bab ii tinjauan pusaka - Perpustakaan Universitas Mercu Buana

6
BAB II
TINJAUAN PUSAKA
Pada bab ini akan dibahas mengenai teori-teori dasar yang digunakan untuk
menunjang perancangan dan pembuatan alat.
2.1
INTERNET OF THING
Internet of Thing yang biasa disebut dengan IoT, adalah sebuah konsep
dimana suatu objek yang memiliki kemampuan untuk mentransfer data melalui
jaringan tanpa memerlukan interaksi manusia ke manusia atau manusia ke
komputer. IoT telah berkembang dari konvergensi teknologi nirkabel, MicroElectromechanical Systems (MEMS), dan Internet. Konsep IoT ini sebetulnya
cukup sederhana dengan cara kerja mengacu pada elemen utama pada sebuah IoT,
yakni: Barang Fisik yang dilengkapi modul IoT. Perangkat Koneksi ke Internet
seperti Modem dan Router Wirless seperti dirumah anda, dan Cloud Data Center
tempat untuk menyimpan aplikasi dan database.
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
7
Gambar 2.1 Proses Sistem Internet of Thing
Prinsip utama dari IoT sebagai sarana yang memudahkan untuk pengawasan dan
pengendalian barang fisik maka konsep IoT ini sangat memungkinkan untuk
digunakan hampir pada seluruh kegiatan sehari-hari, mulai dari penggunaan
perorangan,
perkantoran,
rumah
sakit,
pariwisat,
industri,
transportasi,
konserverasi hewan, pertanian dan peternakan, sampai ke pemerintahan.
Beberapa bidang yang sering menggunakan sistem IoT adalah:
a.
Monitoring Lingkungan
b.
Pengelolaan Infrastruktur
c.
Sensor Peralatan
d.
Bidang Kesehatan
e.
Otomasi Gedung dan Perumahan
2.2
MODULE ESP-8266 (Wifi)
ESP 8266 merupakan perangkat yang menghubungkan antara jaringan
internet dengan komputer atau mikrokontroler. Di dunia IT dan Telekomunikasi,
salah satu buzzword adalah Internet of Things (IoT). Dengan kemampuan
dasarnya untuk terhubung secara online via WiFi, maka ESP8266 adalah salah
satu chip yang banyak digunakan untuk sistem IoT. ESP 8266 merupakan
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
8
perangkat yang menghubungkan antara jaringan internet dengan komputer atau
mikrokontroler.
Gambar 2.2 ESP 8266 WiFi Module
ESP8266 dapat bertindak sebagai:
a. Client ke suatu WiFi router, sehingga saat konfigurasi dibutuhkan
pengaturan nama Access Point dan juga password.
b. Access Point (AP), dimana ESP8266 dapat menerima akses WiFi.
Dari hasil percobaan, jika sebagai Access Point hanya bisa
menerima 2 koneksi WiFi secara bersamaan.
Tabel 2.1 Data Sheet Wifi Module 8266
`Deskripsi
Min
Tipe
Input frequency
2412
Input impedance
50
Input reflection
Output power of PA for 72,2 14
15
Mbps
Output power of PA for 11b 17.5 18.5
mode
Sensitivity
CKK, 1Mbps
-98
CKK, 11Mbps
-91
6Mbps (1/2 BPSK)
-93
54Mbps (3/4 64-QAM)
-75
HT20, MCS7 (65Mbps, 72,2
-71
Mbps)
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
Max
Unit
2484 MHz
Ω
-10
dB
16
dBm
19.5
dBm
dBm
dBm
dBm
dBm
dBm
9
2.3
ARDUINO
Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source,
diturunkan dari wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan
elektronik dalam berbagai bidang. Hardwarenya memiliki prosesor Atmel AVR
dan softwarenya memiliki bahasa pemrograman sendiri. Saat ini Arduino sangat
populer di seluruh dunia. Banyak pemula yang belajar mengenal robotika dan
elektronika lewat Arduino karena mudah dipelajari. Tapi tidak hanya pemula, para
hobbyist atau profesional pun ikut senang mengembangkan aplikasi elektronik
menggunakan Arduino. Bahasa yang dipakai dalam Arduino bukan assembler
yang relatif sulit, tetapi bahasa C yang disederhanakan dengan bantuan libraries
Arduino. Arduino juga menyederhanakan proses bekerja dengan mikrokontroler.
Tidak perlu perangkat chip programmer karena didalamnya sudah ada bootloadder
yang akan menangani upload program dari komputer, sudah memiliki sarana
komunikasi USB, Sehingga pengguna laptop yang tidak memiliki port
serial/RS323 bisa menggunakannya, dan memiliki modul siap pakai ( Shield )
yang bisa ditancapkan pada board arduino. Arduino Uno berbeda dari semua
papan sebelumnya dalam hal tidak menggunakan FTDI chip driver USB-to-serial.
Sebaliknya, fitur Atmega16U2 (Atmega8U2 sampai versi R2) diprogram sebagai
konverter USB-to-serial. Revisi 2 dari Uno memiliki resistor pulling 8U2 HWB
yang terhubung ke tanah, sehingga lebih mudah untuk menggunakan mode DFU.
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
10
Gambar 2.3 Board Arduino Uno
"Uno" dalam bahasa Italia berarti satu, alasan diberi nama tersebut adalah
untuk menandai peluncuran Arduino 1.0. Uno dan versi 1.0 akan menjadi versi
referensi dari Arduino, dan akan terus berkembang.
Tabel 2.2 Spesifikasi Board Arduino Uno
Mikrokontroler
ATmega328
Operasi tegangan
5Volt
Input tegangan
disarankan 7-11Volt
Input tegangan batas
6-20Volt
Pin I/O digital
14 (6 bisa untuk PWM)
Pin Analog
6
Arus DC tiap pin I/O
50mA
Arus DC ketika 3.3V
50mA
32 KB (ATmega328) dan 0,5 KB
Memori flash
digunakan oleh bootloader
SRAM
2 KB (ATmega328)
EEPROM
1 KB (ATmega328)
Kecepatan clock
16 Hz
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
11
2.3.1 Daya atau Power
Arduino Uno dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu
daya eksternal. Sumber daya dipilih secara otomatis. Untuk sumber daya
Eksternal (non-USB) dapat berasal baik dari adaptor AC-DC atau baterai.
Adaptor ini dapat dihubungkan dengan memasukkan 2.1mm jack DC ke
colokan listrik board. Baterai dapat dimasukkan pada pin header Gnd dan Vin
dari konektor daya. Board dapat beroperasi pada pasokan eksternal dari 6
sampai 20 volt. Jika Anda menggunakan tegangan kurang dari 6 volt mungkin
tidak akan stabil. Jika menggunakan lebih dari 12V, regulator tegangan bisa
panas dan merusak papan. Rentang yang dianjurkan adalah 7 sampai 12 volt.
Pin listrik yang tersedia adalah sebagai berikut:
a.
Vin. Input tegangan ke board Arduino ketika menggunakan sumber daya
eksternal. Anda dapat menyediakan tegangan melalui pin ini, atau, jika
Anda ingin memasok tegangan melalui colokan listrik, gunakan pin ini.
b.
5V. Pin ini merupakan output 5V yang telah diatur oleh regulator papan
Arduino. Board dapat diaktifkan dengan daya, baik dari colokan listrik DC
(7 - 12V), konektor USB (5V), atau pin VIN board (7-12V). Jika Anda
memasukan tegangan melalui pin 5V atau 3.3V secara langsung (tanpa
melewati regulator) dapat merusak papan Arduino. Penulis tidak
menyarankan itu.
c.
Tegangan pada pin 3V3. 3.3Volt dihasilkan oleh regulator on-board.
Menyediakan arus maksimum 50 mA.
d.
GND. Pin Ground.
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
12
e.
IOREF. Pin ini di papan Arduino memberikan tegangan referensi ketika
mikrokontroler beroperasi. Sebuah shield yang dikonfigurasi dengan benar
dapat membaca pin tegangan IOREF sehingga dapat memilih sumber daya
yang tepat agar dapat bekerja dengan 5V atau 3.3V.
2.3.2 Memori
ATmega328 memiliki 32 KB (dengan 0,5 KB digunakan untuk
bootloader). ATmega328 juga memiliki 2 KB dari SRAM dan 1 KB EEPROM
(yang dapat dibaca dan ditulis dengan perpustakaan / library EEPROM)
2.3.3 Input dan Output
Masing-masing dari 14 pin digital Uno dapat digunakan sebagai input
atau output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead().
Mereka beroperasi pada tegangan 5 volt. Setiap pin dapat memberikan atau
menerima maksimum 40 mA dan memiliki resistor pull-up internal (terputus
secara default) dari 20-50 kOhms. Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi
spesial :
a. Serial: pin 0 (RX) dan 1 (TX) Digunakan untuk menerima (RX) dan
mengirimkan (TX) data serial TTL. Pin ini terhubung dengan pin
ATmega8U2 USB-to-Serial TTL.
b. Eksternal Interupsi: Pin 2 dan 3 dapat dikonfigurasi untuk memicu
interrupt pada nilai yang rendah (low value), rising atau falling edge, atau
perubahan nilai. Lihat fungsi attachInterrupt() untuk rinciannya.
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
13
c. PWM: Pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11 Menyediakan 8-bit PWM dengan fungsi
analogWrite()
d. SPI: pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK) mendukung
komunikasi SPI dengan menggunakan perpustakaan SPI
e. LED: pin 13. Built-in LED terhubung ke pin digital 13. LED akan
menyala ketika diberi nilai HIGH.
Arduino Uno memiliki 6 input analog, berlabel A0 sampai A5, yang
masing-masing menyediakan resolusi 10 bit (yaitu 1024 nilai yang
berbeda). Secara default mereka mengukur dari ground sampai 5 volt,
perubahan tegangan maksimal menggunakan pin AREF dan fungsi
analogReference(). Selain itu, beberapa pin tersebut memiliki spesialisasi
fungsi, yaitu TWI: pin A4 atau SDA dan A5 atau SCL mendukung
komunikasi TWI menggunakan perpustakaan Wire. Ada beberapa pin
lainnya yang tertulis di board :
a.
Aref. Tegangan referensi untuk input analog. Dapat digunakan dengan
fungsi analogReference().
b.
Reset. Gunakan LOW untuk me-reset mikrokontroler. Biasanya digunakan
untuk menambahkan tombol reset.
2.3.4 Komunikasi
Arduino Uno memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan
komputer,
Arduino
lain,
atau
mikrokontroler
lainnya.
ATmega328
menyediakan UART TTL (5V) komunikasi serial, yang tersedia pada pin
digital 0 (RX) dan 1 (TX). Pada ATmega16U2 saluran komunikasi serial
melalui USB dan muncul sebagai com port virtual untuk perangkat lunak pada
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
14
komputer. Firmware 16U2 menggunakan standar driver USB COM, dan tidak
ada driver eksternal diperlukan. Namun, pada Windows, diperlukan file .inf.
Perangkat lunak Arduino termasuk monitor serial yang memungkinkan data
tekstual sederhana akan dikirim ke dan dari papan Arduino. RX dan TX LED
di papan akan berkedip ketika data sedang dikirim melalui chip USB-to-serial
dan koneksi USB komputer (tetapi tidak untuk komunikasi serial pada pin 0
dan 1). ATmega328 juga mendukung I2C (TWI) dan komunikasi SPI.
Perangkat
lunak
Arduino
termasuk
perpustakaan
Wire
berfungsi
menyederhanakan penggunaan bus I2C. Untuk komunikasi SPI, menggunakan
perpustakaan SPI.
2.3.5 Perlindungan Arus USB
Arduino Uno memiliki polyfuse reset yang melindungi port USB
komputer Anda dari arus pendek atau berlebih. Meskipun kebanyakan
komputer memberikan perlindungan internal sendiri, sekering menyediakan
lapisan perlindungan tambahan. Jika lebih dari 500 mA, sekering otomatis
bekerja.
2.3.6 Pemrograman
Arduino Uno dapat diprogram dengan software. Arduino adalah
software open source yang memudahkan anda untuk menulis kode program
dan meng-upload-nya ke board Arduino. Software Arduino dapat berjalan pada
Windows, Mac OS X, dan Linux. Software ini ditulis dalam bentuk Java dan
berbasis processing, avr-gcc, dan perangkat lunak open source lainnya.
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
15
2.3.7 Karakteristik Fisik
Panjang maksimum dan lebar PCB Uno masing-masing adalah 2,7 dan
2,1 inci, dengan konektor USB dan colokan listrik yang melampaui dimensi
tersebut. Empat lubang sekrup memungkinkan board harus terpasang ke
permukaan. Jarak antara pin digital 7 dan 8 adalah 0,16", tidak seperti pin
lainnya.
2.4
BAHASA PEMOGRAMAN
Bahasa pemrograman adalah instruksi standar untuk memerintah komputer
yang memiliki fungsi tertentu. Bahasa pemrograman ini adalah satu set aturan
sintaks dan semantik yang digunakan untuk mendefinisikan program komputer.
Bahasa ini memungkinkan seorang programmer dapat menentukan mana yang
data yang akan diproses oleh komputer, bagaimana data ini akan disimpan /
diteruskan, dan langkah-langkah apa yang persis jenis yang akan diambil dalam
berbagai situasi.
2.4.1
Bahasa Pemrograman C
Bahasa C adalah bahasa pemrograman yang dapat dikatakan berada
diantara bahasa beraras rendah dan beraras tinggi. Bahasa beraras rendah artinya
bahasa yang berorientasi pada mesin dan beraras tinggi berorientasi pada manusia.
Bahasa beraras rendah, misalnya bahasa assembler, bahasa ini ditulis dengan
sandi yang dimengerti oleh mesin saja, oleh karena itu hanya digunakan bagi yang
memprogram mikroprosesor. Bahasa beraras rendah merupakan bahasa yang
membutuhkan kecermatan yang teliti bagi pemrogram karena perintahnya harus
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
16
rinci, ditambah lagi masing-masing pabrik mempunyai sandi perintah sendiri.
Bahasa tinggi relatif mudah digunakan, karena ditulis dengan bahasa manusia
sehingga mudah dimengerti dan tidak tergantung mesinnya. Bahasa beraras tinggi
biasanya digunakan pada komputer. Pencipta bahasa C adalah Brian W.
Kernighan dan Denis M. Ritchi, sekitar tahun 1972. Penulisan program dalam
bahasa C dilakukan dengan membagi dalam blok-blok, sehingga bahasa C disebut
dengan bahasa terstruktur. Bahasa C dapat digunakan di berbagai mesin dengan
mudah, mulai dari PC sampai dengan mainframe, dengan berbagai sistem operasi
misalnya DOS, UNIX, VMS dan lain-lain.
2.4.2
Bahasa Pemograman Python
Python adalah bahasa pemrograman interpretatif multiguna dengan filosofi
perancangan yang berfokus pada tingkat keterbacaan kode. Python diklaim
sebagai bahasa yang menggabungkan kapabilitas, kemampuan, dengan sintaksis
kode yang sangat jelas, dan dilengkapi dengan fungsionalitas pustaka standar yang
besar
serta
komprehensif.
Pada
awalnya,
motivasi
pembuatan
bahasa
pemrograman ini adalah untuk bahasa skrip tingkat tinggi pada sistem operasi
terdistribusi Amoeba. Bahasa pemrograman ini menjadi umum digunakan untuk
kalangan engineer seluruh dunia dalam pembuatan perangkat lunaknya, bahkan
beberapa perusahaan menggunakan python sebagai pembuat perangkat lunak
komersial. Python merupakan bahasa pemrograman yang freeware atau perangkat
bebas dalam arti sebenarnya, tidak ada batasan dalam penyalinannya atau
mendistribusikannya. Lengkap dengan source codenya, debugger dan profiler,
antarmuka yang terkandung di dalamnya untuk pelayanan antarmuka, fungsi
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
17
sistem, GUI (antarmuka pengguna grafis), dan basis
datanya. Saat ini kode
python dapat dijalankan di berbagai platform sistem operasi, beberapa di
antaranya adalah: Linux/Unix, Windows, Mac OS X, Java Virtual Machine, OS/2,
Amiga, Palm,Symbian (untuk produk-produk Nokia) Python dikembangkan oleh
Guido van Rossum pada tahun 1990 di CWI, Amsterdam sebagai kelanjutan dari
bahasa pemrograman ABC. Versi terakhir yang dikeluarkan CWI adalah
1.2.
Tahun 1995, Guido pindah ke CNRI sambil terus melanjutkan pengembangan
Python. Versi terakhir yang dikeluarkan adalah 1.6. Tahun 2000, Guido dan para
pengembang inti Python pindah ke BeOpen.com yang merupakan sebuah
perusahaan komersial dan membentuk BeOpen PythonLabs. Python
2.0
dikeluarkan oleh BeOpen. Setelah mengeluarkan Python 2.0, Guido dan beberapa
anggota tim PythonLabs pindah ke DigitalCreations, saat ini pengembangan
Python terus dilakukan oleh sekumpulan pemrogram yang dikoordinir Guido dan
Python Software Foundation. Python Software Foundation adalah sebuah
organisasi non-profit yang dibentuk sebagai pemegang hak cipta intelektual
Python sejak versi 2.1 dan dengan demikian mencegah Python dimiliki oleh
perusahaan komersial. Saat ini distribusi Python sudah mencapai versi 2.6.1 dan
versi 3.0. Nama Python dipilih oleh Guido sebagai nama bahasa ciptaannya
karena kecintaan guido pada acara televisi Monty Pythons Flying Circus. Oleh
karena itu seringkali ungkapan-ungkapan khas dari acara tersebut seringkali
muncul dalam korespondensi antar pengguna Python.
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
18
2.5
MOTOR DC
Motor DC adalah jenis motor listrik yang bekerja menggunakan sumber
tegangan DC. Motor DC atau motor arus searah sebagaimana namanya,
menggunakan arus langsung dan tidak langsung/direct-unidirectional. Motor DC
digunakan pada penggunaan khusus dimana diperlukan penyalaan torque yang
tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas.
Gambar 2.4 Motor DC
2.5.1
Kutub Medan Magnet
Secara sederhada digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan
menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang
stasioner dan kumparan motor DC yang menggerakan bearing pada ruang diantara
kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara dan
kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi bukaan diantara kutubkutub dari utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek
terdapat satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet menerima listrik dari
sumber daya dari luar sebagai penyedia struktur medan.
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
19
2.5.2 Kumparan Motor DC
Bila arus masuk menuju kumparan motor DC, maka arus ini akan menjadi
elektromagnet. kumparan motor DC yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as
penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil,
kumparan motor DC berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutubkutub, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi,
arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan kumparan motor
DC.
2.5.3
Kommutator Motor DC
Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya adalah
untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo. Komutator juga membantu
dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya. Laju torsi dan arah dapat
diubah sesuai beban bekerja pada tegangan rendah. Konduktor yang mengalirkan
arus akan merasakan gaya di dalam medan magnet.
2.5.4
Armatur / Jangkar
Bila arus masuk menuju jangkar, maka arus ini akan menjadi
elektromagnet. Jangkar yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak
untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, jangkar berputar
dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan
selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk
merubah kutub-kutub utara dan selatan.
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
20
2.5.5 Kelebihan dan Kekurangan Motor DC
Keuntungan utama motor DC adalah kecepatannya mudah dikendalikan
dan tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor DC ini dapat dikendalikan
dengan mengatur :
a. Tegangan jangkar – meningkatkan tegangan jangkar akan
meningkatkan kecepatan.
b. .Arus medan – menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan.
Motor DC tersedia dalam banyak ukuran, namun penggunaannya pada
umumnya dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah, penggunaan
daya rendah hingga sedang, seperti peralatan mesin dan rolling mills, sebab sering
terjadi masalah dengan perubahan arah arus listrik mekanis pada ukuran yang
lebih besar. Motor tersebut dibatasi hanya untuk penggunaan di area yang bersih
dan tidak berbahaya sebab risiko percikan api pada sikatnya. Selain itu motor DC
juga relatif mahal dibanding motor AC.
2.6
HCSR-04
HC-SR04 yang merupakan sensor jarak yang digunakan pada rangkaian
ini umumnya berbentuk papan elektronik ukuran kecil dengan beberapa rangkaian
elektronik. HC-SR04 berfungsi sebagai sensor jarak dengan metode gelombang
ultrasonik dan 2 buah transducer. Dari 2 buah transducer ini, salah satu berfungsi
sebagai transmitter dan satu lagi sebagai receiver. Ada juga modul yang hanya
mempunyai 1 buah transducer, berfungsi sebagai transmitter dan receiver
sekaligus. Ultrasonic modul ini bekerja dengan cara menghasilkan gelombang
suara pada frekuensi tinggi, yang kemudian dipancarkan oleh bagian transmitter.
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
21
Pantulan gelombang suara yang mengenai benda didepannya akan ditangkap oleh
bagian receiver. Dengan mengetahui lamanya waktu antara dipancarkannya
gelombang suara sampai ditangkap kembali, kita dapat menghitung jarak benda
yang ada didepan modul tersebut. Kita mengetahui kecepatan suara adalah
340m/detik. Lamanya waktu tempuh gelombang suara dikalikan kecepatan suara,
kemudian dibagi 2 akan menghasilkan jarak antara ultrasonik modul dengan
benda didepannya. HC-SR04 memiliki 4 pin yaitu VCC, TRIG, ECHO dan GND.
Ada juga modul yang pin TRIG dan ECHO-nya digabung menjadi satu dan
pemakaiannya berganti-ganti
Gambar 2.5 HCSR-04 (Ultrasonic)
2.6.1
Sistem kerja
 Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan frekuensi tertentu
dan dengan durasi waktu tertentu. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas
20kHz. Untuk mengukur jarak benda (sensor jarak), frekuensi yang umum
digunakan adalah 40kHz.
 Sinyal yang dipancarkan akan merambat sebagai gelombang bunyi dengan
kecepatan sekitar 340 m/s. Ketika menumbuk suatu benda, maka sinyal
tersebut akan dipantulkan oleh benda tersebut.
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
22
 Setelah gelombang pantulan sampai di alat penerima, maka sinyal tersebut
akan diproses untuk menghitung jarak benda tersebut. Jarak benda
dihitung berdasarkan rumus :
Gambar 2.6 Sistem HCSR-04 (Ultrasonic)
Setelah sinyal tersebut sampai di penerima ultrasonik, kemudian sinyal
tersebut akan diproses untuk menghitung jaraknya. Jarak dihitung
berdasarkan rumus:
𝑆=
0.058 × 𝑡
2
((2.1)
Dimana:
S = jarak antara sensor ultrasonik dengan bidang pantul
t = selisih waktu antara pemancaran gelombang ultrasonik sampai diterima
kembali oleh bagian penerima ultrasonik.
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
23
2.6.2 Rangkaian Sensor HCSR-04
a. Piezoelektrik
Piezoelektrik berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi
mekanik. Bahan piezoelektrik adalah material yang memproduksi medan
listrik ketika dikenai regangan atau tekanan mekanis. Sebaliknya, jika
medan listrik diterapkan, maka material tersebut akan mengalami regangan
atau tekanan mekanis. Jika rangkaian pengukur beroperasi pada mode
pulsa elemen piezoelektrik yang sama, maka dapat digunakan sebagai
transmitter dan reiceiver. Frekuensi yang ditimbulkan tergantung pada
osilatornya yang disesuiakan frekuensi kerja dari masing-masing
transduser. Karena kelebihannya inilah maka tranduser piezoelektrik lebih
sesuai digunakan untuk sensor ultrasonik.
b. Transmitter
Transmitter adalah sebuah alat yang berfungsi sebagai pemancar
gelombang ultrasonik dengan frekuensi tertentu (misal, sebesar 40 kHz)
yang dibangkitkan dari sebuah osilator. Untuk menghasilkan frekuensi 40
KHz, harus di buat sebuah rangkaian osilator dan keluaran dari osilator
dilanjutkan menuju penguat sinyal. Besarnya frekuensi ditentukan oleh
komponen RLC / kristal tergantung dari disain osilator yang digunakan.
Penguat sinyal akan memberikan sebuah sinyal listrik yang diumpankan
ke piezoelektrik dan terjadi reaksi mekanik sehingga bergetar dan
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
24
memancarkan gelombang yang sesuai dengan besar frekuensi pada
osilator.
c. Receiver
Receiver terdiri dari transduser ultrasonik menggunakan bahan
piezoelektrik, yang berfungsi sebagai penerima gelombang pantulan yang
berasal dari transmitter yang dikenakan pada permukaan suatu benda atau
gelombang langsung LOS (Line of Sight) dari transmitter. Oleh karena
bahan piezoelektrik memiliki reaksi yang reversible, elemen keramik akan
membangkitkan tegangan listrik pada saat gelombang datang dengan
frekuensi yang resonan dan akan menggetarkan bahan piezoelektrik
tersebut.
Tabel 2.3 Spesifikasi HCSR-04
Voltage
DC 5v
Current
15mA
Frequency
40Hz
Max Range
4m
Min Range
2cm
Trigger Input Signal
10µS TTL pulse
Dimension
45x20x15mm
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
25
2.7
MOTOR DRIVER L298N
Motor Driver merupakan sebuah motor driver berbasis IC L298 dual H-
bridge. Motor driver ini berfungsi untuk mengatur arah ataupun kecepatan motor
DC. Diperlukannya rangkaian motor driver ini karena pada umumnya motor DC
akan bekerja dengan membutuhkan arus lebih dari 250 mA. Untuk beberapa IC
seperti keluarga ATMega tidak bisa memberikan arus melebihi nilai tersebut.
Gambar 2.7 Motor Driver L298N
Motor driver ini bekerja untuk menggerakan maksimal 2 motor DC
terpisah atau bisa digunakan untuk 1 motor stepper bipolar 2 fasa, menggunakan
masukan logic-level dari Arduino atau jenis kit mikrokontroler yang lain.
Pin-pinnya terdiri dari:
1.
Out 1, Out 2
: Mengatur/menjalankan motor DC A
2.
Out 3, Out 4
: Mengatur/menjalankan motor DC B
3.
GND
: Penghubung ground
4.
5V
: Sumber suplai tegangan 5V ke modul
5.
EnA
: Mengaktifkan PWM untuk motor DC A
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
26
6.
In1, In2
: Mengatur masukan ke motor DC A
7.
In3, In4
: Mengatur masukan ke motor DC B
8.
EnB
: Mengaktifkan PWM untuk motor DC B
Prinsip kerja dari motor driver L298N dapat ditunjukkan melalui tabeltabel dibawah berikut ini.
Tabel 2.4 Prinsip Kerja Motor Driver L298N Untuk Keluaran Motor A
Input Logika
Keluaran Motor
In1
In2
0
1
Motor A berputar searah jarum jam (CW)
1
0
Motor A berputar berlawanan arah jarum jam (CCW)
1
1
Motor A tidak berputar
0
0
Motor A tidak berputar
Tabel 2.5 Prinsip Kerja Motor Driver L298N Untuk Keluaran Motor B
Input Logika
Keluaran Motor
In3
In4
0
1
Motor B berputar searah jarum jam (CW)
1
0
Motor B berputar berlawanan arah jarum jam (CCW)
1
1
Motor B tidak berputar
0
0
Motor B tidak berputar
Spesifikasi yang dimiliki modul motor driver L298N :
Double H-bridge Drive Chip berupa L298N
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
27
Logical Voltage
: 5V
Drive Voltage
: 5V-35V
Logical Current
: 0-36mA
Drive Current
: 2A Max power: 25W
Dimensi
: 43 x 43 x 26mm
Berat
: 26g
2.8
THINGSPEAK
ThingSpeak merupakan open source Internet of Things aplikasi untuk
menyimpan dan mengambil data dari hal-hal yang menggunakan HTTP melalui
Internet atau melalui Local Area Network.
Gambar 2.8 Blok Diagram Thingspeak
Fitur dari Thingspeak :
 Open API
 Real-time data collection
 Geolocation data
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
28
 Data processing
 Data visualizations
 Device status messages
 Plugins
Internet of Things (IoT) menyediakan akses ke berbagai perangkat
embedded dan layanan web. ThingSpeak adalah platform IoT yang
memungkinkan kita untuk mengumpulkan, menyimpan, menganalisis,
memvisualisasikan, dan bertindak atas data dari sensor atau aktuator, seperti
Arduino, Raspberry Pi , BeagleBone Hitam, dan perangkat keras lainnya.
Misalnya, dengan ThingSpeak kita dapat membuat aplikasi sensor-logging,
aplikasi pelacakan lokasi. ThingSpeak berfungsi sebagai pengumpul data
yang mengumpulkan data dari perangkat node dan juga memungkinkan data
yang akan diambil ke dalam lingkungan perangkat lunak untuk analisis
historis data. (Ulan, 2016)
Gambar 2.9 Logo Thingspeak
2.9
POWER SUPPLY
Power Supply adalah suatu perangkat yang dapat melakukan penurunan
tegangan listrik dari 220V AC menjadi 12V DC, 5V DC atau 3,3V DC. Yang
digunakan disini yaitu 5V DC.
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
29
Gambar 2.10 Power Supply
2.10
UKURAN STATISTIK
Setiap kegiatan yang berkaitan dengan statistic, selalu berhubungan
dengan data. Menurut kamus besar Bahasa Indonesia pengertian data adalah
keterangan yang benar dan nyata. Tujuan pengumpulan data adalah untuk
memperoleh gambaran suatu keadaan dan untuk dasar pengambilan keputusan.
Pengumpulan data merupakan fungsi pertama dari statistika. Setelah data
terkumpul dalam bentuk tabel atau diagram maka dapat menentukan beberapa
ukuran statistic agar gambaran yang diperoleh data observasi lebih lengkap.
Suatu ukuran nilai yang diperoleh dari nilai data observasi dan mempunyai
kecenderungan berada di tengah-tengah nilai data observasi. Ukuran gejala pusat
dipakai sebagai alat atau sebagai parameter untuk dapat digunakan sebagai bahan
pegangan dalam menafsirkan suatu gejala atau suatu yang akanditeliti berdasarkan
hasil pengolahan data yag dikumpulkan. Beberapa ukuran gejala pusat adalah
sebagai berikut:
1. Rata-rata (mean) merupakan suatu nilai rata-rata dari semua nilai data
observasi (µ). Nilai rata-rata ada dua jenis, yaitu:
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
30
a) Rata-rata data observasi tidak berkelompok, rumusnya adalah
sebagai berikut:
∑𝑁
𝑖=1 𝑥
𝜇=
𝑁
(
(2.2)
Dimana:
µ = rata-rata data observasi
∑ = jumlah
x = nilai data observasi
N = banyaknya data observasi
b) Rata-rata data obervasi berkelompok, rumusnya adalah sebagai
berikut:
𝜇=
∑(𝑓 × 𝑀)
∑𝑓
(
(2.3)
Dimana:
µ = rata-rata data observasi
f = frekuensi
M = nilai tengah
2. Median merupakan nilai data observasi yang berada di tengah-tengah
urutan data tersebut (data observasi yang membagi data menjadi dua
bagian yang sama banyak). Nilai data media diberi symbol Md.
3. Modus merupakan observasi yang mempunyai frekuensi tinggi.
(Widyantini dkk, 2004)
Salah Relatif (nisbi) merupakan besar kecilnya kesalahan hasil
pengukuran sebenarnya dapat ditentukan oleh ketelitian alat ukur yang
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
31
digunakan. Oleh karena itu harus dipilih alatukur yang sesuai dengan
kebutuhan. Besarnya sebuah kesalahan yang sama, mungkin lebih penting
dalam masalah tertentu, tetapi tidak dalam masalah lain. Rumus kesalahan
relatif adalah sebagai berikut: (Ismayani,2010)
𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑓 =
𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ 𝑚𝑢𝑡𝑙𝑎𝑘
ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛
(
(2.4)
Persentase kesalahan merupakan salah relatif dalam bentuk persen.
Rumus presentase kesalahan adalah sebagai berikut:
(
𝑝𝑒𝑟𝑠𝑒𝑛𝑡𝑎𝑠𝑒 𝑘𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = 𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑓 × 100%
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
((2.5)