laporan tugas akhir

 LAPORAN TUGAS AKHIR
2012
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Brine cooling merupakan alat pendinginan, yang digunakan untuk
Brine Cooling System
mendinginkan produk dengan refrigeran sekunder sebagai media penyerap kalor,
agar terbentuk produk yang diinginkan.
Proses pendinginan pada sistem brine cooling, menggunakan sistem
pendinginan
tidak langsung, dengan menggunakan refrigeran perantara atau bisa
dinamakan refrigeran sekunder. Refrigeran sekunder yaitu suatu fluida yang
mengangkut kalor dari bahan yang sedang didinginkan ke evaporator. Brine
membawa energi kalor bertemperatur rendah dari media pendinginan (cetakan) ke
evaporator.
Refrigeran sekunder mengalami perubahan temperatur ketika menyerap
kalor dari produk. Kemudian kalor tersebut dilepaskan di evaporator, tetapi brine
tidak mengalami perubahan fasa. Secara umum refrigeran sekunder berupa air
biasa, air garam, propylene glycol, glikol ethilen, glikol profilen, kalsium
khlorida, dan lain-lainnya. Refrigeran sekunder yang didinginkan di evaporator,
kemudian disirkulasikan untuk membawa energi kalor bertemperatur rendah dan
menyerap kalor dari sekitarnya terutama cetakan termasuk produk. Karena brine
di sini tidak mengalami perubahan fasa, yaitu tetap cair (liquid) saat pertukaran
kalor di evaporator antara Brine dengan R-404a maupun saat menyerap kalor dari
cetakan,dan produk, maka untuk sirkulasinya digunakan pompa.
Secara umum sistem Brine cooling ini mempunyai dua siklus sistem
pendinginan. Sistem pertama menggunakan sistem pendinginan kompresi uap
sederhana dengan refrigeran primer. Yang kedua adalah sistem pendinginan yang
menggunakan refrigeran sekunder (propylene glycol) yang menyerap kalor
terutama dari produk. Setelah melewati cetakan temperaturnya naik tetapi tidak
mengalami perubahan fasa. Saat melalui evaporator, Brine akan membuang kalor
ke refrigeran primer pada evaporator. Brine yang disirkulasikan ini kembali lagi
melewati cetakan sampai suatu waktu mencapai temperatur yang diinginkan.
TEKNIK REFRIGERASI DAN TATA UDARA
4
LAPORAN TUGAS AKHIR
2012
2.2
Mikrokontroler ATMega16
Mikrokontrol adalah suatu chip dengan kepadatan yang sangat tinggi,
dimana semua bagian yang diperlukan oleh suatu pengatur yang sudah dikemas
dalam
satu keping, biasanya terdiri dari CPU (Central Proccessing Unit), RAM
(Random
Acess Memory), EEPROM/EPROM/PROM/ROM, I/O, Timer dan lain
sebagainya. Rata – rata mikrokontrol memiliki instruksi manipulasi bit, akses ke
I/O secara langsung dan mudah, dan proses interupsi yang cepat dan efisien.
Mikrokontrol ATMega16 merupakan seri mikrokontrol buatan Atmel,
berbasis
arsitektur RISC (Reduced instruction Set Computer) yang hampir semua
instruksi
dieksekusi dalam satu sistem clock. Selain itu terdapat 32 register
general purpose, timer/counter fleksibel dengan mode compare, intrrupt internal
dan eksternal, serial UART, progammable watchdog timer, dan power setting,
ADC dan PWM internal.
2.2.1 Spesifikasi Mikrokontroler ATMega16
Berikut merupakan beberapa spesifikasi AMega16:
1.
Arsitektur RISC dengan thoughtput mencapai 16 MIPS pada frekuensi 16
Mhz
2.
Memiliki kapasitas flash memory 16 Kbyte, EEPROM 512 Byte dan Sram
1 Kbyte
3. Saluran port I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D
4. CPU yang terdiri atas 32 register
5. User interupsi internal dan eksternal
6.
Port USART sebagai komunikasi serial
7.
Konsumsi daya rendah (DC5V)
8.
Fitur peripheral yang terdiri dari:
a. 2 buah counter/timer 8 bit dengan Prescaler terpisah dan Mode
Compare
b. 1 buah counter/timer 16 bit dengan Prescaler terpisah, Mode
Compare dan Mode Capture
c. 4 channel PWM
d. 8 channel, 10 bit ADC
TEKNIK REFRIGERASI DAN TATA UDARA
5
LAPORAN TUGAS AKHIR
2012
-
8 Single-ended Channel
-
7 Differential Channel hanya pada kemasan TQFP
-
2 Differential Channel dengan Progammable Gain 1x,
10x atau 200x.
e. Byte-oriented Two-wire Serial Interface
f. Antarmuka SPI
g. Watchdog timer dan osilator internal
h. On chip analog comparator.
2.2.2
Konfigurasi Pin ATMega16
Susunan pin mikrokontrol ATMega16 diperlihatkan seperti pada Gambar
2.1.
Gambar 2.1 Konfigurasi Pin ATMega16
Konfigurasi pin ATMega16 dengan kemasan 40 pin DIP (Dual In-Line
Package) dapat dilihat pada Gambar 2.1. Dari Gambar di atas dapat dijelaskan
masing-masing fungsi dari pin ATmega16 sebagai berikut:
1. Vcc merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan catu daya.
2. GND merupakan pin Ground
3. Port A (PA0…7) merupakan pin input/output dua arah dan pin
masukan ADC
TEKNIK REFRIGERASI DAN TATA UDARA
6
LAPORAN TUGAS AKHIR
2012
4. Port B (PB0…7) merupakan pin input/output dua arah dan pin dengan
fungsi khusus seperti SPI, MISO, MOSI, SS, AIN1/OC0, AIN0/INT2,
T1, T0, TI/XCK
5. Port C (PC0…7) merupakan pin input/output dua arah dan pin dengan
fungsi khusus seperti TOSC2, TOSC1, TDI, TD0, TMS, TCK, SDA,
SCL
6. Port D (PD0…7) merupakan pin input/output dua arah dan pin dengan
fungsi khusus seperti RXD, TXD, INT0, INT1, OC1B, OC1A, ICP1
7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset 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.
2.3
Sensor Temperatur LM35
LM35 adalah komponen sensor suhu berukuran kecil seperti transistor.
Komponen yang sangat mudah digunakan ini mampu mengukur temperatur dalam
range -
hingga
. Dengan tegangan keluaran yang terskala linear
dengan temperatur terukur, yakni 10 milivolt per
, maka komponen ini sangat
cocok digunakan sebagai sensor untuk aplikasi-aplikasi seperti termometer ruang
digital, mesin pasteurisasi, atau termometer badan digital. LM35 dapat disuplai
dengan tegangan mulai 4V-30V DC dan, memiliki tingkat efek self-heating yang
rendah (
).
Self-heating adalah efek pemanasan oleh komponen itu sendiri akibat
adanya arus yang bekerja melewatinya. Untuk komponen sensor suhu, parameter
ini harus dipertimbangkan dan di-handle dengan baik karena hal ini dapat
menyebabkan kesalahan pengukuran. Seperti sensor suhu jenis RTD PT100 atau
PT1000 misalnya, komponen ini tidak boleh dieksitasi oleh arus melebihi 1 mA,
jika melebihi, maka sensor akan mengalami self-heating yang menyebabkan hasil
pengukuran senantiasa lebih tinggi dibandingkan suhu yang sebenarnya. Gambar
2.2 merupakan tampilan sensor temperatur LM35.
TEKNIK REFRIGERASI DAN TATA UDARA
7
LAPORAN TUGAS AKHIR
2012
Gambar 2.2 Sensor LM35
2.4
LCD (Liquid Crystal Display)
LCD = Liquid Crystal Display. Secara jenis, ada dua macam LCD:
1. LCD Character
2. LCD Graphics.
LCD Character adalah LCD yang tampilannya terbatas pada tampilan
karakter, khususnya karakter ASCII (seperti karakter-karakter yang tercetak pada
keyboard komputer). Sedangkan LCD Graphics adalah LCD yang tampilannya
tidak terbatas, bahkan dapat menampilkan foto. LCD Grafik inilah yang terus
berkembang seperti layar LCD yang biasa dilihat di notebook / laptop. Dalam
Tugas akhir ini akan dikonsentrasikan pada LCD Karakter.
2.4.1
LCD Character 16x2
Jenis LCD karakter yang beredar di pasaran biasa dituliskan
dengan bilangan matriks dari jumlah karakter yang dapat dituliskan pada
LCD tersebut, yaitu jumlah kolom karakter dikali jumlah baris karakter.
Sebagai contoh, LCD16X2, artinya terdapat 16 kolom dalam 2 baris ruang
karakter, yang berarti total karakter yang dapat dituliskan adalah 32
karakter, seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.3 di bawah.
Gambar 2.3 Total Karakter LCD 16x2
TEKNIK REFRIGERASI DAN TATA UDARA
8
LAPORAN TUGAS AKHIR
2012
Untuk dapat mengendalikan LCD karakter dengan baik, tentu perlu
koneksi yang benar. Dan koneksi yang benar dapat diwujudkan dengan
cara mengetahui pin-pin antarmuka yang dimiliki oleh LCD karakter
tersebut. LCD karakter yang beredar di pasaran memiliki 16 pin
antarmuka, seperti pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4 Pin Antarmuka LCD 16x2
Berikut merupakan uraian 16 pin pada LCD 16x2:
1. VSS = GND
2. VDD = Positif 5 Volt
3. Vo = Tegangan untuk mengatur kontras dari tampilan karakter
4. RS
5. R/W
6. E = pin 4 (RS) – pin 6 (E) digunakan untuk aktivasi LCD
7. DB0
8. DB1
9. DB2
10. DB3
11. DB4
12. DB5
13. DB6
14. DB7 = pin 7 (DB0) – pin 14 (DB7) digunakan untuk komunikasi
data parallel dengan pengendali
15. Anoda LED Backlight LCD
16. Katoda LED Backlight LCD.
TEKNIK REFRIGERASI DAN TATA UDARA
9
LAPORAN TUGAS AKHIR
2.5
2012
Keypad
Keypad Matriks adalah tombol-tombol yang disusun secara maktriks (baris
x kolom) sehingga dapat mengurangi penggunaan pin input. Sebagai contoh,
Keypad
Matriks 4×4 cukup menggunakan 8 pin untuk 16 tombol. Hal tersebut
dimungkinkan
karena rangkaian tombol disusun secara horizontal membentuk
baris dan secara vertikal membentuk kolom, susunan tersebut terlihat pada
Gambar 2.5.
Gambar 2.5 Rangkaian Keypad 4x4
Sebagai konsekuensi dari penggunaan bersama satu jalur (semisal baris
satu (B1), maka tidak dimungkinkan pengecekkan dua tombol sekaligus dalam
satu slot waktu.
Proses pengecekkan dari tombol yang dirangkai secara maktriks adalah
dengan teknik scanning, yaitu proses pengecekkan yang dilakukan dengan cara
memberikan umpan-data pada satu bagian dan mengecek feedback (umpanbalik) – nya pada bagian yang lain. Dalam hal ini, pemberian umpan-data
dilakukan pada bagian baris dan pengecekkan umpan-balik pada bagian kolom.
Pada saat pemberian umpan-data pada satu baris, maka baris yang lain harus
dalam kondisi inversi-nya. Tombol yang ditekan dapat diketahui dengan
melihat asal data dan di kolom mana data tersebut terdeteksi.
TEKNIK REFRIGERASI DAN TATA UDARA
10
LAPORAN TUGAS AKHIR
2012
Gambar 2.6 Inialisasi Keypad 4x4
Pada contoh di atas, tombol yang ditekan adalah tombol “5”. Seperti
terlihat bahwa B2 bernilai nol, sedangkan B1, B3, dan B4 adalah satu. Kemudian
dengan mengetahui bahwa asal data dari B2, dan umpan-baliknya terdeteksi pada
K2, maka dapat disimpulkan bahwa tombol yang ditekan adalah tombol “5”.
Gambar 2.7 merupakan tampilan keypad 4x4.
Gambar 2.7 Keypad 4x4
TEKNIK REFRIGERASI DAN TATA UDARA
11
LAPORAN TUGAS AKHIR
2.6
2012
Relay
Relay merupakan komponen yang dapat mengimplementasikan logika
swicthing dengan memberikan pergerakan mekanis saat mendapatkan energi
listrik,
secara sederhana relay elektromekanis ini didefinisikan sebagai berikut:
 Alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup
(atau membuka) kontak saklar.
 Saklar yang digerakkan (secara mekanis) oleh daya/energi listrik.
Relay terdiri dari coil dan contact. Perhatikan Gambar 2.8, coil adalah
gulungan
kawat yang mendapat arus listrik, sedang contact adalah sejenis saklar
yang pergerakannya tergantung dari ada tidaknya arus listrik di coil. Contact ada 2
jenis: Normally Open (kondisi awal sebelum diaktifkan open), dan Normally
Closed (kondisi awal sebelum diaktifkan close). Secara sederhana berikut ini
prinsip kerja dari relay: ketika Coil mendapat energi listrik (energized), akan
timbul gaya elektromagnet yang akan menarik armature yang berpegas, dan
contact akan menutup.
Gambar 2.8 Bagian dan Skematik Relay
Untuk kebutuhan fungsi relay yang lebih stabil, maka digunakan driver
relay yang telah dirancang untuk kebutuhan beban tertentu. Gambar 2.9
merupakan tampilan driver relay DI-Smart 2.
TEKNIK REFRIGERASI DAN TATA UDARA
12
LAPORAN TUGAS AKHIR
2012
Gambar 2.9 Driver Relay DI-Smart 2
2.7
Bahasa Basic Compiler pada BASCOM AVR
BASCOM AVR merupakan suatu software yang digunakan untuk
membuat suatu coding dengan fasilitas bahasa Basic Compiler. Bahasa Basic
adalah
bahasa
tingkat
tinggi/lanjutan
yang
banyak
digunakan
untuk
mengaplikasikan logika manusia dalam bentuk code yang dapat terbaca dan
diunduh pada mikrokontroler.
2.7.1
Kontruksi bahasa BASIC pada BASCOM-AVR
Setiap bahasa pemprograman mempunyai standar penulisan
program. Konstruksi dari program bahasa Basic harus mengikuti aturan
sebagai berikut:
$regfile = “header”
‟inisialisasi
‟deklarasi variabel
‟deklarasi konstanta
Do
‟pernyataan-pernyataan
Loop
End
TEKNIK REFRIGERASI DAN TATA UDARA
13
LAPORAN TUGAS AKHIR
2012
Pengarah Preprosesor
$regfile = “m16def.dat” merupakan pengarah preprosesor bahasa
BASIC yang memerintahkan untuk meyisipkan file lain, dalam hal ini
adalah file m16def.dat yang berisi deklarasi register dari mikrokonroller
ATmega 16, pengarah preprosesor lainnya yang sering digunakan ialah
sebagai berikut:
$crystal = 12000000 „menggunakan crystal clock 12 MHz
$baud = 9600 „komunikasi serial dengan baudrate 9600
$eeprom „menggunakan fasilitas eeprom
Tipe Data
Tipe data merupakan bagian program yang paling penting karena
sangat berpengaruh pada program. Pemilihan tipe data yang tepat maka
operasi data menjadi lebih efisien dan efektif.
Tabel 2.1 Tipe Data pada BASCOM AVR
No
Tipe
Jangkauan
1
Byte
0 atau 10 – 255
2
Integer
-32,768 – 32,767
3
Word
0 – 65535
4
Long
-2147483648 – 2147483647
5
Single
1.5 x 10^–45 – 3.4 x 10^38
6
Double
5.0 x 10^–324 to 1.7 x 10^308
7
String
>254 byte
TEKNIK REFRIGERASI DAN TATA UDARA
14
LAPORAN TUGAS AKHIR
2012
Variabel
mewakili suatu nilai tertentu di dalam proses program yang dapat diubah ubah sesuai dengan kebutuhan. Nama dari variable terserah sesuai dengan
yang diinginkan namun hal yang terpenting adalah setiap variabel
diharuskan:
1. Terdiri dari gabungan huruf dan angka dengan karakter pertama harus
Variabel adalah suatu pengenal (identifier) yang digunakan untuk
berupa huruf, max 32 karakter.
2. Tidak boleh mengandung spasi atau symbol-simbol khusus seperti: $,
?, %, #, !, &, *, (, ), -, +, = dan lain sebagainya kecuali underscore.
3. Deklarasi.
Deklarasi sangat diperlukan bila akan menggunakan pengenal
(identifier) dalam suatu program.
Deklarasi Variabel
Bentuk umum pendeklarasian suatu variable adalah Dim
nama_variabel AS tipe_data
Contoh: Dim x As Integer „deklarasi x bertipe integer
Deklarasi Konstanta
Dalam Bahasa Basic konstanta di deklarasikan langsung.
Contohnya: S = “Hello Polban” „Assign string
Deklarasi Fungsi
Fungsi merupakan bagian yang terpisah dari program dan dapat
dipanggil di manapun di dalam program. Fungsi dalam Bahasa Basic ada
yang sudah disediakan sebagai fungsi pustaka seperti print, input data dan
untuk menggunakannya tidak perlu dideklarasikan.
TEKNIK REFRIGERASI DAN TATA UDARA
15
LAPORAN TUGAS AKHIR
2012
Deklarasi buatan
Fungsi yang perlu dideklarasikan terlebih dahulu adalah fungsi
yang dibuat oleh programmer. Bentuk umum deklarasi sebuah fungsi
adalah:
Sub Test (byval variabel As type)
Contohnya: Sub Pwm(byval Kiri As Integer , Byval Kanan
As Integer)
Operator Penugasan
Operator Penugasan (Assignment operator) dalam Bahasa Basic
berupa “=”.
Operator Aritmatika
*: untuk perkalian
/: untuk pembagian
+: untuk pertambahan
-: untuk pengurangan
%: untuk sisa pembagian (modulus)
Operator Hubungan (Perbandingan)
Operator hubungan digunakan untuk membandingkan hubungan
dua buah operand atau sebuah nilai / variable, misalnya:
= ’Equality X = Y
< ’Less than X < Y
> ’Greater than X > Y
<= ’Less than or equal to X <= Y
TEKNIK REFRIGERASI DAN TATA UDARA
16
LAPORAN TUGAS AKHIR
2012
>= ’Greater than or equal to X >= Y
Operator Logika
Operator logika digunakan untuk membandingkan logika hasil dari
operator-operator hubungan. Operator logika ada empat macam, yaitu:
NOT ‘Logical complement
AND ‘Conjunction
OR ‘Disjunction
XOR ‘Exclusive or
Operator Bitwise
Operator bitwise digunakan untuk memanipulasi bit dari data yang
ada di memori. Operator bitwise dalam Bahasa Basic:
Shift A, Left, 2:
Pergeseran bit ke kiri
Shift A, Right, 2:
Pergeseran bit ke kanan
Rotate A, Left, 2:
Putar bit ke kiri
Rotate A, right, 2:
Putar bit ke kanan
Pernyataan Kondisional (IF-THEN – END IF)
Pernyataan ini digunakan untuk melakukan pengambilan keputusan
terhadap dua buah bahkan lebih kemungkinan untuk melakukan suatu blok
pernyataan atau tidak. Konstruksi penulisan pernyatan IF-THEN-ELSEEND IF pada bahasa Basic ialah sebagai berikut:
IF
pernyataan kondisi 1 THEN
„blok pernyataan 1 yang dikerjakan bila kondisi 1 terpenuhi
IF
pernyataan kondisi 2 THEN
TEKNIK REFRIGERASI DAN TATA UDARA
17
LAPORAN TUGAS AKHIR
„blok pernyataan 2 yang dikerjakan bila kondisi 2 terpenuhi
IF
2012
pernyataan kondisi 3 THEN
„blok pernyataan 3 yang dikerjakan bila kondisi 3 terpenuhi
Setiap penggunaan pernyataan IF-THEN harus diakhiri dengan
perintah END IF sebagai akhir dari pernyatan kondisional.
Pernyataan Kondisional (SELECT-CASE-END SELECT)
Pernyataan ini digunakan untuk melakukan pengambilan keputusan
terhadap banyak kondisi. Konstruksi penulisan pernyatan SELECT-CASEEND SELECT pada bahasa Basic ialah sebagai berikut:
SELECT CASE var
CASE „kondisi1: „blok perintah1
CASE „kondisi2: „blok perintah2
CASE „kondisi3: „blok perintah3
CASE „kondisi4: „blok perintah4
CASE „kondisi5: „blok perintah5
CASE „kondisi’n’: „blok perintah’n’
END SELECT „akhir dari pernyatan SELECT CASE
2.8
Simulasi Pada Software Proteus 7.9
Proteus 7.9 merupakan software yang digunakan untuk membuat simulasi
kerja mikrokontroler, software ini dapat menggunakan file .hex yang telah dibuat
dari software Bascom AVR sehingga tanpa mengunduh program yang telah dibuat
ke dalam mikrokontrol, cara kerja dapat diuji menggunakan software proteus 7.9
ini. Gambar 2.10 merupakan tampilan proteus 7.9 dengan list menu yang tersedia
TEKNIK REFRIGERASI DAN TATA UDARA
18
LAPORAN TUGAS AKHIR
2012
Gambar 2.10 Proteus 7.9 List Menu
Sebelum melakukan simulasi diperlukan pemilihan komponen yang akan
digunakan untuk simulasi tersebut, maka pemilihan komponen tersebut harus
berdasarkan pada hardware yang akan digunakan agar terbentuk kesesuaian
antara sistem yang disimulasikan dengan sistem yang digunakan secara hardware.
TEKNIK REFRIGERASI DAN TATA UDARA
19