (perubahan tahanan sebesar 5 % per ³C) oleh karena itu

mampu mendeteksi perubahan kecil di dalam suhu.

Gambar 2.15. Thermistor

d) Sensor Suhu Rangkaian Terpadu (IC) Sensor suhu dengan IC ini menggunakan chip silikon untuk elemen yang merasakan (sensor). Memiliki konfigurasi output tegangan dan arus. Meskipun terbatas dalam rentang suhu (dibawah 200 ³C), tetapi menghasilkan output yang sangat linear di atas rentang kerja.

Gambar 2.16. Sensor suhu IC;


22

2.6.2

Sensor Kelembaban Kelembaban adalah persentasi jumlah air dalam udara. Kelembaban ini

terkait dengan suhu. Semakin rendah suhu, umumnya akan menaikkan nilai kelembaban. Kelembapan dibagi 2 jenis, yaitu :

• Kelembaban absolut bilangan yang menunjukkan berapa gram uap air yang tertampung dalam satu meter kubik udara. Kelembaban absolut dapat diukur dengan menggunakan

rumus: dw = m/v. dimana, m = massa uap air , v = volum gas basah

• Kelembaban relatif

bilangan yang menunjukkan berapa persen perbandingan antara uap air yang ada dalam udara saat pengukuran dan jumlah uap air maksimum yang dapat ditampung oleh udara tersebut. Kelembaban relatif dalam persen didefinisikan sebagai berikut:

Dimana: Pw : tekanan uap parsial Ps : tekanan uap air jenuh pada temperatur yang diberikan. H : persentase konsentrasi dari kandungan uap Jadi sensor kelembaban adalah suatu alat ukur yang digunakan untuk membantu dalam proses pengukuran atau pendifinisian yang suatu kelembapan uap air yang terkandung dalam udara.


23

Liquid Crystal Display (LCD)

Liquid Crystal Display atau disingkat LCD adalah sebuah media yang tipis

dan dataryang menggunakan media cair sebagai penghasil warna. LCD sendiri tidakmengeluarkan cahaya, karena itu LCD memerlukan cahaya aktif atau pasif.

Hampir semua alat elektronik pada jaman ini menggunakan LCD sebagai media

informasinya, dari kalkulator sampai dengan komputer notebook.

Gambar 2.17 Liquid Crystal Display (LCD) 20x4

LCD berfungsi untuk menampilkan data yang telah diolah sebelumnya. elemen penampil data. LCD dibagi menjadi dua jenis, yaitu LCD karakter dan LCD grafik. Pada proyek akhir ini digunakan LCD karakter 20x4. LCD karakter adalah LCD yang dapat menampilkan karakter ASCII dengan format dot matrix. Untuk dapat mengirimkan sebuah karakter ke LCD, dapat dilakukan dengan dua cara pengiriman, yaitu pengiriman data 4 bit dan pengiriman data 8 bit.


24

Tabel 2.1 Konfigurasi Pin LCD

No

Simbol

Level

Fungsi

1

Vss

-

0 Volt

2

Vcc

-

5 + 10% Volt

3

Vee

-

Penggerak LCD

4

RS

H/L

5

R/W

H/L

6

E

-

7

DB0

H/L

8

DB1

H/L

9

DB2

H/L

10

DB3

H/L

11

DB4

H/L

12

DB5

H/L

13

DB6

H/L

14

DB7

H/L

15

V+BL

-

16

V-BL

-

H = memasukan data L = memasukan instruksi H = Memilih Baca L = Memilih Tulis Enable Signal

Data Bus

Kecerahan LCD


25

2.7

Relay Relay adalah suatu komponen yang berfungsi untuk memutus-hubungkan

suatu rangkaian elektronik yang dioperasikan secara elektrik. Relay terdiri atas kumparan kawat yang digulung pada inti besi yang menghasilkan elektromagnet

ketika

menghubungkan kontak Normally-Open (NO) dan membuka kontak Normally-

kumparan

dialiri

oleh

arus

listrik.

Elektromagnet

ini

kemudian

Closed (NC). Sedikit menjelaskan, kata Normally disini berarti relay dalam keadaan

non-aktif atau non-energized, kumparan relay tidak dialiri arus. Jadi kontak Normally-Open (NO) adalah kontak yang pada saat Normal tidak terhubung, dan

kontak Normally-Closed (NC) adalah kontak yang pada saat Normal terhubung. karakteristik relay antara lain adalah tegangan kerja koil/kumparan yaitu 5 Vdc, 12 Vdc, 24 Vdc, 36 Vdc, hingga 48 Vdc. Tegangan kerja adalah tegangan yang harus diberikan kepada koil agar relay dapat beroperasi. Selain itu terdapat karakteristik kemampuan kontak relay yaitu 3A, 5A, 10A, atau lebih. Maksudnya adalah arus maksimal yang mampu dialirkan oleh kontak relay adalah sesuai dengan karakteristiknya, jadi bisa 3A, 5A, atau 10A. berikut adalah contoh relay.

Gambar 2.18 relay


26

Berikut adalah gambar yang menunjukkan bentuk kontak sebuah relay :

Gambar 2.19. konstruksi relay

2.7.1 Parameter Relay Menurut Arif Aulia (2010) dalam laporan tugas akhirnya, dijelaskan bahwa relay memiliki parameter – parameter sebagai berikut : a. Resistansi kumparan / koil Resistansi kumparan ditentukan oleh ketebalan kawat penyusunnya dan jumlah lilitan untuk relay 12 Vdc memiliki resistansi kumparan sebesar 400 ohm. b. Arus Driver Besar kuat arus diberikan oleh pabrik, relay dengan perlawanan kecil memerlukan arus yang besar sedangkan relay dengan perlawanan besar memerlukan arus yang lebih kecil. c. Tegangan driver Tegangan driver adalah tegangan yang diperlukan untuk dapat mengaktifkan relay, besar tegangannya adalah menggunakan rumus : V = I.R , dimana I adalah arus dan R adalah resistansi komponen. d. Daya driver Daya driver adalah perkalian arus dengan tegangan driver. Daya ini merupakan daya yang diperlukan untuk mengaktifkan relay. Dalam penggunaan relay perlu dipasang dioda untuk mencegah tegangan balik ketika transistor dalam kondisi off. Konfigurasi pensaklaran relay sesuai dengan Realisasi Pengatur Suhu dan Kelembaban Pada Kandang Ular Menggunakan HMI (HARDWARE)

27

jumlah kutub dan banyaknya posisi sakelar dalam relay. Kontak relay umumnya memiliki tiga dasar pemakaian yaitu :

1. Bila kumparan dialiri arus listrik maka kontaknya akan menutup dan disebut

kontak normally-open (NO).

2. Bila kumparan dialiri arus listrik maka kontaknya akan membuka dan disebut

Normally-Close (NC).

3. Tukar – sambung (change over/co) relay jenis ini memiliki kontak tengah dengan dan NC. NO

2.7.2 Aplikasi relay Relay digunakan pada rangkaian driver relay, berikut adalah contoh aplikasi relay pada rangkaian driver :

(a)

(b)

Gambar 2.20. (a) relay kondisi Normally open (b) relay kondisi normally closed

Pada rangkaian diatas, ketika basis pada transistor mendapatkan arus bias (b) maka transistor akan aktif dan arus akan mengalir dari VCC melewati kumparan relay dan menggerakkan relay tersebut sehingga kontak yang semula open, akan menjadi closed atau sebaliknya. Pada rangkaian tersebut terdapat dioda yang dipasang paralel dengan kumparan dari relay dan dipasang reverse. Dioda tersebut berfungsi untuk melindungi transistor yaitu dengan mengalirkan kembali tegangan yang tersimpan dalam kumparan. Realisasi Pengatur Suhu dan Kelembaban Pada Kandang Ular Menggunakan HMI (HARDWARE)

28

2.8

Pompa Pembuat Uap Air ( Humidifier )

PengertianPompa

Pompa adalah jenis mesin fluida yang digunakan untuk memindahkan fluida melalui pipa dari satu tempat ke tempat lain. Dalam menjalankan fungsinya tersebut, pompa

mengubah energi gerak poros untuk menggerakkan sudu-sudu menjadi energi tekanan

pada fluida.

KlasifikasiPompa Menurut prinsip perubahan bentuk energi yang terjadi, pompa dibedakan menjadi :

Positive Displacement Pump Disebut juga dengan pompa aksi positif. Energi mekanik dari putaran poros pompa dirubah menjadi energi tekanan untuk memompakan fluida. Pada pompa jenis ini dihasilkan head yang tinggi tetapi kapasitas yang dihasilkan rendah. Yang termasuk jenis pompa ini adalah :

a. Pompa rotari Sebagai ganti pelewatan cairan pompa sentrifugal, pompa rotari akan merangkap cairan, mendorongnya melalui rumah pompa yang tertutup. Hampir sama dengan piston pompa torak akan tetapi tidak seperti pompa torak (piston), pompa rotari mengeluarkan cairan dengan aliran yang lancar (smooth).

Macam-macam pompa rotari : •

Pompa roda gigi luar Pompa ini merupakan jenis pompa rotari yang paling sederhana. Apabila gerigi roda gigi berpisah pada sisi hisap, cairan akan mengisi ruangan yang ada diantara gerigi tersebut. Kemudian cairan ini akan dibawa berkeliling

dan

ditekan

keluar

apabila

giginya


bersatu 29

lagi

Gambar 2.21. Pompa roda gigi luar

•

Pompa roda gigi dalam Jenis ini mempunyai rotor yang mempunyai gerigi dalam yang berpasangan

dengan roda gigi kecil dengan penggigian luar yang bebas (idler). Sebuah sekat yang berbentuk bulan sabit dapat digunakan untuk mencegah cairan kembali ke sisi hisap pompa.

Gambar 2.22. Lobe pump


30

•

Pompa cuping (lobe pump)

Pompa cuping ini mirip dengan pompa jenis roda gigi dalam hal aksinya dan

mempunyai 2 rotor atau lebih dengan 2,3,4 cuping atau lebih pada masing

masing rotor. Putaran rotor tadi diserempakkan oleh roda gigi luarnya.

Gambar 2.23 : Lobe pump

•

Pompa sekrup (screw pump) Pompa ini mempunyai 1,2 atau 3 sekrup yang berputar di dalam rumah pompa

yang diam. Pompa sekrup tunggal mempunyai rotor spiral yang berputar di dalam sebuah stator atau lapisan heliks dalam (internal helix stator). Pompa 2 sekrup atau 3 sekrup masing-masing mempunyai satu atau dua sekrup bebas (idler).


31

Gambar 2.24 Three-scrow pump

•

Pompa baling geser (vane Pump) Pompa ini menggunakan baling-baling yang dipertahankan tetap menekan

lubang rumah pompa oleh gaya sentrifugal bila rotor diputar. Cairan yang terjebak diantara 2 baling dibawa berputar dan dipaksa keluar dari sisi buang pompa.

Gambar 2.25 Vane pump


32

2.9

Kipas

Desain dan Tipe Kipas Pendingin – Terdapat banyak sekali jenis dan tipe

kipas pendingin yang beredar di pasaran. Dengan model dan harga yang

bervariasi,ada baiknya kita sebagai pengguna computer benar-benar meneliti sebelum membeli. Karena model yang bagus belum tentu cocok dengan performa

processor yang anda gunakan.

Berikut beberapa desain dan tipe kipas pendingin yang beredar di pasaran :

•

Card Fans kipas jenis ini banyak digunakan untuk mekanisme pemindahan udara secara internal melalui peripheral-peripheral sistem seperti video card dan sebagainya.Kecepatan udaranya antara 60-70 CFM.

Gambar 2.26 Card Fans •

Nidec Merupakan kipas pendingin yang bertipe blower yang cocok digunakan untuk komponen-komponen tertentu.Memiliki putaran yang sangat halus tetapi udara mampu dipindahkan tak lebih dari 20 CFM.


33

Gambar 2.27 Nidec

•

Slot Cooler

Kipas pendingin jenis ini menggunakan PCI atau ISA slot yang langsung dapat diinstal pada piranti-piranti yang mengeluarkan panas seperti VGA card,sound card dan sebagainya.Udara yang dihasilkan cukup besar,dengan noise yang cukup rendah.

Gambar 2.28 Slot Cooler


34

•

Baycoolers

Model ini didesain untuk memindahkan udara pada bagian atas casing dan

paling cocok untuk mendinginkan harddisk di samping menurunkan temperature casing secara umum.

Gambar 2.29 Baycoolers

Kipas merupakan alat yang dapat menghembuskan udara, sehingga menghasilkan angin.


35

BAB II LANDASAN TEORI

Recommend Documents