BAB II LANDASAN TEORI

BAB II
LANDASAN TEORI
2.1
Sejarah Diciptakannya Elevator atau Lift
Ibarat
papan
puzzle,
keping-keping
sejarah
penciptaan
lift
dipasangkan oleh banyak sosok dan dalam rentang waktu yang panjang, sebelum
akhirnya hadir dengan bentuk seperti kita kenal sekarang ini. Keping penemuan
pertama berupa ide mengenai alat angkut vertikal yang muncul sejak abad ke2900 BC. Saat itu, alat kerekan (hoist) dalam bentuk sederhana dipergunakan
untuk mengangkat batu-batu seberat 5 ton dalam pembangunan piramida Cheops
di Mesir Kuno.
Gambar 2.1 Alat angkut vertikal menggunakan tenaga manusia
5
6
Di tahun 236 BC, ahli matematika Yunani, Archimedes juga
memperkenalkan alat pengerek untuk menaikkan air dan benda-benda berbobot
ringan.
Diperkirakan mulai abad ke-3 SM hingga abad pertengahan Masehi,
kerekan menjadi perangkat angkat yang dikenal luas dengan tenaga penggerak
manusia dan hewan. Prinsip kerja kerekan inilah yang menjadi dasar
disemaikannya ide alat angkut vertikal dalam bangunan, yang sekarang dikenal
sebagai lift atau elevator.
Denis Papin (1690), ahli tehnik dari Prancis, pada tahun 1690
mengembangkan pompa bertekanan yang dipergunakan dalam teknologi
pengangkatan air dari lubang tambang. Peralatan tersebut kemudian dimanfaatkan
pula untuk pengangkutan manusia dan peralatan di lubang-lubang tambang.
Menyusul kemudian di tahun 1765, James Watt menyempurnakan mesin uap yang
dikembangkannya setahun sebelumnya. Dengan segera penemuan baru ini
dicobakan sebagai tenaga penggerak lift, menggantikan tekanan air. Berbagai
penemuan lain yang terkait dengan teknologi lift, seperti mesin uap putar, prinsip
elektromagnet, kabel baja, motor elektromagnetik sampai mesin dua langkah
berturut-turut ditemukan dan disempurnakan dalam hampir satu abad. Tahun 1852
terjadi babak baru dalam sejarah elevator yaitu penemuan elevator yang aman
pertama di Dunia oleh Elisha Graves Otis.
Gambar 2.2 Elisha Graves Otis (penemu elevator atau lift)
Elevator penumpang pertama dipasang oleh Otis di New York pada
tahun 1857 di bangunan departement store lima lantai di Broadway untuk E.W
Haughtwhat & Company. Empat tahun sebelumnya, Elisha Graves Otis,
7
menemukan teknologi pengereman lift dengan memasang per baja yang
dilengkapi roda gigi pada dasar tabung lift. Inilah salah satu pencapaian terbesar
dalam sejarah lift, terutama karena menjawab kebutuhan kemanan dalam
teknologi pengangkutan manusia secara vertikal.
Pada tahun 1860, bangunan lima lantai Grosvenor Hotel di London
menjadi hotel pertama yang memasang lift untuk para tamu. Lift tersebut masih
memanfaatkan teknologi tekanan air dan oleh para tamu dijuluki sebagai “kamar
bergerak naik”. Setelah meninggalnya Otis pada tahun 1861, anaknya, Charles
dan Norton mengembangkan warisan yang ditinggalkan oleh Otis dengan
membentuk Otis Brothers & Co. pada tahun 1867. Kemudian di tahun 1870,
Equitable Life Assurance Society Building, gedung terjangkung di kota New
York saat itu, menjadi gedung pertama yang memiliki lift penumpang yang
didesain khusus oleh arsitek untuk digunakan di bangunan perkantoran. Lift yang
digunakan bermerk Otis Tufts, yang harga persatuannya tak kurang dari AS$
15.000. Konon lebih dari 2500 orang menjajal sarana ini di hari pertama
pengoperasiannya. Setelah itu adalah era pencakar langit. Pada tahun 1880 Lift
listrik pertama, dibuat oleh Werner von Siemens. pada tahun 1889 Otis
mengeluarkan mesin elevator listrik direct-connected geared pertama yang sangat
sukses.
Rangkaian penemuan komponen baru membuat lift semakin aman,
cepat dan nyaman. Kabel pengerek dari baja, yang awalnya dipergunakan di
pertambangan Harz Mountain, Jerman, mulai dipakai untuk lift secara luas sejak
tahun 1874.
Gambar 2.3 Penggunaan kabel baja pada elevator atau lift
8
Menginjak tahun 1880 penemu dari Jerman, Warner von Siemens,
memperkenalkan lift listrik pertama di Manheim, Jerman. Motor listrik yang
disertakan dibawah kabin, menggerakannya naik turun mengikuti alur roda gigi
disepanjang tabung jalur lift. Jenis lain dari lift listrik dikembangkan pada tahun
1887 di Baltimore, Amerika, dengan menambahkan drum yang diputar dengan
tenaga listrik sebagai tempat lilitan kabel. Sayangnya drum tersebut tidak bisa
dibuat cukup besar untuk dapat melilit tali yang dibutuhkan dalam sebuah
pencakar langit. Baru pada tahun 1903, Otis Brothers and Co., mengembangkan
generasi gearless traction electric elevator, teknologi yang memungkinkan lift
dipakai dalam bangunan ratusan lantai. Teknologi elektromagnetik menggantikan
fungsi pengereman dengan roda gigi dan pengendalian manual dengan tali. Sistem
pengendalian mulai dilakukan dengan tombol tekan dan sistem sinyal. Sistem
tombol kolektif mulai diperkenalkan perusahaan yang sama di tahun 1907.
Penemuan-penemuan ini dianggap sebagai tonggak sejarah lift modern, yang
memungkinkan kota-kota berkembang secara vertikal hingga ratusan meter
tingginya. Tak sampai setengah abad kemudian, struktur-struktur baru seolah
berlomba menggapai langit. Sebutlah Empire State Building, World Trade Center,
John Hancock Center dan CN Tower yang memiliki ketinggian rata-rata lebih dari
300 meter. Pernik-pernik penemuan terus ditambahkan. Operator lift di Singer
Building, New York, yang berketinggian 41 lantai, dilengkapi telepon yang
dihubungkan dengan “supervisor lift” untuk mengontrol waktu pemberangkatan.
Tenaga penggerak sistem DC dua fase mulai digantikan sistem kelistrikan AC tiga
fase berkat penemuan The Edison Company pada tahun 1922. Penemuan ini
membawa ribuan perubahan pada teknologi lift di masa itu. Perusahaan Otis
Brothers tak henti menyumbangkan perangkat baru, kali ini pabrikan tersebut
memperkenalkan “sinyal kontrol” otomatis untuk menggantikan fungsi lift
attendant.
Selama bertahun-tahun ini, beberapa dari inovasi yang dibuat oleh
Otis dalam bidang pengendalian otomatis adalah Sistem Pengendalian Sinyal,
Peak Period Control, Sistem Autotronik Otis dan Multiple Zoning. Otis adalah
yang terdepan di dunia dalam pengembangan teknologi komputer dan perusahaan
tersebut telah membuat revolusi dalam pengendalian elevator sehingga tercipta
9
peningkatan yang dramatis dalam hal waktu reaksi elevator dan mutu berkendara
dalam elevator. Saat ini elevator sudah mengalami berbagai perubahan seiring
dengan perkembangan teknologi yang mendampinginya/ dipergunakanya serta
mengalami perubahan bentuk dan jenisnya sesuai dengan kebutuhan dan
persyaratan pemasangan dilapangan. Namun demikian pada umumnya jenis
penggerak lift dapat digolongkan menjadi 2 (dua) kelompok yaitu:
1. Lift dengan sistem penggerak hydrolis (Hydraulic elevator)
2. Lift dengan sistem penggerak dengan motor listrik (traction type elevator)
Di penghujung pertengahan abad ke-20, pemanfaatan teknologi
komputer, dengan menanamkan chip-chip prosesor pada sentral pengatur lift,
mulai diadopsi dan memungkinkan lift beroperasi secara otomatik, menjamin
ketepatan waktu, efisiensi penuh namun dengan tingkat keamanan yang tinggi.
Ciptaan Otis meningkatkan keyakinan publik pada elevator dan memungkinkan
munculnya tren baru gedung bertingkat yaitu Pencakar Langit. Perusahaan yang
didirikannya dikenal sebagai Otis Elevator Company, perusahaan elevator terbesar
di dunia. Kini perusahaan ini adalah divisi di bawah United Technology
Corporation.
Gambar 2.4 Elevator atau lift masa sekarang
10
2.2
Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah sebuah chip yang didalamnya terkandung
sistem interkoneksi antara mikroprosesor, RAM (Random Access Memory), ROM
(Read Only Memory), antar muka input-output (I/O interface) dan beberapa
peripheral. Mikrokontroler juga biasa disebut on-chip-peripheral. Pada dasarnya
mikrokontroler tercipta melalui sebuah pengembangan teknik pabrikasi dengan
konsep pemrograman seperti mikroprosesor, yang pada mulanya menghasilkan
prosesor yang multiguna.
Mikrokontroler merupakan sebuah chip yang dirancang secara khusus
untuk aplikasi dengan kendali sekuensial, yaitu mengatur, mengandalikan dan
memonitor suatu sistem dengan urutan tertentu.
Gambar 2.5 Mikrokontroler
2.3
Arduino Uno
Arduino UNO adalah sebuah board mikrokontroler yang didasarkan
pada ATmega328. Arduino UNO mempunyai 14 pin digital input/output (6 di
antaranya dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, sebuah osilator
Kristal 16 MHz, sebuah koneksi USB, sebuah power jack, sebuah ICSP header,
dan sebuat tombol reset. Arduino UNO memuat semua yang dibutuhkan untuk
menunjang mikrokontroler, mudah menghubungkannya ke sebuah computer
dengan sebuah kabel USB atau mensuplainya dengan sebuah adaptor AC ke DC
atau menggunakan baterai untuk memulainya. Arduino Uno berbeda dari semua
board Arduino sebelumnya, Arduino UNO tidak menggunakan chip driver FTDI
USB-to-serial. Sebaliknya, fitur-fitur Atmega16U2 (Atmega8U2 sampai ke versi
11
R2) diprogram sebagai sebuah pengubah USB ke serial. Revisi 2 dari board
Arduino Uno mempunyai sebuah resistor yang menarik garis 8U2 HWB ke
ground, yang membuatnya lebih mudah untuk diletakkan ke dalam DFU mode.
Revisi 3 dari board Arduino UNO memiliki fitur-fitur baru sebagai berikut:

Pinout 1.0: ditambah pin SDA dan SCL yang dekat dengan pin AREF dan
dua pin baru lainnya yang diletakkan dekat dengan pin RESET, IOREF
yang memungkinkan shield-shield untuk menyesuaikan tegangan yang
disediakan dari board. Untuk ke depannya, shield akan dijadikan
kompatibel/cocok dengan board yang menggunakan AVR yang beroperasi
dengan tegangan 5V dan dengan Arduino Due yang beroperasi dengan
tegangan 3.3V. Yang ke-dua ini merupakan sebuah pin yang tak
terhubung, yang disediakan untuk tujuan kedepannya.

Sirkit RESET yang lebih kuat.

Atmega 16U2 menggantikan 8U2
“Uno” berarti satu dalam bahasa Italia dan dinamai untuk menandakan keluaran
(produk) Arduino 1.0 selanjutnya. Arduino UNO dan versi 1.0 akan menjadi
referensi untuk versi-versi Arduino selanjutnya. Arduino UNO adalah sebuah seri
terakhir dari board Arduino USB dan model referensi untuk papan Arduino, untuk
suatu perbandingan dengan versi sebelumnya.
Tabel 2.1 Spesifikasi Arduino Uno
Mikrokontroler
ATmega328
Tegangan pengoperasian
5V
Tegangan input yang disarankan
7-12V
Batas tegangan input
6-20V
Jumlah pin I/O digital
14 (6 di antaranya menyediakan
keluaran PWM)
Jumlah pin input analog
6
Arus DC tiap pin I/O
40 mA
Arus DC untuk pin 3.3V
50 mA
Memori Flash
32 KB (ATmega328), sekitar 0.5 KB
12
digunakan oleh bootloader
SRAM
2 KB (ATmega328)
EEPROM
1 KB (ATmega328)
Clock Speed
16 MHz
Arduino UNO mempunyai sejumlah fasilitas untuk komunikasi
dengan sebuah komputer, Arduino lainnya atau mikrokontroler lainnya. Atmega
328 menyediakan serial komunikasi UART TTL (5V), yang tersedia pada pin
digital 0 (RX) dan 1 (TX). Sebuah Atmega 16U2 pada channel board serial
komunikasinya melalui USB dan muncul sebagai sebuah port virtual ke software
pada komputer. Firmware 16U2 menggunakan driver USB COM standar, dan
tidak ada driver eksternal yang dibutuhkan. Bagaimanapun, pada Windows,
sebuah file inf pasti dibutuhkan. Software Arduino mencakup sebuah serial
monitor yang memungkinkan data tekstual terkirim ke dan dari board Arduino.
LED RX dan TX pada board akan menyala ketika data sedang ditransmit melalui
chip USB-to-serial dan koneksi USB pada komputer (tapi tidak untuk komunikasi
serial pada pin 0 dan 1). Atmega328 juga mensupport komunikasi I2C (TWI) dan
SPI. Software Arduino mencakup sebuah Wire library untuk memudahkan
menggunakan bus I2C.
Gambar 2.6 Arduino Uno
2.4
Driver Motor (Motor Shield L298)
L298 adalah komponen elektronik yang dipergunakan untuk
mengontrol arah putaran motor DC. Satu buah L298 bisa dipergunakan untuk
13
mengontrol dua buah motor DC. Selain bisa dipergunakan untuk mengontrol arah
putaran motor DC, L298 ini pun bisa dipergunakan sebagai driver motor Stepper
bipolar. Blok diagram L298 dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 2.7 Blok diagram Motor Shield L298N
IC driver L298 memiliki kemampuan menggerakkan motor DC sampai arus 2A
dan tegangan maksimum 40 volt DC untuk satu kanalnya. Pin enable A dan B
untuk mengendalikan jalan atau kecepatan motor, pin input 1 sampai 4 digunakan
untuk mengendalikan arah putaran. Pin output pada IC L298 13 dihubungkan
kemotor DC yang sebelumnya melalui dioda yang disusun secara H-bridge.
Pengaturan kecepatan motor digunakan teknik PWM (pulse width modulation)
yang diinputkan dari mikrokontroler melalui pin Enable. PWM untuk kecepatan
rotasi yang bervariasi level highnya.
2.5
Motor DC
Motor DC merupakan jenis motor yang menggunakan tegangan searah
sebagai sumber tenaganya. Dengan memberikan beda tegangan pada kedua
terminal tersebut, motor akan berputar pada satu arah, dan bila polaritas dari
tegangan tersebut dibalik maka arah putaran motor akan terbalik pula. Polaritas
dari tegangan yang diberikan pada dua terminal menentukan arah putaran motor
sedangkan besar dari beda tegangan pada kedua terminal menentukan kecepatan
motor.
14
2.5.1
Prinsip Kerja Motor DC
Motor
DC
adalah
suatu
perangkat
yang
digunakan
untuk
menghasilkan daya mekanis berupa putaran dengan masukan berupa tegangan
yang dihasilkan dari sumber tegangan DC. Putaran pada motor DC didapat dari
dorongan medan magnet yang dihasilkan penghantar yang dialiri arus DC.
Penghantar ini biasanya berupa lilitan kawat tembaga yang di tempatkan pada
bagian motor yang erputar. Bagian ini dikenal dengan istilah jangkar atau
armature.
Gambar 2.8 Prinsip Kerja Motor DC
Medan magnet yang dihasilkan armature akan saling tolak menolak
dengan medan magnet dari penguat medan atau field. Field pada motor DC
terletak pada bagian motor yang tidak berputar (stator). Medan magnet field bisa
di dapat dari magnet permanen ataupun berasal dari penghantar yang dialiri arus
DC. Jika digunakan magnet permanen maka kuat medan magnet akan tetap,
namun jika didapat dari aliran arus DC maka kuat medan magnet dapat diatur
yaitu dengan mengatur kuat arus yang mengalir.
Karena lilitan magnet tembaga pada armature ikut berputar dengan
putaran armature maaka tidak mungkin dilakukan penyambungan langsung
sumber arus dari luar ke lilitan armature. Untuk itu harus digunakan cara
penyambungan dengan gesekan cicncin berputar dengan sikat yang terbuat dari
karbon. Namun masalahnya jika digunakan cincin berputar atau slip ring maka
motor DC tidak akan dapat berputar 360° karena saat armature telah berputar 180°
maka medan magnet pada armature akan menjadi sekutub dengan medan magnet
pada field.
15
Untuk itu diperlukan arus yang polaritasnya berbalik agar motor dapat
meneruskan putarannya sampai dengan 360°. Dengan demikian motor DC tidak
menggunakan
slip
ring
untuk
penyambung
arus
armature
melainkan
menggunakan alat yang disebut komutator. Komutator mempunyai kemampuan
membalik polaritas arus DC dengan memanfaatkan putaran motor itu sendiri.
2.5.2 Kontruksi Motor DC
Kontruksi dari sebuah motor DC ditunjukkan seperti pada gambar 2.5
(a) di bawah ini. Pada motor arus searah rotornya mempunyai kumparan tidak
hanya satu, terdiri kumparan dan komulator yang banyak untuk mendapatkan torsi
yang terus menerus. Rotor terdiri dari jangkar yang intinya terbuat dari lempengan
– lempengan yang ditaktik. Susunan lempengan membentuk celah – celah tersebut
dimasukin konduktor kumparan jangkar. Ujung tiap – tiap kumparan dihubungkan
pada satu segment komutator. Tiap segment merupakan pertemuan dua ujung
kumparan yang terhubung.
(a)
(b)
Gambar 2.9 (a) Bagian – bagian Motor DC. (b) Bentuk Motor DC
2.6
Sensor Reed Switch
Reed Switch adalah saklar listrik yang dioprasikan dengan medan
magnet. Ini terdiri dari sepasang kontak pada tubuh logam besi dalam tertutup
rapat kaca amplop. Kontak yang mungkin normal terbuka menutup jika medan
magnet hadir, atau biasanya menutup dan membuka ketika medan magnet
diterpakan. Switch ini dapat ditekan oleh kumparan, membuat relai buluh akan
kembali keposisi semula.
Gambar 2.10 Sensor Reed Switch
16
2.7
Tombol Push On
Tombol push-on adalah tombol yang digunakan untuk mengontrol
kondisi on atau off suatu rangkaian listrik. Tombol push-on memiliki tipe kontak
NO (Normally Open = kondisi terbuka) dengan prinsip kerja tombol tekan adalah
kerja sesaat maksudnya jika tombol kita tekan sesaat maka akan kembali pada
posisi semula (hanya memicu Vcc sesaat).
Gambar 2.11 Tombol push button
2.8
Limit Switch
Umumnya limit switch adalah sebuah saklar atau pembatas aliran yang
digunakan untuk mengetahui ada tidaknya suatu obyek di lokasi tertentu. Limit
switch akan aktif jika mendapatkan sentuhan atau tekanan dari suatu benda fisik.
Gambar 2.12 Limit Switch
2.9
Aplikasi
Program
Arduino
IDE
(Integrated
Development
Environtment).
Untuk memulai program Arduino (untuk membuatnya melakukan apa
yang kita inginkan) kita menggunakan IDE Arduino (Integrated Development
Environtment), IDE Arduino adalah bagian software opensource yang
memungkinkan kita untuk memprogram bahasa Arduino dalam bahasa C. IDE
memungkinkan kita untuk menulis sebuah program secara step by step kemudian
instruksi tersebut di upload ke papan Arduino. Kemudian Arduino anda akan
melakukan instruksi tersebut dan berinteraksi dengan dunia luar. Dalam dunia
Arduino, program ini dikenal sebagai Sketches.
17
Gambar 2.13 Tampilan Program IDE (Integrated Development Environtment)
IDE terpisah dari toolbar, The Code ada ditengah dan The Serial Output ada
dibawah terdiri dari tujuh tombol diantaranya :
1. Verity / compile Digunakan untuk mengecek atau memeriksa apakah kode
sudah benar sebelum dikirim kepapan Arduino.
2. Stop Berfungsi untuk memberhentikan Serial Monitor dari pengoperasian.
3. New Berfungsi untuk membuat tampilan lembar kerja atau sketch baru
untuk memasukkan kode.
4. Open Menampilkan list lembar kerja yang telah tersimpan.
5. Save Menyimpan lembar kerja atau sketch.
6. Upload Mengirim lembar kerja kedalam papan Arduino.
7. Serial Monitor Menampilkan hasil data – data yang telah dikirim dari
Arduino.
Gambar 2.14 Toolbar Arduino