BAB II TEORI DASAR

BAB II
TEORI DASAR
2. 1 Sistem Pendingin
Pendingin atau Refrigeransi adalah proses pengambilan panas dari
suatu benda atau bahan sehingga suhunya akan menjadi lebih rendah dari
sekelilingnya. Bila suatu medium pendingin lemari / rak dengan benda lain
misalnya batterai kering, maka akan terjadi perpindahan panas dari elektronika
tersebut ke medium pendingin sampai suhu keduanya sama atau hampir sama.
Penggunaan suhu rendah pada pendingin dengan pembekuan suhu yang
digunakan pada pendingin masih berada diatas titik beku bahan ( -20 C sampai
-100C ). Sedang pada pembekuan ada di titik beku bahan ( -120 C sampai –
400 C ). Pendingin telah lama digunakan sebagai salah satu pengawet dan
pengontrol suhu elektronika dan batterai.
2. 2Arduino
Untuk memahami Arduino, terlebih dahulu kita harus memahami
terlebih dahulu apa yang dimaksud dengan physical computing. Physical
computing adalah membuat sebuah sistem atau perangkat fisik dengan
menggunakan software dan hardware yang sifatnya interaktif yaitu dapat
menerima rangsangan dari lingkungan dan merespon balik. Physical
computing adalah sebuah konsep untuk memahami hubungan yang manusiawi
antara lingkungan yang sifat alaminya adalah analog dengan dunia digital.
Pada prakteknya konsep ini diaplikasikan dalam desain - desain alat atau
6
7
projek-projek
yang
menggunakan sensor dan microcontroller
untuk
menerjemahkan input analog ke dalam sistem software untuk mengontrol
gerakan alat-alat elektro mekanik seperti lampu, motor dan sebagainya.
Pembuatan prototype atau prototyping adalah kegiatan yang sangat
penting di dalam proses physical computing karena pada tahap inilah seorang
perancang melakukan eksperimen dan uji coba dari berbagai jenis komponen,
ukuran, parameter, program komputer dan sebagainya berulang-ulang kali
sampai diperoleh kombinasi yang paling tepat. Dalam hal ini perhitungan
angka-angka dan rumus yang akurat bukanlah satu-satunya faktor yang
menjadi kunci sukses di dalam mendesain sebuah alat karena ada banyak
faktor eksternal yang turut berperan, sehingga proses mencoba dan
menemukan atau mengoreksi kesalahan perlu melibatkan hal- hal yang sifatnya
non-eksakta. Prototyping adalah gabungan antara akurasi perhitungan dan
seni. Proses prototyping bisa menjadi sebuah kegiatan yang menyenangkan
atau menyebalkan, itu tergantung bagaimana kita melakukannya. Misalnya
jika untuk mengganti sebuah komponen, merubah ukurannya atau merombak
kerja sebuah prototype dibutuhkan usaha yang besar dan waktu yang lama,
mungkin prototyping akan sangat melelahkan karena pekerjaan ini dapat
dilakukan berulang-ulang sampai puluhan kali. Idealnya sebuah prototype
adalah sebuah sistem yang fleksibel dimana perancang bisa dengan mudah dan
cepat melakukan perubahan-perubahan dan mencobanya lagi sehingga tenaga
dan waktu tidak menjadi kendala berarti. Dengan demikian harus ada sebuah
alat pengembangan yang membuat proses prototyping menjadi mudah.
8
Pada masa lalu hingga saat ini bekerja dengan hardware berarti
membuat rangkaian menggunakan berbagai komponen elektronik seperti
resistor, kapasitor, transistor dan sebagainya. Setiap komponen disambungkan
secara fisik dengan kabel atau jalur tembaga yang disebut dengan istilah “hard
wired” sehingga untuk merubah rangkaian maka sambungan-sambungan itu
harus diputuskan dan disambung kembali. Dengan hadirnya teknologi digital
dan microprocessor fungsi yang sebelumnya dilakukan dengan hired wired
digantikan dengan program-program software. Ini adalah sebuah revolusi di
dalam proses prototyping. Software lebih mudah diubah dibandingkan
hardware, dengan beberapa penekanan tombol kita dapat merubah logika alat
secara radikal dan mencoba versi ke-dua, ke-tiga dan seterusnya dengan cepat
tanpa harus mengubah pengkabelan dari rangkaian.
Arduino 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. Mikrokontroler itu
sendiri adalah chip atau IC (integrated circuit) yang menggunakan computer.
Tujuan menanamkan program pada mikrokontroler adalah agar rangkaian
elektronik dapat membaca input, memproses input tersebut dan kemudian
menghasilkan output sesuai yang diinginkan. Jadi mikrokontroler bertugas
sebagai otak yang mengendalikan proses input, dan output sebuah rangkaian
elektronik.
Spesifikasi
•
Mikrokontroler Atmega328
•
Tegangan Operasi 5V
9
•
Tegangan Input (disarankan) 7-12V
•
Tegangan Input (batas) 6-20V
•
14 Pin Digital I/O (6 diantaranya Pin PWM)
•
6 Pin Analog
•
Arus DC per Pin I/O 40 mA
•
Arus DC untuk pin 3.3V 50 mA
•
Flash Memory 32 KB dengan 0,5 KB digunakan untuk bootloader
•
SRAM 2 KB
•
EEPROM 1 KB
•
Kecepatan Pewaktu 16 MHz
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.
10
Gambar 2.1 Arduino Duemilanove
2.2.1
Atmega328
Komponen utama Arduino adalah mikrokontroler Atmega,
mikrokontroler yang digunakan untuk Arduino Duemilanove Atmega
328, sedangkan mikrokontroler adalah suatu terobosan dalam
teknologi mikroprosesor dan mikrokomputer. Bedanya, mikrokontroler
hanya bisa digunakan untuk menangani suatu aplikasi tertentu.
Perbedaan lain terletak pada perbandingan RAM dan ROM. Komputer
mempunyai RAM dan ROM yang besar, tetapi pada mikrokontroler
sangat
terbatas.
ROM
digunakan oleh
mikrokontroler
untuk
menyimpan program sedangkan RAM digunakan untuk menyimpan
data sementara. Mikrokontroler terdiri dari ALU (Arithmetic and
logical unit), CU (Control Unit), dan PC (program counter),SP (Stack
Pointer), register-register, sebuah rangkaian pewaktu dan rangkaian
penyela (interrupt). Mikrokontroler juga dilengkapi dengan beberapa
piranti pendukung lain seperti dekoder, port, komunikasi, input/output
11
serial dan pararel, juga beberapa tambahan khusus seperti interrupt
handler dan timer/counter.
Gambar 2.2 Pemetaan Pin Arduino
2.2.2
Soket USB (Universal Serial Bus )
Gambar 2.3 Soket USB
12
USB port merupakan port yang paling populer pada komputer
dewasa ini menggantikan port serial dan paralel yang umum terdapat
pada komputer lama, kemungkinan port serial dan paralel pada
komputer tersebut tidak akan ditemukan lagi pada komputer PC
maupun laptop terbaru.
Teknologi port USB pada Arduino menunjukkan bahwa
teknologi Arduino sangat up to date mendukung teknologi dewasa ini
dan kedepannya. Dengan teknologi USB tersebut membuat kreatifitas
kita dengan Arduino menjadi sangat praktis karena memudahkan
proses upload sketch dari ke board Arduino dan digunakan sebagai
komunikasi serial antara board Arduino dengan komputer, sehingga
kita bebas berkreatifitas membuat aplikasi-aplikasi yang berantar muka
langsung.
2.2.3
Input dan Output
1. 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 berkedip, LED tersebut dipasang
pada salah satu pin I/O digital dan ground. Komponen lain yang
menghasilkan output digital atau menerima input digital disambungkan
ke pin-pin ini.
2. Input Analog
Input Analog atau analog pin adalah pin-pin yang berfungsi
untuk menerima sinyal dari komponen atau rangkaian analog.
13
Misalnya dari CT, PT, sensor suhu, sensor, LCD dsb.
2.2.4 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 melaui tombol atau rangkaian eksternal.
2. 3 Perangkat Lunak Program IDE
Untuk memulai program Arduino (untuk membuatnya melakukan apa
yang kita inginkan) kita menggunakan IDE Arduino (Integrated Development
Environment),IDE Arduino adalah bagian dari software opensuorce, yang
memungkinkan kita untuk memprogram bahasa Arduino dalam bahasa C. IDE
memungkinkan kita untuk menulis sebuah program secara step by step
kemudian instruksi tersebut di upload ke papan Arduino. Kemudian Arduino
Anda akan melakukan instruksi tersebut dan berinteraksi dengan dunia luar.
Dalam dunia Arduino, Program ini dikenal sebagai Sketches.
IDE terpisah dari toolbar, the code ada ditengah dan the serial Output
ada dibawah terdiri dari tujuh tombol diantaranya:
1. Verify/Compile
Digunakan untuk mengecek atau memeriksa apakah kode sudah benar
sebelum dikirim kepapan Arduino.
2. Stop
14
Berfungsi untuk memberhentikan Serial Monitor dari pengoperasian
3. New
Berfungsi untuk membuat tampilan lembar kerja atau sketch baru
untuk
memasukan kode.
4. Open
Menampilkan list lembar kerja yang telah disimpan
5. Save
Menyimpan lembar kerja
6. Upload
Mengirim lembar kerja kedalam papan Arduino
7. Serial Monitor
Menampilkan hasil data-data yang telah dikirim dari Arduino.
Untuk
Gambar 2.4 Toolbar IDE
mengoperasikan atau menggabungkan
Arduino
pada
PC(personal Computer) kita dapat menggunakan program-program seperti
Processing, Flash, MaxMSP, Visual Basic, dan lain lain.
2. 4 Sensor Suhu dan Kelembaban DHT 11
Suhu adalah besaran yang menyatakan derajat panas dingin suatu
benda dan alat yang digunakan untuk mengukur suhu adalah thermometer.
15
Dalam kehidupan sehari hari masyarakat untuk mengukur suhu cenderung
menggunakan indera peraba. Tetapi dengan adanya perkembangan teknologi
maka diciptakan termometer untuk mengukur suhu dengan valid.
Kelembaban adalah konsentrasi / banyaknya kandungan uap air
diudara. Angka konsentrasi ini dapat diekspresikan dalam kelembaban
absolute, kelembaban spesifik atau kelembaban relative. Alat untuk mengukur
kelembaban disebut hygrometer.
DHT11 adalah sensor Suhu dan Kelembaban, dia memiliki keluaran
sinyal digital yang dikalibrasi dengan sensor suhu dan kelembaban yang
kompleks. Teknologi ini memastikan keandalan tinggi dan sangat baik
stabilitasnya dalam jangka panjang. mikrokontroler terhubung pada kinerja
tinggi sebesar 8 bit. Sensor ini termasuk elemen resistif dan perangkat
pengukur suhu NTC. Memiliki kualitas yang sangat baik, respon cepat,
kemampuan anti- gangguan dan keuntungan biaya tinggi kinerja.
DHT11 dapat mengukur suhu antara 0-50 derajad Celcius dan
kelembaban udara antara 20-90% dengan resolusi masing- masing sebesar 0,1
derajat Celcius dan 1% RH (Relative Humidity). Akurasi untuk pengukuran
suhu dan kelembaban adalah (+/-)2 derajat Celcius dan (+/-)4% RH.
Setiap sensor DHT11 memiliki fitur kalibrasi sangat akurat dari
kelembaban ruang kalibrasi. Koefisien kalibrasi yang disimpan dalam memori
program OTP, sensor internal mendeteksi sinyal dalam proses, kita harus
menyebutnya koefisien kalibrasi. Sistem antar muka tunggal-kabel serial
terintegrasi untuk menjadi cepat dan mudah. Kecil ukuran, daya rendah, sinyal
transmisi jarak hingga 20 meter, sehingga berbagai aplikasi dan bahkan
16
aplikasi yang paling menuntut. Produk ini 4-pin pin baris paket tunggal.
Koneksi nyaman, paket khusus dapat diberikan sesuai dengan kebutuhan
pengguna.
Tabel 2.3 Konfigurasi DHT11
Pin
Name
Co mment
1
GND
Ground
2
DATA
Serial data bid irectional
3
SCK
Serial clock input
4
VDD
Supply 2,4-5,5 V
Spesifikasi
•
Pasokan Voltage: 5 V
•
Rentang temperatur :0-50 ° C kesalahan ± 2 ° C
•
Kelembaban :20-90% RH ± 5% RH error
•
Interface: Digital
Gambar 2.5 Sensor DHT 11
17
2. 5
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) didekatnya. 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.
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
18
Change Over (CO), relay mempunyai kontak tengah yang normal
tertutup, tetapi ketika relay dicatu kontak tengah tersebut akan membuat
hubungan dengan kontak-kontak 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 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 2.6 Relay
19
2.5.1 Prinsip Kerja Relay
Coil adalah gulungan kawat yang mendapat arus listrik, sedang
contact adalah 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 : ketika Coil mendapat energi listrik (energized), akan
timbul gaya elektromagnet yang akan menarik armature yang berpegas,
dan contact akan menutup
Gambar 2.7 Prinsip Kerja Relay
2. 6 LCD
LCD (Liquid Crystal Display atau dapat di bahasa Indonesia-kan
sebagai tampilan Kristal Cair) adalah suatu jenis media tampilan yang
menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD bisa memunculkan
gambar atau tulisan (berwarna juga bisa dong) dikarenakan terdapat banyak
sekali titik cahaya (piksel) yang terdiri dari satu buah kristal cair sebagai
sebuah titik cahaya. Walau disebut sebagai titik cahaya, namun kristal cair ini
tidak memancarkan cahaya sendiri. Sumber cahaya di dalam sebuah perangkat
20
LCD adalah lampu neon berwarna putih di bagian belakang susunan kristal
cair tadi.
Titik cahaya yang jumlahnya puluhan ribu bahkan jutaan inilah yang
membentuk tampilan citra. Kutub kristal cair yang dilewati arus listrik akan
berubah karena pengaruh polarisasi medan magnetik yang timbul dan oleh
karenanya akan hanya membiarkan beberapa warna diteruskan sedangkan
warna lainnya tersaring. Dalam menampilkan karakter untuk membantu
menginformasikan proses dan control yang terjadi dalam suatu program robot
kita sering menggunakan LCD juga. Yang sering digunakan dan paling murah
(kira2 50rb kalo beli di glodog) adalah LCD dengan banyak karakter 16x2.
Maksudnya semacam fungsi tabel di ms office. 16 menyatakan kolom dan 2
menyatakan baris. Bila kita beli di pasaran, LCD 16x2 masih kosongan,
maksudnya kosongan yaitu butuh driver lagi supaya bisa dikoneksikan dengan
system minimum dalam suatu mikrokontroler. Driver yang disebutkan berisi
rangkaian pengaman, pengatur tingkat kecerahan backligt maupun data, serta
untuk mempermudah pemasangan di mikrokontroler (portable-red).
Gambar 2.8 LCD 2x16
21
Modul LCD memiliki karakteristik sebagai berikut:
•
Terdapat 16 x 2 karakter huruf yang bisa ditampilkan.
•
Setiap huruf terdiri dari 5x7 dot-matrix cursor.
•
Terdapat 192 macam karakter.
•
Terdapat 80 x 8 bit display RAM (maksimal 80 karakter).
•
Memiliki kemampuan penulisan dengan 8 bit maupun dengan 4 bit.
•
Dibangun dengan osilator lokal.
•
Satu sumber tegangan 5 volt.
•
Otomatis reset saat tegangan dihidupkan.
•
Bekerja pada suhu 0 o C sampai 55o C.
2. 7 Termoelectric ( TEC ).
Pendingin termoelektrik merupakan solid state technology yang bisa
menjadi alternatif pendingin selain sistem kompresi uap. Dibandingkan
dengan teknologi kompresi uap yang masih menggunakan refrigeran sebagai
media penyerap panas, teknologi pendingin termoelektrik relatif lebih ramah
lingkungan,tahan lama, dan bisa digunakan dalam skala besar.
Pendingin termoelektrik ini mempunyai kemampuan mendinginkan
dan memanaskan sekaligus dimana perubahan polaritas tegangan akan
membalikkan fungsi dari panas ke dingin dan sebaliknya. Jika sebuah elemen
termoelektrik dialiri arus listrik DC maka kedua sisi elemen ini akan menjadi
panas dan dingin.Sisi dingin inilah yang dimanfaatkan sebagai pendingin
udara ruangan dengan bantuan heatsink dan fan. Dengan demikian tidak
22
diperlukan kompresor sepertihalnya di mesin- mesin pendingin konvensional,
sehingga tidak menimbulkan suara bising.
Komponen pendingin termoelektrik (TEC) terdiri dari semikonduktor
tipe P dan N yang masing- masing terhubung seri secara elektris, namun
terhubung paralel secara thermis. Prinsip kerja pendingin termoelektrik
berdasarkan efek Peltier, yaitu ketika arus DC dialirkan ke elemen Peltier,
maka salah satu sisi elemen Peltier menjadi dingin (panas diserap) dan sisi
lainnya menjadi panas (panas dilepaskan), seperti pada Gambar 2.9.
Gambar 2.9. Susunan Elemen Peltier
Hal yang menyebabkan sisi dingin elemen Peltier menjadi dingin
adalah adanya aliran elekton dari tingkat energi yang lebih rendah pada
semikonduktor tipe-P, ke tingkat energi yang lebih tinggi yaitu semikonduktor
tipe-N. Supaya elektron tipe P yang mempunyai tingkat energi yang lebih
rendah dapat mengalir maka elektron menyerap energi yang mengakibatkan
sisi tersebut menjadi dingin.
23
Gambar 2.10 Prinsip Kerja TEC
Sebaliknya pada sambungan sisi panas, elektron mengalir dari tingkat
energi yang lebih tinggi (semikonduktor tipe-N) ke tingkat energi yang lebih
rendah
(semikonduktor
tipe-P).
Agar
elektron
dapat
mengalir
ke
semikonduktor tipe-P, kelebihan energi pada tipe-N dibuang ke lingkungan,
sehingga sisi tersebut menjadi panas.
Berdasarkan Gambar 2.10, elektron mengalir dari semikonduktor pada
tipe P yang kekurangan energi, menyerap panas pada bagian yang didinginkan
kemudian mengalir ke semikonduktor tipe N. Semikonduktor tipe N yang
kelebihan energi membuang energi tersebut ke lingkungan dan mengalir
kesemikonduktor tipe P dan seterusnya.
Bagian penting dari sebuah sistem pendingin termoelektrik adalah alat
penukar panas (heat exchanger), seperti heatsink, heatpipe, dll. Bagian ini
mutlak diperlukan, sebab jika sisi panas peltier dapat dipertahankan konstan,
maka sisi dingin dari elemen peltier akan mampu menyerap panas secara
konstan pula.
24
Sistem pendingin termoelektrik memerlukan heatsink yang berfungsi
untuk menyerap panas pada sisi dingin elemen peltier dan membuang panas
padasisi panas peltier. Susunan dasar sistem pendingin termoelektrik
setidaknya terdiridari elemen peltier dan heatsink baik pada sisi dingin elemen
peltier maupun padasisi panas peltier, seperti pada Gambar 2.11.
Gambar 2.11 Susunan Dasar System
Bagian yang akan didinginkan dapat langsung dihubungkan dengan
sisi dingin elemen peltier. Dapat juga dihubungkan terlebih dahulu dengan alat
penukar panas sebelum dihubungkan dengan sisi dingin elemen peltier. Alat
penukar panas tersebut dapat berupa fluida atau dengan konveksi
udara.Sedangkan panas yang dihasilkan pada sisi panas elemen peltier juga
dapat disalurkan ke lingkungan melalui udara baik secara alami maupun
konveksi paksa atau dengan media pendingin air maupun fluida lainnya.Alat
penukar panas ini dapat divariasikan penggunaannya seperti yang terlihat pada
Gambar 2.12. Penyusunan sistem pendingin termoelektrik ini bergantung pada
25
media penukar panas yang digunakan. Media penukar panas dapat berupa zat
gas/udara, cair, dan padat.
Gambar 2.12 Jenis susunan sistem pendingin termoelektrik
2. 8 Heatsink | Karakteristik, Fungsi dan Pengertian 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.
Terdapat 2 bagian heatsink yaitu bagian penyerap panas dan bagian
pendinginan, pada bagian penyerapan panas biasanya terbuat dari aluminium
atau tembaga. bagian pendinginan terbuat dari aluminium. Teknologi
pendinginan ini ditemukan oleh Daniel L.Thomas pada tahun 1982.
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.
26
Gambar 2.13 Wiring Heatsink
2.8.1 Karakterisitik Heatsink
1. 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.
2. 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.
3. Transfer 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.
4. Desain permukaan dasar heatsink sampai pada ”mirror finish” atau
tingkat kedatarannya tinggi sehingga dapat menyentuh permukaan sumber
27
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.
2.8.2 Bahan / Material 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 :
1. 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.
2. 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.
3. 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.
28
4. 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 heatsink mereka dengan kombinasi 2 material pendingin ini.
2. 9 DC Fan
DC Fan merupakan sebuah kipas arus DC (searah) yang dipasang
dengan tujuan meniup suhu panas maupun dingin pada heatsink. Pada
heatsink, DC Fan menyebarkan udara dingin agar proses pendinginan di
dalam ruangan baterai merata dan lebih cepat, sedangkan pada heatsink yang
satunya lagi DC Fan meniup udara panas agar panas heatsink tidak terlalu
tinggi karena dapat menyebabkan kerusakan pada
terdapat di dalamnya.
Gambar 2.14 DC Fan
elemen peltier yang
29
2.10 Komunikasi USB (Universal Serial Bus)
Komunikasi USB dikatakan sebagai sistem master tunggal, artinya
semua aktivitas komunikasi data diawali oleh komputer. Data yang dikirim
melalui saluran USB, merupakan data sebanyak 8 byte sampai 256 byte yang
dikemas menjadi paket-paket data untuk satu kali pengiriman. Komputer
yang aktif minta data dari peralatan dan peralatan wajib memberi data ke
komputer.
Pengiriman data terjadi dalam kerangka waktu tiap 1 mili-detik sekali,
dalam kerangka waktu tersebut komputer bisa berhubungan dengan beberapa
peralatanan secara bergantian.
Peralatan yang berkecepatan rendah, mengirim data dengan kecepatan
1.5 Mega bit per detik, atau setiap bit dikirim dalam waktu 666.7 nano-detik.
Sedangkan peralatan dengan kecepatan penuh mengirim data dengan
kecepatan 12 Mega bit per detik, atau waktu pengiriman data 1 bit adalah 88.3
nano-detik. Kecepatan tersebut ditentukan oleh komputer, sedangkan semua
peralatan harus menyesuaikan kecepatan tersebut.
Pengiriman data ini dilakukan secara asinkron, dengan demikian
peralatan USB yang terpasang masing- masing harus membangkitkan sendiri
clock untuk penerimaan data.
2.11 Powe r Supply
Semua peralatan elektronika menggunakan sumber tenaga untuk
beroperasi, sumber tenaga tersebut bermacam- macam ada yang dari
bateray,Accu ,ada juga yang langsung menggunakan tegangan listrik jala-jala
30
PLN. Untuk konsumsi tegangan yang berasal dari Tegangan listrik untuk alatalat elektronika tertentu tidak bisa langsung dikonsumsi akan tetapi harus
disesuaikan dengan tegangan yang diperlukan oleh peralatan tersebut.
Penyesuaian tegangan ini dilakukan oleh sebuah alat yng dinamakan Power
Supply atau adaptor.
Power supply adalah alat atau sistem yang berfungsi untuk
menyalurkan energi listrik atau bentuk energi jenis apapun yang sering
digunakan untuk menyalurkan energi listrik. Secara prinsip rangkaian power
supply adalah menurunkan tegangan AC , menyearahkan tegangan AC
sehingga menjadi DC, menstabilkan tegangan DC, yang terdiri atas
transformator, dioda dan kapasitor/condensator. Tranformator biasanya
berbentuk kotak dan terdapat lilitan- lilitan kawat email didalamnya. Tugas
dari komponen ini adalah untuk menaikkan atau menurunkan tegangan AC
sesuai kebutuhan. Arduino membutuhkan tegangan sekitar 5 V DC dan 12V
DC. Transformator merupakan komponen terbaik untuk menurunkan tegangan
PLN dari 220 VAC menjadi 15 V AC. Mengapa 15 V AC ? karena kebutuhan
Arduino ada yang 12 VDC, jadi kita harus menyiapkan tegangan lebih tinggi
dari 12 V DC. Ingat bahwa komponen ini hanya menurunkan tegangan AC,
jadi setelah tegangan PLN 220 VAC diturunkan menjadi 12 V, maka sifat dari
12 V ini masih AC dan belum DC. Setelah tegangan PLN diturunkan menjadi
15VAC, maka saatnya untuk mengubah sifat AC menjadi DC.
Ada 2 jenis rangkaian penyearah, yaitu setengah gelombang (half
wave) dan gelombang penuh (full wave). Arus listrik DC yang keluar dari
dioda masih berupa deretan pulsa-pulsa.Tentu saja arus listrik DC semacam
31
ini tidak cocok atau tidak dapat digunakan oleh perangkat elektronik apapun.
Capasitor berfungsi sebagai filter pada sebuah rangkaian power supply, yang
dimaksud disini adalah Capasitor sebagai ripple filter, disini sifat dasar
capasitor yaitu dapat menyimpan muatan listrik yang berfungsi untuk
memotong tegangan ripple.