Perancangan Prototipe Sistem Pengatur Penyinaran Matahari Pada Sistem Penjemuran Kopi Berbasis ATMega8
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Kopi
Kopi adalah sejenis minuman yang berasal dari proses pengolahan dan
ekstraksi biji tanaman kopi. Sejarah mencatat bahwa penemuan biji kopi sebagai
minuman yang sangat berkhasiat dan berenergi pertama kali ditemukan oleh Orang
dari Bangsa Etiopia di benua Afrika sekitar tiga ribu tahun yang lalu, atau seribu tahun
Sebelum Masehi. Kopi kemudian terus berkembang hingga sekarang ini menjadi salah
satu minuman paling populer di dunia. Negara Indonesia sendiri telah mampu
memproduksi lebih dari empat ratus ribu ton kopi per tahunnya dan kemudian di
eksport di berbagai penjuru dunia.
Gambar 2.1 Tanaman Kopi
Di samping rasa dan aromanya yang sangat menarik, khasiat kopi juga dapat
menurunkan risiko terkena penyakit kanker, diabetes, batu empedu, dan berbagai
penyakit jantung. Penemuan biji kopi sekitar tahun 800 Sebelum Masehi ada pendapat
lain mengatakan jika tahun 850 Masehi. Pada saat itu, banyak orang di Benua Afrika,
terutama orang dari bangsa Etiopia, yang mengonsumsi biji kopi yang dicampurkan
dengan lemak hewan dan anggur untuk memenuhi kebutuhan protein dan energi
tubuh. Penemuan kopi sendiri terjadi secara tidak sengaja ketika penggembala
bernama Khalid seorang dari Abyssinia, mengamati kawanan kambing gembalaannya
yang tetap terjaga bahkan setelah matahari terbenam setelah memakan sejenis buah
berry. Ia pun mencoba memasak dan memakannya.
Universitas Sumatera Utara
Kebiasaan ini kemudian terus berkembang dan menyebar ke berbagai negara
di Afrika, namun metode penyajiannya masih menggunkan metode konvensional.
Barulah beberapa ratus tahun kemudian biji kopi ini dibawa melewati Laut Merah dan
tiba di Negara Arab dengan metode penyajian yang jauh lebih maju. Kopi masuk ke
Indonesia pada era Tanam Paksa atau Cultuurstelsel (1830—1870) masa penjajahan
Belanda di Indonesia, pemerintah Belanda membuka sebuah perkebunan komersial
pada koloninya di Hindia Belanda, khususnya di pulau Jawa, pulau Sumatera dan
sebahagian Indonesia Timur. Jenis kopi yang dikembangkan di Indonesia adalah kopi
jenis Arabika yang didatangkan langsung dari Yaman. Pada awalnya pemerintah
Belanda menanam kopi di daerah sekitar Batavia (Jakarta), Sukabumi, Bogor,
Mandailing dan Sidikalang. Kopi juga ditanam di Jawa Timur, Jawa Tengah, Jawa
Barat, Sumatra, Sulawesi, Timor dan Flores.
2.2
Proses Pengolahan Kopi
Terdapat serangkaian proses pengolahan yang cukup mengubah buah kopi
menjadi serbuk kopi yang diseduh. Proses tersebut meliputi kegiatan pemetikan buah,
penyortiran buah, pengupasan kulit, penjemuran biji, dan penggilingan biji kopi.
Setiap proses harus dikerjakan dengan benar agar kualitas kopi tetap dapat
dipertahankan. Beberapa prosesnya yaitu sebagai berikut :
2.2.1
Natural Process
Juga dikenal dengan dry process, metode ini adalah tekhnik paling tua dalam
proses kopi. Setelah panen, buah kopi kemudian disebarkan di atas alas-alas plastik
untuk dijemur di bawah matahari. Beberapa produsen kopi kadang menjemurnya di
teras bata atau di meja-meja pengering khusus yang memiliki airflow (pengalir udara)
di sekitar buah kopi. Ketika dijemur di bawah matahari, biji-biji kopi ini harus
dibolak-balik secara berkala agar biji kopi mengering secara merata, juga untuk
menghindari jamur/pembusukan. Pada natural process, kopi dikeringkan masih dalam
berbentuk ‘buah’, lengkap dengan semua lapisan-lapisannya. Proses yang natural
membuat buah kopi terfermentasi secara natural pula dan membuat kulit luar
terkelupas dengan sendirinya. Proses natural ini seringkali menambahnotes buahbuahan pada kopi—dengan hints seperti blueberry, strawberry atau buah-buahan
tropis. Kopi pun cenderung memiliki keasaman (acidity) rendah, rasa-rasa yang
eksotis dan body yang lebih banyak.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2 Natural process di Buziraguhindwa
2.2.2
Washed Process
Proses ini juga dikenal dengan sebutan wet process. Umumnya, proses ini
bertujuan untuk menghilangkan semua kulit - kulit daging yang lengket di biji kopi
sebelum ia dikeringkan. Setelah dipanen, buah-buah kopi biasanya diseleksi lebih
dahulu dengan merendamnya di dalam air. Buah yang mengapung akan disingkirkan,
sementara yang tenggelam di dasar akan dibiarkan untuk diproses karena buah-buah
itulah yang dianggap telah matang. Selanjutnya kulit luar dan kulit daging buah kopi
akan dibuang menggunakan mesin khususvdisebut depulper (pengupas). Biji kopi
yang sudah terlepas dari kulitnya ini kemudian dibersihkan atau di-washed dengan
memasukkannya ke dalam bejana khusus berisi air agar sisa-sisa kulit yang masih
melekat pada kopi bisa luruh sepenuhnya karena proses fermentasi. Lamanya kopi
difermentasi berbeda-beda di setiap produsen, namun biasanya berkisar antara 24-36
jam tergantung temperatur, ketebalan layer getah pada buah kopi, dan konsentrat
enzimnya. Jika suhu di sekitarnya semakin hangat, maka prosesnya akan semakin
cepat pula. Kopi-kopi hasil washed process umumnya memiliki karakter yang lebih
bersih, terang, sedikit berasa buah, body cenderung ringan dan lembut dengan tingkat
keasaman (acidity) lebih banyak.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.3 Buah kopi diseleksi pada washed process
2.2.3
Pulped Natural Process
Proses ini sering digunakan di Brazil. Setelah dipanen, buah kopi dikupas
dengan mesin mekanik untuk membuang kulit dan sebagian besar daging buahnya.
Dari sini, biji kopi kemudian dijemur di meja-meja pengering. Sisa-sisa daging buah
yang masih lengket biasanya akan luruh pada proses ini. (Konon sisa-sisa daging buah
yang turut dijemur itu memberi tambahan sweetness dan body pada kopi).
Gambar 2.4 Hybrid Process
2.2.4
Honey (Miel) Process
Proses ini agak mirip dengan pulped natural dan umumnya digunakan di
banyak negara-negara Amerika Tengah seperti Costa Rica dan El Salvador. Buah kopi
dikupas dengan mesin mekanis, tapi metode ini menggunakan lebih sedikit air jika
dibandingkan pulped natural process.
Universitas Sumatera Utara
Mesin depulper bisa dikendalikan untuk menentukan seberapa banyak daging buah
yang mau tetap ditinggalkan di bijinya sebelum dijemur. Kulit daging yang tersisa ini
dalam Bahasa Spanyol diistilahkan dengan miel yang berarti madu (honey). Dari
situlah proses ini kemudian dinamakan jadi prosesnya bukan dengan memakai madu.
Gambar 2.5 Kopi dikeringkan pada honey process
2.2.5
Semi-washed
Proses ini sangat umum ditemui di Indonesia dimana proses ini juga sering kita
kenal dengan istilah ‘giling basah’. Proses semi washed melibatkan dua kali
pengeringan.
Setelah
dipetik,
kulit
terluar
buah
kopi
dikupas
dengan
menggunakan depulper dan dikeringkan sebentar. Jika umumnya kelembaban kopi
disisakan hingga 11-12 % ketika proses pengeringan, maka pada proses semi-washed,
kelembaban kopi disisakan hingga 30-35 % sebelum dikupas lagi hingga bentuknya
benar-benar biji/green bean. Nah, green bean inilah yang kemudian dikeringkan lagi
sampai ia benar-benar cukup kering untuk disimpan. Kopi-kopi dengan proses semiwashed cenderung memiliki tingkat sweetness yang intens, body lebih penuh, dengan
tingkat keasaman lebih rendah jika dibandingkan kopi-kopi washed processed.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.6 Semi-washed
2.3
Cahaya Matahari
Matahari adalah sumber panas terbesar yang ada di bumi, karena matahari
bumi tidak membeku, tumbuhan dapat melakukan fotosintesis untuk membuat
makanan dan mengahasilkan oksigen untuk manusia dan hewan. Spektrum sinar
matahari terdiri dari sinar tampak dan tidak tampak. Sinar tampak meliputi: merah,
oranye, kuning, hijau dan ungu (diketahui sebagai warna pelangi). Sinar-sinar tidak
tampak antara lain adalah: Sinar Ultraviolet, Sinar-X, Sinar Gamma, Sinar Kosmik,
Mikrowave, Gelombang listrik dan Sinar Inframerah.
Sinar Inframerah (infrared ray - FIR) juga merupakan sinar tidak tampak yang
berada pada spektrum warna merah, mendekati spektrum sinar tampak. Dapat
dikatakan bahwa 80% cahaya matahari adalah sinar inframerah karena lebarnya
jangkauan gelombang sinar ini (0,75-1000 micron) dengan panjang gelombang 800
nm sampai 1200 nm. Sinar infra merah dikelompokkan dalam 3 zone : near infrared
ray (0,75-1,5 micron), middle infrared ray (1,5-4 micron) dan far infrared ray (FIR 41000 micron).
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.1 Spesifikasi Sinar – Sinar yang Terdapat pada
Cahaya Matahari
2.4
Perangkat Keras
2.4.1
Mikrokontroler ATMega 8
AVR merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit buatan Atmel, berbasis
arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer). Hampir semua instruksi
dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR mempunyai 32 register general-purpose,
timer/counter fleksibel dengan mode compare, interrupt internal dan eksternal, serial
USART, Programmable Watchdog Timer, dan mode power saving. eberapa
diantaranya mempunyai ADC dan PWM internal. AVR juga mempunyai In-System
Programmable Flash on-chip yang mengijinkan memori program untuk diprogram
ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial SPI. ATMEGA 8 adalah
mikrokontroler CMOS 8-bit daya rendah berbasis arsitektur RISC yang ditingkatkan.
Kebanyakan instruksi dikerjakan pada satu siklus clock, ATMEGA 8 mempunyai
throughput mendekati 1 MPS per MHz membuat disain dari sistem untuk
mengoptimasi konsumsi daya versus kecepatan proses.
Susunan pin – pin dari IC mikrokontroler ATMEGA 8 diperlihatkan pada gambar
dibawah ini. IC ini tersusun dari 28 pin yang memiliki beberapa fungsi tertentu.
Universitas Sumatera Utara
(a)
(b)
Gambar 2.7 (a) Bentuk Fisik Mikrokontroler ATMega 8; (b) Susunan Pin
Mikrokontroler ATMega8
Penggunaan rangkaian mikrokontroler ATMega 8 ada dua pilihan, dengan
menggunakan board ATMega 8 development board yang ada dijual di toko, atau
dengan membuat sendiri rangkaian mikrokontroler tersebut.
Gambar 2.8 Blok Diagram Microcontroller ATMega 8
Universitas Sumatera Utara
Jika menggunakan rangkaian mikrokontroler yang sudah tersedia dipasaran
maka akan memepersingkat waktu pembuatan sistem, karena hanya tinggal membeli
rangkaian berupa kit dan hanya tinggal menggunakannya. Chip yang dijelaskan di sini
menggunakan kemasan PDIP, untuk kemasan yang lain ( QPF, QFN / MLF ) tidak
jauh berbeda. Untuk lebih jelasnya silahkan merujuk ke data sheet. Nama – nama pin
di atas usahakan lebih sering dikenal, hal ini berguna untuk penggunaan pheripheral
internal.
ATMega8 memiliki 28 pin yang masing – masing pin – nya memiliki fungsi
yang berbeda – beda baik sebagai port ataupun sebagai fungsi yang lain.
Berikut akan dijelaskan tentang kegunaan dari masing – masing kaki pada ATMega8 :
1. VCC
Merupakan supply tegangan untuk digital.
2. GND
Merupakan ground untuk smua komponen yang membutuhkan grounding.
3. Port B
Adalah 8 buah pin mulai dari pin B.0 sampai dengan pin B.7. Tiap pin dapat
digunakan sebagai input dan juga output. Port B merupakan sebuah 8-bit bitdirectional I/O port dengan inernal pull-up resistor. Sebagai input, pin – pin yang
terdapat pada port B yang secara eksternal diturunkan, maka akan mengeluarkan arus
jika pull-up resistor diaktifkan. Jika ingin menggunakan tambahan kristal, maka cukup
untuk menghubungkan kaki dari kristal ke keki pada pin port B. Namun jika tidak
digunakan, maka cukup untuk dibiarkan saja. Pengguna kegunaan dari masing –
masing kaki ditentukan dari clock fuse setting-nya.
4. Port C
Port C merupakan sebuah 7-bit bi-directional I/O yang di dalam masing –
masing pin terdapat pull-up resistor. Jumlah pin-nya hanya 7 buah mulai dari C.0
sampai dengan pin C.6. Sebagai keluaran / output, port C memiliki karakteristik yang
sama dalam hal kemampuan menyarap arus ( sink ) ataupun mengeluarkan arus (
source).
5. Reset / PC6
Jika RSTDISBL Fuse diprogram, maka PC6 akan berfungsi sebagai pin I/O.
Untuk diperhatikan juga bahwa pin ini memiliki karakteristik yang berbeda dengan
pin – pin yang tedapat pada port C. Namun jika RSTDISBL Fuse tidak deprogram,
maka pin ini akan berfungsi sebagai input reset.
Universitas Sumatera Utara
Dan jika level tegangan yang masuk ke pin ini rendah dan pulsa yang ada lebih
pendek dari pulsa minimum, makan akan menghasilkan suatu kondisi reset meskipun
clock-nya tidak berkerja.
6. Port D
Port D merupakan 8-bit bi-directional I/O dengan internal pull-up resistor.
Fungsi dari port ini sama dengan port – port yang lain. Hanya saja pada port ini tidak
terdapat kegunaan-kegunaan yang lain. Pada port ini hanya berfungsi sebagai masukan
dan keluaran saja atau biasa disebut dengan I/O.
7. AVCC
Pada pin ini memiliki fungsi sebagai power supply tegangan untuk ADC.
Untuk pin ini harus dihubungkan secara terpisah dengan VCC karena pin ini
digunakan untuk analog saja. Bahkanjika ACD pada AVR tidak digunakan, tetap saja
disarankan untuk menghubungkan secara terpisah dengan VCC. Cara menghubungkan
AVCC adalah melewati low-pass filter setelah itu dihubungkan dengan VCC.
8. AREF
Merupakan pin referensi analog jika menggunakan ADC. Pada AVR status
Register mengandung beberapa informasi mengenai hasil dari kebanyakan hasil
eksekusi intruksi aritmatik. Informasi ini dapat digunakan untuk altering arus program
sebagai kegunaan untuk meningkatkan performa pengoperasian. Perlu diketahui
bahwa register ini di-update setelah semua operasi ALU ( Arithmetic Logic Unit ).
Hal tersebut seperti yang telah tertulis dalam datasheet khususnya pada bagian
Intruction Set Reference.
Dalam hal ini untuk beberapa kasus dapat membuang kebutuhan penggunaan
instruksi perbandingan yang telah didedikasikan serta dapat menghasilkan
peningkatan dalam hal kecepatan dan kode yang lebih sederhana dan singkat. Register
ini tidak secara otomatis tersimpan ketika memasuki sebuah rutin interupsi dan juga
ketika menjalankan sebuah perintah setelah kembali dari interupsi. Namun hal iini
harus dilakukan melalui software.
9. Bit 7 (1)
Merupakan bit Global Interrupt Enable. Bit ini harus di-set supaya semua
perintah interupsi dapat dijalankan. Untuk fungsi interupsi individual akan dijelaskan
pada bagian yang lain. Jika bit ini di-reset, maka semua perintah interupsi baik yang
secara individual maupun yang secara umum akan diabaikan. Bit ini akan dibersihkan
atau cleared oleh hardware setelah sebuah interupsi dijalankan dan akan di-set kembali
oleh perintah RETI. Bit ini juga dapat di-set dan di-reset melalui aplikasi dengan
instruksi SEI dan CLI.
Universitas Sumatera Utara
10. Bit 6 (T)
Merupakan bit Copy Storage. Instruksi bit Copy Instruction BLD ( Bit LoaD )
dan BST ( Bit Store ) menggunakan bit ini sebagai asal atau tujuan untuk bit yang
telah dioperasikan. Sebuah bit dari sebuah register dan Register File dapat disalin ke
dalam bit ini dengan menggunakan intruksi BST, dan sebuah bit di dalam bit ini dapat
disalin ke dalam sebuah bit di register pada Register File dengan menggunakan
perintah BLD.
11. Bit 5 (H)
Merupakan bit Half Carry Flag. Bit ini menandakan sebuah Half Carry dalam
beberapa operasi aritmatika. Bit ini berfungsi dalam aritmatik BCD.
12. Bit 4 (S)
Merupakan Sign bit. Bit ini selalu merupakan sebuah eksklusif di antara
Negative Flag (N) dan Two’s Complement Overflow Flag (V).
13. Bit 3 (V)
Merupakan bit Two’s Complement Overflow Flag. it ini menyediakan fungsi
aritmatika dua komplemen.
14. Bit 2 (N)
Merupakan bit Negative Flag. Bit ini menyediakan sebuah hasil negative di
dalam sebuah fugnsi logika atau aritmatika.
15. Bit 1 (Z)
Merupakan bit Zero Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah hasil nol “ 0 ” dalam
sebuah fungsi aritmatika atau logika.
16. Bit 0 (C)
Meruapakan bit Carry Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah Carry atau sisa
dalam sebuah fugnsi aritmatika atau logika.
2.4.2
Arsitektur Mikrokontroler ATMega 8
Arsitektur mikrokontroler jenis AVR pertama kali dikembangkan pada
tahun 1996 oleh dua orang mahasiswa Norwegian Institute of Texhnology yaitu
Alf-Egil Bogen dan Vegard Wollan. Mikrokontroler AVR kemudian dikembangkan
lebih lanjut oleh Atmel. Seri pertama AVR yang dikeluarkan adalah mikrokontroler
8 bit AT90S8515, dengan konfigurasi pin yang sama dengan mikrokontroler 8051,
termasuk address dan data bus yang termultipleksi. Mikrokontroler AVR
menggunakan teknologi RISC dimana set instruksinya dikurangi dari segi
ukurannya dan kompleksitas mode pengalamatannya.
Universitas Sumatera Utara
Pada awal era industri komputer, bahasa pemrograman masih menggunakan
kode mesin dan bahasa assembly. Untuk mempermudah dalam pemrograman para
desainer komputer kemudian mengembangkan bahasa pemrograman tingkat tinggi
yang mudah dipahami manusia. Namun akibatnya, instruksi yang ada semakin
kompleks dan membutuhkan lebih banyak memori. Dan tentu saja siklus eksekusi
instruksinya menjadi semakin lama. Dalam AVR dengan arsitektur RISC 8 bit,
semua instruksi berukuran 16 bit sebagian besar dieksekusi dalam 1 siklus clock.
Berbeda dengan MCS-51 yang instruksinya bervariasi antara 8 bit sampai dengan
32 bit dan dieksekusi selama 1 sampai 4 siklus mesin, dimana 1 siklus mesin
membutuhkan 12 periode clock.
Dalam perkembangannya, AVR dibagi menjadi beberapa varian yaitu
AT90Sxx, ATMega, AT86RFxx, dan ATTiny. Pada dasarnya yang membedakan
masing-masing varian adalah kapasitas memori dan beberapa fitur tambahan saja.
Gambar 2.9 Arsitektur Microcontroller ATMega8
Universitas Sumatera Utara
2.4.3
Fitur
A. Saluran I/O sebanyak 23 buah terbagi menjadi 3 port.
B. ADC sebanyak 6 saluran dengan 4 saluran 10 bit dan 2 saluran 8 bit.
C. Tiga buah timer counter, dua diantaranya memiliki fasilitas pembanding.
D. CPU dengan 32 buah register.
E. Watchdog timer dan oscillator internal.
F. SRAM sebesar 1K byte.
G. Memori flash sebesar 8K Bytes system Self-programable Flash
H. Unit interupsi internal dan eksternal.
I. Port antarmuka SPI.
J. EEPROM sebesar 512 byte.
K. Port USART ( Universal Syncronous and Asycronous Serial Receiver and
Transmitter ) untuk komunikasi serial.
2.5
LDR (Light Dependent Resistor)
LDR (Light Dependent Resistor ), ialah jenis resistor yang berubah
hambatannya karena pengaruh cahaya. Bila cahaya gelap nilai tahanannya semakin
besar, sedangkan cahayanya terang nilainya menjadi semakin kecil. LDR (Light
Dependent Resistor ) adalah jenis resistor yang biasa digunakan sebagai detector
cahaya atau pengukur besaran konversi cahaya. Light Dependent Resistor, terdiri dari
sebuah cakram semikonduktor yang mempunyai dua buah elekrtroda pada
permukaannya. Resistansi LDR berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya
yang mengenainya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR sekitar 10 M dan dalam
keadaan terang sebesar 1 k atau kurang.
LDR terbuat dari bahan semikonduktor seperti cadmium sulfide. Dengan
bahan ini energy dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang
dilepas atau arus listrik meningkat. Artinya resistansi bahan telah mengalami
penurunan. LDR digunakan untuk mengubah energy cahaya menjadi energy listrik.
Saklar cahaya otomatis dan alarm pencuri adalah beberapa contoh alat yang
menggunakan LDR. Akan tetapi karena responnya terhadap cahaya cukup lambat,
LDR tidak digunakan pada situasi di mana intensitas cahaya berubah secara drastis.
Sensor ini akan berubah nilai hambatannya apabila ada perubahan tingkat kecerahan
cahaya.
Universitas Sumatera Utara
Pinsip kerja LDR adalah saat gelap atau cahaya redup, bahan dari cakram
tersebut menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relative kecil. Sehingga
hanya ada sedikit elektron untuk mengangkut muatan elektrit. 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 lebih banyak elektron untuk mengangkut muatan elektrit.
Gambar 2.10 (a) Simbol LDR, dan (b) Bentuk Fisik LDR
Artinya pada saat cahaya terang, LDR menjadi konduktor yang baik, atau bisa
disebut juga LDR memiliki resistansi kecil pada saat cahaya terang. Penerapan
laindari sensor LDR ini ialah alarm Pencuri. Misalnya untuk rangkaian system alarm
cahaya (menggunakan LDR) yang aktif ketika terdapat cahaya. Ketika kita akan
mengatur kepekaan LDR (Light Dependent Resistor ) dalam suatu rangkaian maka kita
perlu menggunakan potensiometer. Kita atur letaknya agar ketika mendapat cahaya
maka buzzer atau bell akan berbunyi dan ketika tidak mendapat cahaya maka buzzer
atau bell tidak akan berbunyi.
2.6
Sensor Hujan
Sama hal nya seperti sensor cahaya, sensor air hujan juga digunakan untuk
mendeteksi dan mengetahui magnitude tertentu. Sensor air hujan dibuat dengan
memanfaatkan konduktivitas air hujan sehingga apabila bagian tersebut terkena air
hujan, maka rangkaian akan tersambung (sensor aktif). Pada saat air hujan mengenai
panel sensor, maka akan terjadi proses elektrolisasi oleh air tersebut karena air
termasuk kedalam cairan elektrolit yaitu cairan yang dapat menghantarkan arus listrik.
Universitas Sumatera Utara
Sensor air ini dibuat menggunakan papan PCB yang jalur nya berliku-liku,
agar air yang mengenai jalur tersebut dapat menyatu dan menghantarkan arus listrik.
Sensor air hujan berfungsi untuk memberikan nilai masukan pada tingkat elektrolisasi
air, dimana air air akan menyentuh ke panel sensor air. Untuk menghindari karat atau
tertutup kotoran yang menyebabkan sensor tidak bekerja, jalur tersebut harus dilapisi
timah atau apa saja yang dapat menyatu dengan jalur tersebut dan dapat mengantarkan
arus listrik.
Gambar 2.11 Sensor Hujan
2.7
Motor Servo
Motor servo adalah sebuah perangkat atau aktuator putar (motor) yang
dirancang dengan sistem kontrol umpan balik loop tertutup (servo), sehingga dapat di
set-up atau di atur untuk menentukan dan memastikan posisi sudut dari poros output
motor. motor servo merupakan perangkat yang terdiri dari motor DC, serangkaian
gear, rangkaian kontrol dan potensiometer. Serangkaian gear yang melekat pada poros
motor DC akan memperlambat putaran poros dan meningkatkan torsi motor servo,
sedangkan potensiometer dengan perubahan resistansinya saat motor berputar
berfungsi sebagai penentu batas posisi putaran poros motor servo. Penggunaan sistem
kontrol loop tertutup pada motor servo berguna untuk mengontrol gerakan dan posisi
akhir dari poros motor servo. Penjelasan sederhananya begini, posisi poros output
akan di sensor untuk mengetahui posisi poros sudah tepat seperti yang di inginkan
atau belum, dan jika belum, maka kontrol input akan mengirim sinyal kendali untuk
membuat posisi poros tersebut tepat pada posisi yang diinginkan.
Universitas Sumatera Utara
Untuk lebih jelasnya mengenai sistem kontrol loop tertutup, perhatikan contoh
sederhana beberapa aplikasi lain dari sistem kontrol loop tertutup, seperti penyetelan
suhu pada AC, kulkas, setrika dan lain sebagainya. Motor servo biasa digunakan
dalam aplikasi-aplikasi di industri, selain itu juga digunakan dalam berbagai aplikasi
lain seperti pada mobil mainan radio kontrol, robot, pesawat, dan lain sebagainya.
Konstruksi Motor Servo Motor servo adalah motor yang mampu bekerja dua
arah (CW dan CCW) dimana arah dan sudut pergerakan rotornya dapat dikendalikan
dengan memberikan variasi lebar pulsa (duty cycle) sinyal PWM pada bagian pin
kontrolnya. Jenis Motor Servo Motor Servo Standar 180° Motor servo jenis ini hanya
mampu bergerak dua arah (CW dan CCW) dengan defleksi masing-masing sudut
mencapai 90° sehingga total defleksi sudut dari kanan – tengah – kiri adalah 180°.
Motor Servo Continuous Motor servo jenis ini mampu bergerak dua arah (CW dan
CCW) tanpa batasan defleksi sudut putar (dapat berputar secara kontinyu).
Sebuah servomotor atau motor servo adalah aktuator rotari yang memungkinkan untuk
dikontrol secara presisi dari posisi sudut, kecepatan dan percepatannya. Motor ini
cocok digabungkan dengan sensor sebagai umpan-balik posisinya, dan seringkali
perlu modul yang dirancang khusus untuk digunakan dengan servomotors. Perlu
diketahui juga bahwa Servomotors bukan salah satu kelas spesifik dari suatu motor
meskipun istilah servomotor ini sering digunakan untuk merujuk pada motor yang
cocok untuk digunakan dalam sistem kontrol loop tertutup. Motor servo telah cukup
lama diaplikasikan pada banyak hal, terutama dalam aplikasi robotic, radio control,
bahkan untuk pengaturan mekanikal pada pesawat terbang.
Gambar 2.12 Motor Servo
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Kopi
Kopi adalah sejenis minuman yang berasal dari proses pengolahan dan
ekstraksi biji tanaman kopi. Sejarah mencatat bahwa penemuan biji kopi sebagai
minuman yang sangat berkhasiat dan berenergi pertama kali ditemukan oleh Orang
dari Bangsa Etiopia di benua Afrika sekitar tiga ribu tahun yang lalu, atau seribu tahun
Sebelum Masehi. Kopi kemudian terus berkembang hingga sekarang ini menjadi salah
satu minuman paling populer di dunia. Negara Indonesia sendiri telah mampu
memproduksi lebih dari empat ratus ribu ton kopi per tahunnya dan kemudian di
eksport di berbagai penjuru dunia.
Gambar 2.1 Tanaman Kopi
Di samping rasa dan aromanya yang sangat menarik, khasiat kopi juga dapat
menurunkan risiko terkena penyakit kanker, diabetes, batu empedu, dan berbagai
penyakit jantung. Penemuan biji kopi sekitar tahun 800 Sebelum Masehi ada pendapat
lain mengatakan jika tahun 850 Masehi. Pada saat itu, banyak orang di Benua Afrika,
terutama orang dari bangsa Etiopia, yang mengonsumsi biji kopi yang dicampurkan
dengan lemak hewan dan anggur untuk memenuhi kebutuhan protein dan energi
tubuh. Penemuan kopi sendiri terjadi secara tidak sengaja ketika penggembala
bernama Khalid seorang dari Abyssinia, mengamati kawanan kambing gembalaannya
yang tetap terjaga bahkan setelah matahari terbenam setelah memakan sejenis buah
berry. Ia pun mencoba memasak dan memakannya.
Universitas Sumatera Utara
Kebiasaan ini kemudian terus berkembang dan menyebar ke berbagai negara
di Afrika, namun metode penyajiannya masih menggunkan metode konvensional.
Barulah beberapa ratus tahun kemudian biji kopi ini dibawa melewati Laut Merah dan
tiba di Negara Arab dengan metode penyajian yang jauh lebih maju. Kopi masuk ke
Indonesia pada era Tanam Paksa atau Cultuurstelsel (1830—1870) masa penjajahan
Belanda di Indonesia, pemerintah Belanda membuka sebuah perkebunan komersial
pada koloninya di Hindia Belanda, khususnya di pulau Jawa, pulau Sumatera dan
sebahagian Indonesia Timur. Jenis kopi yang dikembangkan di Indonesia adalah kopi
jenis Arabika yang didatangkan langsung dari Yaman. Pada awalnya pemerintah
Belanda menanam kopi di daerah sekitar Batavia (Jakarta), Sukabumi, Bogor,
Mandailing dan Sidikalang. Kopi juga ditanam di Jawa Timur, Jawa Tengah, Jawa
Barat, Sumatra, Sulawesi, Timor dan Flores.
2.2
Proses Pengolahan Kopi
Terdapat serangkaian proses pengolahan yang cukup mengubah buah kopi
menjadi serbuk kopi yang diseduh. Proses tersebut meliputi kegiatan pemetikan buah,
penyortiran buah, pengupasan kulit, penjemuran biji, dan penggilingan biji kopi.
Setiap proses harus dikerjakan dengan benar agar kualitas kopi tetap dapat
dipertahankan. Beberapa prosesnya yaitu sebagai berikut :
2.2.1
Natural Process
Juga dikenal dengan dry process, metode ini adalah tekhnik paling tua dalam
proses kopi. Setelah panen, buah kopi kemudian disebarkan di atas alas-alas plastik
untuk dijemur di bawah matahari. Beberapa produsen kopi kadang menjemurnya di
teras bata atau di meja-meja pengering khusus yang memiliki airflow (pengalir udara)
di sekitar buah kopi. Ketika dijemur di bawah matahari, biji-biji kopi ini harus
dibolak-balik secara berkala agar biji kopi mengering secara merata, juga untuk
menghindari jamur/pembusukan. Pada natural process, kopi dikeringkan masih dalam
berbentuk ‘buah’, lengkap dengan semua lapisan-lapisannya. Proses yang natural
membuat buah kopi terfermentasi secara natural pula dan membuat kulit luar
terkelupas dengan sendirinya. Proses natural ini seringkali menambahnotes buahbuahan pada kopi—dengan hints seperti blueberry, strawberry atau buah-buahan
tropis. Kopi pun cenderung memiliki keasaman (acidity) rendah, rasa-rasa yang
eksotis dan body yang lebih banyak.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2 Natural process di Buziraguhindwa
2.2.2
Washed Process
Proses ini juga dikenal dengan sebutan wet process. Umumnya, proses ini
bertujuan untuk menghilangkan semua kulit - kulit daging yang lengket di biji kopi
sebelum ia dikeringkan. Setelah dipanen, buah-buah kopi biasanya diseleksi lebih
dahulu dengan merendamnya di dalam air. Buah yang mengapung akan disingkirkan,
sementara yang tenggelam di dasar akan dibiarkan untuk diproses karena buah-buah
itulah yang dianggap telah matang. Selanjutnya kulit luar dan kulit daging buah kopi
akan dibuang menggunakan mesin khususvdisebut depulper (pengupas). Biji kopi
yang sudah terlepas dari kulitnya ini kemudian dibersihkan atau di-washed dengan
memasukkannya ke dalam bejana khusus berisi air agar sisa-sisa kulit yang masih
melekat pada kopi bisa luruh sepenuhnya karena proses fermentasi. Lamanya kopi
difermentasi berbeda-beda di setiap produsen, namun biasanya berkisar antara 24-36
jam tergantung temperatur, ketebalan layer getah pada buah kopi, dan konsentrat
enzimnya. Jika suhu di sekitarnya semakin hangat, maka prosesnya akan semakin
cepat pula. Kopi-kopi hasil washed process umumnya memiliki karakter yang lebih
bersih, terang, sedikit berasa buah, body cenderung ringan dan lembut dengan tingkat
keasaman (acidity) lebih banyak.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.3 Buah kopi diseleksi pada washed process
2.2.3
Pulped Natural Process
Proses ini sering digunakan di Brazil. Setelah dipanen, buah kopi dikupas
dengan mesin mekanik untuk membuang kulit dan sebagian besar daging buahnya.
Dari sini, biji kopi kemudian dijemur di meja-meja pengering. Sisa-sisa daging buah
yang masih lengket biasanya akan luruh pada proses ini. (Konon sisa-sisa daging buah
yang turut dijemur itu memberi tambahan sweetness dan body pada kopi).
Gambar 2.4 Hybrid Process
2.2.4
Honey (Miel) Process
Proses ini agak mirip dengan pulped natural dan umumnya digunakan di
banyak negara-negara Amerika Tengah seperti Costa Rica dan El Salvador. Buah kopi
dikupas dengan mesin mekanis, tapi metode ini menggunakan lebih sedikit air jika
dibandingkan pulped natural process.
Universitas Sumatera Utara
Mesin depulper bisa dikendalikan untuk menentukan seberapa banyak daging buah
yang mau tetap ditinggalkan di bijinya sebelum dijemur. Kulit daging yang tersisa ini
dalam Bahasa Spanyol diistilahkan dengan miel yang berarti madu (honey). Dari
situlah proses ini kemudian dinamakan jadi prosesnya bukan dengan memakai madu.
Gambar 2.5 Kopi dikeringkan pada honey process
2.2.5
Semi-washed
Proses ini sangat umum ditemui di Indonesia dimana proses ini juga sering kita
kenal dengan istilah ‘giling basah’. Proses semi washed melibatkan dua kali
pengeringan.
Setelah
dipetik,
kulit
terluar
buah
kopi
dikupas
dengan
menggunakan depulper dan dikeringkan sebentar. Jika umumnya kelembaban kopi
disisakan hingga 11-12 % ketika proses pengeringan, maka pada proses semi-washed,
kelembaban kopi disisakan hingga 30-35 % sebelum dikupas lagi hingga bentuknya
benar-benar biji/green bean. Nah, green bean inilah yang kemudian dikeringkan lagi
sampai ia benar-benar cukup kering untuk disimpan. Kopi-kopi dengan proses semiwashed cenderung memiliki tingkat sweetness yang intens, body lebih penuh, dengan
tingkat keasaman lebih rendah jika dibandingkan kopi-kopi washed processed.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.6 Semi-washed
2.3
Cahaya Matahari
Matahari adalah sumber panas terbesar yang ada di bumi, karena matahari
bumi tidak membeku, tumbuhan dapat melakukan fotosintesis untuk membuat
makanan dan mengahasilkan oksigen untuk manusia dan hewan. Spektrum sinar
matahari terdiri dari sinar tampak dan tidak tampak. Sinar tampak meliputi: merah,
oranye, kuning, hijau dan ungu (diketahui sebagai warna pelangi). Sinar-sinar tidak
tampak antara lain adalah: Sinar Ultraviolet, Sinar-X, Sinar Gamma, Sinar Kosmik,
Mikrowave, Gelombang listrik dan Sinar Inframerah.
Sinar Inframerah (infrared ray - FIR) juga merupakan sinar tidak tampak yang
berada pada spektrum warna merah, mendekati spektrum sinar tampak. Dapat
dikatakan bahwa 80% cahaya matahari adalah sinar inframerah karena lebarnya
jangkauan gelombang sinar ini (0,75-1000 micron) dengan panjang gelombang 800
nm sampai 1200 nm. Sinar infra merah dikelompokkan dalam 3 zone : near infrared
ray (0,75-1,5 micron), middle infrared ray (1,5-4 micron) dan far infrared ray (FIR 41000 micron).
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.1 Spesifikasi Sinar – Sinar yang Terdapat pada
Cahaya Matahari
2.4
Perangkat Keras
2.4.1
Mikrokontroler ATMega 8
AVR merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit buatan Atmel, berbasis
arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer). Hampir semua instruksi
dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR mempunyai 32 register general-purpose,
timer/counter fleksibel dengan mode compare, interrupt internal dan eksternal, serial
USART, Programmable Watchdog Timer, dan mode power saving. eberapa
diantaranya mempunyai ADC dan PWM internal. AVR juga mempunyai In-System
Programmable Flash on-chip yang mengijinkan memori program untuk diprogram
ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial SPI. ATMEGA 8 adalah
mikrokontroler CMOS 8-bit daya rendah berbasis arsitektur RISC yang ditingkatkan.
Kebanyakan instruksi dikerjakan pada satu siklus clock, ATMEGA 8 mempunyai
throughput mendekati 1 MPS per MHz membuat disain dari sistem untuk
mengoptimasi konsumsi daya versus kecepatan proses.
Susunan pin – pin dari IC mikrokontroler ATMEGA 8 diperlihatkan pada gambar
dibawah ini. IC ini tersusun dari 28 pin yang memiliki beberapa fungsi tertentu.
Universitas Sumatera Utara
(a)
(b)
Gambar 2.7 (a) Bentuk Fisik Mikrokontroler ATMega 8; (b) Susunan Pin
Mikrokontroler ATMega8
Penggunaan rangkaian mikrokontroler ATMega 8 ada dua pilihan, dengan
menggunakan board ATMega 8 development board yang ada dijual di toko, atau
dengan membuat sendiri rangkaian mikrokontroler tersebut.
Gambar 2.8 Blok Diagram Microcontroller ATMega 8
Universitas Sumatera Utara
Jika menggunakan rangkaian mikrokontroler yang sudah tersedia dipasaran
maka akan memepersingkat waktu pembuatan sistem, karena hanya tinggal membeli
rangkaian berupa kit dan hanya tinggal menggunakannya. Chip yang dijelaskan di sini
menggunakan kemasan PDIP, untuk kemasan yang lain ( QPF, QFN / MLF ) tidak
jauh berbeda. Untuk lebih jelasnya silahkan merujuk ke data sheet. Nama – nama pin
di atas usahakan lebih sering dikenal, hal ini berguna untuk penggunaan pheripheral
internal.
ATMega8 memiliki 28 pin yang masing – masing pin – nya memiliki fungsi
yang berbeda – beda baik sebagai port ataupun sebagai fungsi yang lain.
Berikut akan dijelaskan tentang kegunaan dari masing – masing kaki pada ATMega8 :
1. VCC
Merupakan supply tegangan untuk digital.
2. GND
Merupakan ground untuk smua komponen yang membutuhkan grounding.
3. Port B
Adalah 8 buah pin mulai dari pin B.0 sampai dengan pin B.7. Tiap pin dapat
digunakan sebagai input dan juga output. Port B merupakan sebuah 8-bit bitdirectional I/O port dengan inernal pull-up resistor. Sebagai input, pin – pin yang
terdapat pada port B yang secara eksternal diturunkan, maka akan mengeluarkan arus
jika pull-up resistor diaktifkan. Jika ingin menggunakan tambahan kristal, maka cukup
untuk menghubungkan kaki dari kristal ke keki pada pin port B. Namun jika tidak
digunakan, maka cukup untuk dibiarkan saja. Pengguna kegunaan dari masing –
masing kaki ditentukan dari clock fuse setting-nya.
4. Port C
Port C merupakan sebuah 7-bit bi-directional I/O yang di dalam masing –
masing pin terdapat pull-up resistor. Jumlah pin-nya hanya 7 buah mulai dari C.0
sampai dengan pin C.6. Sebagai keluaran / output, port C memiliki karakteristik yang
sama dalam hal kemampuan menyarap arus ( sink ) ataupun mengeluarkan arus (
source).
5. Reset / PC6
Jika RSTDISBL Fuse diprogram, maka PC6 akan berfungsi sebagai pin I/O.
Untuk diperhatikan juga bahwa pin ini memiliki karakteristik yang berbeda dengan
pin – pin yang tedapat pada port C. Namun jika RSTDISBL Fuse tidak deprogram,
maka pin ini akan berfungsi sebagai input reset.
Universitas Sumatera Utara
Dan jika level tegangan yang masuk ke pin ini rendah dan pulsa yang ada lebih
pendek dari pulsa minimum, makan akan menghasilkan suatu kondisi reset meskipun
clock-nya tidak berkerja.
6. Port D
Port D merupakan 8-bit bi-directional I/O dengan internal pull-up resistor.
Fungsi dari port ini sama dengan port – port yang lain. Hanya saja pada port ini tidak
terdapat kegunaan-kegunaan yang lain. Pada port ini hanya berfungsi sebagai masukan
dan keluaran saja atau biasa disebut dengan I/O.
7. AVCC
Pada pin ini memiliki fungsi sebagai power supply tegangan untuk ADC.
Untuk pin ini harus dihubungkan secara terpisah dengan VCC karena pin ini
digunakan untuk analog saja. Bahkanjika ACD pada AVR tidak digunakan, tetap saja
disarankan untuk menghubungkan secara terpisah dengan VCC. Cara menghubungkan
AVCC adalah melewati low-pass filter setelah itu dihubungkan dengan VCC.
8. AREF
Merupakan pin referensi analog jika menggunakan ADC. Pada AVR status
Register mengandung beberapa informasi mengenai hasil dari kebanyakan hasil
eksekusi intruksi aritmatik. Informasi ini dapat digunakan untuk altering arus program
sebagai kegunaan untuk meningkatkan performa pengoperasian. Perlu diketahui
bahwa register ini di-update setelah semua operasi ALU ( Arithmetic Logic Unit ).
Hal tersebut seperti yang telah tertulis dalam datasheet khususnya pada bagian
Intruction Set Reference.
Dalam hal ini untuk beberapa kasus dapat membuang kebutuhan penggunaan
instruksi perbandingan yang telah didedikasikan serta dapat menghasilkan
peningkatan dalam hal kecepatan dan kode yang lebih sederhana dan singkat. Register
ini tidak secara otomatis tersimpan ketika memasuki sebuah rutin interupsi dan juga
ketika menjalankan sebuah perintah setelah kembali dari interupsi. Namun hal iini
harus dilakukan melalui software.
9. Bit 7 (1)
Merupakan bit Global Interrupt Enable. Bit ini harus di-set supaya semua
perintah interupsi dapat dijalankan. Untuk fungsi interupsi individual akan dijelaskan
pada bagian yang lain. Jika bit ini di-reset, maka semua perintah interupsi baik yang
secara individual maupun yang secara umum akan diabaikan. Bit ini akan dibersihkan
atau cleared oleh hardware setelah sebuah interupsi dijalankan dan akan di-set kembali
oleh perintah RETI. Bit ini juga dapat di-set dan di-reset melalui aplikasi dengan
instruksi SEI dan CLI.
Universitas Sumatera Utara
10. Bit 6 (T)
Merupakan bit Copy Storage. Instruksi bit Copy Instruction BLD ( Bit LoaD )
dan BST ( Bit Store ) menggunakan bit ini sebagai asal atau tujuan untuk bit yang
telah dioperasikan. Sebuah bit dari sebuah register dan Register File dapat disalin ke
dalam bit ini dengan menggunakan intruksi BST, dan sebuah bit di dalam bit ini dapat
disalin ke dalam sebuah bit di register pada Register File dengan menggunakan
perintah BLD.
11. Bit 5 (H)
Merupakan bit Half Carry Flag. Bit ini menandakan sebuah Half Carry dalam
beberapa operasi aritmatika. Bit ini berfungsi dalam aritmatik BCD.
12. Bit 4 (S)
Merupakan Sign bit. Bit ini selalu merupakan sebuah eksklusif di antara
Negative Flag (N) dan Two’s Complement Overflow Flag (V).
13. Bit 3 (V)
Merupakan bit Two’s Complement Overflow Flag. it ini menyediakan fungsi
aritmatika dua komplemen.
14. Bit 2 (N)
Merupakan bit Negative Flag. Bit ini menyediakan sebuah hasil negative di
dalam sebuah fugnsi logika atau aritmatika.
15. Bit 1 (Z)
Merupakan bit Zero Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah hasil nol “ 0 ” dalam
sebuah fungsi aritmatika atau logika.
16. Bit 0 (C)
Meruapakan bit Carry Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah Carry atau sisa
dalam sebuah fugnsi aritmatika atau logika.
2.4.2
Arsitektur Mikrokontroler ATMega 8
Arsitektur mikrokontroler jenis AVR pertama kali dikembangkan pada
tahun 1996 oleh dua orang mahasiswa Norwegian Institute of Texhnology yaitu
Alf-Egil Bogen dan Vegard Wollan. Mikrokontroler AVR kemudian dikembangkan
lebih lanjut oleh Atmel. Seri pertama AVR yang dikeluarkan adalah mikrokontroler
8 bit AT90S8515, dengan konfigurasi pin yang sama dengan mikrokontroler 8051,
termasuk address dan data bus yang termultipleksi. Mikrokontroler AVR
menggunakan teknologi RISC dimana set instruksinya dikurangi dari segi
ukurannya dan kompleksitas mode pengalamatannya.
Universitas Sumatera Utara
Pada awal era industri komputer, bahasa pemrograman masih menggunakan
kode mesin dan bahasa assembly. Untuk mempermudah dalam pemrograman para
desainer komputer kemudian mengembangkan bahasa pemrograman tingkat tinggi
yang mudah dipahami manusia. Namun akibatnya, instruksi yang ada semakin
kompleks dan membutuhkan lebih banyak memori. Dan tentu saja siklus eksekusi
instruksinya menjadi semakin lama. Dalam AVR dengan arsitektur RISC 8 bit,
semua instruksi berukuran 16 bit sebagian besar dieksekusi dalam 1 siklus clock.
Berbeda dengan MCS-51 yang instruksinya bervariasi antara 8 bit sampai dengan
32 bit dan dieksekusi selama 1 sampai 4 siklus mesin, dimana 1 siklus mesin
membutuhkan 12 periode clock.
Dalam perkembangannya, AVR dibagi menjadi beberapa varian yaitu
AT90Sxx, ATMega, AT86RFxx, dan ATTiny. Pada dasarnya yang membedakan
masing-masing varian adalah kapasitas memori dan beberapa fitur tambahan saja.
Gambar 2.9 Arsitektur Microcontroller ATMega8
Universitas Sumatera Utara
2.4.3
Fitur
A. Saluran I/O sebanyak 23 buah terbagi menjadi 3 port.
B. ADC sebanyak 6 saluran dengan 4 saluran 10 bit dan 2 saluran 8 bit.
C. Tiga buah timer counter, dua diantaranya memiliki fasilitas pembanding.
D. CPU dengan 32 buah register.
E. Watchdog timer dan oscillator internal.
F. SRAM sebesar 1K byte.
G. Memori flash sebesar 8K Bytes system Self-programable Flash
H. Unit interupsi internal dan eksternal.
I. Port antarmuka SPI.
J. EEPROM sebesar 512 byte.
K. Port USART ( Universal Syncronous and Asycronous Serial Receiver and
Transmitter ) untuk komunikasi serial.
2.5
LDR (Light Dependent Resistor)
LDR (Light Dependent Resistor ), ialah jenis resistor yang berubah
hambatannya karena pengaruh cahaya. Bila cahaya gelap nilai tahanannya semakin
besar, sedangkan cahayanya terang nilainya menjadi semakin kecil. LDR (Light
Dependent Resistor ) adalah jenis resistor yang biasa digunakan sebagai detector
cahaya atau pengukur besaran konversi cahaya. Light Dependent Resistor, terdiri dari
sebuah cakram semikonduktor yang mempunyai dua buah elekrtroda pada
permukaannya. Resistansi LDR berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya
yang mengenainya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR sekitar 10 M dan dalam
keadaan terang sebesar 1 k atau kurang.
LDR terbuat dari bahan semikonduktor seperti cadmium sulfide. Dengan
bahan ini energy dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang
dilepas atau arus listrik meningkat. Artinya resistansi bahan telah mengalami
penurunan. LDR digunakan untuk mengubah energy cahaya menjadi energy listrik.
Saklar cahaya otomatis dan alarm pencuri adalah beberapa contoh alat yang
menggunakan LDR. Akan tetapi karena responnya terhadap cahaya cukup lambat,
LDR tidak digunakan pada situasi di mana intensitas cahaya berubah secara drastis.
Sensor ini akan berubah nilai hambatannya apabila ada perubahan tingkat kecerahan
cahaya.
Universitas Sumatera Utara
Pinsip kerja LDR adalah saat gelap atau cahaya redup, bahan dari cakram
tersebut menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relative kecil. Sehingga
hanya ada sedikit elektron untuk mengangkut muatan elektrit. 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 lebih banyak elektron untuk mengangkut muatan elektrit.
Gambar 2.10 (a) Simbol LDR, dan (b) Bentuk Fisik LDR
Artinya pada saat cahaya terang, LDR menjadi konduktor yang baik, atau bisa
disebut juga LDR memiliki resistansi kecil pada saat cahaya terang. Penerapan
laindari sensor LDR ini ialah alarm Pencuri. Misalnya untuk rangkaian system alarm
cahaya (menggunakan LDR) yang aktif ketika terdapat cahaya. Ketika kita akan
mengatur kepekaan LDR (Light Dependent Resistor ) dalam suatu rangkaian maka kita
perlu menggunakan potensiometer. Kita atur letaknya agar ketika mendapat cahaya
maka buzzer atau bell akan berbunyi dan ketika tidak mendapat cahaya maka buzzer
atau bell tidak akan berbunyi.
2.6
Sensor Hujan
Sama hal nya seperti sensor cahaya, sensor air hujan juga digunakan untuk
mendeteksi dan mengetahui magnitude tertentu. Sensor air hujan dibuat dengan
memanfaatkan konduktivitas air hujan sehingga apabila bagian tersebut terkena air
hujan, maka rangkaian akan tersambung (sensor aktif). Pada saat air hujan mengenai
panel sensor, maka akan terjadi proses elektrolisasi oleh air tersebut karena air
termasuk kedalam cairan elektrolit yaitu cairan yang dapat menghantarkan arus listrik.
Universitas Sumatera Utara
Sensor air ini dibuat menggunakan papan PCB yang jalur nya berliku-liku,
agar air yang mengenai jalur tersebut dapat menyatu dan menghantarkan arus listrik.
Sensor air hujan berfungsi untuk memberikan nilai masukan pada tingkat elektrolisasi
air, dimana air air akan menyentuh ke panel sensor air. Untuk menghindari karat atau
tertutup kotoran yang menyebabkan sensor tidak bekerja, jalur tersebut harus dilapisi
timah atau apa saja yang dapat menyatu dengan jalur tersebut dan dapat mengantarkan
arus listrik.
Gambar 2.11 Sensor Hujan
2.7
Motor Servo
Motor servo adalah sebuah perangkat atau aktuator putar (motor) yang
dirancang dengan sistem kontrol umpan balik loop tertutup (servo), sehingga dapat di
set-up atau di atur untuk menentukan dan memastikan posisi sudut dari poros output
motor. motor servo merupakan perangkat yang terdiri dari motor DC, serangkaian
gear, rangkaian kontrol dan potensiometer. Serangkaian gear yang melekat pada poros
motor DC akan memperlambat putaran poros dan meningkatkan torsi motor servo,
sedangkan potensiometer dengan perubahan resistansinya saat motor berputar
berfungsi sebagai penentu batas posisi putaran poros motor servo. Penggunaan sistem
kontrol loop tertutup pada motor servo berguna untuk mengontrol gerakan dan posisi
akhir dari poros motor servo. Penjelasan sederhananya begini, posisi poros output
akan di sensor untuk mengetahui posisi poros sudah tepat seperti yang di inginkan
atau belum, dan jika belum, maka kontrol input akan mengirim sinyal kendali untuk
membuat posisi poros tersebut tepat pada posisi yang diinginkan.
Universitas Sumatera Utara
Untuk lebih jelasnya mengenai sistem kontrol loop tertutup, perhatikan contoh
sederhana beberapa aplikasi lain dari sistem kontrol loop tertutup, seperti penyetelan
suhu pada AC, kulkas, setrika dan lain sebagainya. Motor servo biasa digunakan
dalam aplikasi-aplikasi di industri, selain itu juga digunakan dalam berbagai aplikasi
lain seperti pada mobil mainan radio kontrol, robot, pesawat, dan lain sebagainya.
Konstruksi Motor Servo Motor servo adalah motor yang mampu bekerja dua
arah (CW dan CCW) dimana arah dan sudut pergerakan rotornya dapat dikendalikan
dengan memberikan variasi lebar pulsa (duty cycle) sinyal PWM pada bagian pin
kontrolnya. Jenis Motor Servo Motor Servo Standar 180° Motor servo jenis ini hanya
mampu bergerak dua arah (CW dan CCW) dengan defleksi masing-masing sudut
mencapai 90° sehingga total defleksi sudut dari kanan – tengah – kiri adalah 180°.
Motor Servo Continuous Motor servo jenis ini mampu bergerak dua arah (CW dan
CCW) tanpa batasan defleksi sudut putar (dapat berputar secara kontinyu).
Sebuah servomotor atau motor servo adalah aktuator rotari yang memungkinkan untuk
dikontrol secara presisi dari posisi sudut, kecepatan dan percepatannya. Motor ini
cocok digabungkan dengan sensor sebagai umpan-balik posisinya, dan seringkali
perlu modul yang dirancang khusus untuk digunakan dengan servomotors. Perlu
diketahui juga bahwa Servomotors bukan salah satu kelas spesifik dari suatu motor
meskipun istilah servomotor ini sering digunakan untuk merujuk pada motor yang
cocok untuk digunakan dalam sistem kontrol loop tertutup. Motor servo telah cukup
lama diaplikasikan pada banyak hal, terutama dalam aplikasi robotic, radio control,
bahkan untuk pengaturan mekanikal pada pesawat terbang.
Gambar 2.12 Motor Servo
Universitas Sumatera Utara