4
BAB II LANDASAN TEORI
Sistem kendali keamanan sepeda motor Jupiter MX E3637SW berbasis mikrokontroler ini salah satu kontribusi aplikasi yang mengikuti perkembangan jaman, dimana dewasa ini dunia telepon selular bisa di pergunakan untuk mengendalikan berbagai keperluan dan berbagai kepentinagan. Aplikasi ini menggunakan telepon seluler android sebagai pengendali melalui media bluethoot dan arduino. Sebelum membahas lebih jauh, penulis sengaja mengurutkan pembahasan pada urutan yang sebagaimana mestinya dengan tujuan agar mudah di fahami oleh pembaca. Untuk tahapan pembahasannya yaitu di mulai dari sekering hingga relay 12V.
2.1 Sekering ( Pengaman Lebur )
Gambar 2.1 Sekering jenis Tabung
5
2.1.1 Definisi Sekering ( Pengaman Lebur ) Sekering atau pengaman lebur adalah suatu alat pemutus yang dengan meleburnya bagian dari komponennya yang telah dirancang dan disesuaikan ukurannya untuk membuka rangkaian dimana sekering tersebut dipasang dan memutuskan arus bila arus tersebut melebihi suatu nilai tertentu dalam jangka waktu yang cukup (SPLN 64:1985:1). Fungsi pengaman lebur dalam suatu rangkaian listrik adalah untuk setiap saat menjaga atau mengamankan rangkaian berikut peralatan atau perlengkapan yang tersambung dari kerusakan, dalam batas nilai pengenalnya (SPLN 64:1985:24). Berdasarkan konstruksinya Pengaman Lebur untuk Tegangan Rendah dapat digolongkan menjadi :
2.1.1.1 Pelebur Tabung Semi Terbuka Pelebur ini mempunyai harga nominal sampai 1000 Ampere. Penggunaannya sebagai pengaman pada saluran induk Jaringan Tegangan Rendah, saluran induk Instalasi Penerangan maupun Instalasi Tenaga. Apabila elemen lebur dari pelebur ini putus dapat dengan mudah diganti.
2.1.1.2 Pelebur Tabung Tertutup
Jenis pengaman lebur ini paling banyak digunakan. Pemilihan besar rating pengaman pelebur sesuai dengan kapasitasnya.
6
2.2 Dioda
Gambar 2.2 dioda
2.2.1 Definisi Dioda adalah komponen semikonduktor yang hanya mengalirkan arus searah. Bahan dasar diaoda terdiri atas germanium dan silikon yang dapat di klarifikasikan menjadi tiga jenis, yaitu :
2.2.1.1 Dioda Kontak Titik Dioda jenis kontak titik di aplikasikan sebagai pengubah sinyal frekuensi tinggi ke sinyal berfrekuensi rendah. Umumnya di gunakan pada rangkaian radio penerima gelombang AM atau FM. Contoh dioda tipe ini : OA 71, OA 90, dan 1N 60.
2.2.1.2. Dioda Hubungan
7
Dioda
hubungan berfungsi sebagai penyearah tegangan,
memiliki batas tegangan dan arus maksimal, jika di aliri melebihi batas akan berakibat rusaknya diada. Contohnya dioda 1N4001 memiliki batas arus dengan tegangan 1A50V. Dioda jenis kontak titik dan dioda hubungan memiliki bentuk dan simbol yang sama.
2.2.1.3. Dioda Zener Dioda zener di pasaran terdiri dari berbagai tipe tegangan dan arus pembatasnya. Misalnya dioda zener 6V8 mampuh membatasi tegangan keluaran pada 6,8 V meskipun tegangan masukan sebesar 12 V atau lebih. Sebaliknya, pada saat tegangan masukan kurang dari 6,8V tegangan keluaran akan sama seperti tegangan masukan. Pembatasan tegangan ini terwujud dari pemanfaatan
kerakteristik
sisi
eksklusif
daerah
tegangan
breakdown ( daerah kerja reverse bias ) dioda zener.
2.2.1.4. Light Emitting Diode ( LED ) Led adalah dioda yang dapat memancarkan cahaya dengan tegangan catu minimal 1,8V ( sebuah baterai 1,5V tidak bisa di gunakan untuk menghidupkan led ). Selain itu berfungsi sebagai penyearah arus. Led digunakan di berbagai rangkaian elektronika, sebagai indicator hingga lampu penerangan dengan efisiensi yang tinggi dan ketahanan jauh lebih baik di bandingkan lampu bohlam maupun neon pl. led juga bisa di gunakan sebagai pembatas tegangan dari catu yang tidak terlalu besar ( 3V-5V ), jika di catu melebihi 5V akan merusak LED.
8
2.3 Bluethoot HC-05 2.3.1 Rincian Bluetooth HC-05 dirancang sedemikian rupa untuk memudahkan para penggguna Bluetooth HC-05.
Parameter Bluetooth HC-05 Nama Bluetooth HC-05 Password 1234 Bluetooth HC-05 mempunyai dua parameter yaitu : Mode Master dan Mode Slave Tegangan operasi modul 3.1-6.5 volt Bluetooth HC-05 mempunyai dua konfigurasi yaitu : AT Mode dan Communication Mode AT Mode berfungsi untuk pengaturan konfigurasi dari HC-05 dan Communicatioan mode berfungsi untuk pengaturan konfiguraasi dengan peranggkat lain
9
Gambar 2.3 Bluetooth HC-05 Tampak Depan
2.4
Arduino 2.4.1 Definisi Dari Arduino Arduino adalah sebuah platform open source yang terdiri dari software dan hardware yang sudah di rancang untuk memudahkan dalam penggunaannya, baik pengguna baru maupun yang sudah mahir. Dalam kenyataannya arduino juga banyak di gunakan dari non komersil hingga komersil. Sebagai platform open source arduino juga sangat flexible yang bisa di pasang dengan perangkat pendukung lainnya atau yang biasa di sebut kit pendukung. Bahasa
arduino
merupakan
pengembangan
dari
bahasa
pemrograman wiring platform dengan srruktur bahasa yang lebih sederhana dari bahasa C. bahasa sketch dapat pula di gabungkan dengan
10
bahasa wiring, atau bahasa native mikrokontroler keluarga AVR, seperti pada IDE Condenvision AVR atau Win AVR. Dalam paket perangkat lunak IDE arduino disertakan pula berbagai pustaka degan fungsi spesifik. Misalnya pustaka EEPROM untuk akses baca dan memasukkan data dari blok memori EEPROM, dan pustaka SD untuk akses baca tulis memori SD Card. Pemrograman dapat menambahkan pustaka non-officialArduino, yang dikembangkan oleh komunitas arduino, measki beberapa pustaka tidak kompatibel dengan IDE Arduino versi terbaru akibat adanya perubahan rules pada class yang di pakai pustaka tersebut. 2.4.2 Sejarah Arduino Modul hardware arduino di ciptakan oleh Massimo Banzi, david Cuartielles, Tom Igoe, Gianluca Martino, David A, Mellis, dan Nicholas Zambetti di Ivrea, Italia pada taahun 2005 [ Arduino, 2011 dan Banzi, 2008 ]. Bahasa arduino merupakan bahasa fork ( turunan ) bahasa wiring platform dan bahasa Processing. Wiring platform di ciptakan oleh Hernando Barragan di tahun 2003 [ wiring.org.co, 2001 ] dan processing dibuat oleh Casey Reas dan Benjamin Fry pada tahun 2001 [ processing.org, 2012 ]. Arduino memakai standar lisensi open source, mencakup hardware, firmware bootloade, dokumen, serta perangkat lunak IDE sebagai aplikasi programmer board arduino. Agar mikrokontroler bisa berkomunikasi dengan IDE arduino, pada mikrokontroler harus sudah terprogram bootloader pada blok memori flash. Semua produk arduino secara default sudah terinstal bootloader dan dapat di program berulang kali [ arduino,2011 ].
11
Modul arduino yang sudah di rilis sejak 2009 di antaranya Diecimila, uno, deumilanove, nano, mega, lilypad dan setiap seri modul menggunakan seri mikrokontroler yang berbeda.
Gambar 2.4 Arduino Uno R3 Front
Gambar 2.5 Arduino Uno R3 Back
12
Gambar 2.6 Mapping ATmega168/328-Arduino
Tabel 2.1 Konfigurasi Pin arduino Port 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 GND AREF
Interface Digial Pin 0 ( Rx ) Digial Pin 1 ( Tx ) Digial Pin 2 ( PWM ~ ) Digial Pin 3 Digial Pin 4 Digial Pin 5 ( PWM ~ ) Digial Pin 6 ( PWM ~ ) Digial Pin 7 Digial Pin 8 Digial Pin 9 ( PWM ~ ) Digial Pin 10 ( PWM ~ ) Digial Pin 11 ( PWM ~ ) Digial Pin 12 Digial Pin 13 Ground Analog Referensi
13
Summary 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
ATmega328 5V 7-12V 6-20V 14 (of which 6 provide PWM output) 6 40 mA 50 mA 32 KB (ATmega328) of which 0.5 KB used by boot loader 2 KB (ATmega328) 1 KB (ATmega328) 16 MHz 68.6 mm 53.4 mm 25 g
Flash Memory SRAM EEPROM Clock Speed Length Width Weight
2.4.3 Software Arduino 2.4.3.1 IDE ( Integrated Development Environment ) Software arduino ini menggunakan driver IDE ( Integrated
Development
Environment
)
yang
di
peruntukkan membangun sketsa/sketch yang nantinya adalah untuk di unggah/upload ke dalam papan arduino. Software ini terdiri dari beberapa
bagian, diantaranya
adalah : 2.4.3.1.1 Editor Program Editor program adalah sebuah jendela yang akan mempermudah pengguna dalam menulis atau mengedit program yang sedang di kerjakan
14
2.4.3.1.2 Compiler Compiler
disini
adalah
yang
bertugas
mengubah pengkodean dari sebuah program yang sudah di tulis di jendela editor program menjadi kode biner.
2.4.3.1.3 Uploader Uploader/pengunggah disini berfungsi untuk mengunggah atau memindahkan data program yang sudah selesai ke kerjakan ke dalam memori papan arduino.
2.4.4 Bahasa Pemrograman 2.4.4.1 Bahasa pemrograman terdiri dari tiga bagian : 2.4.4.1.1 Struktur Program Struktur program berisi void setup dan void loop 2.4.4.1.1.1 Void Setup ( ) Void setup adalah program yang hanya di jalankan satu kali pada saat arduino di hidupkan atau pada saat arduino di reset 2.4.4.1.1.2 Void Loop ( ) Void loop adalah program yang akan berjalan terus menerus hingga sumber tegangan di putus.
2.4.4.1.2 Sintax Program
15
Sintax atau sintaksis program berfungsi untuk menetapkan kode perintah atau kode yang akan di jalankan program untuk mengeksekusi. 2.4.4.1.3 Fungsi Cakupan fungsi disini adalah input dan output baik analog maupun digital, fungsi waktu, fungsi matematika, dan fungsi komunikasi.
2.5 Relay Modul
Gamgar 2.7 Gambar Relay Modul
Relay modul switch yang di operasikan secara elektrik memungkinkan untuk mengaktifkan atau me-non aktifkan rangkaian menggunakan tegangan dan atau arus yang jauh lebih tinggi dari pada yang di-handle mikrokontroler. Jadi tidak ada hubungannya antara rangkaian tegangan rendah yang di operasikan mikrokontroler dengan rangkaian daya tinggi. Sehingga relay melindingi rangkaian satu dengan rangkaian lainnya.
16
Setiap Chanel dalam modul memiliki tiga konoksi, yaitu : NC ( Normally Closed ), Com ( Common ), dan NO ( Normally Open ), Tergantung pada pemicu sinyal input. Tutup jumper dapat di pindahkan pada high mode atau low mode. Spesifikasi 1. Contact Rating
10A 250V AC / 10A 125V AC 10A 30V DC / 10A 28V DC 2. Maximal Switching Power AC 2500VA / AC 1250VA DC 300W / DC 280 W 3. Maximal Switching Voltage 250V AC / 125V AC 30V DC / 28V DC 4. Maximal Switching Current 10A
Konfigurasi pin
Gambar 2.8 Konfigurasi Pin Relay Modul
1. GND : Ground 2. IN 1
: High / Low Input
3. IN 2
: High / Low Input
17
4. VCC :+5V Dc 5. NC
: Normally Closed Relay modul 1 ( Ka 1 )
6. COM : Common Relay Modul 1 ( Ka 1 ) 7. NO
: Normally Open Relay Modul 1 ( Ka 1 )
8. NC
: Normally Closed Relay modul 2 ( Ka2 )
9. COM : Common Relay Modul 2 ( Ka 2 ) 10. NO
: Normally Open Relay Modul 2 ( Ka 2 )
2.6 Relay
Gambar 2.9 Relay ( Tampak Atas )
18
Gambar 2.10 Relay Di Sejajarkan ( Tampak Atas Dan Tampak Bawah )
Gambar 2.11 Relay Di Sejajarkan ( Tampak Samping Dan Tampak Atas )
19
Gambar 2.12 Relay Di Sejajarkan ( Tampak Samping )
2.6.1 Definisi Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang di gerakkan oleh arus klistrik. Secara prinsip relay merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi ( solenoid ) di dekatnya. Ketaika solenoid dialiri listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak saklar akan menutup. Pada saat arus di hentikan gaya magnet akan hilang tuas akan kembali ke posisi semula dan kontak saklar kembali terbuka. Relay biasanya di gunakan untuk menggerakkan arus atau tegangan yang besar ( misalnya peralatan listrik 4amper ac 220volt ) dengan memakai arus atau tegangan yang kecil ( misalnya 0.1amper 12volt dc ). Relay yang paling sederhana ialah relay elektromekanis yang memberikan pergerakan mekanis pada saat mendapatkan energy listrik. Secara sederhana relay elektromekanis ini dapat di definisikan sebagai berikut :
20
Saklar yang di gerakkan ( secara mekanis ) oleh daya / energy listrik. Dalam pemakaiannya biasanya relay yang di gerakkan dengan arus dc di lengkapi dengan sebuah dioda yang di parallel dengan lilitannya dan dipasang terbalik yaitu anoda pada tegangan ( - ) dan katoda pada tegangan ( + ) ini bertujuan untuk mengantisipasi sentakan listrik yang yang terjadi pada saat relay berganti posisi dari on ke off agar tidak merusak komponen sekitarnya. Konfigurasi dari kontak – kontak relay ada tiga jenis, yaitu : -
Normally open ( NO ), apabila kontak – kontak tertutup saat relay di catu Normally Closed ( NC ), apabila kontak – kontak terbuka saat relay di catu Charge 0ver ( CO ), relay mempunyai kontak tengah yang normal tertutup, tetapi ketika relay di catu kontak tengah tersebut akan membuat hubungan dengan kontak kontak lain. Penggunaan relay perlu memperhatikan tegangan pengaontrolnya
serta kekuatan relay men-switch arus/tegangan. Biasanya ukuran tertera pada body relay. Misalnya relay 12vdc/4a 220v, artinya tegangan yang di perlukan sebagai pengontrol adalah 12volt dc mampuh men-switch arus listrik ( maksimal ) sebesar 4amper pada tegangan 220volt. Sebaiknya relay di fungsikan 80% saja dari kemampuan maksimal agar aman, lebih rendah lagi lebih aman. Relay jenis lain ada yang namanya reedswitch atau relay lidi. Relay jenis ini berupa batangan kontak terbuat dari besi pada tabung kaca yang dililiti kawat. Pada saat kawat di aliri arus, kotak besi tersebut menjadi magnet dan saling menempel sehingga saklar menjadi on. Ketika arus pada lilitan di hentikan medan magnet hilang dan kontak kembali off.
21
2.6.2 PRINSIP KERJA RELAY Relay terdiri dari coil dan contact. Coil adalah gulungan kawat yang mendapat arus listrik, sedangkan contact adalah sejenis saklar yang pergerakkannya tergantung dari ada tidak nya arus listrik di coil. Contact ada dua jenis : Normally Open ( kondisi awal sebelum diaktifkan open ), dan Normally Closed ( kondisi awal sebelum di aktifkan close ). Secara sederhana berikut ini prinsip kerja dari relay : ketika Coil mendapat energy listrik, akan timbul gaya elektro magnetic yang akan menarik armature yang berpregas, dan contact akan menutup. Berdasarkan besaran dan ukuran dan prinsip kerja relay dapat di bedakan sebagi berikut : 2.6.2.1 Relay Arus Lebih ( Over Current relay ) Relay arus lebih atau Over Current relay adalah suatu rangkaian peralatan relay pengaman yang memberikan respon terhadap kenaikan arus yang melebihi harga arus yang telah di tentukan pada rangkaian yang di amankan.
Keuntungan dari penggunaan relay proteksi arus lebih antara lain 1. Sederhana dan murah. 2. Mudah penyetelannya. 3. Dapat
berfungsi
sebagai
utama
dan
cadangan,
mengamankan gangguan hubung singkat antara fasa, satu fasa ke tanah dan dalam beberapa hal di gunakan untuk proteksi beban lebih ( Overload ).Pengaman utama pada jaringan distribusi dan sub transmisi, Pengaman cadangan untuk generator, trafo, dan saluran transmisi.
22
2.6.2 .2 Relay Tegangan Kurang ( Under Voltage Relay ) Adalah relay yang bekerja dengan menggunakan tegangan sebagai besaran ukur. Relay akan bekerja jika mendeteksi adanya penurunan tegangan melampaui batas yang di tetapkan. Untuk waktu yang relative lama tegangan turun adalah lebihkecil dari 5% dari tegangan nominal dan dalam jangka waktu beberapa jam. Peralatan yang beroperasi dengan tegangan dibawah 10% akan mengalami penurunan efisiensi. 2.6.2 .3 Relay Jarak ( Distance Relay ) Adalah relay pengaman yang bekerja dengan mengukur tegangan pada titik relay dan gangguan yang terlihat dari relay, dengan membagibesaran tegangan dan arus maka impedansi sampai titik terjadinya gangguan dapat di tentukan. 2.6.2 .4 Relay Arah ( Directional Relay ) Adalah relay pengaman yang bekerja karena adanya besaran arus dan tegangan yang dapat membedakan arah arus gangguan ke depan atau arus arah ke belakang. Relay ini merupakan pengaman cadangan dan bila bekerja akan mengerjakan perintah trip. 2.6.2.5 Relay Hubung Tanah( GFR ) Relay hubung tanah berfungsi untuk mengamankan peralatan listrik akibat adanya gangguan hubung singkat fasa ke tanah. 2.6.2 .6 Relay Hubung Tanah Terbatas ( REF ) Adalah relay yang bekerja mengamankan transformator bila ada gangguan satu fasa ke tanah di dekat titik netral transformator yang tidak di rasakan oleh relay differensial.
23
2.6.2.7 Relay Differensial ( Differential Relay ) Adalah relay yang bekerja berdasarkan hokum kirchof, dimana arus yang masuk pada suatu titik sama dengan arus yang keluar dari titik tersebut. Yang di maksud titik pada proteksi differensial ialah daerah pengaman, dalam hal ini di batasi oleh dua buah trafo arus. Dalam pemakaiannya pada system rangkaian, relay elektris di klasifikasikan menurut beberapa cara sebagai berikut : 2.6.2.7.1
Menurut
dasar
prinsip
kerjanya
Relay
Elektromagnet 1. Relay Induksi 2. Relay Gulungan Putar 3. Relay Elektrodinamik 4. Relay Elektronik 5. Relay termis
2.6.2.7.2 Menurut rangsangan di mana relay tersebut beresponsi : 1. Relay Arus 2. Relay Tegangan 3. Relay Daya 4. Relay frekwensi 5. Relay Pergeseran Sudut 6. Relay Reaktansi 7. Relay Impedansi 8. Relay Polarisasi
24
2.6.2.7.3 Menurut ukuran rangsang dimana sensing elemennya bereaksi : 1. Reaksi maksimum, misalnya relay arus lebih ( Over Current Relay ), relay tegangan lebih dan relay beban lebih. 2. Relay minmum, dimana sensing element akan bereaksi bila sasaran yang di terima telah mencapai atau melewati harga batas terendah. 2.6.2.7.4 Menurut cara hubungan rangkaiannya : 1. Relay Primer, bila di pasang langsung pada bagian yang di lindungi 2. Relay Sekunder, bila di hubungkan melalui suatu trafo tegangan,di gunakan untuk system tegangan tinggi 2.6.2.7.5 Menurut cara kerjanya control elemen : 1. Relay yang bekerja langsung ( Direct Acting Relay ) bila element control bekrja langsung ( secara mekanis ). 2. Relay yang bekerja tidak langsung ( Indirect Acting Relay ) bila untuk mengerjakan alat pemutus beban melalui suatu relay pembantu. 2.6.2.7.6 Menurut waktu kerjanya 1. Relay tanpa tunda waktu, yang begitu menerima rangsangan langsung bekerja 2. Relay dengan tunda waktu, dimana relay bekerja setelah lamanya rangsangan yang di terima oleh sensing element telah melampaui batas penyetelan ( Time Setting ) 2.6.2.7.7 Menurut posisi kontaknya
25
1. Relay dengan Normally Open Contact ( NO ) yaitu pada waktu De-Energized kontknya dalam keadaan terbuka. 2. Relay dengan Normally Closed Contact ( NC ) yang kontaknya tertutup waktu De-Energized. 2.6.2.7.8 Menurut tingkat keperluannya 1. Relay utama ( Main Relay ) yaitu relay yang langsung beresponsi terhadap rangsangan. 2. Relay tanbahan ( Auxiliary Of Supplementary Relay ) yaitu relay yang kerjanya di atur oleh relay lain dan brfungsi membantu meningkatkan jumlah kontak untuk di salurkan ke relay atau alat lainnya. 3. Relay tanda ( Signal Relay ) berfungsi untuk mengatur tanda-tanda operasi perlengkapan atau tanda bahaya yang dapat terlihat ( misalnya dengan tanda lampu ) atau dapat di dengar ( misalnya dengan bunyi sirine ) 2.6.2.7.9 Menurut tugasnya dalam system rangkaian : 1. Relay pelindung ( Protection Relay ) 2. Relay pengatur ( Control Relay ) yang di gunakan untuk
mengatur
system
otomatis
operasi
perlengkapan- perlengkapan misalnya pengaturan kerja motor listrik
26
Konfigurasi Pin Relay
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
NC a NC b NO a NO b Charge 0ver ( CO ) Charge 0ver ( CO ) (–) (+)
: Normally Closed a : Normally Closed b : Normally Open a : Normally Open b : COM a (Common a ) : COM b ( Common b ) : Input Negatif : Input Positif
