BAB II LANDASAN TEORI

5
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1.
Arduino Uno
Arduino uno adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open
source yang di dalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroler
dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Arduino adalah sebuah board
mikrokontroller yang berbasis ATmega328. Arduino memiliki 14 pin input/output
yang mana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM, 6 analog input, crystal
osilator 16 MHz, koneksi USB, jack power, kepala ICSP, dan tombol reset. Arduino
mampu men-support mikrokontroller; dapat dikoneksikan dengan komputer
menggunakan kabel USB. Berikut gambar 2.1 adalah pin-pin pada kit arduino uno
yang digunakan pada rancangan alat ini :
Gambar 2.1 Arduino Uno
6
2.1.1. Diagram Blok dan Fungsi PIN Arduino
Berikut gambar 2.2 adalah bentuk diagram blok dari arduino :
Gambar 2.2. Diagram Blok Arduino
Fungsi PIN pada kit Arduino pada gambar 2.2 adalah sebagai berikut :
 PIN Power
Arduino dapat diberikan power melalui koneksi USB atau power supply.
Powernya diselek secara otomatis. PIN power terdapat pada kaki 1 sampai kaki 6.
7
Power supply dapat menggunakan adaptor DC atau baterai. Adaptor dapat
dikoneksikan dengan memasang jack adaptor pada koneksi port input supply. Board
arduino dapat dioperasikan menggunakan supply dari luar sebesar 6 - 20 volt. Jika
supply kurang dari 7V, kadangkala pin 5V akan menyuplai kurang dari 5 volt dan
board bisa menjadi tidak stabil. Jika menggunakan lebih dari 12 V, tegangan di
regulator bisa menjadi sangat panas dan menyebabkan kerusakan pada board.
Rekomendasi tegangan ada pada 7 sampai 12 volt.
Penjelasan pada pin power adalah sebagai berikut :
 Vin
Tegangan input ke board arduino ketika menggunakan tegangan dari luar (seperti
yang disebutkan 5 volt dari koneksi USB atau tegangan yang diregulasikan).
Pengguna dapat memberikan tegangan melalui pin ini, atau jika tegangan suplai
menggunakan power jack, aksesnya menggunakan pin ini.
 5V
Regulasi power supply digunakan untuk power mikrokontroller dan komponen
lainnya pada board. 5V dapat melalui Vin menggunakan regulator pada board, atau
supply oleh USB atau supply regulasi 5V lainnya.
 3V3
Suplai 3.3 volt didapat oleh FTDI chip yang ada di board. Arus maximumnya adalah
50mA.
 Pin Ground berfungsi sebagai jalur ground pada arduino.
8
 Memori
ATmega328 memiliki 32 KB flash memori untuk menyimpan kode, juga 2 KB
yang digunakan untuk bootloader. ATmega328 memiliki 2 KB untuk SRAM dan 1
KB untuk EEPROM. Input dan Output Setiap 14 pin digital pada arduino dapat
digunakan sebagai input atau output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(),
dan digitalRead(). Input/output dioperasikan pada 5 volt. Setiap pin dapat
menghasilkan atau menerima maximum 40 mA dan memiliki internal pull-up resistor
(disconnected oleh default) 20- 50 KOhms.
Beberapa pin memiliki fungsi sebagai berikut :
 Serial : 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirim
(TX) TTL data serial. Pin ini terhubung pada pin yang koresponding dari USB
FTDI ke TTL chip serial.
 Interupt eksternal : 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasikan untuk trigger
sebuah interap pada low value, rising atau falling edge, atau perubahan nilai.
 PWM : 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Mendukung 8-bit output PWM dengan fungsi
analogWrite().
 LED : 13. Ini adalah dibuat untuk koneksi LED ke digital pin 13. Ketika pin
bernilai HIGH, LED hidup, ketika pin LOW, LED mati.
 Konektor USB
Konektor USB adalah soket untuk kabel USB yang disambungkan ke
komputer atau laptop. Berfungsi untuk mengirimkan program ke Arduino dan
juga sebagai port komunikasi serial.
9
 Input / Output Digital
Input/Output Digital atau digital pin adalah pin-pin untuk menghubungkan
Arduino dengan komponen atau rangkaian digital. Input/Output digital pada
KIT arduino terdapat pada kaki 1 samapai kaki 13. Misalnya kalau ingin
membuat LED berkedip, LED tersebut bisa dipasang pada salah satu pin I/O
digital dan ground. Komponen lain yang menghasilkan output digital atau
menerima input digital bisa disambungkan ke pin-pin ini.
 Input Analog
Input Analog atau analog pin adalah pin-pin yang berfungsi untuk menerima
sinyal dari komponen atau rangkaian analog. Misalnya dari potensiometer,
sensor suhu, sensor cahaya, dsb.
 Baterai / Adaptor
Soket baterai atau adaptor digunakan untuk menyuplai Arduino dengan
tegangan dari baterai/adaptor 9V pada saat Arduino sedang tidak
disambungkan ke komputer. Kalau Arduino sedang disambungkan ke
komputer melalui USB, Arduino mendapatkan suplai tegangan dari USB, jadi
tidak perlu memasang baterai/adaptor saat memprogram Arduino.
2.2. Pemrograman Dasar Arduino Uno
Struktur dasar arduino hanya terjadi dalam dua bagian:
Void setup()
{
// Statement; di eksekusi satu kali}
10
Void loop()
{
// Statement; di eksekusi terus menerus
}

Setup
Fungsi setup() hanya dipanggil satu kali ketika program pertama kali di jalankan.
Ini digunakan untuk mendifinisikan mode pin atau memulai komunikasi serial.
Fungsi setup() harus di ikut sertakan dalam program ,walaupun tidak ada statement
yang di jalankan.
Contoh pemrograman yang menggunakan fungsi setup sebagai berikut:
Void setup ()
{
pinMode(3,OUTPUT) ; // men-set “pin” 3 sebagai Output
pinMode(6, INPUT); // men-set pin 6 sebagai Input
Serial.begin(9600);
}
Keterangan:
pinMode() = berfungsi untuk mengatur fungsi sebuah pin sebagai INPUT atau
OUTPUT.
Serial.begin(9600)
menginisialisasinya.

Loop
=
digunakan
untuk
mengaktifkan
fitur
UART
dan
11
Setelah melakukan fungsi setup() maka secara langsung akan melakukan fungsi
loop() secara berurutan dan melakukan instruksi-instruksi ayang ada dalam fungsi
loop().
void loop()
{
If (digitalRead(6)==HIGH) // membaca input digital pin 6
{
xstart = millis(); //aktifkan timer
digitalWrite(3, HIGH); // nyalakan pin 3
delay(1000); // pause 1detik
digitalWrite(3, LOW); // matikan pin 3
}
}
Keterangan:

digitalWrite : Untuk memberikan nilai LOW dan HIGH pada sebuah pin
output.

Delay : Untuk memberikan waktu tunda dalam satuan millisekon.

digitalRead : Untuk membaca logika LOW dan HIGH.
12
2.2.1. Struktur Pengaturan Program
Program sangat tergantung pada pengaturan apa yang akan dijalankan
berikutnya, berikut ini adalah elemen dasar pengaturan program:
 if..else, dengan format seperti berikut ini:
if (kondisi) { }
else if (kondisi) { }
else { }
Dengan struktur seperti diatas program akan menjalankan kode yang ada di dalam
kurung kurawal jika kondisinya TRUE, dan jika tidak (FALSE) maka akan diperiksa
apakah kondisi pada else if dan jika kondisinya FALSE maka kode pada else yang
akan dijalankan.
 for, dengan format seperti berikut ini:
for (int i = 0; i < #pengulangan; i++) { }
Digunakan bila anda ingin melakukan pengulangan kode di dalam kurung kurawal
beberapa kali, ganti #pengulangan dengan jumlah pengulangan yang diinginkan.
Melakukan penghitungan ke atas dengan i++ atau ke bawah dengan i–.
Input/Output Digital
a. pinMode(pin, mode)
Digunakan untuk menetapkan mode dari suatu pin, pin adalah nomor pin yang akan
digunakan dari 0-19 (pin analog 0-5 adalah 14-19). Mode yang bisa digunakan adalah
INPUT atau OUTPUT.
b. digitalWrite(pin, value)
13
Ketika sebuah pin ditetapkan sebagai OUTPUT, pin tersebut dapat dijadikan HIGH
(ditarik menjadi 5 volts) atau LOW (diturunkan menjadi ground).
c. digitalRead(pin)
Ketika sebuah pin ditetapkan sebagai INPUT maka anda dapat menggunakan kode ini
untuk mendapatkan nilai pin tersebut apakah HIGH (ditarik menjadi 5 volts) atau
LOW (diturunkan menjadi ground).
Input/Output Analog
Arduino adalah mesin digital tetapi mempunyai kemampuan untuk beroperasi di
dalam alam analog (menggunakan trik). Berikut ini cara untuk menghadapi hal yang
bukan digital.
a. analogWrite(pin, value)
Beberapa pin pada Arduino mendukung PWM (pulse width modulation) yaitu pin 3,
5, 6, 9, 10, 11. Ini dapat merubah pin hidup (on) atau mati (off) dengan sangat cepat
sehingga membuatnya dapat berfungsi layaknya keluaran analog. Value (nilai) pada
format kode tersebut adalah angka antara 0 ( 0% duty cycle ~ 0V) dan 255 (100%
duty cycle ~ 5V).
b.
analogRead(pin)
Ketika pin analog ditetapkan sebagai INPUT anda dapat membaca keluaran voltasenya. Keluarannya berupa angka antara 0 (untuk 0 volts) dan 1024 (untuk 5 volts).
14
2.3. Visual Basic 6.0
Visual Basic 6.0 adalah salah suatu developement tools untuk membangun
aplikasi dalam lingkungan Windows. Dalam pengembangan aplikasi, Visual Basic
menggunakan pendekatan Visual untuk merancang user interface dalam bentuk form,
sedangkan untuk pemrogramannya menggunakan dialek bahasa Basic yang
cenderung mudah dipelajari.
Visual Basic telah menjadi tools yang terkenal bagi para pemula maupun para
developer. Visual Basic adalah bahasa pemrograman berbasis Microsoft Windows
yang merupakan Object Oriented Programming (OOP), yaitu pemrograman
berorientasi objek, Visual Basic menyediakan objek-objek yang sangat kuat, berguna
dan mudah. Dapat digunakan untuk membuat program dari yang sederhana sampai
yang kompleks
Dalam lingkungan Windows, User-interface sangat memegang peranan
penting, karena dalam pemakaian aplikasi yang kita buat, pemakai senantiasa
berinteraksi dengan User-interface tanpa menyadari bahwa dibelakangnya berjalan
instruksi-instruksi program yang mendukung tampilan dan proses yang dilakukan.
2.3.1. Mengenal Integrated Development Environment (IDE) VB 6.0
Aktifkan VB 6.0 melalui tombol Start > Programs > Microsoft Visual Studio
6.0 > Microsoft Visual Basic 6.0
Pilih Standard EXE dan klik tombol Open.
Bagian-bagian utama di dalam IDE VB 6.0 berikut ini :
15
Gambar 2.3. Tampilan Visual Basic
2.3.2. Komponen Visual Basic 6.0
Layar Visual Basic 6.0 hampir sama dengan layar program-program aplikasi
windows
pada
umumnya.
Kita
dapat
memindah-mindahkan,
menggeser,
memperbesar atau memperkecil ukuran setiap komponen layar Visual Basic 6.0
seperti kita memanipulasi layar windows.
Komponen-komponen dari lingkungan Visual Basic tersebut antara lain adalah :
16
1. Title Bar
Title bar merupakan batang judul dari program visual basic 6.0 yang terletak
pada bagian paling atas pada jendela program, selain itu berfungsi untuk
menampilkan judul atau nama jendela.
Fungsi title bar :

Memindahkan jendela dengan menggunakan proses drag and drop pada posisi
titlebar tersebut

Mengatur ukuran jendela dari ukuran maximize ke ukuran restore atau
sebaliknya dengan melakukan klik pada posisi titlebar tersebut.
2. Baris Menu
Menu merupakan kumpulan perintah-perintah yang dikelompokkan dalam
kriteria operasi yang dihasilkan. Visual Basic 6.0 menyediakan tiga belas menu,
keterangan masing-masing terdapat pada tabel berikut :
Tabel 2.1. Fungsi Menu Visual Basic 6.0
17
3. Toolbar
Kehadiran tombol-tombol speed pada toolbar akan sangat membantu dalam
mempercepat akses perintah (yang bias jadi tersembunyi di dalam tingkat-tingkat
hirarki). Sebab tombol speed berfungsi sama dengan perintah yang tersedia (dan
tersembunyi) di dalam menu.
4. Form
Form adalah bahan untuk pembuatan window. Kita meletakkan kontrol pada
form. Kontrol ini misalnya tombol, check box, radio button, memo label, panel dan
18
sebagainya. Pada form tersedia tombol minimize/restore dan close, ketiganya terletak
di pojok kanan atas. Ukuran form bisa diubah dengan drag dan drop tiga titik di
sebelah kanan, bawah dan pojok kanan bawah. Jika drag ke arah ke luar akan
memperbesar dan sebaliknya akan memperkecil.
Untuk mengaktifkan form ada tiga cara yaitu :
1. Klik tombol View Object pada Window Project.
2.
Dari Menu View klick perintah object.
3. Tekan tombol Shift +F7 pada keyboard.
5. Window Code
Window Code adalah window tempat kita menuliskan progam. Pada window
ini terdapat fasilitas yang cukup lengkap. Jika kita melakukan klik ganda pada sebuah
object yang berupa kontrol atau form maka window code ini akan langsung aktif dan
membawa kursor kita ke tempat penulisan program yang terkait dengan obyek
tersebut. Tempat penulisan berada diantara kata Private Sub dan End Sub.
Untuk mengaktifkan Window Code ada beberapa cara :
1. Klik tombol View Code pada Window Project.
2. Dari menu View klik perintah Code.
Pada Window Code ini terdapat dua buah fasilitas utama yaitu pemilih object dan
prosedur. Hasil pemilihan akan membawa kursor ke lokasi penulisan kode program
sesuai pemilihan kita.
19
6. Toolbox
Toolbox adalah tempat penyimpanan kontrol yang akan kita gunakan pada
program yang dipasangkan pada form. VB 6.0 menyediakan 21 kontrol.
Gambar 2.4. Toolbox
20
Tabel 2.2 Fungsi Toolbox
21
7. Project Explorer
Project
Explorer berfungsi
berbagai saran pengakses bagian-bagian
pembentuk project. Pada windows ini terdapat tiga tombol pengaktif untuk Windows
Code, Windows Object dan Toggle Folder. Juga terdapat diagram yang menampilkan
susunan folder penyimpanan file-file project. Secara default windows ini menempati
dock-nya sendiri, yaitu di sebelah kanan atas. Namun kita bisa membuatnya
mengambang keluar dock dengan cara mengklik atau drag keluar judul windows ini.
Untuk menampilkan windows ini dengan caranya adalah :
1. Dari menu View pilihlah Project Explorer.
2. Tekan tombol CTRL +R pada keyboard.
8. Window Properties
Window ini bertugas menyiapkan segala properti dari objek yang diperlukan
dalam perancangan user interface maupun pemrograman. Pada window ini terdapat
semua properti yang dimiliki oleh objek terpilih (cara memilih objek adalah klik
objek langsung pada diagram di project explorer atau klik langsung pada objeknya,
misalnya form).
22
Pada windows ini terdapat dua tab yang menampilkan properti dalam dua cara
sesuai dengan nama tab yaitu tab Alphabet (diurutkan berdasarkan namanya sesuai
dengan abjad, ini merupakan pilihan default) dan Categories (diurutkan berdasarkan
fungsinya). Masing-masing properties memiliki nilainya sendiri-sendiri yang telah
disediakan VB 6.0 atau kita isikan sesuai dengan kebutuhan.
Cara menampilkan window ini caranya :
1. Dari Menu View pilihlah Properties Window.
2. Tekan tombol F4 pada keyboard.
9.
Window Form Layout
Bisa digunakan untuk mengatur tata letak form pada layar monitor. Seringkali
kita salah menempatkan form sehingga untuk mendapatkan posisi yang kita
inginkan, setiap kali kita harus menjalankan program unuk mengetahui posisi dari
hasil penyetelan yang kita lakukan. Dengan adanya window form layout ini
pekerjaan yang berulang-ulang yang tidak kita inginkan tersebut bisa dihindari.
2.3.3. Istilah pada di Visual Basic 6.0
Visual Basic 6.0 memiliki istilah istilah yang digunakan Object, Property,
Method dan Event.
Dalam pemrograman berbasis obyek (OOP), perlu memahami istilah object,
property, method dan event sebagai berikut :

Object : komponen di dalam sebuah program

Property : karakteristik yang dimiliki object

Method : aksi yang dapat dilakukan oleh object
23
Contoh : Private Sub Command1_Click( )
Baris di atas menunjukkan penggunaan Event Click pada objek command1,
maka baris-baris kode program di bawahnya akan dilaksanakan.

Event : kejadian yang dapat dialami oleh object
Implementasinya dalam sebuah aplikasi misalnya anda membuat form, maka
form tersebut memiliki property, method, dan event. Sebagaimana pemrograman
visual lain seperti Delphi dan Java, VB juga bersifat event driven progamming.
Artinya dapat menyisipkan kode program pada event yang dimiliki suatu obyek.
2.4.
Sensor LM35
Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk
mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu
LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika
yang diproduksi oleh National Semiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan
kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga
mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat
dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak
memerlukan penyetelan lanjutan. Output dapat langsung dihubungkan port
mikrokontroler yang memiliki ADC atau dengan Arduino.
Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang
diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya
tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 μA hal
ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-heating) dari
24
sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari
0,5 ºC pada suhu 25 ºC
Karakteristik :

Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan
suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.

Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC

Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.

Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.

Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 μA.

Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1
ºC pada udara diam.

Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.

Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
Gambar 2.5. Sensor LM35
25
2.5.
LCD (Liquid Crystal Display) 16x2
LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampilan yang
menggunakan kristal cair sebagai penampilan utama. LCD terdiri dari lapisan –
lapisan tipis cairan kristal diantara dua pelat kaca. Film transparan yang dapat
menghantarkan listrik atau back plane, diletakkan pada lembaran belakang kaca.
Bagian transparan dari film yang bersifat konduktif (menghantarkan arus listrik) pada
bagian luar dari karakter yang diinginkan dilapiskan pada bagian pelat bagian depan.
Pada saat terdapat tegangan antara segment dan back plane, bagian yang berarus
listrik dibentuk pada bagian bawah segment bagian. Bagian yang berarus listrik ini
mengubah transmisi cahaya melalui daerah dibawah segment film. LCD sudah
digunakan di berbagai bidang misalnya dalam alat – alat elektronika seperti televisi,
kalkulator, layar komputer.
Gambar 2.6. LCD Alphanumerik 2 baris 16 karakter
2.5.1. Spesifikasi Fisik dan Konfigurasi Pin
LCD yang digunakan dapat diakses dengan 16 buah pin. Berikut dibawah ini
dijelaskan mengenai nama dan keterangan tiap pin.
26
Gambar 2.7. Diagram Pin LCD
Tabel 2.3. Deskripsi Pin LCD 16x2
27
2.6.
Pendingin Termoelektrik
Dua logam yang berbeda disambungkan dan kedua ujung logam tersebut
dijaga pada temperatur yang berbeda, maka akan ada lima fenomena yang terjadi,
yaitu fenomena efek joule, efek fourier, efek seeback, efek peltier dan efek thomson.
Efek peltier ditemukan oleh Jean Charles Athanase Peltier pada tahun 1834
dengan memberikan tegangan pada dua sambungan logam yang berbeda
menghasilkan
perbedaan
temperatur.
Hasil
penemuan
ini
diikuti
dengan
perkembangan teknologi material semikonduktor menghasilkan alat yang dinamakan
pendingin termoelektrik (thermoelectric cooler). Teknologi ini berkembang dengan
pesat baik pada bidang aplikasi pendinginan maupun pemanasan setelah adanya
perkembangan material semikonduktor.
2.6.1. Prinsip Kerja Pendingin Termoelektrik
Prinsip kerja pendingin termoelektrik berdasarkan efek peltier, yaitu ketika
arus DC dialirkan ke elemen peltier yang terdiri dari beberapa pasang sel
semikonduktor tipe p (semikonduktor yang mempunyai tingkat energi yang lebih
rendah) dan tipe n (semikonduktor dengan tingkat energi yang lebih tinggi), akan
mengakibatkan salah satu sisi elemen peltier menjadi dingin (kalor diserap) dan sisi
lainnya menjadi panas (kalor dilepaskan), seperti pada gambar 2.9 sisi elemen peltier
yang menjadi sisi panas maupun dingin tergantung dari arah aliran arus listrik.
Hal yang menyebabkan sisi dingin elemen peltier menjadi dingin adalah
mengalir elektron dari tingkat energi yang lebih rendah pada semikonduktor tipe-p,
28
ke tingkat energi yang lebih tinggi yaitu seminkonduktor tipe-n. supaya elektron tipep yang mempunyai tingkat energi yang lebih rendah dapat mengalir maka elektron
menyerap kalor yang mengakibatkan sisi tersebut menjadi dingin. Sedangkan
pelepasan kalor ke lingkungan terjadi pada sambungan sisi panas, dimana elektron
mengalir dari tingkat energi yang lebih tinggi (semikonduktor tipe-n) ke tingkat
energi yang lebih rendah (semikonduktor tipe-p), untuk dapat mengalir ke
semikonduktor tipe-p, kelebihan energi pada tipe-n dibuang ke lingkungan sisi
tersebut menjadi panas.
Gambar 2.8. Skema Aliran Peltier
Seperti yang terlihat pada gambar 2.8 penyerapan kalor dari lingkungan
terjadi pada sisi dingin yang kemudian akan dibuang pada sisi panas dari modul
peltier. Sehingga nilai kalor yang dilepaskan pada sisi panas sama dengan nilai kalor
yang diserap ditambah dengan daya yang diberikan ke modul.
29
Qh = Qc + Pin
Dimana :
Qh = kalor yang dilepaskan pada bagian hot side elemen Peltier (Watt).
Qc = kalor yang diserap pada bagian cold side elemen Peltier (Watt).
Pin = daya input (Watt).
Pada gambar 2.9, Elektron mengalir dari semikonduktor pada tipe-p yang
kekurangan energi, menyerap kalor pada bagian yang didinginkan kemudian mengalir
ke semikonduktor tipe-n. Semikonduktor tipe-n yang kelebihan energi membuang
energi tersebut ke lingkungan dan mengalir ke semikonduktor tipe-p dan seterusnya.
Gambar 2.9. Arah Aliran Elektron Pada Modul Termoelektrik
30
Kelebihan pendingin termoelektrik (thermoelectric cooler) antara lain
ketahanan alat yang baik, tidak menimbulkan suara, tidak adanya bagian mekanikal
yang bergerak sehingga tidak menimbulkan getaran, perawatan yang mudah, ukuran
yang kecil, ringan, ramah terhadap lingkungan karena tidak menggunakan refrigeran
yang dapat merusak ozon, termoelektrik dapat juga digunakan pada lingkungan yang
sensitif, tidak adanya ketergantungan terhadap posisi peletakan, ketelitian kontrol
temperatur ± 0.1ºC dapat dicapai dengan menggunakan termoelektrik, dan cocok
digunakan pada aplikasi kotak pendingin dibawah 25 Watt. Sedangkan kelemahan
termoelektrik adalah efisiensi yang rendah dan adanya kondensasi pada suhu tertentu.
Sehingga sampai saat ini pendingin termoelektrik hanya efektif pada aplikasi untuk
objek pendingin dan daya yang kecil.
2.7.
Relay
Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan
oleh arus listrik. Secara prinsip, relay merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat
pada batang besi (solenoid) di dekatnya. Ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan
tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak saklar
akan menutup. Pada saat arus dihentikan, gaya magnet akan hilang, tuas akan
kembali ke posisi semula dan kontak saklar kembali terbuka.Relay biasanya
digunakan untuk menggerakkan arus/tegangan yang besar (misalnya peralatan listrik
4 ampere AC 220 V) dengan memakai arus/tegangan yang kecil (misalnya 0.1
ampere 12 Volt DC). Relay yang paling sederhana ialah relay elektromekanis yang
memberikan pergerakan mekanis saat mendapatkan energi listrik.
31

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.
Dalam pemakaiannya biasanya relay yang digerakkan dengan arus DC dilengkapi
dengan sebuah dioda yang di-paralel dengan lilitannya dan dipasang terbaik yaitu
anoda pada tegangan (-) dan katoda pada tegangan (+). Ini bertujuan untuk
mengantisipasi sentakan listrik yang terjadi pada saat relay berganti posisi dari on ke
off agar tidak merusak komponen di sekitarnya.
Konfigurasi dari kontak-kontak relay ada tiga jenis, yaitu :

Normally Open (NO), apabila kontak-kontak tertutup saat relay dicatu

Normally Closed (NC), apabila kontak-kontak terbuka saat relay dicatu
Change Over (CO), relay mempunyai kontak tengah yang normal tertutup, tetapi
ketika relay dicatu kontak tengah tersebut akan membuat hubungan dengan kontakkontak yang lain.
Penggunaan
relay
perlu
memperhatikan
tegangan pengontrolnya
serta kekuatan relay men-switch arus/tegangan. Biasanya ukurannya tertera pada
body relay. Misalnya relay 12VDC/4 A 220V, artinya tegangan yang diperlukan
sebagai pengontrolnya adalah 12Volt DC dan mampu men-switch arus listrik
(maksimal) sebesar 4 ampere pada tegangan 220 Volt. Sebaiknya relay difungsikan
80% saja dari kemampuan maksimalnya agar aman, lebih rendah lagi lebih
aman.Relay jenis lain ada yang namanya reedswitch atau relay lidi. Relay jenis ini
32
berupa batang kontak terbuat dari besi pada tabung kaca kecil yang dililitin kawat.
Pada saat lilitan kawat dialiri arus, kontak besi tersebut akan menjadi magnet dan
saling menempel sehingga menjadi saklar yang on. Ketika arus pada lilitan dihentikan
medan magnet hilang dan kontak kembali terbuka (off).
Gambar 2.10. Relay
2.7.1. Prinsip Kerja Relay
Relay terdiri dari Coil & Contact
Coil adalah gulungan kawat yang mendapat arus listrik, sedang contactadalah
sejenis saklar yang pergerakannya tergantung dari ada tidaknya arus listrik dicoil.
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 darir elay : ketikaCoil mendapat energi listrik (energized), akan
timbul gaya elektromagnet yang akan menarik armature yang berpegas, dan contact
akan menutup.
33
Gambar 2.11. Prinsip Kerja Relay
2.8. IC LM358
Penguat operasional (op-amp) merupakan kumpulan puluhan transistor dan
resistor dalam bentuk satu chip IC. Op-Amp merupakan komponen aktif linier yang
merupakan penguat gandeng langsung (direct coupling), dengan penguatan terbuka
(open gain) yang sangat besar dan dapat dipakai untuk menjumlahkan, mengalikan,
membagi, mendifferensialkan, serta mengintegralkan tegangan listrik IC Op-Amp
sering dipakai untuk perhitungan – perhitungan analog, instrumentasi, maupun
berbagai macam aplikasi kontrol. IC LM358 di desain secara sempurna dalam hal
penggunaan dua buah Op-Amp secara bersamaan dalam satu chip. IC inilah yang
dipakai dalam perancangan sistem alat.
34
Gambar 2.12. IC LM358
Tabel 2.4. Fungsional IC LM358
IC Op-Amp LM358 memiliki keunggulan dalam pemakaian daya yang lebih
rendah, kemampuan penggunaan saluran input yang berkorelasi dengan saluran
pentanahan, dapat dicatu menggunakan mode catu daya tunggal maupun catu daya
ganda.
35
2.9. Transformator
Transformator atau lebih dikenal dengan nama “transformer” atau “trafo”
sejatinya adalah suatu peralatan listrik yang mengubah daya listrik AC pada satu
level tegangan yang satu ke level tegangan berdasarkan prinsip induksi
elektromagnetik tanpa merubah frekuensinya. Tranformator biasa digunakan untuk
mentransformasikan tegangan (menaikkan atau menurunkan tegangan AC). Selain
itu, transformator juga dapat digunakan untuk sampling tegangan, sampling arus, dan
juga mentransformasi impedansi. Transformator terdiri dari dua atau lebih kumparan
yang membungkus inti besi feromagnetik. Kumparan-kumparan tersebut biasanya
satu sama lain tidak dihubungkan secara langsung.
Kumparan yang satu
dihubungkan dengan sumber listrik AC (kumparan primer) dan kumparan yang lain
mensuplai listrik ke beban (kumparan sekunder). Bila terdapat lebih dari dua
kumparan maka kumparan tersebut akan disebut sebagai kumparan tersier, kuarter,
dst.
Gambar 2.13. Transformator
36
Transformator
bekerja
berdasarkan
prinsip
elektromagnetik.
Ketika
Kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan arus
listrik pada kumparan primer menimbulkan perubahan medan magnet. Medan magnet
yang berubah diperkuat oleh adanya inti besi. Inti besi berfungsi untuk
mempermudah jalan fluksi yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan,
sehingga fluks magnet yang timbulkan akan mengalir ke kumparan sekunder,
sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder akan timbul ggl induksi. Efek ini
dinamakan induktansi timbal-balik (mutual inductance). Bila pada rangkaian
sekunder ditutup (rangkaian beban) maka akan mengalir arus pada kumparan
sekunder. Jika efisiensi sempurna (100%), semua daya pada lilitan primer akan
dilimpahkan ke lilitan sekunder.
2.9.1. Transformator Instrumen
Gambar 2.14. Transformator Arus
Gambar 2.15. Transformator Tegangan
Current Transformer (CT) adalah suatu perangkat listrik yang berfungsi
menurunkan arus yang besar menjadi arus dengan ukuran yang lebih kecil. CT
digunakan karena dalam pengukuran arus tidak mungkin dilakukan langsung pada
arus beban atau arus gangguan, hal ini disebabkan arus sangat besar dan bertegangan
37
sangat tinggi. Karakteristik CT ditandai oleh Current Transformer Ratio (CTR) yang
merupakan perbandingan antara arus yang dilewatkan oleh sisi primer dengan arus
yang dilewatkan oleh sisi sekunder. Potential Transformer (PT) adalah suatu
peralatan listrik yang berfungsi menurunkan tegangan yang tinggi menjadi tegangan
yang lebih rendah yang sesuai dengan setting relay. Trafo ini juga memiliki angka
perbandingan lilitan/tegangan primer dan sekunder yang menunjukkan kelasnya.
Adapun perbedaan kerja dari transformator potensial dan transformator arus adalah:

Pada transformator potensial, arus primer sangat tergantung beban sekunder,
sedangkan pada transformator arus, arus primer tidak tergantung kondisi
rangkaian sekunder

Pada transformator potensial, tegangan jaringan dipengaruhi terminalterminalnya sedangkan transformator arus dihubung seri dengan satu jaringan
dan tegangan kecil berada pada terminal-terminalnya. Namun transformator
arus mengalirkan semua arus jaringan.

Pada kondisi kerja normal tegangan jaringan hampir konstan dan karena itu
kerapatan fluks serta arus penguat dari transformator potensial hanya berubah
di atas batas larangan sedangkan arus primer dan arus penguatan dari
transformator arus berubah di atas batas kerja normal.
Power Transformator dibuat pada satu dari dua macam inti. Tipe konstruksi
pertama terdiri dari lapisan lempengan baja segiempat sederhana dengan kumparan
transformator melilit di kedua sisi persegi-empat. Kontruksi ini dikenal dengan nama
“core form” seperti tampak pada gambar di bawah ini.
38
Gambar 2.16. Kontruksi Core Form
Sedangkan tipe konstruksi transformator kedua dikenal dengan nama “shell
form”. Tipe shell form terdiri sebuah inti yang mempunyai lapisan tiga-kaki dengan
kumparan melilit disekitar kaki bagian tengah (gambar dibawah ini). Pada kasus yang
lain, inti dibuat berlapis-lapis yang diberi lapisan isolasi listrik disetiap lapisannya
untuk mengurangi timbulnya arus eddy.
Gambar 2.17. Kontruksi Shell Form
39
2.10.
Heatsink
Dapat kita sebut sebagai material yang dapat menyerap dan mendisipasi panas
dari suatu tempat yang bersentuhan dengan sumber panas dan membuangnya.
Heatsink digunakan pada beberapa teknologi pendingin seperti refrigeration, mesin
pemanas, pendingin elektronik dan laser. Heatsink dapat diaplikasikan pada beberapa
jenis pendingin sehingga performa dari heatsink sendiri dapat berbeda-beda
tergantung pada pendingin tambahan yang menyertainya.
Heatsink dapat digunakan tanpa penambahan perangkat pendinginan lain
seperti kipas dan air atau disebut dengan pasif cooling, penggunaan pasif cooling
banyak diaplikasikan pada chipset mainboard, VGA, PWM dan chipset memory.
Gambar 2.18. Heatsink
2.10.1. Karakteristik Heatsink

Luas area heatsink akan menyebabkan disipasi panas menjadi lebih baik
karena akan memperluas area pendinginan yang dapat mempercepat proses
pembuangan panas yang diserap oleh heatsink.
40

Bentuk aerodinamik yang baik dapat mempermudah aliran udara panas agar
cepat dikeluarkan melalui sirip-sirip pendingin. Khususnya pada heatsink
dengan jumlah sirip yang banyak tetapi dengan jarak antar sirip berdekatan
akan membuat aliran udara tidak sempurna sehingga perlu ditambahkan
sebuah kipas untuk memperlancar aliran udara pada jenis heatsink tersebut.

.Transer panas yang baik pada setiap heatsink juga akan mempermudah
pelepasan panas dari sumber panas ke bagian sirip-sirip pendingin. Desain
sirip yang tipis memiliki memiliki konduktifitas yang lebih baik.

. Desain permukaan dasar heatsink sampai pada ”mirror finish” atau tingkat
kedatarannya tinggi sehingga dapat menyentuh permukaan sumber panas
lebih baik dan merata. Hal ini dapat menyebabkan penyerapan panas lebih
sempurna, tetapi untuk mengindari resistensi dengan sumber panas heatsink
tetap harus menggunakan suatu pasta atau thermal compound dan agar luas
permukaan sentuh juga lebih merata.
2.10.2. Bahan Heatsink
Konduktivitas panas dari sebuah heatsink adalah faktor utama suatu heatsink
dapat mendisipasi panas dengan baik. Bahan logam yang sering digunakan dalam
bahan dasar heatsink adalah :

Silver/perak dan emas memiliki tingkat konduktivitas tertinggi tetapi dengan
harga yang sangat mahal maka tidak dimungkinkan para produsen untuk
membuat dan memasarkan produk pendingin dengan bahan dasar ini.
41

Copper atau Tembaga memiliki konduktivitas tertinggi ke 2 sehingga
penyerapan panasnya juga baik. Tembaga memiliki sifat menyerap panas
dengan cepat tetapi tidak bisa melepaskan panas dengan cepat sehingga bisa
terjadi penumpukan panas pada 1 tempat. Selain itu kekurangan yang
menyertainya yaitu memiliki berat yang lebih besar dari pada aluminium,
harga yang mahal, dan proses produksi yang rumit.

Aluminium memiliki tingkat konduktivitas dibawah tembaga sehingga
penyerapanya kurang sepurna, tetapi memiliki kemampuan terbalik dengan
tembaga yaitu memiliki kemampuan melepas atau mengurai panas dengan
baik tetapi bahan aluminium kurang baik dalam penyerapan panas dan
memiliki harga yang lebih rendah dengan berat yang ringan.

Penggabungan antara kedua material tersebut merupakan kombinasi yang
sangat baik. Disatu sisi tembaga dapat menyerap panas dengan cepat dan dan
disisi lain aluminium dapat melepaskan panas yang diserap oleh tembaga.
Kombinasi ini digunakan oleh para produsen heatsink untuk memproduksi
produk heatsink mereka dengan kombinasi 2 material pendingin ini.