6 BAB 2 DASAR TEORI 2.1 Uno Arduino Uno Arduino adalah board

BAB 2
DASAR TEORI
2.1
Uno Arduino
Uno Arduino adalah board berbasis mikrokontroler pada ATmega328.
Board ini memiliki 14 digital input / output pin (dimana 6 pin dapat digunakan
sebagai output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack
listrik tombol reset. Pin-pin ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung
mikrokontroler, hanya terhubung ke komputer dengan kabel USB atau sumber
tegangan bisa didapat dari adaptor AC-DC atau baterai untuk menggunakannya.
Board Arduino Uno memiliki fitur-fitur baru sebagai berikut :
1,0 pinout : tambah SDA dan SCL pin yang dekat ke pin aref dan dua pin baru
lainnya ditempatkan dekat ke pin RESET, dengan IO REF yang memungkinkan
sebagai buffer untuk beradaptasi dengan tegangan yang disediakan dari board
sistem. Pengembangannya, sistem akan lebih kompatibel dengan Prosesor yang
menggunakan AVR, yang beroperasi dengan 5V dan dengan Arduino Karena
yang beroperasi dengan 3.3V. Yang kedua adalah pin tidak terhubung, yang
disediakan untuk tujuan pengembangannya.
2.2
Software Arduino IDE
IDE (Integrated Development Environment) Arduino merupakan aplikasi
yang mencakup editor, compiler, dan uploader dapat menggunakan semua seri
modul keluarga arduino, seperti Arduino Duemilanove, Uno, Bluetooth, Mega.
Kecuali beberapa tipe board produksi arduino yang memakai mikrokontroler
diluar seri AVR, seperti mikroprosesor ARM. Editor sketch pada IDE arduino
6
Universitas Sumatera Utara
juga mendukung fungsi penomoran baris, mendukung fungsi penomoran baris,
syntax highlighthing, yaitu pengecekan sintaksis kode sketch. Seperti gambar
berikut ini:
Gambar 2.1 Software Arduino
2.3
Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol
rangkaian elektronik dan umunya dapat menyimpan program didalamnya.Proses
untuk memasukkan program ke dalam mikrokontroller disebut dengan download
dan alat yang digunakan disebut dengan downloader. Mikrokontroler umumnya
terdiri dari CPU (Central Processing Unit), memori, I/O tertentu dan unit
pendukung seperti Analog-to-Digital Converter (ADC) yang sudah terintegrasi di
dalamnya. Kelebihan utama dari mikrokontroler ialah tersedianya RAM dan
peralatan I/O pendukung sehingga ukuran board mikrokontroler menjadi sangat
7
Universitas Sumatera Utara
ringkas. Mikrokontroller diproduksi dalam bentuk rangkaian terpadu (IC) seperti
gambar dibawah ini:
Timer / Counter
ALU
Accumulator
Registers
I/O Port
(Serial)
Internal RAM
(On Chip Flash)
Internal RAM
(On Chip
RAM)
Stack Pointer
I/O Port
(parallel)
Interupt
Circuits
Program Counter
Clock Circuit
Gambar 2.2. Blok Diagram Mikrokontroler
Fungsi setiap bagian:
a.
Register adalah suatu tempat penyimpanan (Variabel) bilangan bulat 8 bit
atau 16 bit. Pada umumnya register berjumlah banyak, dan masing-masing
ada yang memiliki fungsi khusus dan ada yang memiliki fungsi umum.
b.
Accumulor (register A), merupakan salah satu register khusus yang
berfungsi sebagai operand umum proses aritmatika dan logika.
c.
Program counter, merupakan salah satu register khusus yang berfungsi
sebagai pencacah/penghitung eksekusi program mikrokontroler
d.
ALU (Arithmetical and Logical Unit), ALU memiliki kemampuan khusus
dalam mengerjakan proses-proses arithmetika (penjumlahan, pengurangan,
perkalian dan pembagian) dan operasi logika (AND, OR, XOR dan NOT)
e.
Clock circuits, mikrokontroler merupakan rangkaian digital sekuensial,
dimana kerjanya berjalan melalui sinkronisasi clock. Karenanya diperlukan
clock circuits yang menyediakan clock bagi seluruh bagian rangkaian
8
Universitas Sumatera Utara
f.
Internal ROM (On Chip Flash), merupakan memori yang isinya tidak dapat
diubah atau dihapus (pada saat mikrokontroler berjalan) isinya hanya dapat
dibaca saja. ROM biasanya berisi program (urutan-urutan instruksi) untuk
menjalankan mikrokontroler. Data pada ROM dibaca secara berurutan.
g.
Internal RAM, merupakan memori yang isinya dapat diubah atau dihapus.
RAM pada mikrokontroler biasanya berisi data-data variable dan register.
Data yang tersimpan pada RAM bersifat hilang jika catu daya yang
diberikan hilang (mati).
h.
Stack pointer, merupakan bagian dari RAM yang memiliki metode
penyimpanan dan pengambilan data yang khusus. Dimana data yang paling
terakhir dimasukkan merupakan data yang pertama kali dibaca kembali
(LIFO).
i.
I/O port (serial dan parallel), merupakan sarana yang
digunakan
mikrokontroler untuk mengakses peralatan di luar dirinya, memasukan dan
mengeluarkan data.
j.
Interrupt circuits, merupakan rangkaian yang mengendalikan sinyal-sinyal
interupsi bail internal maupun eksternal, dengan adanya sinyal interupsi
akan mengakibatkan program utama yang sedang dikerjakan berhenti
sejenak, dan bercabang/.loncat ke program rutin layanan interupsi (RLI)
yang diminta, setelah RLI selesai dikerjakan, mikrokontroler kembali
melanjutkan program utama yang tertunda tadi.
Setiap mikrokontroler memiliki blok diagram dan arsitektur yang berbeda satu
dengan yang lainnya, tergantung pada banyak device yang terintegrasi di
9
Universitas Sumatera Utara
dalamnya, beberapa jenis mikrokontroler telah dilengkapi oleh ADC/DAC, PWM,
WDT dan lain-lain.
2.3.1
Cara Kerja Mikrokontroler
Prinsip kerja mikrokontroler adalah sebagai berikut:
a.
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.
b.
Data yang diambil pada ROM merupakan urutan instruksi program yang
telah dibuat dan diisikan sebelumnya oleh pengguna.
c.
Instruksi yang diambil tersebut diolah dan dijalankan oleh mikrokontroler.
Proses pengerjaan bergantung pada jenis instruksi, bisa membaca,
mengubah nilai-nilai pada register, RAM, isi Port, atau melakukan
pembacaan dan dilanjutkan dengan pengubahan data.
d.
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.
2.4
BUZZER
Buzzer berfungsi sebagai detector .Pada saat status normal buzzer tidak
akan menyala namun pada saat status berbahaya buzzer akan menyala sebagai
indikasi bahwa ada getaran.
10
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.3 Bentuk Fisik Buzzer
Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer
juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian
kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi
akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas
magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan
kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat
udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai
indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat
(alarm).
2.5
Resistor
Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan
didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik, dengan resistansi
tertentu (tahanan) dapat memproduksi tegangan listrik diantara kedua pin, nilai
tegangan terhadap resistansi berbanding lurus dengan arus yang mengalir.
Resistor digunakan sebagau bagian dari rangkaian elektronik dan sirkuit
elektronik, dan merupakan salah satu komponen yang paling sering digunakan.
Resistor dapat dibuat dari bermacam-macam komponen dan film, bahkan kawat
11
Universitas Sumatera Utara
resistansi (kawat yang dibuat dari panduan resistivitas tinggi seperti nikelkromium).
Karakteristik utama dari resistor adalah resistansinya dan daya listrik
yang dapat dihantarkan. Karakteristik lain termasuk koefisien suhu, derau listrik
(noise), dan induktansi. Resistor dapat diintregrasikan kedalam sirkuit hibrida dan
papan sirkuit cetak, bahkan sirkuit terpadu. Ukuran dan letak kaki bergantung
pada design sirkuit, kebutuhan daya resistor harus cukup dan disesuaikan dengan
kebutuhan arus rangkaian agar tidak terbakar.
2.5.1
Penandaan Resistor
1. Identifikasi empat pita
Identifikasi empat pita adalah skema kode warna yang paling sering digunakan.
Ini terdiri dari empat pita warna yang dicetak mengelilingi badan resistor. Dua
pita pertama merupakan informasi dua digit harga resistansi, pita ketiga
merupakan faktor pengali dan pita keempat merupakan toleransi harga resistansi.
Kadang-kadang terdapat pita kelima yang menunjukkan koefisien suhu, tetapi
iniharus dibedakan dengan sistem lima warna sejati yang menggunakan tiga digit
resistansinya.
Tabel 2.1. Kode warna pita resistor
Pita
Warna
Pita
Pita kedua
Pita Ketiga
Pertama
Pita Kelima
Keempat
Cokelat
1
1
101
±1%
100 ppm
Merah
2
2
102
±2%
50 ppm
Jingga
3
3
103
15 ppm
Kuning
4
4
104
25 ppm
12
Universitas Sumatera Utara
Hijau
5
5
105
±0.5%
Biru
6
6
106
±0.25%
Ungu
7
7
107
±0,1%
8
8
108
±0.05%
9
9
109
Abuabu
Putih
Emas
10-1
±5%
Perak
10-2
±10%
Kosong
±20%
2. Identifikasi lima pita
Identifikasi lima pita digunakan pada resistor presisi, untuk memberikan harga
resistansi ketiga. Tiga pita pertama menunjukkan harga resistansi, pita keempat
adalah pengali, dan yang kelima pita adalah toleransi. Resistor lima pita dengna
pita keempat berwarna emas atau perak kadang-kadang diabaikan, biasanya pada
resistor lawas atau penggunaan khusus. Pita keempat adalah toleransi dan yang
kelima adalah koefisien suhu.
2.6
Sensor getar
Sensor getar adalah suatu alat yang berfungsi untuk mendeteksi adanya
getaran dan akan diubah dalam kedalam sinyal listrik. Jenis Jenis sensor vibration
ini dibagi menjadi dua jenis yaitu:
2.6.1
Jenis jenis Sensor vibration
1.Kontak
13
Universitas Sumatera Utara
Sensor ini disebut juga cassing measurement. Sensor yang digunakan adalah
sensor seismic transduser, yaitu sensor yang digunakan untuk mengukur
kecepatan dan percepatan. Untuk mengukur kecepatan menggunakan velocity
probe dan velomitor probe, sedangkan untuk mengukur percepatan menggunakan
sensor acceleration probe.
a. Pengertian velocity probe
ujung sensor ini akan bersentuhan langsung dengan benda yang akan diukur
fibrasinya, sensor ini berfungsi untuk mengukur getaran dari suatu alat atau mesin
menggunakan kecepatan dari suatu alat atau mesin menggunakan kecepatan
sebagai parameternya. Adapun konstruksinya adalah sebagai berikut:
- Massa
- Kumparan
- Pegas
- Magnet permanen
- Damper conector
- Cassing velocity probe
b. Prinsip Kerja
Prinsip kerja velocity probe sesuai dengan dengan hukum fisika yaitu apabila
suatu konduktor/kumparan yang dikelilingi oleh medan magnet kemudian
konduktor bergerak terhadap medan magnet atau medan magnet bergerak
terhadap konduktor maka akan menimbulkan suatu tegangan induksi pada
konduktor. Apabila transduser ini ditempatkan pada bagian mesin yang bergetar,
maka transduser ini pun akan ikut bergerak, sehingga kumparan yang ada
didalamnya akan bergerak relatif terhadap medan magnet sehingga akan
14
Universitas Sumatera Utara
menghasilkan tegangan listrik pada ujung kawat kumparannya. Dengan mengola
sinyal listrik dan transdusernya, makagetaran dapat diukur.
c. Pengertian acceleration probe
Termasuk sensor kontak yang berfungsi untuk mengukur getaran dengan
mengukur kecepatan dari mesin tersebut
d. Prinsip kerja
Pada acceleration probe terdapan case insulator yang berkontak langsung dengan
mesin yang hendak diperiksa, case insulator ini berfungsi sebagai transmiteter
atau yang menstransmisikan getaran dari mesin menuju peizoelektrik sehingga
peizoelektrik mengalami tekanan yang sebanding dengan getaran yang diterima
dari mesin. Getaran mekanis yang menimbulkan gaya akan mengenai muatan
listrik. Tetapi arus listrik yang dihasilkan oleh peizoelektrik ini sangat kecil,
sehingga diperlukan alat lain agar menghasilkan muatan listrik yang standart.
Karena muatan listrik yang ditimbulkan oleh peizoelektrik sangat kecil maka
didalamnya dipasangrangkaian elektronik yang dapat membangkitkan muatan
agar muatan listrik yang dihasilkan oleh bahan peizoelektrik menjadi lebih besar.
Besar muatan listrik yang dihasilkan oleh bahan peizoelektrik sebesar
picocoulombss per g. Sedangkan besaran sinyal yang dihasilkan setelah
didalamnya dipasang penguat, mempunyai sensitivitas 50mv per g.
2. Non-Kontak
Sensor ini biasanya disebut shaft relative measurement. Sensor yang digunakan
adalah proximity probe (eddy current probe). Untuk proxymity probe yang diukur
adalah perpindahannya. Untuk sensor non-kontak, probe dan mesin atau media
tidak bersentuhan langsung. Untuk menggunakan sensor proxymity probe ada
15
Universitas Sumatera Utara
beberapa syarat yang harus terpenuhi agar dapat menghasilkan pengukuran yang
presisi, diantaranya adalah:
- roundness dari mesin yang akan diukur harus bagus untuk menghasilkan bacaan
yang bagus pula
- ron out
2.7
SW420 Digital Vibration Sensor
Modul sensor digital ini akan menghasilkan keluaran logika high pada
saat mendeteksi getaran, dapat diaplikasikan pada sistem keamanan,deteksi
gempa, pendeteksi malfungsi pada sistem mekanik, analisa struktur konstruksi
berdasarkan vibrasi, pengukuran kekuatan tumbukan secara tidak langsung, dsb.
Inti dari modul ini adalah komponen pendeteksi getaran SW420 yang
bereaksi terhadap getaran dari berbagai sudut. Pada kondisi statis/tanpa getaran,
komponen elektronik ini berfungsi sebagai saklar yang berada pada kondisi
menutup dan bersifat konduktif, sebaliknya pada kondisi terguncang saklar akan
membuka/ menutup dengan kecepatan pengalihan prporsional dengan kekerapan
guncangan. Pengalihan berganti secara cepat ini mirip seperti kerja PWM (pulse
width modulation) yang merupakan sinyal pseduo-analog berupa tingkatan
tegangan yang kemudian dibandingkan oleh sirkuit terpadu LM393 dengan
besaran nilai ambang batas tegangan pembanding diatur oleh sebuah resistor
eksternal.
2.8
LCD 16 X 2
LCD (Liquid Cristal Display) LCD adalah lapisan dari campuran organik antara
lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk
tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika
16
Universitas Sumatera Utara
elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang
panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan
sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya
horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor. Cahaya yang
dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri
dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data
yang ingin ditampilkan. Microntroller pada suatu LCD (Liquid Cristal Display)
dilengkapi dengan memori dan register. Memori yang digunakan microcontroler
internal LCD adalah : DDRAM (Display Data Random Access Memory)
merupakan memori tempat karakter yang akan ditampilkan berada. CGRAM
(Character Generator Random Access Memory) merupakan memori untuk
menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat diubahubah sesuai dengan keinginan. CGROM (Character Generator Read Only
Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana
pola tersebut merupakan karakter dasar yang sudah ditentukan secara permanen
oleh pabrikan pembuat LCD (Liquid Cristal Display) tersebut sehingga pengguna
tinggal mangambilnya sesuai alamat memorinya dan tidak dapat merubah karakter
dasar yang ada dalam CGROM. Register control yang terdapat dalam suatu LCD
diantaranya adalah. Register perintah yaitu register yang berisi perintah-perintah
dari mikrokontroler ke panel LCD (Liquid Cristal Display) pada saat proses
penulisan data atau tempat status dari panel LCD (Liquid Cristal Display) dapat
dibaca pada saat pembacaan data. Register data yaitu register untuk menuliskan
atau membaca data dari atau keDDRAM. Penulisan data pada register akan
menempatkan data tersebut keDDRAM sesuai dengan alamat yang telah diatur
17
Universitas Sumatera Utara
sebelumnya. Pin, kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu LCD (Liquid
Cristal Display) diantaranya adalah : Pin data adalah jalur untuk memberikan data
karakter yang ingin ditampilkan menggunakan LCD (Liquid Cristal Display)
dapat dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain seperti mikrokontroler
dengan lebar data 8 bit. Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau
yang menentukan jenis data yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low
menunjukan yang masuk adalah perintah, sedangkan logika high menunjukan
data. Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis
data, sedangkan high baca data. Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data
baik masuk atau keluar. Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan
(kontras) dimana pin ini dihubungkan dengan trimpot 5 Kohm, jika tidak
digunakan dihubungkan ke ground, sedangkan tegangan catu daya ke LCD
sebesar 5 Volt.
18
Universitas Sumatera Utara