BAB II LANDASAN TEORI

BAB II LANDASAN TEORI

Pada bab ini akan dibahas mengenai teori-teori dasar yang digunakan untuk menunjang perancangan dan pembuatan alat. 2.1

Pengertian AWS AWS (Automatic Weather Stations) merupakan suatu peralatan atau sistem

terpadu untuk pengumpulan data cuaca secara otomatis serta diproses agar pengamatan menjadi lebih mudah. AWS ini umumnya dilengkapi dengan sensor, RTU (Remote Terminal Unit), Komputer, unit LED Display dan bagian-bagian lainnya. Dengan adanya AWS dapat diperoleh data suhu dan kelembaban udara, radiasi matahari, kecepatan angin, arah angin, curah hujan, dimana datanya bukan hanya harian saja tapi setiap saat tercatat secara otomatis (secara digital). RTU (Remote Terminal Unit) terdiri atas data logger dan backup power, yang berfungsi sebagai terminal pengumpulan data cuaca dari sensor tersebut dan ditransmisikan ke unit pengumpulan data pada komputer. Kemudian masing-masing parameter cuaca

5 http://digilib.mercubuana.ac.id/

6

dapat ditampilkan melalui LED (Light Emiting Diode) Display, sehingga para pengguna dapat mengamati cuaca saat itu dengan mudah. 2.1.1 Kelebihan AWS Automatic Weather Station memiliki beberapa kelebihan yaitu : 1. AWS digunakan untuk meningkatkan jumlah dan reliability pengamatan. 2. Jaringan AWS dapat meningkatkan kerapatan data dari tempat yang baru. 3. Memberikan data pengamatan setiap jam kepada pengamat. 4. Meningkatkan reliability pengamatan dengan menggunakan teknologi baru. 5. Menstandarkan teknik pengamatan dengan menggunakan jaringan yang sama. 6. Menghasilkan pengamatan yang memuaskan. 7. Memperkecil kesalahan manusia. 8. Mengurangi biaya operasional untuk pengamatan. 2.1.2

Tipe AWS Saat ini AWS yang terpasang di stasiun pengamatan BMKG telah banyak

peralatan dengan beberapa merk (AWS RM young, jinyang, vaisala dan sebagainya). Berikut ini adalah Gambar AWS dari dua merk.

http://digilib.mercubuana.ac.id/

7

. Gambar 2.1 AWS RM young

Gambar 2.2 AWS jinyang

Tipe-tipe AWS dibedakan menjadi 2 yaitu real time AWS dan Offline AWS. a.

Real Time AWS Data pengamatan AWS real time digunakan untuk pengamatan sinoptik, tanda

peringatan seperti badai, banjir, air pasang


8

b.

Off Line AWS Stasiun merekam data didalam atau diluar peralatan penyimpan data, observer

diperlukan untuk menyimpan dan mengolah data, stasiun tipe ini biasanya stasiun klimatologi dan untuk survey. 2.1.3

Bagian Utama AWS Secara umum AWS dibagi menjadi beberapa bagian utama, yaitu



Wind speed



Wind direction



Humidity



Temperature



Solar radiation



Air Pressure



Rain gauge

2.2

Cuaca Cuaca secara singkat adalah keadaan udara di suatu wilayah pada saat tertentu

dan jangka waktu yang singkat. Bila diartikan secara ilmiah, cuaca memiliki pengertian keaadaan udara pada suatu waktu tertentu dan diwilayah yang relative sempit dan keadaan udara atau cuaca ini bisa berubah setiap harinya. Pada dasarnya, keadaan cuaca mudah sekali berubah-ubah karena ada beberapa factor yang bisa mempengaruhi cuaca, diantaranya ialah tekanan udara, kelembapan udara, suhu, angin, dan curah hujan. Ilmu yang mempelajari tentang cuaca ialah meteorology. Di Indonesia, cuaca diamati setiap hari oleh badan meteorology dan geofisika. Hasil


9

pengamatan tersebut digunakan sebagai ramalan cuaca yang sangat berguna di bidang penerbanagan, pelayaran dan kegiatan lainnya yang berkaitan atau bergantung pada cuaca. 2.3

Angin Secara umum yang disebut angin adalah setiap gerakan udara relatif

terhadap permukaan bumi. Dalam pengertian teknis, yang dimaksud dengan angin adalah setiap gerakan udara yang mendatar atau hampir mendatar. Angin mempunyai arah dan kecepatan yang ditentukan oleh adanya perbedaan tekanan udara di permukaan bumi. Angin bertiup dari tempat bertekanan tinggi ke tempat yang bertekanan rendah. Semakin besar perubahan tekanan udara semakin besar kecepatan angin. Angin dapat muncul karena berbagai faktor yaitu pengaruh panas matahari, pengaruh rotasi bumi, dan pengaruh front udara. Sedangkan yang dimaksud dengan arah angin adalah arah dimana datangnya angin bertiup. Arah angin dinyatakan dalam derajat (skala dalam 360 bagian); 90o artinya angin timur, 180o artinya angin selatan, 270o artinya angin barat, 360o artinya angin utara. Arah angin dapat diwakili dengan nama mata arah angin 4 bagian.


10

2.4

Instrumen dan Pengukuran Suatu instrumen didefinisikan sebagai suatu alat ukur yang digunakan

untuk menentukan nilai atau besaran dari suatu kuantitas atau variabel. Suatu alat ukur supaya dapat digunakan untuk mengukur dikatakan mempunyai kualitas baik jika memenuhi sifat-sifat berikut ini: a.

Ketelitian (accuracy) Harga terdekat suatu pembacaan instrumen mendekati harga sebenarnya

dari variabel yang diukur, alat ukur yang baik mempunyai ketelitian yang tinggi. Ketelitian tinggi ditunjukkan oleh kemampuan alat ukur membaca skala terkecil dari variabel yang diukur. Semakin kecil skala yang dapat ditampilkan oleh alat ukur, semakin teliti alat ukur tersebut b.

Ketepatan (precision) Suatu ukuran kemampuan untuk mendapatkan suatu pengukuran yang

serupa. Ketepatan merupakan suatu ukuran tingkatan yang menunjukkan perbedaan hasil pengukuran pada pengukuran-pengukuran yang dilakukan secara berurutan. Semakin banyak pengukuran dengan hasil pengukuran yang sama, semakin tinggi ketepatan alat ukur tersebut


11

c.

Sensitivitas (sensitivity) Perbandingan antara sinyal keluaran atau tanggapan instrumen terhadap

perubahan masukan atau variabel yang diukur. Alat ukur dengan sensitivitas yang tinggi peka terhadap perubahan masukan dan akan cepat memberikan tanggapan berupa perubahan pada keluaran. d.

Resolusi (resolution) Perubahan terkecil dalam nilai yang diukur oleh instrumen yang akan

memberikan respon (tanggapan). Alat ukur dengan resolusi tinggi dapat memberikan tanggapan pada perubahan masukan walaupun perubahannya sedikit. e.

Kesalahan (error) Penyimpangan variabel yang diukur dari nilai (harga) yang sebenarnya,

Alat ukur yang baik mempunyai nilai kesalahan yang kecil. 2.5

Arduino Arduino Mega2560 adalah papan mikrokontroler berbasiskan ATmega2560

(data sheet ATmega2560). Arduino Mega2560 memiliki 54 pin digital input/output, dimana 15 pin dapat digunakan sebagai output PWM, 16 pin sebagai input analog, dan 4 pin sebagai UART (port serial hardware), 16 MHz kristal osilator, koneksi USB, jack power, header ICSP, dan tombol reset. Ini semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler. Cukup dengan menghubungkannya ke komputer melalui kabel USB atau power dihubungkan dengan adaptor AC-DC atau baterai untuk mulai mengaktifkannya.


12

Arduino Mega2560 kompatibel dengan sebagian besar shield yang dirancang untuk Arduino Duemilanove atau Arduino Diecimila. Tabel 2.1 Spesifikasi Sederhana Dari Arduino Mega Mikrokontoler

ATmega 2560

Tegangan Operasi

5V

Input Voltage (Recomended)

7-12 V

Input Voltage (Limit)

54 (yang 15 pin digunakan sebagai output PWM)

Pin Digital

16

Pin Input Analog

40 mA

Arus DC Untuk Pin 3.3 V

50 mA

Flash Memory

256 KB (8 KB digunakan untuk bootlaoder)

SRAM

8 KB

EEPROM

4 KB

Clock Speed

16 MHz


13

Arduino memiliki kelebeihan sebagai berikut: 

Tidak perlu perangkat chip programmer karena di dalamnya sudah ada

bootloader yang akan menangani upload program dari komputer. 

Sudah memiliki sarana komunikasi USB, sehingga pengguna laptop yang

tidak memiliki port serial / RS323 bisa menggunakannya. 

Bahasa pemrograman relatif mudah karena software Arduino dilengkapi dengan

kumpulan library yang cukup lengkap. 

Memiliki modul siap pakai (shield) yang bisa ditancapkan pada board arduino,

Misalnya shield GPS, Ethernet SD card, dll.

Gambar 2.3 Arduino Mega 2560 Bagian Depan 2.5.1

Sumber Daya Arduino Mega dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya

eksternal. Sumber daya dipilih secara otomatis. Sumber daya eksternal (non-USB) dapat berasal baik dari adaptor AC-DC atau baterai. Adaptor dapat dihubungkan dengan mencolokkan steker 2,1 mm yang bagian tengahnya terminal positif ke ke jack sumber tegangan pada papan. Jika tegangan berasal dari baterai dapat langsung dihubungkan melalui header pin Gnd dan pin Vin dari konektor POWER.


14

Papan Arduino ATmega2560 dapat beroperasi dengan pasokan daya eksternal 6 Volt sampai 20 volt. Jika diberi tegangan kurang dari 7 Volt, maka, pin 5 Volt mungkin akan menghasilkan tegangan kurang dari 5 Volt dan ini akan membuat papan menjadi tidak stabil. Jika sumber tegangan menggunakan lebih dari 12 Volt, regulator tegangan akan mengalami panas berlebihan dan bisa merusak papan. Rentang sumber tegangan yang dianjurkan adalah 7 Volt sampai 12 Volt. Pin tegangan yang tersedia pada papan Arduino adalah sebagai berikut: 

VIN : Adalah input tegangan untuk papan Arduino ketika menggunakan

sumber daya eksternal (sebagai tegangan 5 Volt dari koneksi USB atau sumber daya ter-regulator lainnya). Anda dapat memberikan tegangan melalui pin ini, atau jika memasok tegangan untuk papan melalui jack power, kita bisa mengakses atau mengambil tegangan melalui pin ini. 

5V : Sebuah pin yang mengeluarkan tegangan ter-regulator 5 Volt, dari pin ini

tegangan sudah diatur (ter-regulator) dari regulator yang tersedia (built-in) pada papan. Arduino dapat diaktifkan dengan sumber daya baik berasal dari jack power DC (7-12 Volt), konektor USB (5 Volt), atau pin VIN pada board (7-12 Volt). Memberikan tegangan melalui pin 5V atau 3.3V secara langsung tanpa melewati regulator dapat merusak papan Arduino. 

3V3 : Sebuah pin yang menghasilkan tegangan 3,3 Volt. Tegangan ini

dihasilkan oleh regulator yang terdapat pada papan (on-board). Arus maksimum yang dihasilkan adalah 50 mA. 

GND : Pin Ground atau Massa.


15



IOREF : Pin ini pada papan Arduino berfungsi untuk memberikan referensi

tegangan yang beroperasi pada mikrokontroler. Sebuah perisai (shield) dikonfigurasi dengan benar untuk dapat membaca pin tegangan IOREF dan memilih sumber daya yang tepat atau mengaktifkan penerjemah tegangan (voltage translator) pada output untuk bekerja pada tegangan 5 Volt atau 3,3 Volt. 2.5.2

Memori Arduino ATmega2560 memiliki 256 KB flash memory untuk menyimpan

kode (yang 8 KB digunakan untuk bootloader), 8 KB SRAM dan 4 KB EEPROM (yang dapat dibaca dan ditulis dengan perpustakaan EEPROM). 2.5.3

Input dan Output Masing-masing dari 54 digital pin pada Arduino Mega dapat digunakan

sebagai input atau output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Arduino Mega beroperasi pada tegangan 5 volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima arus maksimum 40 mA dan memiliki resistor pull-up internal (yang terputus secara default) sebesar 20-50 kOhms. Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus, antara lain: 

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) data serial TTL. Pins 0 dan 1 juga terhubung ke pin chip ATmega16U2 Serial USB-to-TTL. 

Eksternal Interupsi : Pin 2 (interrupt 0), pin 3 (interrupt 1), pin 18 (interrupt

5), pin 19 (interrupt 4), pin 20 (interrupt 3), dan pin 21 (interrupt 2). Pin ini dapat


16

dikonfigurasi untuk memicu sebuah interupsi pada nilai yang rendah, meningkat atau menurun, atau perubah nilai. 

SPI : Pin 50 (MISO), pin 51 (MOSI), pin 52 (SCK), pin 53 (SS). Pin ini

mendukung komunikasi SPI menggunakan perpustakaan SPI. Pin SPI juga terhubung dengan header ICSP, yang secara fisik kompatibel dengan Arduino Uno, Arduino Duemilanove dan Arduino Diecimila. 

LED : Pin 13. Tersedia secara built-in pada papan Arduino ATmega2560.

LED terhubung ke pin digital 13. Ketika pin diset bernilai HIGH, maka LED menyala (ON), dan ketika pin diset bernilai LOW, maka LED padam (OFF). 

TWI : Pin 20 (SDA) dan pin 21 (SCL). Yang mendukung komunikasi TWI

menggunakan perpustakaan Wire. Perhatikan bahwa pin ini tidak di lokasi yang sama dengan pin TWI pada Arduino Duemilanove atau Arduino Diecimila. Arduino Mega2560 memiliki 16 pin sebagai analog input, yang masing-masing menyediakan resolusi 10 bit (yaitu 1024 nilai yang berbeda). Secara default pin ini dapat diukur/diatur dari mulai Ground sampai dengan 5 Volt, juga memungkinkan untuk mengubah titik jangkauan tertinggi atau terendah mereka menggunakan pin AREF dan fungsi analog Reference. Ada beberapa pin lainnya yang tersedia, antara lain: 

AREF : Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan fungsi

analog Reference.


17



RESET : Jalur LOW ini digunakan untuk me-reset (menghidupkan ulang)

mikrokontroler. Jalur ini biasanya digunakan untuk menambahkan tombol reset pada shield yang menghalangi papan utama Arduino. 2.5.4

Komunikasi Arduino Mega2560 memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan

komputer, dengan Arduino lain, atau dengan mikrokontroler lainnya. Arduino ATmega328 menyediakan 4 hardware komunikasi serial UART TTL (5 Volt). Sebuah chip ATmega16U2 (ATmega8U2 pada papan Revisi 1 dan Revisi 2) yang terdapat pada papan digunakan sebagai media komunikasi serial melalui USB dan muncul sebagai COM Port Virtual (pada Device komputer) untuk berkomunikasi dengan perangkat lunak pada komputer, untuk sistem operasi Windows masih tetap memerlukan file inf, tetapi untuk sistem operasi OS X dan Linux akan mengenali papan sebagai port COM secara otomatis. Perangkat lunak Arduino termasuk didalamnya serial monitor memungkinkan data tekstual sederhana dikirim ke papan Arduino. LED RX dan TX yang tersedia pada papan akan berkedip ketika data sedang dikirim atau diterima melalui chip USB untuk serial yang terhubung melalui USB komputer (tetapi tidak untuk komunikasi serial seperti pada pin 0 dan 1). Sebuah perpustakaan Software serial memungkinkan untuk komunikasi serial pada salah satu pin digital Mega2560. ATmega2560 juga mendukung komunikasi TWI dan SPI. Perangkat lunak Arduino termasuk perpustakaan Wire digunakan


18

untuk menyederhanakan penggunaan bus TWI. Untuk komunikasi SPI, menggunakan perpustakaan SPI. 2.5.5

Aplikasi Program Arduino ID (Integrated Development Enviroment) Ketika kita membuka program Arduino IDE (Integrated Development

Enviroment), akan terlihat serupa dengan tampilan gambar 2.2dibawah ini. Jika kita menggunakan Windows atau Linux, akan terlihat perbedaan, tetapi pada dasarnya IDE (Integrated Development Enviroment) akan sama tidak perduli Operasi Sistemnya apa yang digunakan.

Gambar 2.4 Tampilan program IDE (Integrated Development Enviroment)


19

2.5.6

Arduino Programming Tool Arduino merupakan perangkat pemrograman mikrokontroler jenis AVR yang

tersedia secara bebas (open-source) untuk membuat prototipe elektronika yang dapat berinteraksi dengan keaadaan sekitarnya. Arduino dapat menerima input dari berbagai jenis sensor dan mengendalikan sensor, servo dan aktuator lainnya.

Gambar 2.5 Tampilan Utama Aplikasi Arduino A.

Toolbar

Gambar 2.6 Toolbar pada Aplikasi Arduino


20

1.

Verify : Tombol ini digunakan untuk meng-compile program yang telah

dibuat.Compile berguna untuk mengetahui apakah program yang dibuat telah benar atau masih memiliki kesalahan. Apabila ada kesalahan yang terjadi, bagian Message akan menampilkan letak kesalahan tersebut. 2.

Stop : Tombol ini digunakan untuk membatalkan proses verify yang sedang

berlangsung. 3.

New : Tombol digunakan untuk membuat coding pada windows yang baru.

4.

Open : Tombol ini digunakan untuk membuka coding yang sudah disimpan

sebelumnya. 5.

Save : Tombol ini digunakan untuk menyimpan coding yang sedang dikerjakan.

6.

Upload : Tombol ini digunakan mengirim coding yang sedang dikerjakan ke

mikrokontroler. 7.

Serial Monitor : Tombol ini digunakan untuk melihat aktivitas komunikasi

serial dari mikrokontroler baik yang di kirim oleh user ke mikrokontroler maupun sebaliknya. B.

Coding Area Bagian ini merupakan tempat penulisan coding dengan menggunakan bahasa

pemrograman C. Coding di dalam Arduino memiliki 2 (dua) bagian utama, yaitu: 1.

Void setup( ) Bagian ini merupakan inisialisasi yang diperlukan sebelum program utama

dijalankan. contoh:


21

2.

void loop ( ) Bagian ini merupakan fungsi utama yang dijalankan terus menerus selama

modul Arduino terhubung dengan power supply. Contoh:

C.

Application status Bagian ini memberikan informasi kepada pengguna mengenai tugas yang

sedang dijalankan oleh aplikasi Arduino. D.

Message Bagian ini memberikan informasi kepada pengguna mengenai besarnya

ukuran file dari coding yang dibuat dan letak kesalahan yang terjadi pada coding. E.

Serial Port Komunikasi serial digunakan untuk memprogram mikrokontroler langsung

dari aplikasi Arduino. Selain itu, komunikasi serial juga digunakan untuk mengirim dan menerima data antara mikrokontroler dan komputer melalui fasilitas serial monitor yang terdapat pada aplikasi Arduino. Seperti Gambar 2.5.


22

Gambar 2.7 Tools Serial Port 2.5.7

Bahasa Program Arduino IDE yang digunakan

Berikut adalah beberapa bahasa program Arduino yang digunakan : 

Float Float-point numbers sering digunakan untuk memperkirakan nilai analog dan

berkelanjutan karena nilai tersebut memiliki resolusi yang lebih besar dari pada integers. Floating – point numbers dapat sebesar 3.4028235E + 38 dan dapat serendah 3.4028235E + 38. Angka tersebut disimpan sebanyak 32 bits (4 bytes) dari informasi. Float hanya memiliki 6 – 7 digit decimal. Pada Arduino, double sama nilainya dengan Float. 

Int Integers adalah datatype dasar untuk menyimpan angka dengan nilai 2 byte.

Integers menyimpan angka-angka negative dengan teknik yang disebut 2’s complement Math. Arduino dapat menjaga dan mengatur angka – angka negative, jadi operasi aritmatika dapat berkerja secara transparansi.


23



Void (Setup) Fungsi Setup muncul ketika memulai lembar kerja/Sketc. Kita dapat

menggunakannya untuk mengartikan Variables, pin modes, Start using libraries, dan lain-lain. Fungsi Setup ini hanya akan berkerja sekali, setelah power up or reset pada Arduino. 

Serial begin Untuk komunikasi dengan komputer, digunakan satu dari angka berikut ini

: 300, 1200, 2400, 4800, 9600, 14400, 19200,28800, 38400, 57600, atau 115200. Kita juga dapat menggunakan angka spesifikasi yang lain, contohnya untuk berkomunikasi melewati pin 0 dan pin 1 dapat digunakan particular boud rate yang memenuhi syarat. 

Loop Setelah mengaplikasikan fungsi Setup yang dapat menganalisa dan mengatur

Values/nilai, fungsi Loop dapat merubah dan merespon program yang kita buat. Kita dapat menggunakan untuk mengaktifkan kontrol pada papan Arduino. 

AnalogRead Papan Arduino memiliki 6 chanel, 10 – bit analog ke digital, artinya kita

dapat memasukan tegangan antara 0 dan 5 volts pada nilai integer antara 0 dan 1023. Kisaran input/masukan dan resolusi dapat dirubah menggunakan analog reference. Untuk membaca analog input, dibutuhkan sekitar 100 microsecond (0.0001 s). Jadi rata – rata membaca maksimumnya sekitar 10.000 kali dalam satu detik. Catatan Jika pin analog input tidak dapat berkoneksi pada apapun, nilainya akan kembali


24

dengan analogRead. 

print Angka – angka akan dicetak menggunakan karakter ASCII pada setiap

digit. Floats juga tercetak dengan digit ASCII kedua angka decimal. Bytes akan terkirim sebagai karakter tunggal. 

Delay Hentikan program sementara untuk mengukur waktu (dalam milliseconds)

yang terspesifikasi pada parameter (ada 1000 miliseconds dalam setiap detik). Pada saat mudahnya membuat

LED berkedip dengan fungsi

Delay, beberapa

Sketch/lembar kerja mengalami Delay. Membaca sensor, penghitungan matematika, atau memanipulasi pin dapat berkerja pada saat fungsi Delay berkerja. Beberapa program berbasis sepengetahuan biasanya menghindari menggunakan fungsi Delay untuk kegiatan yang membutuhkan waktu lebih dari 10 miliseconds. 2.6

LDR (Light Dependent Resistor) Light Dependent Resistor atau yang biasa disebut LDR adalah jenis

resistor yang nilainya berubah seiring intensitas cahaya yang diterima oleh komponen tersebut. Biasa digunakan sebagai detektor cahaya atau pengukur besaran konversi cahaya. Light Dependent Resistor, terdiri dari sebuah cakram semikonduktor yang mempunyai dua buah elektroda pada permukaannya. Pada

saat gelap atau cahaya redup, bahan dari cakram tersebut

menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relatif kecil. Sehingga hanya ada sedikit elektron untuk mengangkut muatan elektrik.


25

Artinya pada saat cahaya redup LDR menjadi konduktor yang buruk, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang besar pada saat gelap atau cahaya redup. Pada saat cahaya terang, ada lebih banyak elektron yang lepas dari atom bahan semikonduktor tersebut. Sehingga akan ada lebih banyak elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya terang LDR menjadi konduktor yang baik, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang kecil pada saat cahaya terang. 2.6.1

Prinsip Kerja LDR Pada sisi bagian atas LDR terdapat suatu garis atau jalur melengkung yang

menyerupai bentuk kurva. Jalur tersebut terbuat dari bahan cadmium sulphida yang sangat sensitiv terhadap pengaruh dari cahaya. Jalur cadmium sulphida yang terdapat pada LDR. Jalur cadmium sulphida dibuat melengkung menyerupai kurva agar jalur tersebut dapat dibuat panjang dalam ruang (area) yang sempit. Cadmium sulphida (CdS) merupakan bahan semi-konduktor yang memiliki energi antara elektron konduksi dan elektron valensi. Ketika cahaya mengenai cadmium sulphida, maka energi proton dari cahaya akan diserap sehingga terjadi perpindahan dari band valensi ke band konduksi. Akibat perpindahan elektron tersebut mengakibatkan hambatan dari cadmium sulphida berkurang dengan hubungan kebalikan dari intensitas cahaya yang mengenai LDR.


26

Gambar 2.8 LDR (Light Dependent Resistor) 2.6.2

Karakteristik LDR

2.6.2.1 Laju Recovery Bila sebuah LDR dibawa dari suatu ruangan dengan level kekuatan cahaya tertentu kedalam suatu ruangan yang gelap sekali, maka bisa kita amati bahwa nilai resistansi dari LDR tidak akan segera berubah resistansinya pada keadaan ruangan gelap tersebut. Namun LDR tersebut hanya akan bisa mencapai harga dikegelapan setelah mengalami selang waktu tertentu dan suatu kenaikan nilai resistansi dalam waktu tertentu. Harga ini ditulis dalam K Ω /detik. untuk LDR type arus harganya lebih besar dari 200 K Ω /detik (selama 20 menitpertama mulai dari level cahaya 100 lux), kecepatan tersebut akan lebih tinggi pada arah sebaliknya, yaitu pindah dari tempat gelap ke tempat terang yang memerlukan waktu kurang dari 10 ms untuk mencapai resistansi yang sesuai dengan level cahaya 400 lux.


27

2.6.2.2 Respon Spektral LDR tidak mempunyai sensitivitas yang sama untuk setiap panjang gelombang cahaya yang jatuh padanya (yaitu warna). Bahan yang biasa digunakan sebagai penghantar arus listrik yaitu tembaga, alumunium, baja, emas, dan perak. Dari kelima bahan tersebut tembaga merupakan penghantar yang paling banyak digunakan karena mempunyai daya hantar yang baik. Sensor ini sebagai pengindera yang merupakan eleman yang pertama-tama menerima energi dari media untuk memberi keluaran berupa perubahan energi. Sensor terdiri berbagai macam jenis serta media yang digunakan untuk melakukan perubahan. Media yang digunakan misalnya: panas, cahaya, air, angin, tekanan, dan lain sebagainya. Sedangkan pada rangkaian ini menggunakan sensor LDR yang menggunakan intensitas cahaya, selain LDR dioda foto juga menggunakan intensitas cahaya atau yang peka terhadap cahaya (photo conductivecell). Pada rangkaian elektronika, sensor harus dapat mengubah bentuk- bentuk energi cahaya ke energi listrik, sinyal listrik ini harus sebanding dengan besar energi sumbernya. 2.7

RTC (Real Time Clock) RTC (Real Time Clock) merupakan sebuah IC yang memiliki fungsi untuk

menghitung waktu, mulai dari detik, menit, jam, tanggal, bulan, serta tahun. Ada beberapa RTC yang di jual di pasaran, seperti : DS1307, DS1302, DS12C887, DS3234 danDS3231.


28

Modul RTC DS3231 12C (Real Time Clock) ini memiliki akurasi dan presisi yang sangat tinggi dalam mencacah waktu dengan menggunakan IC RTC DS3231 extremely accurate temperature compensated RTC (TCXO). DS3231 memiliki kristal internal dan rangkaian kapasitor tuning di mana suhu dari kristal dimonitor secara berkesinambungan dan kapasitor disetel secara otomatis untuk menjaga kestabilan detak frekuensi. Pencacahan waktu pada solusi RTC lain dapat bergeser (drift) hingga hitungan menit per bulannya, terutama pada kondisi perubahan suhu yang ekstrim. Modul ini paling jauh hanya bergeser kurang dari 1 menit per tahunnya, dengan demikian modul ini cocok untuk aplikasi kritis yang sensitif terhadap akurasi waktu yang tidak perlu disinkronisasikan secara teratur terhadap jam eksternal. RTC mempertahankan detik, menit, jam, hari, tanggal, bulan, dan informasi tahun. Tanggal pada akhir bulan secara otomatis disesuaikan selama berbulan-bulan dengan sedikit dari 31 hari, termasuk koreksi untuk tahun kabisat. Itu jam beroperasibaik dalam 24 jam atau 12 jam atau dengan format PM indikator AM. Akses modul ini dilakukan melalui antarmuka I2C yang dapat dikatakan identik dengan pengalamatan register pada RTC DS1307, dengan demikian kode program yang sudah dibuat untuk Arduino atau mikro-kontroler lain dapat berjalan tanpa perlu dimodifikasi. Modul ini juga sudah dilengkapi dengan IC AT24C32 yang memberikan EEPROM tambahan sebesar 4 KB (32.768 bit) yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan, misalnya untuk menyimpan jadwal (time schedule), menyimpan setelan


29

waktu alarm, menyimpan data hari libur pada kalender, merekam absensi. Alamat dari EEPROM ini dapat disetel dengan menghubung singkatkan pada A0, A1, dan A2 (8 pilihan alamat), secara default tersetel di alamat 0x57.

Gambar 2.9 Tampak Depan

Gambar 2.10 Tampak Belakang


30

2.8

Pengertian Anemometer dan Jenisnya Anemometer adalah sebuah perangkat yang digunakan untuk mengukur

kecepatan angin dan untuk mengukur arah, anemometer merupakan salah satu instrumen yang sering digunakan oleh balai cuaca seperti Badan Metereologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG). Kata Anemometer berasal dari Yunani anemos yang berarti angin, Angin merupakan udara yang bergerak ke segala arah, angin bergerak dari suatu tempat menuju ke tempat yang lain. Anemometer ini pertama kali diperkenalkan oleh Leon Battista Alberti dari Italia pada tahun 1450. Anemometer harus ditempatkan di daerah terbuka. Pada saat tertiup angin, baling-baling atau mangkok yang terdapat pada anemometer akan bergerak sesuai arah angin. Makin besar kecepatan angin meniup mangkok-mangkok tersebut, makin cepat pula kecepatan berputarnya piringan mangkok-mangkok. Dari jumlah putaran dalam satu detik maka dapat diketahui kecepatan anginnya. Di dalam anemometer terdapat alat pencacah yang akan menghitung kecepatan angin.

Gambar 2.11 Anemometer


31

2.8.1

Fungsi Anemometer dan jenisnya :



Mengukur kecepatan angina



Memperkirakan cuacah



Memperkirakan tinggi gelombang laut



Memperkirakan kecepatan dan arah arus Secara umum ada dua jenis anemometer, yaitu anemometer yang mengukur

kecepatan angin (velocity anemometer) dananemometer yang mengukur tekanan angin (anemometer tekanan). Dari kedua tipe anemometer ini velocity anemometer lebih banyak digunakan. Salah satu jenis dari velocity anemometer adalah thermal anemometer lebih dikenal dengan hot wire anemometer yaitu anemometer yang mengkonversi perubahan suhu menjadi kecepatan angin. Tetapi karena keduanya memiliki hubungan yang sama, maka anemometer dirancang untuk memberikan informasi tentang keduanya. 2.8.2 Jenis-jenis Anemometer 

Cup Anemometers Sebuah anemometer sederhana yang diciptakan pada tahun 1846 oleh Dr

John Thomas Romney Robinson dari Armagh Observatory. Anemometer ini terdiri atas tiga cup setengah lingkaran dan terpasang pada tiap ujung gagang horizontal. Aliran udara melewati masing-masing cup dan memutar masing-masing tiap gagang horizontal berdasarkan angin yang datang. Oleh karena itu, menghitung putaran poros


32

selama periode waktu yang ditetapkan akan menghasilkan kecepatan angin rata-rata. Alat ini biasa digunakan untuk standar industry dalam penilaian studi sumber daya angin. 

Windmill Anemometers Bentuk lain dari anemometer adalah bentuk kincir angina tau baling-baling.

Berbentuk panjang vertikal. Dalam kasus di mana arah pergerakkan angin selalu sama, seperti dalam poros ventilasi tambang dan bangunan misalnya, baling-baling angin, yang dikenal sebagai meter air dapat memberikan hasil yang paling memuaskan. 

Hot-wire Anemometers Anemometers kawat panas menggunakan kawat yang sangat halus yang

dipanaskan. Udara mengalir melewati kawat memiliki efek pendinginan pada kawat. Hot-wire Anemometer sangat halus, memiliki frekuensi-respon yang sangat tinggi dan resolusi spasial baik dibandingkan dengan metode pengukuran lainnya, dan dengan demikian hampir secara universal digunakan untuk studi rinci arus turbulen. 

Laser Doppler Anemometers Pada anemometer ini menggunakan sinar cahaya dari laser yang yang terbagi

menjadi dua balok, dengan satu disebarkan dari anemometer. Partikulat yang mengalir bersama dengan molekul udara dekat tempat keluar balok mencerminkan,


33

atau backscatter, lampu kembali ke detektor, di mana ia diukur relatif terhadap sinar laser asli. Ketika partikel-partikel berada dalam gerakan yang besar, mereka menghasilkan pergeseran Doppler untuk mengukur kecepatan angin di sinar laser, yang digunakan untuk menghitung kecepatan partikel udara di sekitar anemometer. 

Sonic Anemometers Pertama kali dikembangkan pada tahun 1950, menggunakan gelombang suara

ultrasonik untuk mengukur kecepatan angin. Mengukur kecepatan angin berdasarkan jam terbang sonic pulses antara pasangan transduser. 

Acoustic Resonance Anemometers Merupakan varian yang lebih baru dari sonic anemometer. Teknologi ini

diciptakan oleh Dr Savvas Kapartis dan dipatenkan oleh FT Teknologi pada tahun 2000. Anemometers sonic konvensional bergantung pada waktu pengukuran penerbangan,

sensor

resonansi

akustik

menggunakan

beresonansi

akustik

(ultrasonik). 

Ping Pong Ball Anemometers Dibuat berdasarkan bola ping-pong yang melekat pada string. Ketika angin

bertiup, ia menekan dan menggerakan bola, karena bola ping-pong yang sangat ringan, dapat bergerak dengan mudah dengan angin yang kecil.


34

2.9

Liquid Crystal Display (M1632) Modul display LCD dibuat dalam bentuk pengontrol LSI(Large Scale

Integration), dimana pengontrol ini mempunyai dua register masing-masing 8bit, yaitu Instruction Register (IR) dan Data Register (DR) . Ir menyimpan kode kode instruksi yang berupa: bersihkan layar , geser kursor ,kursor kembali, kontrol display ON/OFFdan alamat informasi untuk Display Data RAM (DDRAM) dan Character Generator (CGRAM) . IR hanya dapat ditulis dari MPU. Register data (DR) kadang kala menyimpan data yang akan ditulis atau dibaca dari DDRAM atau CGRAM. Ketika alamat informasi ditulis dalam IR, data disimpan kedalam DR dari DDRAM atau CGRAM. Menggunakan sinyal Register Selector(RS) ,dua register tersebut dapat terseleksi. LCD display module M1632 terdiri dari dua bagian, yang pertama merupakan panel

LCD

sebagai

media

penampil informasi dalam bentuk

huruf/angka dua baris,masing-masing baris bisa menampung 16huruf/angka .Bagian kedua merupakan sebuah sistem yang dibentuk dengan mikrokontroler yang ditempel dibalik pada panel LCD, berfungsi mengatur tampilan

LCD.

Pemakaian LCD M1632 menjadi sederhana, sistem lain Cukup mengirimkan kodekode ASCII dari informasi yang ditampilkan.


35

Gambar 2.12 Penampang LCD tampak dari depan Tabel 2.2 Penjelasan pin-pin LCD No. Pin

Nama

Penjelasan

1

Vss

Catu daya Gnd 0V

2

VDD

Catu daya + 5V

3

Vo

Untuk mengatur kekontrasan LCD

4

Vo RS

Sinyal pemilih register, bla 0 sebagai data masukan, 1 sebagai instruksi masukan

5

R/W

Sinyal pemilih baca (R) atau tulis (W), 0= tulis,1 =baca

6

E

Untuk mengaktifkan sinyal instruksi

7-14

DB0DB7

Sebagai masukan atau keluaran data

15

A

Catu daya positif lampu belakang (back light)

16

K

Catu daya negative (GND) lampu belakang (back light)


36

2.8.1

Spesifikasi LCD M1632

1)

Tampilan 16 karakter 2 baris dengan matrik 5x7 + kursor. ROM pembangkit

karakter 192 jenis. 2)

RAM pembangkit karakter8 jenis (deprogram pemakai).

3)

RAM data tampilan 80x 8bit (8karakter).

4)

Dutyratio 1/16.

5)

RAM data tampilan dan RAM pembangkit karakter dapat dibaca dari

unit mikroprosesor. 6)

Beberapa fungsi perintah antara lain: penghapusan tampilan (display clear),

posisi krusor awal (cursor home), tampilan karakter kedip (display character blink), pengeseran krusor (cursor shift), dan penggeseran tampilan (display shift). 7)

Rangkaian pembangkit detak.

8)

Rangkaian otomatis reset saat daya dinyalakan.

9)

Catu daya tunggal +5volt.


BAB II LANDASAN TEORI

Recommend Documents