Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Alat Produksi Jamu Bubuk Otomatis T1 612011058 BAB II

BAB II

LANDASAN TEORI

Pada bab ini akan dijelaskan mengenai dasar teori pendukung yang digunakan sebagai acuan dalam merealisasikan sistem. Dasar teori yang digunakan dalam merealisasikan sistem ini antara lain Arduino Mega 2560, Thermocouple, RTC (Real Time Clock),Relay, LCD (Liquid Crystal Display), UV Tron, Servo, danSwitch Button.

2.1. Arduino Mega 2560

Mikrokontroler adalah sebuah mini computer yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian elektronik dan umumnya terkandung sebuah inti prosesor, memori dan perlengkapan input-output di dalamnya. Salah satu mikrokontroler yang sering di gunakan adalah Arduino. Arduino adalah perangkat elektronikopen sourceyang di dalamnya terdapat komponen utama, yaitu sebuahICmikrokontroler dengan jenisAVRdari perusahaan Atmel.

Pada Arduino Mega digunakan IC mikrokontroler Atmega 2560. Arduino Mega memiliki 54pindigitalinput/ouput, di mana 15pindapat digunakan sebagai outputPWM, 16pinsebagai input analog, dan 4pinUART(port serial hardware), 16MHz Kristal osilator, koneksi USB,jack power,headerICSP, dan tombolreset.

Gambar 2.1 adalah konfigurasi pin dari mikrokontroler Arduino Mega 2560 dengan penjelasan fungsi-fungsinya sebagai berikut [1]:

1. VCC adalah untuk masukandigital voltage supply. 2. GND adalah pin ground.

3. ADC port (PF0-PF7, PK0-PK7) digunakan untuk input ADC (Analog to Digital Converter). Terdapat total 16 pin ADC yang dapat digunakan.

4. Digital port (PAO-PA7, PB0-PB7, PC0-PC7, PD0-PD3, PE0, PE1, PE3, PE5, PG0-PG2, PG5, PH0, PH1, PH3-PH6, PJ0-PJ1, PL0-PL7) Masing-masing dari 54 digital pin pada Arduino Mega dapat di gunakan sebagai input dan output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Arduino Mega beroperasi pada tegangan 5 Volt.

5. Serial : 0 (RX) dam (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) dari serial TTL. Pin 0 dan 1 juga terhubung ke chip ATmega16U2 Serial USB-to-TTL.

6. Eksternal Interupsi : Pin 2 (interrupt 0), Pin 3 (interrupt 1), Pin 18 (interrupt 5), Pin 19 (interrupt 4), Pin 20 (interrupt 3), Pin 21 (interrupt 2). Pin ini dapat di konfigurasikan untuk memicu sebuah interupsi pada nilai yang rendah, meningkat atau menurun atau perubah nilai.

7. SPI : Pin 50 (MISO), Pin 51 (MOSI), Pin 52 (SCK), Pin 53 (SS). Pin ini mendukung komunikasi SPI menggunakan pustaka SPI. Pin SPi juga terhubung denganheaderICSP, yang secara fisik kompatibel dengan Arduino Uno, Arduino Deumilanove dan Arduino Deicimila.

8. LED : Pin 13. Tersedia secara built-in pada papan Arduino ATmega 2560. LED terhubung ke pin digital 13. Ketika pin di-set bernilai HIGH, maka LED menyala (ON), dan ketika di-set bernilai LOW, maka LED padam (OFF). 9. TWI : Pin 20 (SDA) dan Pin 21 (SCL). Yang mendukung komunikasi TWI

menggunakan wire. Pin ini tidak di lokasi yang sama dengan TWI pada Arduino Deumilanove dan Arduino Diecimila.

10. RESET. Jalur LOW ini digunakan untuk me-reset (menghidupkan ulang) mikrokontroler. Jalur ini biasanya digunakan untuk menambah tombol reset

11. XTAL1 dan XTAL2 berfungsi sebagai pinexternal clock. 12. AVCC adalah pin tegangansupplyuntuk ADC.

13. AREFF. Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan fungsi analogReferences().

2.2. Sensor SuhuThermocouple

Untuk mendeteksi besaran suhu digunakan sebuah sensor suhuthermocouple seperti pada yang ditunjukkan pada Gambar 2.2. Thermocouplemerupakan sensor suhu yang banyak digunakan untuk mengubah perbedaan suhu menjadi perubahan tegangan listrik (voltase). Thermocouple dapat mengukur suhu dalam jangkauan suhu yang cukup besar dengan batas kesalahan pengukuran kurang dari 1 oC. Thermocouple mempunyai respon yang cepat terhadap perubahan suhu dan juga rentang suhu operasional yang luas berkisar di antara -200o C hingga 1200o C. Thermocouplejuga tahan terhadap goncangan atau getaran dan mudah di gunakan [2].

Gambar 2.2.Sensor SuhuThermocouple

Thermocoupleterdiri dari dua kawat logam konduktor yang berbeda jenis dan digabungkan ujungnya. Satu jenis logam konduktor yang berbeda jenis dan digabungkan ujungnya. Satu jenis logam konduktor yang terdapat pada thermocouple akan berfungsi sebagai referensi dengan suhu konstan (tetap) sedangkan logam lainnya sebagai logam konduktor yang mendeteksi suhu panas. Pada Gambar 2.3. dijelaskan konstruksi dariThermocouple[2].

Gambar 2.3.KonstruksiThermocouple.

Dari Gambar 2.3., ketika kedua persimpangan memiliki suhu yang sama, maka tidak ada beda potensial atau tegangan listrik yang melalui dua persimpangan tersebut atau V1=V2. Tetapi, ketika persimpangan tang terhubung dalam rangkaian

di berikan suhu panas atau di hubungkan ke objek pengukuran, maka akan terjadi perbedaan suhu di antara dua persimpangan tersebut yang kemudian menghasilkan tegangan listrik yang nilainya sebanding dengan suhu panas yang diterimanya atau V1=V2. Tegangan listrik yang ditimbulkan ini pada umumnya sekitar 1µV~70µV

pada setiap derajatcelcius[2].

2.3. RTC (Real Time Clock)

RTC (Real Time Clock) adalah sebuah jam elektronik berupa chip yang dapat menghitung waktu, mulai dari detik, menit, jam, tanggal, bulan, dan tahun dengan akurat. RTC juga dapat menyimpan data waktu tersebut secarareal time. Real Time Clock yang digunakan adalah tipe DS3231 yang memiliki akurasi yang tinggi hingga tahun 2100[3].

Gambar 2.4.Real Time ClockDS3231

Chip RTC sering dijumpai pada motherboardPC (biasanya terletak di dekat chip BIOS). Semua komputer menggunakan RTC karena fungsi untuk menyimpan informasi jam terkini dari komputer yang bersangkuran. RTC dilengkapi dengan baterai sebagai pensuplai daya pada chip, sehingga jam akan tetapup datewalaupun komputer dimatikan. RTC dinilai cukup akurat sebagai penghitung waktu (timer) karena menggunakan osilator Kristal.

2.4. Relay

Relay merupakan komponen elektronika yang memiliki fungsi dasar menyerupai kinerja dari saklar. Namun terdapat perbedaan antara relay dengan saklar. Perbedaan di antara keduanya terletak pada pergerakan contactor(onatau off). Contactor pada saklar dapat bergerak secara (on atau off) dengan cara memanfaatkan efek induksi magnet yang di hasilkan oleh kumparan dalam (induktor) relay tersebut. Jadi pengertian dari relay adalah suatu komponen elektronika yang bekerja berdasarkan elektromagnetik untuk menggerakkan contactoratau saklar elektromekanis dengan memanfaatkan energi listrik sebagai sumbernya.

Dalam dunia elektronika, relay mempunyai peranan yang sangat penting untuk mengendalikan rangkaian yang membutuhkan arus besar tanpa terhubung secara langsung dengan rangkaian pengendali yang mempunyai arus kecil. Sehingga relay dapat berfungsi sebagai pengaman bagi rangkaian arus kecil terhadap rangkaian arus besar ketika rangkaian arus besar mengalami konsleting[4].

Gambar 2.5.Relay

Pada umumnyarelayterdiri dari 2 bagian utama, yaitu : 1. Coil: gulungan kawat yang mendapat arus listrik.

2. Contact: saklar yang pergerakannya bergantung pada ada atau tidaknya arus listrik yang mengalir dicoil.

Terdapat 2 jenis pergerakan contact pada relay, yaitu normaly open dan normali close. Normaly open adalah kondisi saklar dalam keadaan off. Normaly closeadalah kondisi ketika saklar dalam keadaanon. Berikut adalah bagian-bagian tersusun relay

Mengacu pada Gambar 2.6. secara sederhana prinsip kerja pada relay adalah ketikacoilmendapat energi listrik makan akan muncul gaya elektromagnetik yang akan menarik armature sehingga contact dalam kondisi normaly close. Namun ketikacoiltidak mendapat energy listrik maka tidak ada gaya elektromagnetik yang terjadi, sehingga armature akan memposisikan contact dalam kondisi normaly open.

2.5. Liquid Crystal Display(LCD)

LCD (Liquid Crystal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka, maupun grafik. LCD adalah display elektronik yang di buat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan baik menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadapfont-litatau mentransmisikan cahaya padaback-lit[5].

Gambar 2.7. LCD 20x4

Dalam pembuatan skripsi ini digunakan LCD karakter 20x4 sebagai antarmuka sistem dengan pengguna. LCD memiliki 4 baris karakter dan setiap baris terdiri dari 20 karakter. Konfigurasi pin LCD 20x4 ditunjukkan pada table 2.1.

Tabel 2.1.Konfigurasi Pin LCD 20x4 [5]

No. Pin Nama Pin Keterangan

1 VSS Ground

2.6. UV Tron

UV Tron merupakan modul untuk mendeteksi adanya api atau tidak adanya api. UV Tron memiliki tegangan masukan 12 V. Modul ini dapat memberikan keluaran digital. Keluaran digital akan masuk padaportD10 pada mikrokontroler Arduino Mega 2560, tegangan digital yang masuk padaportD10 berupa tegangan 5 V.

Gambar 2.8.UV Tron [6]

3 V0 Input voltage for lcd

4 RS H : Data Signal, L : Instruction signal

5 R/W H : Read mode, L : Write mode

6 E Chip enable signal

7 DB0 Data bit 0

8 DB1 Data bit 1

9 DB2 Data bit 2

10 DB3 Data bit 3

11 DB4 Data bit 4

12 DB5 Data bit 5

13 DB6 Data bit 6

14 DB7 Data bit 7

15 LED_A Backlight anode

Modul sensor ini dapat mendeteksi panjang gelombang api antara 185 nm –

300 nm inframerah dengan jarak hingga 5 meter. Modul hanya memiliki satuoutput yaitu [6]:

1.

DO : Keluaran digital, berupa 1 dan 0. 1 menandakan tidak adanya api sedangkan 0 mendakan adanya api.

2.7. Servo

Servo merupakan motor penggerak yang mempunya dimensi kecil. Servo membutuhkan tegangan masukan sebesar 4,8V-6V. Pada usulan skripsi ini menggunakan servo Hitec HS-5625MG, dengan pergerakan servo 0o-180o. Hitec HS-5625MG mempunya 3 kabel yang berwarna merah, hitam, dan kuning. Kabel warna merah menandakan sebagai kabel untuk menerima tegangan sebesar 4,8V-6V, kabel warna hitam sebagai kabelground, dan kabel warna kuning sebagai kabel signalyang diberikan oleh Arduino Mega 2560.Signalyang diberikan kepada servo terdapat padaportD11 pada Arduino Mega 2560. Semakin mendekati 6V tegangan yang masuk maka semakin kuat juga torsi yang di hasilkan oleh servo.

Pada saat tegangan masukan 4,6V torsi pada servo sebesar 0,77668668 Nm, sedangkan pada saat 6V torsi pada servo sebesar 0,924767095 Nm [7].

2.8. Switch Button

Switch Button berfungsi sebagai signal masukan Arduino Mega 2560 untuk lama proses memasak yang diinginkan oleh user. Terdapat 4 switch button yang berfungsi sebagaisignalmasukan Arduino Mega 2560 yaitu, 1 jam, 2 jam, 3 jam, dan reset. Untuksignal 1 jam terdapat pada port A0, signal 2 jam terdapat pada portA1, singal3 jam terdapat pada port A2, dansignal reset terdapat pada port A3.

Gambar 2.4.Real Time ClockDS3231

Chip RTC sering dijumpai pada motherboardPC (biasanya terletak di dekat chip BIOS). Semua komputer menggunakan RTC karena fungsi untuk menyimpan informasi jam terkini dari komputer yang bersangkuran. RTC dilengkapi dengan baterai sebagai pensuplai daya pada chip, sehingga jam akan tetapup datewalaupun komputer dimatikan. RTC dinilai cukup akurat sebagai penghitung waktu (timer) karena menggunakan osilator Kristal.

2.4. Relay

Relay merupakan komponen elektronika yang memiliki fungsi dasar menyerupai kinerja dari saklar. Namun terdapat perbedaan antara relay dengan saklar. Perbedaan di antara keduanya terletak pada pergerakan contactor(onatau off). Contactor pada saklar dapat bergerak secara (on atau off) dengan cara memanfaatkan efek induksi magnet yang di hasilkan oleh kumparan dalam (induktor) relay tersebut. Jadi pengertian dari relay adalah suatu komponen elektronika yang bekerja berdasarkan elektromagnetik untuk menggerakkan contactoratau saklar elektromekanis dengan memanfaatkan energi listrik sebagai sumbernya.

Dalam dunia elektronika, relay mempunyai peranan yang sangat penting untuk mengendalikan rangkaian yang membutuhkan arus besar tanpa terhubung secara langsung dengan rangkaian pengendali yang mempunyai arus kecil. Sehingga relay dapat berfungsi sebagai pengaman bagi rangkaian arus kecil terhadap rangkaian arus besar ketika rangkaian arus besar mengalami konsleting[4].

Gambar 2.5.Relay

Pada umumnyarelayterdiri dari 2 bagian utama, yaitu : 1. Coil: gulungan kawat yang mendapat arus listrik.

2. Contact: saklar yang pergerakannya bergantung pada ada atau tidaknya arus listrik yang mengalir dicoil.

Terdapat 2 jenis pergerakan contact pada relay, yaitu normaly open dan normali close. Normaly open adalah kondisi saklar dalam keadaan off. Normaly closeadalah kondisi ketika saklar dalam keadaanon. Berikut adalah bagian-bagian tersusun relay

Mengacu pada Gambar 2.6. secara sederhana prinsip kerja pada relay adalah ketikacoilmendapat energi listrik makan akan muncul gaya elektromagnetik yang akan menarik armature sehingga contact dalam kondisi normaly close. Namun ketikacoiltidak mendapat energy listrik maka tidak ada gaya elektromagnetik yang terjadi, sehingga armature akan memposisikan contact dalam kondisi normaly open.

2.5. Liquid Crystal Display(LCD)

LCD (Liquid Crystal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka, maupun grafik. LCD adalah display elektronik yang di buat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan baik menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadapfont-litatau mentransmisikan cahaya padaback-lit[5].

Gambar 2.7. LCD 20x4

Dalam pembuatan skripsi ini digunakan LCD karakter 20x4 sebagai antarmuka sistem dengan pengguna. LCD memiliki 4 baris karakter dan setiap baris terdiri dari 20 karakter. Konfigurasi pin LCD 20x4 ditunjukkan pada table 2.1.

Tabel 2.1.Konfigurasi Pin LCD 20x4 [5]

No. Pin Nama Pin Keterangan

1 VSS Ground

2.6. UV Tron

UV Tron merupakan modul untuk mendeteksi adanya api atau tidak adanya api. UV Tron memiliki tegangan masukan 12 V. Modul ini dapat memberikan keluaran digital. Keluaran digital akan masuk padaportD10 pada mikrokontroler Arduino Mega 2560, tegangan digital yang masuk padaportD10 berupa tegangan 5 V.

Gambar 2.8.UV Tron [6]

3 V0 Input voltage for lcd

4 RS H : Data Signal, L : Instruction signal

5 R/W H : Read mode, L : Write mode

6 E Chip enable signal

7 DB0 Data bit 0

8 DB1 Data bit 1

9 DB2 Data bit 2

10 DB3 Data bit 3

11 DB4 Data bit 4

12 DB5 Data bit 5

13 DB6 Data bit 6

14 DB7 Data bit 7

15 LED_A Backlight anode

Modul sensor ini dapat mendeteksi panjang gelombang api antara 185 nm –

300 nm inframerah dengan jarak hingga 5 meter. Modul hanya memiliki satuoutput yaitu [6]:

1.

DO : Keluaran digital, berupa 1 dan 0. 1 menandakan tidak adanya api sedangkan 0 mendakan adanya api.

2.7. Servo

Servo merupakan motor penggerak yang mempunya dimensi kecil. Servo membutuhkan tegangan masukan sebesar 4,8V-6V. Pada usulan skripsi ini menggunakan servo Hitec HS-5625MG, dengan pergerakan servo 0o-180o. Hitec HS-5625MG mempunya 3 kabel yang berwarna merah, hitam, dan kuning. Kabel warna merah menandakan sebagai kabel untuk menerima tegangan sebesar 4,8V-6V, kabel warna hitam sebagai kabelground, dan kabel warna kuning sebagai kabel signalyang diberikan oleh Arduino Mega 2560.Signalyang diberikan kepada servo terdapat padaportD11 pada Arduino Mega 2560. Semakin mendekati 6V tegangan yang masuk maka semakin kuat juga torsi yang di hasilkan oleh servo.

Pada saat tegangan masukan 4,6V torsi pada servo sebesar 0,77668668 Nm, sedangkan pada saat 6V torsi pada servo sebesar 0,924767095 Nm [7].

2.8. Switch Button

Switch Button berfungsi sebagai signal masukan Arduino Mega 2560 untuk lama proses memasak yang diinginkan oleh user. Terdapat 4 switch button yang berfungsi sebagaisignalmasukan Arduino Mega 2560 yaitu, 1 jam, 2 jam, 3 jam, dan reset. Untuksignal 1 jam terdapat pada port A0, signal 2 jam terdapat pada portA1, singal3 jam terdapat pada port A2, dansignal reset terdapat pada port A3.