BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1
Pengertian SCADA SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) dapat didefinisikan
secara sederhana dari kepanjangan SCADA itu sendiri: S
: Supervisory
- Pengawasan
C
: Control
- Pengendali
ADA
: And Data Acquisition
- Akuisisi Data
Jadi secara sederhana sistem SCADA ialah “Sistem yang dapat melakukan pengawasan, pengendali dan akuisisi data terhadap sebuah plant”. Definisi yang lebih formal diberikan oleh NIST (National Institute Of Standards and Technology) ialah : “Sistem terdistribusi yang digunakan untuk mengendalikan aset – aset yang terbesar secara geografis, sering terpisah ribuan kilometer persegi, dimana kontol dan akuisisi data terpusat sangat penting bagi operasi sistem”. Menurut NIST, sistem SCADA banyak digunakan pada sistem terdistribusi seperti : water distribution and wastewater collection systems, oil and gas pipelines, electrical power grids, dan railaway transportation systems (Handy Wicaksono, 2012 : 5). Sedangkan secara definisi menurut ISA (The Instrumentation, Systems and Automation Society), SCADA merupakan teknologi yang memberikan kemudahan bagi pengguna untuk mendapatkan data dari satu atau lebih dari beberapa fasilitas yang berjauhan dan/atau mengirimkan beberapa instruksi supervisi ke beberapa fasilitas tersebut (Efendi, 2011 : 1). Dalam terminology control, supervisory control sering mengacu pada kontrol yang tidak langsung, namun lebih pada fungsi koordinasi dan pengawasan. Dengan kata lain, pengendali utama tetap dipegang oleh PLC (pengendali lainnya) sedangkan kontol pada SCADA hanya bersifat koordinasi dan sekunder. 5
6
2.1.1 Sejarah SCADA Sistem SCADA yang “primitif” sebenarnya telah digunakan oleh industri selama ini. Dengan hanya mengandalkan indikator – indikator sederhana seperti lampu, meter analog, alarm suara, seorang operator sudah dapat melakukan pengawasan terhadap mesin – mesin di pabrik. Pada gambar 2.1 nampak sekema SCADA “primitif” yang masih belum memanfaatkan komputer (pengendali berprosesor lainnya). Sensor
Tampilan dan Kendali
Gambar 2.1 Sistem SCADA “primitive” (Sumber : Bailey, David, Practical SCADA for industry, (Elsevier : 2003))
Seiring dengan perkembangan komputer yang yang dahsyat beberapa dekade terakhir maka komputer menjadi komponen penting dalam sebuah sistem SCADA modern. Sistem ini menggunakan komputer untuk menampilkan status dari sensor dan aktuator dalam suatu plant, menampilkannya dalam bentuk grafik, menyimpannya dalam database, bahkan menampilkannya melalui situs web. Umumnya
komputer
ini
terhubung
dengan
sebuah
pengendali
(misal : Programmable Logic Controller) melalui sebuah protokol komunikasi tertentu (misal : fieldbus).
7
Skema sistem SCADA modern dapat dilihat pada gambar 2.2. (Handy Wicaksono, 2012 : 6 – 7).
Gambar 2.2 Sistem SCADA Modern (Sumber : Bailey, David, Practical SCADA for industry, (Elsevier : 2003))
2.1.2 Arsitektur Sistem SCADA Arsitektur dasar dari sebuah sistem SCADA dapat dilihat pada gambar 2.3. Berikut ini penjelasan dari masing – masing bagiannya : 1. Operator Operator manusia mengawasi sistem SCADA dan melakukan fungsi supervisory control untuk operasi plant jarak jauh.
2. Human Machine Interfaces (HMI) HMI menampilkan data pada operator dan menyediakan input kontrol bagi operator dalam berbagai bentuk, termasuk grafik, skematik, jendela, menu pulldown, touch screen, dan lain sebagainya. HMI dapat berupa touch screen device ataupun komputer itu sendiri.
8
3.
Master Terminal Unit (MTU) MTU merupakan unit master pada arsitektur master/slave. MTU berfungsi
menampilkan data pada operator melalui HMI, mengumpulkan data dari tempat yang jauh, dan mengirimkan sinyal kontrol ke plant yang berjauhan. Kecepatan pengiriman data dari MTU ke plant jarak jauh relatif rendah dan metode kontrol umumnya open loop karena kemungkinan terjadi waktu tunda dan flow interruption.
Human Machine Interface - HMI
Master Terminal Unit
(MTU) Communication System I (Low Data Rate)
Remot Terminal Unit (RTU) PLC
Communication System 2 (High Data Rate)
Field Devices
Gambar 2.3 Arsitektur Sistem SCADA Umum (Sumber : Bailey, David, Practical SCADA for industry, (Elsevier : 2003))
9
Berikut ini fungsi dasar dari suatu MTU : a. Input/Output Task : interface sistem SCADA dengan peralatan di plant; b. Alarm Task : mengatur semua tipe alarm ; c. Trends Task : mengumpulkan data plant setiap waktu dan menggambarkan dalam grafik ; d. Report Task : memberikan laporan yang bersumber dari data plant; e. Display Task : menampilkan data yang diawasi dan dikontrol operator. 4. Communication System Sistem komunikasi antara MTU – RTU ataupun antara RTU – Field device diantaranya berupa : - RS 232 - Private Network (LAN/RS-485) - Switched Telephone Network - Leased Line - Internet - Wireless Communication System
Wireless LAN
GSM Network
Radio modems Contoh variasi protokol komunikasi dapat dilihat pada gambar 2.4.
5. Remote Terminal Unit (RTU) RTU merupakan unit slave pada arsitektur master/slave. RTU mengirimkan sinyal kontrol pada peralatan yang dikendalikan, mengambil data dari peralatan tersebut, dan mengirimkan data tersebut ke MTU. Kecepatan pengiriman data antara RTU dan alat yang dikontrol relatif tinggi dan metode kontrol yang digunakan umumnya closed loop. Sebuah RTU mungkin saja digantikan oleh Programmable Logic Controller (PLC). Beberapa kelebihan PLC dibanding RTU ialah : Solusi ekonomis Mudah dalam perancangan dan instalasi
10
Lebih reliable Kontrol yang canggih Troubleshooting dan diagnosa lebih mudah
Gambar 2.4 Variasi komunikasi data pada sistem SCADA (Sumber: https://learnautomation.files.wordpress.com/2009/02/1-pengenalan-scada-18-feb09.pdf)
11
6. Field Device Merupakan plant di lapangan yang terdiri dari objek yang memilki berbagai sensor dan aktuator. Nilai sensor dan aktuator inilah yang umumnya diawasi dan dikendalikan supaya objek/dengan yang diinginkan pengguna (Handy Wicaksono, 2012 : 7 – 11). 2.1.3 Jenis – Jenis Sistem SCADA Menurut skala sistem keseluruhan, sistem SCADA dapat dibedakan menjadi : 1. SCADA Dasar SCADA dasar ini umumnya hanya terdiri dari sebuah RTU/PLC saja yang digunakan untuk mengendalikan suatu plant dengan berbagai field device. Jumlah MTU yang digunakan juga hanya satu buah. Gambar 2.5 menunjukan SCADA dasar. Contoh : - Car manufacturing robot - Room temperature control - Water Level Control
RTU/PLC
Field Devices
Gambar 2.5 SCADA Dasar (Sumber: Dormishev, Ilia. Komoni, Krenar. Lessard, Matthew. SCADA System Classification. Norwich University Center of Excellence in Distributed Control System Security)
12
2. Integrated SCADA Sistem ini terdiri dari beberapa PLC/RTU yang terhubung dengan beberapa Distributed Control System (DCS), namun hanya menggunakan 1 MTU. MTU ini dapat terhubung dengan komputer lain melalui LAN, WAN ataupun internet. Gambar 2.6 menunjukan blok sederhananya. Contoh : - Water systems - Subway systems - Security systems
Gambar 2.6 Integrated SCADA (Sumber : Dormishev, Ilia. Komoni, Krenar. Lessard, Matthew. SCADA System Classification Norwich University Center of Excellence in Distributed Control System Security)
13
3. Networked SCADA Sistem ini memiliki lebih dari 1 MTU yang saling terhubung. Ada 1 MTU pusat sebagai koordinator dari sistem – sistem yang lain. MTU pusat ini juga dapat terhubung dengan dunia luar melalui LAN, WAN, maupun internet. Blok sederhana dapat dilihat pada Gamabar 2.7. Contoh : - Power systems - Communication systems
Gambar 2.7 Networked SCADA (Sumber : Dormishev, Ilia. Komoni, Krenar. Lessard, Matthew. SCADA System Classification. Norwich University Center of Excellence in Distributed Control System Security)
14
2.2
Programmable Logic Controller (PLC) Programmbale Logic Controller merupakan suatu bentuk khusus
pengontrol berbasis microprocessor yang memanfaatkan memori yang dapat diprogram untuk menyimpan instruksi – instruksi dan untuk mengimplementsikan fungsi – fungsi semisal logika, sequencing, pewaktu (timing), pencacahan (counting) dan aritmatika guna mengontrol mesin – mesin dan proses – proses serta dirancang untuk dioperasikan oleh para insinyur yang hanya memiliki sedikit pengetahuan mengenai komputer dan bahasa pemrograman (Bolton, 2004 : 3). Sebagian besar industri telah menerapkan sistem otomatis dalam proses produksi. Pada umumnya sistem otomatis yang diterapkan terdiri dari atas dua metode yaitu otomatisasi berbasis control relay dan otomatisasi berbasis Programmable Logic Controller (PLC). Otomatisasi berbasis relay banyak digunakan pada mesin – mesin yang memiliki urutan – urutan (sekuens) yang sederhana, sedangkan otomatisasi PLC dapat memiliki sekuens yang lebih kompleks dari relay. Otomatisasi berbasis PLC dapat diintegrasikan dengan sistem monitoring. Sistem monitoring berbasis PLC adalah suatu sistem yang berguna untuk mengontrol proses suatu kerja tertentu, dimana parameter atau inputan data diambil dan diolah oleh Personal Computer (PC) dan melalui sebuah program tertentu (Bolton, 2006 : 3). Pada umumnya, sebuah sistem PLC memiliki lima komponen dasar, yaitu : 1. Unit processor atau Central Processing Unit (CPU) adalah unit yang berisi mikroprosesor yang menginterpretasikan sinyal – sinyal input dan melaksanakan pengontrolan, sesuai dengan program yang disimpan di dalam memori, lalu mengkomunikasikan keputusan – keputusan yang diambilnya sebagai sinyal – sinyal kontrol ke interface output. 2. Unit catu daya diperlukan untuk mengkonversi tegangan sumber menjadi tegangan rendah DC (5V dan 24V) yang dibutuhkan oleh processor dan rangkaian - rangkaian di dalam modul – modul antarmuka input dan output.
15
3. Perangkat pemrograman dipergunakan untuk memasukan program yang dibutuhkan ke dalam memori. PLC sekarang kebanyakan sudah menggunakan program melalui software untuk memasukan program yang dibuat ke dalam PLC. 4. Unit memori adalah tempat program yang digunakan untuk melaksanakan tindakan - tindakan pengontrolan oleh mikroprosesor disimpan. 5. Bagian input dan output adalah antarmuka dimana prosesor menerima informasi dari dan mengkonsumsikan informasi kontrol ke perangkat – perangkat eksternal. Sinyal – sinyal input dapat berasal dari saklar – saklar serta sensor – sensor. Ada dua tipe I/O pada PLC yaitu I/O digital dan I/O analog. Pada I/O digital, input dan output – nya dapat menerima dan menghasilkan sinyal digital yang berbentuk biner ‘1’ dan ‘0’ atau kondisi on – off. Sedangkan, pada I/O analog, input atau output analognya dapat menerima dan menghasilkan sinyal analog yang tidak hanya on – off saja (Ahmad Fahlufi, 2010 : 18 – 19). 2.2.1 PLC Omron CPM1A-30CDR-A Bentuk fisik dari PLC Omron CPM1A-30CDR-A dapat kita lihat pada gambar 2.8 dibawah ini.
Gambar 2.8 PLC Omron CPM1A -30CDR A (Sumber: http://www.a-automation.co.th)
Gambar 2.8 diatas adalah PLC Omron CPM1A-30CDR-A yang merupakan salah satu tipe dari dari PLC Omron CPM1A. PLC tipe ini memiliki 30 I/O terdiri dari 18 input dan 12 output.
16
Maksud dari DR – A yang tertera pada body PLC yaitu ‘D’ memiliki arti bahwa output dari PLC ini berupa tegangan DC, selanjutnya ‘R’ memiliki arti bahwa output dari PLC ini berupa relay dan yang terakhir yaitu ‘A’ memiliki arti bahwa input dari PLC ini berupa tegangan AC. Berikut ciri – ciri dari PLC Omron CPM1A-30CDR-A : 1. PLC OMRON CPM1A-30CDR-A bisa dihubungkan dengan tambahan 3 Expansion, untuk masing – masing expansion dapat ditambahkan 8 atau 100 I/O. 2. PLC OMRON CPM1A-30CDR-A ini dilengkapi dengan fungsi filter untuk mencegah operasi yang salah disebabkan oleh noise pada sinyal masukan. 3. Murahnya biaya pemeliharaan. 4. PLC OMRON CPM1A-30CDR-A dapat menangani 4 interupsi input. Selain interupsi masukan normal, CPM1A memiliki mode counter yang dapat menghitung sinyal masukan kecepatan tinggi dan memicu interupsi pada kelipatan jumlah tetap. 5. Respon input cepat dapat mendeteksi sinyal input dengan lebar pulsa sekitar 0,2 ms. Respon input cepat dan interupsi input menggunakan terminal input yang sama. 6. PLC OMRON CPM1A-30CDR-A memiliki 2 kontrol volume analog yang dapat digunakan untuk membuat pengaturan analog manual. 7. Sampai 3 unit analog I/O dapat dihubungkan untuk memberikan input analog dan output. Setiap unit memberikan 2 input analog dan 1 output analog, sehingga maksimal 6 input analog dan 3 output analog dapat dicapai dengan menghubungkan 3 unit analog I/O (Sysmac CPM1A, Cat. No. W317 – E1 – 11). 2.3
Positive Temperature Coefisient (PTC) Sensor PTC adalah jenis resistor non linier yang nilai hambatannya
terpengaruh oleh perubahan suhu. Makin tinggi suhu yang mempengaruhi makin besar nilai hambatannya. PTC merupakan resistor dengan koefisien positif. dalam hal ini, termistor PTC berbeda dengan temistor NTC, antara lain:
17
1. Koefisien temperatur dari thermistor PTC bernilai positif hanya dalam interfal temperatur tertentu, sehingga diluar interval tersebut akan bernilai nol atau negative. 2. Harga mutlak dan koefisien temperatur dari termistor PTC jauh lebih besar dari pada termistor NTC. 2.3.1 Jenis-jenis Sensor PTC Thermistor PTC dikelompokkan menjadi dua jenis yaitu : 1. Jenis pertama terdiri dari thermally sensitif silicon resistors, kadangkadang disebut sebagai "Silistors". Device ini menunjukkan nilai koefisien suhu positif yang cukup seragam (sekitar 0,77% /°C) kebanyakan dari silistor melalui berbagai wilayah/rentang operasional, tetapi dapat juga menujukkan koefisien suhu negatif di wilayah temperatur yang melebihi 150° C. Device ini paling sering digunakan untuk kompensasi terhadap device semiconducting silicon dalam kisaran temperature antara -60° C ke 150°. 2. Jenis kedua merupakan polycrystalline bahan keramik yang biasanya resistivitasnya
tinggi
tetapi
terbuat
dari
semiconduktor
dengan
penambahan dopants. Umumnya dibuat dari campuran barium, timah dan strontium titanates dengan tambahan seperti yttrium, manganese, tantalum dan silika. Device ini memiliki daya tahan-suhu karakteristik negatif yang sangat kecil. Koefisien suhu device ini hingga mencapaisuhu yang kritis, yang disebut sebagai "Curie", perubahan atau transisi suhu. Suhu kritis ini merupakan pendekatan, device ini mulai menunjukkan peningkatan, resistansi suhu coefficient positif seperti peningkatan resistansi yang besar. Fungsi PTC thermistor yaitu digunakan untuk sensor temperatur. PTC berfungsi sebagai tahanan atau resistansi dimana besar tahanannya berubah sesuai perubahan suhu. Disebut positif karena nilai tahanannya akan naik jika temperatur naik. Dan nilai tahanannya turun apabila temperatur turun. PTC bisa berfungsi sebagai sensor yaitu dari nilai tahanannya. Biasanya aplikasi dengan
18
mengidentifikasikan arus yang mengalir melalui PTC. Jika PTC diberi tegangan maka akan mengalir arus. Jadi, besarnya arus ini akan berubah-ubah sesuai perubahan tahanan PTC. Arus ini kemudian diukur sebagai identifikasi perubahan temperatur. (Sumber: http://www.academia.edu/7476457/Thermistor_Sebagai_Sensor_Suhu)
2.3.2
Simbol dan Gambar Sensor PTC
Berikut ini adalah Simbol dan Gambar Komponen Thermistor PTC :
Gambar 2.9 Simbol dan Gambar Sensor PTC (Sumber: www.elektronika.com)
2.3.3 Karakeristik Sensor PTC Kaakteristik Sensor PTC yaitu sebagai berikut :
Koefisien temperatur dari termistor PTC akan positif hanya antara daerah temperatur tertentu. Diluar daerah temperatur ini, koefisien temperaturnya bisa nol ataupun negatif.
Harga koefisien temperatur mutlak dari termistor PTC.
19
Grafik karakteristik sensor PTC ditujukan pada gambar 2.10 dibawah ini.
Gambar 2.10 Grafik Karakteristik PTC (Sumber: http://zonaelektro.net/ptc-positive-temperatur-coefficient)
Perlu dicatat bahwa skala resistansi adalah dalam logaritmik dan resistansinya berubah mulai dari beberapa ratus ohm pada temperatur 75 oC dan beberapa ratus kilo ohm pada temperatur 150 oC. Termistor PTC terbuat dari BaTiO3 , cairan zat padat dari BaTiO3 dan SrTiO3 adalah analog dengan metode yang digunakan untuk persiapan membuat termistor NTC. Sejumlah ekstra tertentu pada ion-ion Ti dibangkitkan dengan memasukkan ion-ion lain yang mempunyai valensi yang berbeda. Karakteristik arus dan tegangan statis menarik karena kurva ini bisa menunjukkan dengan jelas kemampuan arus limit dari termistor PTC. Sampai level tegangan tertentu , karakteristik arus dan tegangannya merupakan garis lurus dan mengikuti hukum ohm, tetapi begitu PTC terpanasi dengan arus yang besar yaitu temperatur sudah sampai pada daerah switching, disini resistansi membesar. (Sumber: http://zonaelektro.net/ptc-positive-temperatur-coefficient)
20
Kurva karakteristik tegangan dan arus dari sensor PTC bisa dilihat pada gambar 2.11 dibawah ini.
Gambar 2.11 Kurva Karakteristik Tegangan dan Arus dari Sensor PTC (Sumber: http://zonaelektro.net/ptc-positive-temperatur-coefficient)
Tentu saja karakteristik tegangan dan arus ini bergantung pada temperatur sekitarnya, dan juga bergantung pada koefisien transfer panas yang ada disekelilingnya. 2.4
Arduino Proyek arduino berawal dilvre, italia pada tahun 2005. sekarang telah lebih
dari 120.000 unit terjual sampai dengan 2010. Pendirinya adalah Massimo Banzi dan David Cuartiellez. (Sumber:www.academia.edu/9267031/MIKROKONTROLER_makalah_arduino_and_raspberry)
Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source, diturunkan dari wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. Perangkat kerasnya memiliki prosesor Atmel AVR dan perangkat lunaknya memiliki bahasa pemrograman sendiri. Saat ini Arduino sangat populer di seluruh dunia. Banyak pemula yang belajar mengenal robotika dan elektronika lewat Arduino karena mudah dipelajari. Tapi tidak hanya pemula, para hobbyist atau profesional pun ikut senang mengembangkan aplikasi
21
elektronik menggunakan Arduino. Bahasa yang dipakai dalam Arduino bukan assembler yang relatif sulit, tetapi bahasa C yang disederhanakan dengan bantuan pustaka-pustaka (libraries) Arduino. Arduino juga menyederhanakan proses bekerja dengan mikrokontroler, sekaligus menawarkan berbagai macam kelebihan antara lain: 1. Murah Papan (perangkat keras) Arduino biasanya dijual relatif murah, dibandingkan dengan platform mikrokontroler pro lainnya. Jika ingin lebih murah lagi, tentu bisa dibuat sendiri dan itu sangat mungkin sekali karena semua sumber daya untuk membuat sendiri Arduino tersedia lengkap di website Arduino bahkan di website-website komunitas Arduino lainnya. Tidak hanya cocok untuk Windows, namun juga cocok bekerja di Linux. 2. Sederhana dan mudah pemrogramannya Perlu diketahui bahwa lingkungan pemrograman di Arduino mudah digunakan untuk pemula, dan cukup fleksibel bagi mereka yang sudah tingkat lanjut. Untuk guru/dosen, Arduino berbasis pada lingkungan pemrograman processing, sehingga jika mahasiswa atau murid-murid terbiasa menggunakan processing tentu saja akan mudah menggunakan Arduino. 3. Perangkat lunaknya Open Source Perangkat lunak Arduino IDE dipublikasikan sebagai Open Source, tersedia bagi para pemrogram berpengalaman untuk pengembangan lebih lanjut. Bahasanya bisa dikembangkan lebih lanjut melalui pustaka-pustaka C++ yang berbasis pada Bahasa C untuk AVR. 4. Perangkat kerasnya Open Source Perangkat keras Arduino berbasis mikrokontroler ATMEGA8, ATMEGA168,
ATMEGA328
dan
ATMEGA1280
(yang
terbaru
ATMEGA2560). Dengan demikian siapa saja bisa membuatnya (dan kemudian bisa menjualnya) perangkat keras Arduino ini, apalagi bootloader tersedia langsung dari perangkat lunak Arduino IDE-nya. Bisa
22
juga menggunakan breadoard untuk membuat perangkat Arduino beserta periferal-periferal lain yang dibutuhkan. 2.5
Arduino Mega2560 Arduino mega 2560 adalah papan mikrokontroler ATmega2560 berdasarkan
(datasheet) memiliki 54 digital pin input atau output (dimana 15 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 16 analog input, 4 UART (hardware port serial), osilator kristal 16 MHz, koneksi USB, jack listrik, header ICSP, dan tombol reset. Ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, hanya menghubungkannya ke komputer dengan kabel USB atau power dengan adaptor AC-DC atau baterai. Arduino Mega kompatibel dengan sebagian besar shield,dirancang untuk Arduino Duemilanove atau Diecimila. Bentuk fisik Arduino Mega2560 dapat kita lihat pada gambar 2.12 dibawah ini
Gambar 2.12 Arduino Mega 2560 (Sumber : Dokumentasi Penulis)
Arduino Mega2560 berbeda dari semua papan sebelumnya dalam hal itu tidak menggunakan FTDI chip driver USB-to-serial. Sebaliknya,
fitur
ATmega16U2 (ATmega8U2 dalam board revisi 1 dan revisi 2) diprogram sebagai konverter USB-to-serial. Revisi 2 dari ARduino Mega2560 memiliki resistor menarik garis 8U2 HWB ke tanah, sehingga lebih mudah untuk dimasukkan ke
23
dalam mode DFU. Revisi 3 dari arduino mega 2560 memiliki fitur-fitur baru sebagai berikut: a) 1,0 pinout tambah SDA dan SCL pin yang dekat dengan pin AREF dan dua pin baru lainnya ditempatkan dekat dengan pin RESET, yang IOREF yang memungkinkan perisai untuk beradaptasi dengan tegangan yang disediakan dari papan. Di masa depan, perisai akan kompatibel baik dengan papan yang menggunakan AVR, yang beroperasi dengan 5V dan dengan Arduino Karena yang beroperasi dengan 3.3V. Yang kedua adalah pin tidak terhubung, yang dicadangkan untuk keperluan di masa depan. b) Sirkuit reset lebih kuat. c) Atmega 16U2 menggantikan 8U2. 2.5.1 Summary Keterangan Arduino Mega2560 dapat dilihat pada tabel 2.1 berikut ini: Tabel 2.1. Pesifikasi Arduino Mega2560 Microcontroller Operating Voltage Input Voltage (recommended) Input Voltage (limits) Digital I/O Pins Analog Input Pins DC Current per I/O Pin DC Current for 3.3V Pin Flash Memory SRAM EEPROM Clock Speed
ATmega2560 5V 7-12V 6-20V 54 (of which 15 provide PWM output) 16 40 mA 50 mA 256 KB of which 8 KB used by bootloader 8 KB 4 KB 16 MHz
(Sumber : www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardMega2560
2.5.3 Power Arduino mega dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal. Sumber daya dipilih secara otomatis. Eksternal (non-USB) daya dapat berasal baik dari adaptor AC (Alternating Current)-DC (Direct Current) atau baterai. Adaptor ini dapat dihubungkan dengan steker 2.1mm pusat-positif ke sumber listrik pada board arduino.
24
Papan Arduino Mega 2560 dapat beroperasi pada pasokan eksternal 6 sampai 20 VDC. Jika disertakan dengan kurang dari 7V, bagaimanapun, 5V pin dapat memasok kurang dari lima volt dan board mungkin tidak stabil. Jika menggunakan lebih dari 12V, regulator tegangan bisa panas dan merusak papan. Kisaran yang dianjurkan adalah 7 sampai 12 volt. Pin listrik adalah sebagai berikut: a. VIN Tegangan input ke papan arduino menggunakan sumber daya eksternal (sebagai lawan 5 volt dari koneksi USB atau sumber daya yang diatur lainnya). Anda dapat menyediakan tegangan melalui pin ini atau jika memasok tegangan melalui colokan listrik, mengaksesnya melalui pin ini. b. 5V Pin output 5V ini diatur dari regulator di board dapat diaktifkan dengan daya baik dari colokan listrik DC (7 - 12V), konektor USB (5V), atau pin VIN dari board (7-12V). Menyediakan tegangan melalui 5V atau 3.3V Pin melewati regulator dapat merusak board.
c. 3.3V Sebuah pasokan 3,3 volt yang dihasilkan oleh regulator on-board. Arus maksimum adalah 50 mA. d. Ground Pin ground. e. AREF Pin ini di papan arduino menyediakan tegangan referensi untuk operasi mikrokontroler. Sebuah shield dikonfigurasi dengan benar agar dapat membaca tegangan pada pin AREF dan memilih sumber daya yang tepat atau mengaktifkan voltage translator pada output untuk bekerja dengan 5V atau 3.3V.
25
2.5.3 Memory ATmega2560 memiliki 256 KB flash memori untuk menyimpan program (8 KB telah digunakan untuk bootloader), 8 KB dari SRAM dan 4 KB EEPROM (yang dapat dibaca dan ditulis oleh library EEPROM).
2.5.4 Input dan Output Masing-masing dari 54 pin digital pada arduino mega 2560 dapat digunakan sebagai input atau output, menggunakan fungsi pinMode (), digitalWrite (), dan digitalRead (). Semua pin beroperasi pada tegangan 5 volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima maksimal 40 mA dan memiliki resistor pull-up internal yang (terputus secara default) dari kisaran resistor 20-50 KΩ. Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus sebagai berikut: 1. Serial: 0 (RX) dan 1 (TX); Serial 1: 19 (RX) dan 18 (TX); Serial 2: 17 (RX) dan 16 (TX); Serial 3: 15 (RX) dan 14 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirimkan (TX) TTL data serial. Pin 0 dan 1 juga terhubung ke pin yang sesuai dari ATmega16U2 USB-to-Serial TTL. 2. Eksternal Interrupts: 2 (interrupt 0), 3 (interrupt 1), 18 (interrupt 5), 19 (interrupt 4), 20 (interrupt 3), dan 21 (interrupt 2). Pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu interupsi pada nilai yang rendah, yang naik atau jatuh tepi, atau perubahan nilai. Lihat fungsi attachInterrupt ()untuk rincian. 3. PWM: 2-13 dan 44 sampai 46. Memberikan 8-bit PWM output dengan analogWrite () fungsi.
26
4. SPI: 50 (MISO), 51 (MOSI), 52 (SCK), 53 (SS). Pin ini mendukung komunikasi SPI menggunakan library SPI. Pin SPI juga terpisah dari header ICSP, yang secara fisik kompatibel dengan Uno, Duemilanove dan Diecimila. 5. LED: 13. Ada built-in LED terhubung ke pin digital 13. Ketika logika pin bernilai nilai tinggi atau high, LED akan menyala, ketika logika pin rendah atau low, maka LED akan mati atau off. 6. TWI: 20 (SDA) dan 21 (SCL). Dukungan komunikasi TWI menggunakan wire library. Perhatikan bahwa pin ini tidak berada di lokasi yang sama dengan pin TWI di Duemilanove atau Diecimila. Arduino Mega2560 memiliki 16 input analog, yang masing-masing menyediakan 10 bit resolusi (yaitu 1024 nilai yang berbeda). Secara default mereka pengukuran dari ground sampai 5 volt, meskipun adalah mungkin untuk mengubah nilai jangkauan atas (5V) dengan menggunakan pin AREF dan fungsi analogReference () fungsi. Ada beberapa pin lainnya di papan: 1. AREF. Tegangan referensi untuk input analog. Digunakan dengan analogReference (). 2. Reset. Untuk me-reset mikrokontroler. 2.5.5 Communication Arduino Mega 2560 memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer, Arduino lain, atau mikrokontroler lainnya. ATmega2560 menyediakan empat UART hardware untuk TTL (5V) komunikasi serial. Sebuah ATmega16U2 (ATmega 8U2 pada board revisi 1 dan revisi 2) pada saluran salah satu board atas USB dan menyediakan port com virtual untuk perangkat lunak
27
pada komputer (mesin Windows akan membutuhkan file .inf, tapi OSX dan Linux mesin akan mengenali board sebagai port COM secara otomatis. perangkat lunak Arduino termasuk monitor serial yang memungkinkan data tekstual sederhana yang akan dikirim ke dan dari papan. RX dan TX LED di papan akan berkedip ketika data sedang dikirim melalui ATmega8U2 / ATmega16U2 Chip dan USB koneksi ke komputer (tetapi tidak untuk komunikasi serial pada pin 0 dan 1). ATmega2560 juga mendukung TWI dan komunikasi SPI. Perangkat lunak Arduino termasuk wore library untuk menyederhanakan penggunaan bus TWI; lihat dokumentasi untuk rincian. Untuk komunikasi SPI, menggunakan library SPI. (Sumber : www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardMega2560) 2.6
IC MAX7219 IC MAX7219 adalah ic yang sangat simple karena dapat digunakan
sebagai driver serial untuk seven segment, dot matrix 8x8 dan juga untuk menampilkan grafik. IC ini termasuk BCD decoder Code-B. Untuk konfigurasi pin dari IC MAX7219 dapat kita lihat pada gambar 2.13 berikut ini.
Gambar 2.13. Konfigurasi Pin IC MAX7219 (Sumber: https://www.sparkfun.com/datasheets/Components/General/COM-09622MAX7219-MAX7221.pdf)
28
Timming diagram dari IC MAX7219 dapat kita lihat pada gambar 2.14 dibawah ini.
Gambar 2.14. Timming Diagram IC MAX7219 (Sumber: https://www.sparkfun.com/datasheets/Components/General/COM-09622MAX7219-MAX7221.pdf)
2.7
Dot Matrix 8x8 Display LED Dot Matrix pada umumnya terbentuk oleh beberapa LED
(berbentuk “Dot”) yang disusun membentuk matriks kolom dan 8 baris (8x8). Kolom berfungsi sebagai katoda (Common Chatode) dan baris sebagai anoda (Common anode) atau sebaliknya. Display Dot Matrix 8 kolom dan 8 baris (8x8) bisa menampilkan angka dan huruf atau bahkan gambar (grafik). Gambar 2.15 memperlihatkan display dot matrix dengan kolom sebagai katoda dan baris sebagai anoda. Dengan susunan seperti Gambar 2.15.
29
Gambar 2.15. Display LED Dot Matrix (Sumber: http://embedded-lab.com/lab-12-basics-of-led-dot-matrix-display)
pada dasarnya dot matrix adalah led display yang disusun sedemikian rupa sehingg untuk menghidupka led display tersebut dibutuhkan kombinasi logic antar pin baris dan kolom.
