BAB II LANDASAN TEORI

BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Perkembangan Excavator
Excavator pertama kali diciptakan pada tahun 1835 oleh William Smith
Otis, seorang ahli mekanik asal Amerika Serikat. Pada awalnya Excavator
dijalankan dengan menggunakan mesin uap dan digunakan sebagai alat
penggalian untuk membangun rel kereta api. Pada tahun 1839 William Smith Otis
menerima patent atas karya excavator temuannya dan kemudian meninggal dunia
pada tahun yang sama (1839). Pada tahun 1840 tercatat ada 7 buah Excavator dan
merupakan Excavator pertama di dunia yang diciptakan oleh William Smith Otis.
Excavator juga sering disebut penggali’, JCBs' (sebuah penamaan umum,
sebagai contoh dari merek generik), penggali mekanis, atau Excavator 360derajat (kadang hanya disebut 360). Excavator dengan roda rantai kadang disebut
juga "trackhoes" untuk menganalogikan dengan backhoe. Di Inggris , Excavator
beroda kadang disebut juga bebek karet.
8
Excavator digunakan dalam banyak cara:

Menggali parit , lubang, pondasi bangunan

Penanganan Material

Memotong semang dengan alat khusus

Pekerjaan kehutanan

Penghancuran

Perataan tanah

Angkut berat

Pertambangan, terutama Pertambangan pit terbuka

Pengerukan sungai

Menancapkan Batang pondasi
Dari pembangunan gedung dan jalan untuk pemulihan daerah bencana,
excavator yang digunakan di seluruh dunia untuk memperbaiki dan membangun
infrastruktur sosial yang mendukung kehidupan masyarakat.
Bulldozer, salah satu jenis paling terkenal peralatan konstruksi dan
umumnya disebut sebagai mesin meratakan tanah, digunakan untuk menjadi
mesin utama konstruksi yang digunakan di lokasi konstruksi. Namun, meratakan
tanah adalah salah satu elemen dari beragam jenis pekerjaan yang dilakukan di
lokasi konstruksi hari ini, termasuk penggalian, pemuatan pasir dan kerikil ke
dalam truk dump dan mengangkat bahan konstruksi berat. Hydraulic excavator
bahkan menjadi lebih mudah karena mereka dapat melakukan semua tugas ini
sendiri.
9
Gambar 2.1 Excavator umum
10
2.2 Arduino Uno
Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-souce,
diturunkan dari wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan
elektronik dalam berbagai bidang. Hardwarenya memiliki prosesor Atmega AVR
dan softwarenya memiliki bahasa pemrograman sendiri. Arduino adalah kit
mikrokontroler yang serba bisa dan sangat mudah penggunaannya. Untuk
membuatnya diperlukan chip programmer (untuk menanamkan bootloader
Arduino pada chip). Arduino merupakan single board hardware yang open-source
dan juga softwarenya pun dapat di nikmati secara open-source juga. Software
arduino dapat dijalankan dimultiplatform, yaitu linux, windows, atau juga mac.
Hardware arduino merupakan mikrokontroler yang berbasiskan AVR dari
ATMEL yang di dalamnya sudah diberi bootloader dan juga sudah terdapat
standart pin I/Onya. Untuk memberikan gambaran mengenai apa saja yang
terdapat di dalam sebuah microcontroller, pada gambar berikut ini diperlihatkan
contoh diagram blok sederhana dari microcontroller ATmega328 (dipakai pada
Arduino Uno).
UART (antar muka serial)
2KB RAM
(memory
kerja)
32KB RAM
Flash
memory
(program)
1KB
EEPROM
CPU
Port input/output
Gambar 2.2 diagram blok microcontroller ATmega328 (ArduinoUno).
11
Blok-blok pada Gambar 2.2 dijelaskan sebagai berikut:

Universal Asynchronous Receiver / Transmitter (UART) adalah antar
muka yang digunakan untuk komunikasi serial seperti pada RS-232, RS422 dan RS-485.

2KB RAM pada memory kerja bersifat volatile (hilang saat daya
dimatikan), digunakan oleh variable-variabel di dalam program.

32KB RAM flash memory bersifat non-volatile, digunakan untuk
menyimpan program yang dimuat dari komputer. Selain program, flash
memory juga menyimpan bootloader. Bootloader adalah program inisiasi
yang ukurannya kecil, dijalankan oleh CPU saat daya dihidupkan. Setelah
bootloader selesai dijalankan, berikutnya program di dalam RAM akan
dieksekusi.

1KB EEPROM bersifat non-volatile, digunakan untuk menyimpan data
yang tidak boleh hilang saat daya dimatikan. Tidak digunakan pada papan
Arduino.

Central Processing Unit (CPU), bagian dari microcontroller untuk
menjalankan setiap instruksi dari program.

Port input / output, pin - pin untuk menerima data (input) digital atau
analog, dan mengeluarkan data (output) digital atau analog.
12
2.2.1 Kelebihan Arduino.

Tidak perlu perangkat chip programmer karena di dalamnya sudah ada
bootloader yang akan menangani upload program dari komputer.

Sudah memiliki sarana komunikasi USB, sehingga pengguna laptop
yang tidak memiliki port serial / RS323 bisa menggunakannya.

Bahasa pemrograman relatif mudah karena software Arduino
dilengkapi dengan kumpulan library yang cukup lengkap.

Memiliki modul siap pakai (shield) yang bisa ditancapkan pada board
arduino, Misalnya shield GPS, Ethernet SD card, dll.
Adapun data teknis arduino UNO sebagai berikut :

Mikrokontroler : Arduino UNO

Tegangan operasi : 5V

Tegangan input (recommended) : 7-12 V

Tegangan input (limit) : 6-20V

Pin digital I/O : 14 (6 diantaranya pin PWM)

Pin analog input : 6

Arus DC per pin I/O : 40 mA

Arus DC untuk pin 3.3 V: 150mA

Flash memory : 32 KB dengan 0.5 KB digunakan untuk
bootloader

SRAM : 2KB

EEPROM: 1KB

Kecepatan pewaktu : 16 Mhz
13
Gambar 2.3 Bentuk Arduino Uno
2.2.2
Soket USB
Soket USB adalah soket untuk kabel USB yang disambungkan ke
komputer atau laptop. Berfungsi untuk mengirimkan program ke Arduino dan
juga sebagai port komunikasi serial.
14
2.2.3
Input / Output Digital
Input / output Digital atau digital pin adalah pin – pin untuk
menghubungkan Arduino dengan komponen atau rangkaian digital. Misalnya
kalau ingin membuat LED berkelip, 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.
2.2.4
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.
2.2.5
Catu Daya
Pin – pin catu daya adalah pin yang memberikan tegangan untuk
komponen atau rangkaian yang dihubungkan dengan Arduino. Pada bagian catu
daya ini terdapat juga pin Vin dan Reset.Vin digunakan untuk memberikan
tegangan langsung kepada Arduino tanpa melalui tegangan USB atau adaptor.
Reset adalah pin untuk memberikan sinyal reset melalui rangkaian eksternal.
15
2.2.6
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.
2.3 Potensiometer
Potensiometer adalah
resistor tiga terminal dengan sambungan geser
yang membentuk pembagi tegangan dapat disetel. Jika hanya dua terminal
yang digunakan (salah satu terminal tetap dan terminal geser), potensiometer
berperan sebagai resistor variabel atau Rheostat. Potensiometer biasanya
digunakan untuk mengendalikan peranti elektronik seperti pengendali suara
pada penguat. Potensiometer yang dioperasikan oleh suatu mekanisme dapat
digunakan sebagai transduser, misalnya sebagai sensor joystick.
1. Elemen resistif.
2. Badan.
3. Penyapu (wiper).
4. Sumbu.
5. Sambungan tetap.
16
6. Sambungan penyapu.
7. Cincin.
8. Baut.
9. Sambungan tetap.
Potensiometer jarang digunakan untuk mengendalikan daya tinggi
(lebih dari 1 Watt) secara langsung. Potensiometer digunakan untuk menyetel
taraf
isyarat
analog
(misalnya pengendali suara pada peranti audio),
dan
sebagai pengendali masukan untuk sirkuit elektronik.
Sebagai contoh, sebuah peredup lampu menggunakan potensiometer
untuk menendalikan pensakelaran sebuah TRIAC, jadi secara tidak langsung
mengendalikan kecerahan
pengendali
volume
lampu. Potensiometer
kadang - kadang dilengkapi
yang
digunakan
dengan
sakelar
sebagai
yang
terintegrasi, sehingga potensiometer membuka sakelar saat diputar atau
digeser berada pada posisi terendah.
Gambar 2.4 Macam - macam potensimeter
17
Gambar 2.5 Prinsip kerja potensiometer
Prinsip kerja potensiometer dapat di ibaratkan sebagai gabungan dua
buah resistor yang di hubungkan secara seri R1 dan R2. Di dalam dua buah
resistor ini nilai resistansinya dapat di rubah. Nilai resistansi total dari resistor
akan selalu tetap dan nilai ini merupakan nilai resistansi dari potensiometer. Jika
nilai resistansi R1 kita perbesar, maka otomatis nilai resistansi dari R2 akan
berkurang, begitu juga sebaliknya. Meskipun di samakan dengan resistor, tapi
bentuk dari potensiometer sendiri sangat jauh berbeda dengan bentuk resistor pada
umumnya.
18
Resistor hanya berbentuk gelang yang di mana masing - masing gelang
tersebut memiliki warna yang berbeda, ini digunakan untuk menentukan nilai
tahanannya. Sementara untuk menentukan nilai tahanan dari potensiometer hanya
dengan memutar ataupun menggeser pada bagian yang sudah ditetapkan.
Pengendali volume yang menggunakan potensiometer di lengkapi dengan saklar
yang sudah terintegrasi, sehingga pada saat potensiometer membuka saklar,
penyapu berada pada posisi terendah. Kebanyakan dari komponen ini di gunakan
untuk rangkaian power amplifier pengatur volume, bass dan treble. Dan juga
dalam Control Motor DC yang berfungsi sebagai pengatur kecepatan putaran
motor. Nilai dari potensiometer dapat berubah sesuai dengan perputaran ataupun
pergeseran yang di hasilkan. Range yang di hasilkan juga bervariasi, misalnya
nilai yang tertera pada potensio adalah 100k ohm, maka range resistansi akan
dimulai dari tahanan 0 ohm sampai dengan 100k ohm.
2.4 Teori Motor Servo
Motor servo adalah motor yang mampu bekerja dua arah (CW dan CCW)
dimana arah dan sudut pergerakan rotornya dapat dikendalikan hanya dengan
memberikan pengaturan duty cycle sinyal PWM (Pulse Width Modulation) pada
bagian pin kontrolnya.
19
2.4.1 Prinsip kerja Motor servo
 Adanya garis-garis gaya medan magnet (fluks) antara kutub yang
berada pada stator.
 Penghantar yang dialiri arus ditempatkan pada jangkar yang berda
dalam medan magnet.
 Pada penghantar tinbul gaya yang menghasilkan torsi.
Kontruksi Motor Servo pada gambar 2.4, berikut :
Gambar 2.6 Konstruksi Motor servo
20
Gambar 2.7 Motor Servo
2.5 Aplikasi Program Arduino IDE ( Integrated Development Enviroment )
Ketika kita membuka program Arduino IDE (Integrated Development
Enviroment), akan terlihat serupa dengan tampilan gambar 2.6 dibawah ini. Jika
kita menggunakan Windows atau Linux, akan terlihat perbedaan, tetapi pada
dasarnya IDE (Integrated Development Enviroment) akan sama tidak perduli
Operasi Sistemnya apa yang digunakan.
21
Gambar 2.8 Tampilan program IDE ( Integrated Development Enviroment )
2.6 Arduino Programming Tool
Arduino merupakan perangkat pemrograman mikrokontroler jenis AVR
yang tersedia secara bebas (open-source) untuk membuat prototipe elektronika
yang dapat berinteraksi dengan keaadaan sekitarnya. Arduino dapat menerima
input dari berbagai jenis sensor dan mengendalikan sensor, servo dan aktuator
lainnya.
22
Gambar 2.9 Tampilan Utama Aplikasi Arduino
1.
Toolbar
Gambar 2.10 Toolbar pada Aplikasi Arduino
23
a. Verify
Tombol ini digunakan untuk meng-compile program yang telah dibuat.Compile
berguna untuk mengetahui apakah program yang dibuat telah benar atau masih
memiliki kesalahan. Apabila ada kesalahan yang terjadi, bagian Message akan
menampilkan letak kesalahan tersebut.
b. Stop
Tombol ini digunakan untuk membatalkan proses verify yang sedang
berlangsung.
c. New
Tombol digunakan untuk membuat coding pada windows yang baru.
d. Open
Tombol ini digunakan untuk membuka coding yang sudah disimpan sebelumnya.
e. Save
Tombol ini digunakan untuk menyimpan coding yang sedang dikerjakan.
f. Upload
Tombol
ini
digunakan
mengirim
coding
mikrokontroler.
24
yang
sedang
dikerjakan
ke
g. Serial Monitor
Tombol ini digunakan untuk melihat aktivitas komunikasi serial dari
mikrokontroler baik yang di kirim oleh user ke mikrokontroler maupun
sebaliknya.
2.
Coding Area
Bagian ini merupakan tempat penulisan coding dengan menggunakan bahasa
pemrograman C.Coding di dalam Arduino memiliki 2(dua) bagian utama, yaitu:
a) Void setup( )
Bagian ini merupakan inisialisasi yang diperlukan sebelum program utama
dijalankan. contoh:
Void setup()
{
Serial.begin(19200);
//
inisialisasi
baudrate
komunikasi serial.
pinMode(5,INPUT);
// set pin no.2 Arduino sebagai
input.
pinMode(12,OUTPUT);
// set pin no.12 Arduino sebagai
output.
}
25
b) void loop ( )
Bagian ini merupakan fungsi utama yang dijalankan terus menerus selama modul
Arduino terhubung dengan power supply. Contoh:
Void loop()
{
digitalWrite(13,HIGH);
//memberikan logic High pada pin
13.
delay(100);
//menunda selama 1 detik.
digitalWrite(13,LOW);
//memberikan logic Low pada pin
13
delay(100);
//menunda selama 1 detik.
}
3.
Application status
Bagian ini memberikan informasi kepada pengguna mengenai tugas yang
sedang dijalankan oleh aplikasi Arduino.
4.
Message
Bagian ini memberikan informasi kepada pengguna mengenai besarnya
ukuran file dari coding yang dibuat dan letak kesalahan yang terjadi pada coding.
26
2.6.1 Serial Port
Komunikasi serial digunakan untuk memprogram mikrokontroler langsung
dari aplikasi Arduino. Selain itu, komunikasi serial juga digunakan untuk
mengirim dan menerima data antara mikrokontroler dan komputer melalui
fasilitas serial monitor yang terdapat pada aplikasi Arduino. Seperti gambar
berikut ini:
Gambar 2.11 Tools Serial Port
27