Sistem Pengukuran Debit Air Berbasis Mikrokontroler Atmega8

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Sensor

Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan
lingkungan fisik atau kimia. Variable keluaran dari sensor yang diubah menjadi
besaran listrik disebut transduser. Transduser sendiri berfungsi sebagai pengolah
variasi gerak, panas, cahaya atau sinar, magnetis, dan kimia menjadi tegangan
serta arus listrik. Sensor sendiri adalah komponen penting pada berbagai
peralatan. Sensor juga berfungsi sebagai alat untuk mendeteksi dan juga untuk
mengetahui magnitude. Transduser sendiri memiliki arti mengubah, resapan dari
bahasa latin traducere bentuk perubahan yang dimaksud adalah kemampuan
merubah energy kedalam bentuk energy lain. Energy yang diolah bertujuan untuk
menunjang daripada kinerja piranti yang menggunakan sensor itu sendiri. Sensor
sendiri sering digunakan dalam proses pendeteksi untuk proses pengukuran.
Sensor yang sering digunakan dalam berbagai rangkaian alat elektromik antara
lain :


Sensor cahaya atau sinar



Sensor suhu, dan



Sensor tekanan.



Sensor yang digunakan pada system pengukuran debit air berbasis
mikrokontroler atmega8 ini adalah Sensor ultrasonic dengan cara
memancarkan suatu gelombang dan kemudian menghitung waktu pantulan
gelombang tersebut. Gelombang ultrasonic bekerja pada frekuensi mulai
20kHz hingga sekitar 20MHz. Frekuensi kerja yang digunakan dalam
7
Universitas Sumatera Utara

gelombang ultrasonic bervariasi tergantung pada medium yang dilalui,
mulai dari kerapatan rendah pada fasa gas, cair hingga padat. Secara
matematis gelombang ultrasonic dapat dirumuskan sebagai berikut :


s = v.t/2……………………………………………..(1)



Dimana s adalah jarak dalam satuan meter, v adalah kecepatan suara yaitu
344 m/detik dan t adalah waktu tempuh dalam satuan detik. Ketika
gelombang ultrasonic menumbuk suatu penghalang maka sebagian
gelombang tersebut akan dipantulkan sebagian diserap dan sebagian yang
lain akan diteruskan.



Gelombang yang diserap akan dihitung oleh komparator dan diteruskan
menjadi bilangan binary.

2.1.1 Sensor Ultrasonic SRF04
Sensor ultrasonik adalah sensor yang bekerja berdasarkan prinsip
pantulan gelombang suara dan digunakan untuk mendeteksi keberadaan
suatu objek tertentu di depannya, frekuensi kerjanya pada daerah diatas
gelombang suara dari 40 KHz hingga 400 KHz.Prinsip kerja sensor
ultrasonik terdiri dari dari dua unit, yaitu unit pemancar dan unit penerima.
Struktur unit pemancar dan penerima sangatlah sederhana, sebuah kristal
piezoelectric dihubungkan dengan mekanik jangkar dan hanya
dihubungkan dengan diafragma penggetar.
Tegangan bolak-balik yang memiliki frekuensi kerja 40 KHz – 400 KHz
diberikan pada plat logam. Struktur atom dari kristal piezoelectric akan
berkontraksi (mengikat), mengembang atau menyusut terhadap polaritas
tegangan yang diberikan, dan ini disebut dengan efek piezoelectric.

8
Universitas Sumatera Utara

Kontraksi yang terjadi diteruskan ke diafragma penggetar sehingga terjadi
gelombang ultrasonik yang dipancarkan ke udara (tempat sekitarnya), dan

pantulan gelombang ultrasonik akan terjadi bila ada objek tertentu, dan
pantulan gelombang ultrasonik akan diterima kembali oleh oleh unit
sensor penerima.
Selanjutnya unit sensor penerima akan menyebabkan diafragma penggetar
akan bergetar dan efek piezoelectric menghasilkan sebuah tegangan bolakbalik dengan frekuensi yang sama. Besar amplitudo sinyal elekrik yang
dihasilkan unit sensor penerima tergantung dari jauh dekatnya objek yang
dideteksi serta kualitas dari sensor pemancar dan sensor penerima. Proses
sensing yuang dilakukan pada sensor ini menggunakan metode pantulan
untuk menghitung jarak antara sensor dengan obyek sasaran. Jarak antara
sensor tersebut dihitung dengan cara mengalikan setengah waktu yang
digunakan oleh sinyal ultrasonik dalam perjalanannya dari rangkaian Tx
sampai diterima oleh rangkaian Rx, dengan kecepatan rambat dari sinyal
ultrasonik tersebut pada media rambat yang digunakannya, yaitu udara.
Waktu di hitung ketika pemancar aktif dan sampai ada input dari
rangkaian penerima dan bila pada melebihi batas waktu tertentu rangkaian
penerima tidak ada sinyal input maka dianggap tidak ada halangan
didepannya

9
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.1 Sensor ultrasonic HCSR04

2.1.2 Spesikasi sensor SRF04


Spesifikasi dari sensor SRF04 ini adalah sebagai berikut: -



- Tegangan : 5 VDC –



- Konsumsi Arus : 30 mA (rata-rata), 50 mA (max) –



- Frekuensi Suara : 40 kHz –



- Jangkauan : 3 cm - 3 m –
- Sensitivitas : Mampu mendeteksi gagang sapu berdiameter 3 cm dalam
jarak > 2 m
- Input Trigger : 10 mS min. Pulsa Level TTL
- Pulsa Echo : Sinyal level TTL Positif, Lebar berbanding proporsional
dengan jarak yang dideteksi 24

10
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.2 Timing Diagram dari HCSR04
Sensor Devantech SRF-04 bekerja dengan cara memancarkan sinyal
ultrasonik sesaat dan menghasilkan pulsa output yang sesuai dengan waktu
pantul sinyal ultrasonik sesaat kembali menuju sensor. Dengan mengukur
lebar pulsa pantulan tersebut jarak target didepan sensor dapat diketahui.
Pin trigger dan echo dihubungkan ke mikrokontroler. Untuk memulai
pengukuran jarak, mikro akan mengeluarkan output high pada pin trigger
selama minimal 10uS, sinyal high yang masuk tadi akan membuat srf04

ini mengeluarkan suara ultrasonik. Kemudian ketika bunyi yang
dipantulkan kembali ke sensor srf04, bunyi tadi akan diterima dan
membuat keluaran sinyal high pada pin echo yang kemudian menjadi
inputan pada mikrokontroler.
Lamanya sinyal high dari echo ini lah yang digunakan untuk
menghitungan jarak antara sensor srf04 dengan benda yang memantulkan
bunyi yang berada di depan sensor ini. Untuk menghitung lamanya sinyal
high yang diterima mikrokontroler dari pin echo, maka digunakan fasilitas
timer yang ada pada masig-masing mikrokontroler. Ketika ada perubahan

11
Universitas Sumatera Utara

dari low ke high dari pin echo maka akan mengaktifkan timer, dan ketika
ada perubahan dari high ke low dari pin echo maka akan mematikan timer.

2.2

Mikrokontroler

Mikrokontroler sering disebut sebagai mikrokomputer atau embedded system.
Mikrokontroler dipandang sebagai suatu sistem yang terdiri atas input,program
dan output. Mikrokontroler dapat diatur oleh sebuah program. Proses untuk
memasukkan program ke dalam mikrokotroler disebut dengan download dan alat
yang digunakan disebut dengan downloader. Seperti sistem komputer nilai
tambah sistem mikrokontroler dapat dilipatgandakan melalui program.
Proses pengerjaan bergantung pada jenis instruksi, bisa membaca,
mengubah nilai-nilai pada register, RAM, isi Port, atau melakukan pembacaan
dan dilanjutkan dengan pengubahan data. Program Counter telah berubah
nilainya (baik karena penambahan otomatis pada langkah 1, atau karena
pengubahan-pengubahan pada langkah 2). Selanjutnya yang dilakukan oleh
mikrokontroler adalah mengulang kembali siklus ini pada langkah 1. Demikian
seterusnya hingga power dimatikan. Prinsip kerja mikrokontroler adalah
berdasarkan nilai yang berada pada register Program Counter, mikrokontroler
mengambil data pada ROM dengan alamat sebagaimana yang tertera pada
register Program Counter. Selanjutnya isi dari register Program Counter ditambah
dengan satu (Increment) secara otomatis. Data yang diambil pada ROM
merupakan urutan instruksi program yang telah dibuat dan diisikan sebelumnya
oleh pengguna. Instruksi yang diambil tersebut diolah dan dijalankan oleh
mikrokontroler.

12
Universitas Sumatera Utara

Mikrokontroler merupakan suatu IC yang di dalamnya berisi CPU, ROM,
RAM, dan I/O. Dengan adanya CPU tersebut maka mikrokontroler dapat
melakukan proses berfikir berdasarkan program yang telah diberikan kepadanya.
Mikrokontroler banyak terdapat pada peralatan elektronik yang serba otomatis,
mesin fax, dan peralatan elektronik lainnya.
Mikrokontroler dapat disebut pula sebagai komputer yang berukuran
kecil yang berdaya rendah sehingga sebuah baterai dapat memberikan daya.
Mikrokontroler terdiri dari beberapa bagian seperti yang terlihat pada gambar di
bawah ini :

Gambar 2.3 Bagian Mikrokontroler

Mikrokontroler menerapkan arsitektur Harvard, dalam arsitektur ini penjemputan
instruksi dapat dilaksanakan secara bersamaan dengan pemindahan data. Tetapi
dalam kebanyakan mesin dengan arsitektur Harvard juga memori tersebut
dihubungkan ke bus bersama sehingga paralelismenya sangat berkurang. Secara

umum, mikrokontroler mengandung tujuh komponen : Prosesor (CPU), ROM,
RAM, bandar (port) I/O, Rangkaian Interupsi, Timer, dan Bus yang dihubungkan.
a.

Prosesor : Prosesor (CPU) melaksanakan penjemputan intruksi dari memori
mendekodekan dan menjalankannya dan mengarahkan perpindahan data antar
13
Universitas Sumatera Utara

register atau antara register dan memori. CPU merupakan bagian utama
dalam suatu mikrokontroler. CPU pada mikrokontroler ada yang berukuran
8 bit ada pula yang berukuran 16 bit. CPU ini akan membaca program yang
tersimpan di dalam ROM dan melaksanakannya.
b.

ROM

: digunakan untuk menyimpan data yang bersifat permanen. Dalam

mikrokontroler program disimpan dalam ROM, atau EPROM atau Flash

EPROM. Ada mikrokontroler yang dapat ditambah ROM eksternal di luar
serpih mikrokontroler. Disamping ROM untuk program juga digunakan
EEPROM untuk menyimpan data. ROM merupakan suatu memori

(alat

untuk mengingat) yang sifatnya hanya dibaca saja. Dengan demikian ROM
tidak dapat ditulisi. Dalam dunia mikrokontroler ROM digunakan untuk
menyimpan program bagi mikrokontroler tersebut. Program tersimpan dalm
format biner (‘0’ atau ‘1’). Susunan bilangan biner tersebut bila telah terbaca
oleh mikrokontroler akan memiliki arti tersendiri.
c.

RAM : RAM digunakan untuk menyimpan data yang bersifat sementara.
Dalam mikrokontroler, RAM yang tersedia sangat sedikit yang sebagiannya
digunakan lagi sebagai register prosesor, dikatakan register dipetakan sebagai
memori. Berbeda dengan ROM, RAM adalah jenis memori selain dapat
dibaca juga dapat ditulis berulang
mikrokontroler

kali. Tentunya dalam pemakaian

ada semacam data yang

bisa

berubah

pada

saat

mikrokontroler tersebut bekerja. Perubahan data tersebut tentunya juga akan
tersimpan ke dalam memori. Isi pada RAM akan hilang jika catu daya listrik
hilang.

14
Universitas Sumatera Utara

d. Timer : Timer (pewaktu) adalah counter (pencacah) yang digunakan untuk
membangkitkan pulsa atau deretan pulsa pada saat-saat tertentu atau dengan
frekuensi tertentu. Pulsa ini digunakan untuk sebagai inetrupsi internal untuk
memulai

atau

mengakhiri

kegiatan

tertentu.

Dalam

kebanyakan

mikrokontroler, pencacah ini adalah pencacah naik, berbeda dengan pencacah
turun yang diterapkan dalam sistem mikroprosesor.
e. PORT I/O : Terdiri atas Port Paralel dan Port Seri yang mempunyai
kemampuan tristate. Pada sebagian mikrokontroler disediakan bandar
masukan/keluaran analog. Fungsi bandar ini pada umumnya dipilih
(dikonfigurasi) sebagai masukan/keluaran paralel/seri analog. Arah aliran
data pada Port masukan/keluaran pada umumnya dipilih melalaui register
arah (Data Direction Register, disingkat DDR). Port ini juga dipetakan
sebagai

memori.

Untuk

berkomunikasi

dengan

mikrokontroler menggunakan terminal I/O (port

dunia

I/O), yang

luar,

maka

digunakan

untuk masukan atau keluaran.
f. Interupsi : interupsi dapat dibedakan atas interupsi perangkat lunak yang
dibangkitkan oleh interupsi yang ditanamkan dalam program dan interupsi
perangkat keras yang dibangkitkan oleh sinyal perangkat keras yang baik
yang berasal dari sumber internal seperti timer atau sumber eksternal dari port
seri atau paralel.
g. Bus : bus adalah saluran yang melakukan (membawa) sinyal-sinyal perangkat
keras. Sebagaimana dalam mikroprosesor, bus dibedakan atas bus data,
alamat dan kontrol. Bus data melakukan data antara register dan memori atau
I/O, bus ini bersifat dua arah.

15
Universitas Sumatera Utara

2.2.1 Pengenalan Mikrokontroler AVR ATMega8
Mikrokontroler yaitu teknologi semikonduktor dengan kandungan
transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang yang kecil, dapat
digunakan untuk membuat suatu aplikasi. Pada mikrokontroler, program
13olynom disimpan dalam ROM yang ukurannya 13olynomi lebih besar,
sementara RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sementara, termasuk
register-register yang digunakan pada mikrokontroler yang bersangkutan. Pada
sistem 13olynomi perbandingan RAM dan ROM nya besar, artinya program
pengguna disimpan dalam ruang RAM yang relative besar, sedangkan rutin-rutin
antar muka perangkat keras disimpan dalam ROM yang sangat kecil. Sedangkan
pada mikrokontroler perbandingan RAM dan ROM nya yang besar artinya
program control disimpan dalam ROM yang ukurannya 13olynomi besar
sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sementara termasuk
register-register yang digunakan pada mikrokontroler yang bersangkutan.
2.2.1.1 Arsitektur Mikrokontroler AVR ATMega 8
Mikrokontroler AVR memiliki arsitektur RISC 8 bit, dimana semua
intruksi dikemas dalam kode 16-bit dan sebagian besar instruksi
dieksekusi dalam 1 (satu) siklus clock, berbeda dengan instruksi MCS51
yang membutuhkan 12 siklus clock. Selain itu AVR berteknologi RISC
(Reduced Instruction Set Computing).
Secara garis besar arsitektur mikrokontroler ATMega8535 memiliki
bagian sebagai berikut :

16
Universitas Sumatera Utara

1. Saluran I/O sebanyak 32 buah ysng terdiri dari 4 port yakni (port A,
port B, port C, port D)
2. ADC 10 bit (8 pin di port A.0 s/d port A.7)
3. 3 buah timer/counter dengan kemampuan pembandingan.
4. SRAM sebesar 512 byte.
5. Memori flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write
6. EEPROM 512 byte yang dapat deprogram saat operasi.
7. Antarmuka komparator analog.
8. Port USART antar komunikasi serial dengan kecepatan maksimal 2,5
Mbps.
9. Unit interupsi internal dan eksternal.
10. 4 channel PWM
11. Watchdog Timer dengan osilator internal.
12. Port antarmuka SPI8535
13. 6 sleep modes (Idle, ADC Noise Reduction, Power-Save, PowerDown, Standby and Extended Standby) untuk penghematan daya listrik.
14. Kecepatan maksimal 16 MHz.

17
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.4 Arsitektur ATMega8

18
Universitas Sumatera Utara

2.2.1.2 Konfigurasi Pin Mikrokontroler AVR ATMega 8
Berikut dijelaskan secara fungsional konfigurasi Pin mikrokontroler AVR
ATMega8535 sebagai berikut :
1. VCC : merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan pin catu daya.
2. GND : merupakan pin ground.
3. Port A (PA0..PA7 : merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC.
4. Port B (PB0..PB7) : merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,
yaitu timer/counter, komparator analog dan SPI.
5. Port C (PC0..PC7) : merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,
yaitu TWI, komparator analog, input ADC dan Timer Oscilator.
6. Port D (PD0..PD7) : merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus
yaitu komparator analog, interupsi eksternal dan komunikasi serial.
7. RESET : merupakan pin yang digunakan untuk mereset mikrokontroler.
8. XTAL1 dan XTAL2 : merupakan pin masukan clock eksternal.
9. AVCC : merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.
10. AREF : merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.

Gambar 2.5 Konfigurasi pin Mikrokontroler ATMega8

19
Universitas Sumatera Utara

2.2.2 Deskripsi Pin-Pin pada Mikrokontroler ATMega8
2.2.2.1 Port A
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan
internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port A dapat
17olyno arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara
langsung. Data Direction Register port A (DDRA) harus disetting terlebih
dahulu sebelum Port A digunakan. Bit-bit DDRA diisi 0 jika ingin
memfungsikan pin-pin port A yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1
jika sebagai output. Selain itu, kedelapan pin port A juga digunakan untuk
masukan sinyal analog bagi A/D converter.
2.2.2.2 Port B
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan
internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer port B dapat
17olyno arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara
langsung. Data Direction Register port B (DDRB) harus disetting terlebih
dahulu sebelum port B digunakan. Bit-bit DDRB diisi 0 jika ingin
memfungsikan pin-pin port B yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1
jika sebagai output. Pin-pin port B juga memiliki untuk fungsi-fungsi
alternatif khusus seperti berikut.

20
Universitas Sumatera Utara

Port Pin

Fungsi Khusus

PB0

T0 = timer/counter 0
external counter input

PB1

T1 = timer/counter 0
external counter input

PB2

AIN0 = analog comparator
positive input

PB3

AIN1 = analog comparator
negative input

PB4

SS = SPI slave select input

PB5

MOSI = SPI bus master
output / slave input

PB6

MISO = SPI bus master
input / slave output

PB7

SCK = SPI bus serial clock

2.2.2.3 Port C
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal
pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer port C dapat memberi arus 20
mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction
Register port C (DDRC) harus disetting terlebih dahulu sebelum port C
digunakan. Bit-bit DDRC diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port C yang
bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, dua pin port

21
Universitas Sumatera Utara

C (PC6 dan PC7) juga memiliki fungsi 18olynomial18 sebagai oscillator untuk
timer/counter 2.

2.2.2.4 Port D
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal
pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer port D dapat memberi arus 20
mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction
Register port D (DDRD) harus disetting terlebih dahulu sebelum port D
digunakan. Bit-bit DDRD diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port D yang
bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, pin-pin port
D juga memiliki untuk fungsi-fungsi alternatif khusus seperti berikut.
Port Pin

Fungsi Khusus

PD0

RDX (UART input line)

PD1

TDX (UART output line)

PD2

INT0 ( external interrupt 0 input )

PD3

INT1 ( external interrupt 1 input )

PD4

OC1B (Timer/Counter1 output
compare B match output)

PD5

OC1A (Timer/Counter1 output
compareA match output)

PD6

ICP (Timer/Counter1 input
capture pin)

PD7

OC2 (Timer/Counter2 output
compare match output)

22
Universitas Sumatera Utara

2.2.2.5. RESET (Reset input)
RESET (RST) pada pin 9 merupakan reset dari AVR. Jika pada pin ini diberi
masukan low selama minimal 2 machine cycle maka sistem ini akan di-reset.
2.2.2.6. XTAL1 (Input Oscillator)
XTAL 1 adalah masukan ke inverting oscillator amplifier dan input ke internal
clock operating circuit.
2.2.2.7. XTAL2 (Output Oscillator)
XTAL 2 adalah output dari inverting oscillator amplifier.
2.2.2.8.AVCC
AVCC adalah pin penyedia tegangan untuk port A dan A/D converter. Pin ini
harus secara eksternal terhubung ke Vcc melalui low pass filter.
2.2.2.9.AREF
AREF adalah pin referensi analog untuk A/D converter.
2.2.2.10.AGND
AGND adalah kaki untuk analog ground

2.2.3 Peta Memori ATMega8
AVR ATMega 8535 memiliki ruang pengalamatan memori data dan
memori program yang terpisah. Memori data terbagi 3 bagian yaitu 32 register
umum, 64 register I/O dan 512 byte SRAM internal. Register untuk keperluan
umum menempati space data pada alamat terbawah yaitu $00 sampai $1F.
Sementara itu register khusus untuk menangani I/O dan kontrol terhadap
mikrokontroler menempati 64 alamat berikutnya, yaitu mulai dari $20 sampai
$5F. Register tersebut merupakan register yang khusus digunakan untuk mengatur

23
Universitas Sumatera Utara

fungsi terhadap berbagai peripheral mikrokontroler, seperti kontrol register,
timer/counter, fungsi fungsi I/O, dan sebagainya. Register khusus alamat memori
secara lengkap dapat dilihat pada tabel dibawah . Alamat memori berikutnya
digunakan untuk SRAM 512 byte, yaitu pada lokasi $60 sampai dengan $25F. 20

Gambar 2.6 Memori ATMega8
Selain itu AVR Atmega8535 juga memilki memori data berupa EEPROM 8-bit
sebanyak 512 byte. Alamat EEPROM dimulai dari $000 sampai $1FF.

2.2.4 Status Register
Status register adalah register berisi status yang dihasilkan pada setiap
operasi yang dilakukan ketika suatu instruksi dieksekusi. SREG merupakan
bagian dari inti CPU mikrokontroler.

Gambar 2.7 Status Register
24
Universitas Sumatera Utara

Global Interrupt Enable), Bit harus di Set untuk meng-enable semua
jenis interupsi.
Bit Copy Storage), Instruksi BLD dan BST menggunakan bit T
sebagai sumber atau tujuan dalam operasi bit. Suatu bit dalam sebuah register
GPR dapat disalin ke bit T menggunakan instruksi BST, dan sebaliknya bit T
dapat disalin kembali kesuatu bit dalam register GPR dengan menggunakan
instruksi BLD.
Half Cary Flag)
Sign Bit) merupakan hasil operasi EOR antara flag –N (negative) dan
flag V (complement overflow).
5.

Two’s Component Overflow Flag) Bit ini berfungsi untuk

mendukung operasi matematis.
Negative Flag) Flag N akan menjadi Set, jika suatu operasi
matematis menghasilkan bilangan negatif.
Zero Flag) Bit ini akan menjadi set apabila hasil operasi matematis
menghasilkan bilangan 0.
Cary Flag) Bit ini akan menjadi set apabila suatu operasi
menghasilkan carry.

2.3

Bahasa Pemograman C

Bahasa C dikembangkan pada Lab Bell pada tahun 1978, oleh Dennis Ritchi dan
Brian W. Kernighan. Pada tahun 1983 dibuat standar C yaitu stnadar ANSI

25
Universitas Sumatera Utara

( American National Standards Institute ), yang digunakan sebagai referensi dari
berbagai versi C yang beredar dewasa ini termasuk Turbo C.
Dalam beberapa literature, bahasa C digolongkan bahasa level menenganh
karena bahasa C mengkombinasikan elemen bahasa tinggi dan elemen bahasa
rendah. Kemudahan dalam level rendah merupakan tujuan diwujudkanya bahasa
C. pada tahun 1985 lahirlah pengembangan ANSI C yang dikenal dengan C++
(diciptakan oleh Bjarne Struostrup dari AT % TLab). Bahasa C++ adalah
pengembangan dari bahasa C. Bahasa C++ mendukung konsep pemrograman
berorientasu objek dan pemrograman berbasis windows.
Sampai

sekarang

bahasa

C++

terus

berkembang

dan

hasil

perkembangannya muncul bahasa baru pada tahun 1995 (merupakan keluarga C
dan C++ yang dinamakan java). Istilah prosedur dan fungsi dianggap sama dan
disebut dengan fungsi saja. Hal ini karena di C++ sebuah prosedur pada dasarnya
adalah sebuah fungsi yang tidak memiliki tipe data kembalian (void). Hingga kini
bahasa ini masih popular dan penggunaannya tersebar di berbagai platform dari
windows samapi linux dan dari PC hingga main frame.
Ada pun kekurangan dan Kelebihan Bahasa C sebagai berikut :
1. Kelebihan Bahasa C:
· Bahasa C tersedia hampir di semua jenis computer.
· Kode bahasa C sifatnya adalah portable dan fleksibel untuk semua jenis
computer.
· Bahasa C hanya menyediakan sedikit kata-kata kunci. hanya terdapat 32
kata kunci.
· Proses executable program bahasa C lebih cepat

26
Universitas Sumatera Utara

· Dukungan pustaka yang banyak.
· C adalah bahasa yang terstruktur
· Bahasa C termasuk bahasa tingkat menengah
Penempatan ini hanya menegaskan bahwa bahasa C bukan bahasa
pemrograman yang berorientasi pada mesin yang merupakan ciri bahasa
tingkat rendah. Melainkan berorientasi pada obyek tetapi dapat
dinterprestasikan oleh mesin dengan cepat. Secepat bahasa mesin inilah
salah satu kelebihan bahasa C yaitu memiliki kemudahan dalam menyusun
programnya semudah bahasa tingkat tinggi namun dalam mengesekusi
program secepat bahasa tingkat rendah.
2. Kekurangan Bahasa C:
· Banyaknya operator serta fleksibilitas penulisan program kadang-kadang
membingungkan pemakai.
· Bagi pemula pada umumnya akan kesulitan menggunakan pointer.
3. Struktur Bahasa C
a. Program bahasa C tersusun atas sejumlah blok fungsi.
b. Setiap fungsi terdiri dari satu atau beberapa pernyataan untuk melakukan
suatu proses tertentu.
c. Tidak ada perbedaan antara prosedur dan fungsi.
d. Sstiap program bahasa C mempunyai suatu fungsi dengan nama “main”
(Program Utama).
e. Fungsi bisa diletakkan diatas atau dibawah fungsin “main”.
f. Setiap statemen diakhiri dengan semicolon (titik koma).

27
Universitas Sumatera Utara

2.4

LCD (Liquid Crystal Display)

LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan
kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan diberbagai bidang
misalnya alal–alat elektronik seperti televisi, kalkulator, ataupun layar komputer.
Pada bab ini aplikasi LCD yang dugunakan ialah LCD dot matrik dengan jumlah
karakter 2 x 16. LCD sangat berfungsi sebagai penampil yang nantinya akan
digunakan untuk menampilkan status kerja alat. Adapun fitur yang disajikan
dalam LCD ini adalah :
1. Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris.
2. Mempunyai 192 karakter tersimpan.
3. Terdapat karakter generator terprogram
4. Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit
5. Dilengkapi dengan back light.
6. Tersedia VR untuk mengatur kontras.
7. Pilihan konfigurasi untuk operasi write only atau read/write.
8. Catu daya +5 Volt DC dan Kompatibel dengan DT-51 dan DT-AVR Low
Cost Series serta sistem mikrokontroler/mikroprosesor lain.

Gambar 2.8 LCD (Liquid Crystal Display)

Adapun konfigurasi dan deskripsi dari pin-pin LCD antara lain:

28
Universitas Sumatera Utara

1.

Pin 1 dihubungkan ke Gnd

2.

Pin 2 dihubungkan ke Vcc +5V

3.

Pin 3 dihubungkan ke bagian tegangan potensiometer 10 kΩ sebagai pengatur
kontras.

4.

Pin 4 untuk membritahukan LCD bahwa sinyal yang dikirim adalah data, jika
Pin 4 ini diset ke logika 1 (high, +5V), atau memberitahukan bahwa sinyal
yang dikirim adalah perintah jika pin ini di set ke logika 0 (low, 0V).

5.

Pin 5 digunakan untuk mengatur fungsi LCD. Jika di set ke logika 1 (high,
+5V) maka LCD berfungsi untuk menerima data (membaca data). Dan fungsi
untuk mengeluarkan data, jika pin ini di set ke logika 0 (low, 0V). Namun
kebanyakan aplikasi hanya digunakan untuk menerima data, sehingga pin 5
ini selalu dihubungkan ke Gnd.

6.

Pin 6 adalah terminal enable. Berlogika 1 setiap kali pengiriman atau
pembaca data.

7.

Pin 7 – Pin 14 adalah data 8 bit data bus (Aplikasi ini menggunakan 4 bit
MSB saja, sehingga pin data yang digunkan hanya Pin 11 – Pin 14).

8.

Pin 15 dan Pin 16 adalah tegangan untuk menyalakan lampu LCD.

Pin

Deskripsi

1

Ground

2

Vcc

3

Pengatur kontras

4

“RS” Instruction/Register Select

5

“R/W” Read/Write LCD Registers

29
Universitas Sumatera Utara

6

“EN” Enable

7-14

Data I/O Pins

15

Vcc

16

Ground

Tabel 2.1 Deskripsi Pin Pada LCD
Cara kerja LCD (Liquid Crystal Display) pada aplikasi umumnya RW
diberi logika rendah “0”. Bus data terdiri dari 4-bit atau 8-bit. Jika jalur data 4-bit
maka yang digunakan ialah DB4 sampai dengan DB7. Sebagaimana terlihat pada
table diskripsi, interface LCD merupakan sebuah parallel bus, dimana hal ini
sangat memudahkan dan sangat cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari
atau ke LCD. Kode ASCII yang ditampilkan sepanjang 8-bit dikirim ke LCD
secara 4-bit atau 8 bit pada satu waktu.
2.5

Resistor

Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk membatasi
jumlah arus yang menaglir dalam suatu rangkaian.

Sesuai dengan namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari
bahan karbon. Dalam hukum ohm diketahui bahwa resistansi berbanding terbalik
dengan jumlah arus yang mengalir melaluinya. Satuan dari resistansi dari resistor
disebut Ohm atau dilambangkan dengan (Omega).

30
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.9 Gambar dan Lambang Resistor
Resistor umumnya berbentuk tabung dengan dua kaki tembaga dikiri dan kanan.
Dibadannya terdapat lingkaran berbentuk gelang kode warna yang memudahkan
pemakai mengenali besar resistansi tanpa mengukur

besarannya tanpa

menggunakan Ohm meter.

2.6

Relay

Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan
komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama
yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch).
Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar
sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik
yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan
Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang
berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.

31
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.10 Relay
Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu :
a. Electromagnet (Coil)
b. Armature
c. Switch Contact Point (Saklar)
d. Spring
Berikut ini merupakan gambar dari bagian-bagian Relay :

Gambar 2.11 Struktur Sederhana Relay

32
Universitas Sumatera Utara

2.7 Pengukuran Debit Air
Cara mengukur debit untuk saluran berbentuk penampang bebas (saluran alam)
apalagi yang cukup besar seperti anak sungai untuk sumber irigasi. Metode yang
paling umum adalah dengan menggunakan prinsip matematika dan kalkulus, yaitu
benda dibagi menjadi beberapa persegi panjang,

Gambar 2.12 Penampang Sungai
Luas penampang basah adalah jumlah luas dari lima kotak, dengan kedalamannya
seperti yang dapat diukur di titik A, B, C, D, dan E. Lebarnya tiap kotak adalah
seperlima dari lebar saluran/sungai.
Besaran debit air dapat dihitung dengan:
Debit Q = V x A ....................................(2)
Q = debit
V = kecepatan aliran air (m/det)
A = luas penampang basah (m2)
Luas penampang basah sangat tergantung pada bentuk penampang dimana air
mengalir, misalnya sebuah penampang irigasi yang biasanya berbentuk trapesium,
maka luas penampang basah dapat diperoleh dengan:
A = (LD + LPA)/2* h ………………..(3)

33
Universitas Sumatera Utara

LD = Lebar Dasar penampang (m)
LPA = Lebar Permukaan Air (m)
h = tinggi permukaan air (m)

2.8 Motor Pompa
Pompa adalah mesin atau peralatan mekanis yang digunakan untuk
menaikkan cairan dari dataran rendah ke dataran tinggi atau untuk mengalirkan
cairan dari daerah bertekanan rendah kedaerah yang bertekanan tinggi dan juga
sebagai penguat laju aliran pada suatu sistem jaringan perpipaan. Hal ini dicapai
dengan membuat suatu tekanan yang rendah pada sisi masuk atau suction dan
tekanan yang tinggi pada sisi keluar atau discharge dari pompa. Pada prinsipnya,
pompa mengubah energi mekanik motor menjadi energi aliran fluida. Energi yang
diterima oleh fluida akan digunakan untuk menaikkan tekanan dan mengatasi
tahanan – tahanan yang terdapat pada saluran yang dilalui.
Pompa juga dapat digunakan pada proses - proses yang membutuhkan tekanan
hidraulik yang besar. Hal ini bisa dijumpai antara lain pada peralatan - peralatan
berat. Dalam operasi, mesin - mesin peralatan berat membutuhkan tekanan
discharge yang besar dan tekanan isap yang rendah. Akibat tekanan yang rendah
pada sisi isap pompa maka fluida akan naik dari kedalaman tertentu, sedangkan
akibat tekanan yang tinggi pada sisi discharge akan memaksa fluida untuk naik
sampai pada ketinggian yang diinginkan.

34
Universitas Sumatera Utara

2.8.1 Pengertian Pompa Sentrifugal
Pompa sentrifugal memiliki sebuah impeller (baling – baling) yang bertujuan
untuk mengalirkan zat cair dari suatu tenpat ketempat lain dengan cara mengubah
energi zat cair yang dikandung menjadi lebih besar. Pompa digerakkan oleh
motor. Daya dari motor diberikan pada poros pompa untuk memutar impeler yang
dipasangkan pada poros tersebut. Karena pompa digerakkan oleh motor listrik
(motor penggerak), jadi daya guna kerja pompa adalah perbandingan antara gaya
mekanis yang diberikan motor kepada pompa.
Zat cair yang keluar dari impeler dengan kecepatan tinggi kemudian melalui
saluran yang penampangnya semakin membesar yang disebut volute, sehingga
akan terjadi perubahan dari head kecepatan menjadi head tekanan. Jadi zat cair
yang keluar dari flens keluar pompa head totalnya bertambah besar. Sedangkan
proses pengisapan terjadi karena setelah zat cair dilemparkan oleh impeller, ruang
diantara sudut - sudut menjadi vakum, sehingga zat cair akan terisap masuk.
Selisih energi persatuan berat atau head total dari zat cair pada flens keluar dan
flens masuk disebut sebagai head total pompa. Sehingga dapat dikatakan bahwa
pompa sentrifugal berfungsi mengubah energi mekanik motor menjadi energi
aliran fluida. Energi inilah yang mengakibatkan pertambahan head kecepatan,
head tekanan dan head potensial secara kontinu.

35
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.13 Pompa sentrifugal
Pompa sentrifugal dapat diklasifikasikan berdasarkan beberapa kriteria, antara
lain:
1. Bentuk arah aliran yang terjadi di impeller. Arah aliran fluida dalam impeller
dapat berupa axial flow (aliran axial), mixed flow (campuran aliran), atau radial
flow (aliran radial).
2. Bentuk kontruksi dari impeller: impeller yang digunakan dalam pompa
sentrifugal dapat berupa open impeller, semi – open impeller, atau close impeller.
3. Banyaknya jumlah suction inlet. Beberapa pompa sentrifugal memiliki suction
inlet lebih dari dua buah. Pompa yang memiliki satu suction inlet disebut single –
suction pump sedangkan untuk pompa yang memiliki dua suction inlet disebut
double – suction pump.
4. Banyaknya impeller. Pompa sentrifugal khusus memiliki beberapa impeller
bersusun. Pompa yang memiliki satu impeller disebut single – stage pump
sedangkan pompa yang memiliki lebih dari satu impeller disebut multi – stage
pump.

36
Universitas Sumatera Utara