BAB II LANDASAN TEORI

BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Sistem Penetasan Telur
Sistem penetasan telur
untuk menambah populasi unggas
( ayam
kampung ) di tingkat petani masih mengandalkan cara tradisional yaitu dengan
cara indukan mengerami telur bakal anakan selama 21 hari. Walaupun demikian
permintaan akan ayam kampung masih terus saja ada dan dipenuhi dari sistem
penetasan secara alami. Untuk produksi massal penetasan telur semacam ini
tidaklah ekonomis,dilain sisi permintaan terus meningkat.
Sebagai solusinya adalah dibuat mesin penetas untuk menggantikan induk
ayam mengerami telur-telurnya, mesin bekerja secara otomatis dengan mengatur
suhu dan kelembaman, dan pemutaran telur secara berkala berdasarkan waktu
yang telah diseting.
Desain mesin penetas dibuat dengan ukuran panjang 40cm, lebar 30cm
dan tinggi 40cm yang mampu menampung telur ayam kampung antara 20-30 butir
dalam sekali penetasan, pada prinsipnya penetasan telur dengan alat tetas buatan
merupakan tiruan dari sifat-sifat alamiah unggas saat mengeram.
Keberhasilan penetasan telur dengan mesin penetas akan tercapai bila
memperhatikan beberapa perlakuan sebagai berikut :
Telur tetas ditempatkan dalam mesin tetas dengan posisi yang tepat.
Panas (suhu) dalam ruangan mesin tetas selalu dipertahankan.
Pembalikan telur secara berkala setiap hari selama proses pengeraman
6
7
Ventilasi harus sesuai agar sirkulasi udara dalam ruang mesin tetas berjalan
dengan baik
Kelembaman udara didalam mesin selalu dikontrol agar sesuai untuk
perkembangan embrio didalam telur
Agar telur yang akan ditetaskan sesuai dengan keinginan maka beberapa
persyaratan berikut harus dipenuhi antara lain adalah:
2.1.1. Suhu dan Perkembangan Embrio
Embrio didalam telur unggas akan cepat berkembang selama suhu
telur berada pada kondisi yang sesuai dan akan berhenti berkembang jika
suhunya kurang dari yang dibutuhkan, suhu untuk perkembangan embrio
dalam telur ayam antara 101o - 105oF ( 38,33o – 40oC ) . dengan kondisi ini
embrio akan berkembang sempurna dan akan menetas namun, sumber panas
yang digunakan untuk mencapai suhu yang dibutuhkan biasanya kurang stabil.
Untuk itu kontrol terhadap suhu didalam ruangan harus dilakukan selama
proses penetasan berlangsung.
2.1.2. Kelembaman Dalam Induk Buatan
Selama penetasan berlangsung, diperlukan kelembaman udara yang
sesuai dengan perkembangan dan pertumbuhan embrio, kelembaman untuk
telur ayam berkisar antara 52 – 50% , kelembaman juga sangat berpengaruh
terhadap proses metabolism kalsium (Ca) pada embrio. Saat kelembaman
tinggi , perpindahan Ca dari kerabang telur ke tulang-tulang dalam
perkembangan embrio akan lebih banyak.
8
Munculnya kelembaman didalam ruang penetasan diakibatkan oleh
suhu yang meningkat. Adanya peningkatan suhu tersebut dapat menguapkan
air yang ada didalamnya sehingga tercipta kelembaman.
2.1.3. Ventilasi
Ventilasi yang cukup adalah penting untuk diperhatikan mengingat
didalam telur ada embrio yang juga bernafas dalam perkembangannya dan
memerlukan O2 dan membuang CO2. Dalam operasi mesin penetas, lebar lubang
bukaan ventilasi harus diatur agar cukup ada sirkulasi udara dan dengan
memperhatikan penurunan tingkat kelembaman udaranya.
Jumlah O2 yang dibutuhkan untuk perkembangan embrio akan semakin
tinggi bila embrionya semakin besar.
2.1.4. Pemutaran Telur
Pemutaran dilakukan untuk memindahkan posisi tray didalam mesin
incubator agar terjadi sudut 30 – 45 derajat untuk tiap tiap waktu yang ditetapkan
secara berkesinambungan dan bergantian sudutnya.
Pemutaran telur sedikitnya adalah 3 kali sehari atau 5 kali sudah lebih dari
baik untuk mencegah embrio telur melekat pada selaput membran bagian dalam
telur. Oleh sebab itu jangan pernah membiarkan telur tetas tidak dibalik atau
diputar posisinya dalam 1 hari pada masa penetasan telur.
Pemutaran telur tersebut dilakukan dalam 18 hari pertama penetasan.
Tetapi JANGAN membalik telur sama sekali pada 3 hari terakhir menjelang telur
9
menetas. Pada saat itu telur tidak boleh diusik karena embrio dalam telur atau
anak ayam yang akan menetas tersebut.
Untuk memudahakan proses penetasan telur , seperti yang sudah
dijelaskan diatas, penulis merancang sebuah mesin tetas yang dioperasikan secara
otomatis untuk memenuhi ke empat hal tersebut, dengan menggunakan sebuah
mikro kontroler.
2.2. ARDUINO
Adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source,
diturunkan dari Wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan
elektronik dalam berbagai bidang. Arduino juga memiliki fasilitas untuk
berkomunikasi dengan computer, Arduino lain atau juga mikrokontroler lainnya
pada ATmega328.
Sebuah FTDI FT23RL pada saluran komunikasi serial board ini melalui
USB dan driver FTDI yang menfasilitasi port com virtual untuk perangkat lunak
pada komputer Perangkat lunak pada Arduino termasuk monitor serial yang
menghubungkan data tekstual sederhana dikirim ke Arduino.
Pada board Arduino akan muncul dua lampu LED (TX dan RX ) ketika ada proses
transfer data dari program Arduino ke perangkat keras (Hardware), dengan
demikian menandakan bahwa sedang ada proses upload data.Setiap pin digital
pada Arduino bias dihubungkan kedalam suatu alat, misalnya LCD (Liquid
Cristal Display), Sensor, Buzzer dan lain- lain .
Arduino ini bisa dijalankan di komputer dengan berbagai macam platform
karena didukung atau berbasis Java. Source program yang kita buat untuk aplikasi
10
mikrokontroler adalah bahasa C/C++ dan dapat digabungkan dengan assembly.
Penulis menggunakan arduino berbasis mikrokontroler AVR dilingkungan jenis
ATMEGA yaitu ATMEGA 8, 168, 328 dan 2650. Dari tampilan kedua dapat
dibagi menjadi 3 jendela yaitu: Menu dan tombol icon, editor dan pesan. Pada
bagian bawah terlihat jenis mikrokontroler atau board arduino saat ini yaitu Board
Arduino BT dengan mikrokontroler ATmega328 dengan menggunakan kanal
serial COM7 untuk upload hasil kompilasi dan komunikasi konsole serial.
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 programprogram 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
11
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
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 11actor11r.
Sudah memiliki sarana komunikasi USB, sehingga pengguna Laptop yang
tidak memiliki port serial/RS323 bisa menggunakannya.
Bahasa pemrograman 11actor11r mudah karena software Arduino dilengkapi
dengan kumpulan library yang cukup lengkap.
12
Memiliki modul siap pakai (shield) yang 12act ditancapkan pada board
Arduino. Misalnya shield GPS, Ethernet, SD Card, dll.
Gambar 2.1 Arduino Duemilanove
2.2.1 Konfigurasi dan Tampilan Arduino
Penggunaan Arduino sangat mudah, kemudahan difungsikan supaya kita
tidak perlu lagi mengetahui detail perangkat keras dari mikrokontroler terutama
mengenai konfigurasi register-register yang harus dilakukan dengan mengetahui
cara kerja dari mikrokontroler. Selain itu Arduino sangat kaya dengan library baik
dari pengembang arduino maupun sumbangan dari orang lain, karena arduino
sifatnya adalah opensoource.
13
Gambar 2.2 Konfigurasi Arduino
Pada saat source dikompilasi, maka hasilnya berupa file heksa di upload
ke mikrokontroler secara serial dengan memanfaatkan pin TX/RX untuk
ATmega8 adalah penyemat 2 dan 3. Disamping IDE arduino sebagai jantungnya,
bootloader adalah jantung dari arduino lainnya yang berupa program kecil yang
dieksekusi sesaat setelah mikrokontroler diberi catu daya. Pada tahap pemasangan
kita harus mengetahui dimensi dari Arduino, sehingga pada saat pemasangan
kedalam suatu tempat bisa menjadi perhitungan. Berikut gambar 2.3 menunjukkan
dimensi dari Arduino.
Gambar 2.3 Dimensi Arduino
14
Bootloader ini berfungsi sebagai pemonitor aktifitas yang diinginkan oleh
arduino. Jika dalam IDE terdapat file hasil kompilasi yang akan diupload,
bootloader secara otomatis menyambutnya untuk disimpan dalam memori
program. Jika pada saat awal mikrokontroler bekerja, bootloader akan
mengeksekusi program aplikasi yang telah diupload sebelumnya.
Gambar 2.4 Tampilan Program Arduino
Jika IDE hendak mengupload program baru, bootloader seketika
menghentikan eksekusi program berganti menerima data program untuk
selanjutnya diprogramkan dalam memori program mikrokontroler. Pendek kata
15
sangat mudah mekanisme pengembangan aplikasinya. Tentang IDE arduino kita
bahas sampai disini saja, selanjutnya saya akan menjelaskan perangkat keras
pendukung lainnya.
2.2.2 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 serial dan pararel, juga beberapa tambahan khusus
seperti interrupt handler dan timer/counter.
16
Gambar 2.5 Pemetaan Pin Arduino
2.2.3 Socket USB ( Universal Serial Bus )
Gambar 2.6 Soket USB
17
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, sehingga kita
bebas berkreatifitas membuat aplikasi-aplikasi yang berantarmuka langsung
dengan.
2.2.4 Input dan Output
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.
Input Analog atau analog pin adalah pin-pin yang berfungsi untuk
menerima sinyal dari komponen atau rangkaian analog. Misalnya dari CT, PT,
sensor suhu, sensor, LCD 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
18
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 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
19
7. Serial Monitor Menampilkan hasil data-data yang telah dikirim dari
Arduino.
Gambar 2.7 Toolbar IDE
Untuk mengoperasikan atau menggabungkan Arduino pada PC(personal
Computer) kita dapat menggunakan program-program seperti Processing, Flash,
MaxMSP, Visual Basic, dan lain lain.
2.4. Motor DC
Motor DC adalah motor listrik yang memerlukan suplai tegangan arus
searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi gerak mekanik.
Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan
kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Motor arus searah,
sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung/directunidirectional. Motor DC memiliki 3 bagian atau komponen utama untuk dapat
berputar sebagai berikut;
Kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara
dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi ruang terbuka
diantara kutub-kutub dari utara ke selatan.
20
Current Elektromagnet atau Dinamo. Dinamo yang berbentuk silinder,
dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor
DC yang kecil, dinamo berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh
kutub-kutub, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi.
Commutator. Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC.
Kegunaannya adalah untuk transmisi arus antara dinamo dan sumber daya.
Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang tidak
mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan
mengatur:
Tegangan
dinamo
–
meningkatkan
tegangan
dinamo
akan
meningkatkan kecepatan
Arus medan – menurunkan arus medan akan meningkatkan
kecepatan.
Hubungan antara kecepatan, flux medan dan tegangan dinamo ditunjukkan dalam
persamaan berikut:
Gaya Elektromagnetik (E)
E = KΦN
Torque (T) : T= K Φ Ia
Dimana:
E =gaya elektromagnetik yang dikembangkan pada terminal dinamo (volt)
Φ = flux medan yang berbanding lurus dengan arus medan
N = kecepatan dalam RPM (putaran per menit)
T = torque electromagnetik
Ia = arus dinamo
K = konstanta persamaan
21
2.5. LCD ( Liquid Crystal Display )
Penampil kristal cair (Inggris: liquid crystal display; LCD) adalah suatu
jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama.
LCD sudah digunakan di berbagai bidang misalnya dalam alat-alat elektronik
seperti televisi, kalkulator ataupun layar komputer. Kini LCD mendominasi jenis
tampilan untuk komputer meja maupun notebook karena membutuhkan daya
listrik yang rendah, bentuknya tipis, mengeluarkan sedikit panas, dan memiliki
resolusi tinggi.
LCD bisa memunculkan gambar
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 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
Gambar 2.8 LCD 2 X 16
22
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 0oC sampai 55oC.
2.6. Sensor Suhu dan Kelembaman DHT 11
Suhu adalah besaran yang menyatakan derajat panas dingin suatu
benda dan alat yang digunakan untuk mengukur suhu adalah thermometer. Dalam
kehidupan sehari hari masyarakat untuk mengukur suhu cenderung menggunkan
indera peraba. Tetapi dengan adanya perkembangan teknologi maka diciptakan
termometer untuk mengukur suhu dengan valid.
Kelembapan adalah konsentrasi / banyaknya kandungan uap air diudara.
Angka konsentrasi ini dapat diekspresikan dalam kelembaban absolute,
kelembapan spesifik atau kelembapan relative. Alat untuk mengukur kelembapan
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
23
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 antarmuka tunggal-kabel serial
terintegrasi untuk menjadi cepat dan mudah. Kecil ukuran, daya rendah, sinyal
transmisi jarak hingga 20 meter, sehingga berbagai aplikasi dan bahkan aplikasi
yang paling menuntut. Produk ini 4-pin pin baris paket tunggal. Koneksi nyaman,
paket khusus dapat diberikan sesuai dengan kebutuhan pengguna.
Spesifikasi sensor DHT 11 :
Pasokan Voltage: 5 V
Rentang temperatur :0-50 ° C kesalahan ± 2 ° C
Kelembaban :20-90% RH ± 5% RH error
Interface: Digital
24
Tabel 2.1 Konfigurasi DHT11
Pin
Name
Comment
1
GND
Ground
2
DATA
Serial data bidirectional
3
SCK
Serial clock input
4
VDD
Supply 2,4-5,5 V
Gambar 2.9 Sensor DHT 11
25
2.7. Relay
Relay adalah komponen listrik yang dioperasikan sebagai saklar. Beberapa
relay menggunakan elektromagnet untuk mengoperasikan pensaklaran secara
mekanis, tetapi prinsip-prinsip operasi yang lain juga bisa digunakan. Relay
diperlukan untuk mengendalikan rangkaian dengan sinyal daya rendah (dengan
isolasi listrik yang lengkap antara kontrol dan rangkaian kontrol), atau di beberapa
rangkaian yang harus dikontrol oleh satu sinyal. Relay pertama digunakan di
rangkaian telegraf, mengulang sinyal yang datang dari suatu rangkaian dan
mentransmisikan ulang ke rangkaian yang lain. Relay digunakan secara luas
dalam perakitan telepon dan awal komputer untuk dapat melakukan operasi logis.
Gambar 2.10 Relay DC (Direct current)
Relay biasanya hanya memiliki satu kumparan, tetapi relay dapat memiliki
beberapa kontak. Relay elektromagnetis memiliki kontak diam dan kontak
bergerak. Kontak yang bergerak dipasangkan pada plunger, yang disebut normally
open (NO) dan normally close (NC). Apabila kumparan diberi tenaga, maka akan
26
terjadi medan elektromagnetis. Aksi medan elektromagnetis pada gilirannya akan
menyebabkan plunger bergerak pada kumparan menutup kontak NO dan
membuka kontak NC. Jarak gerak plunger biasanya pendek sekitar ¼ in atau
kurang.
Gambar 2.11 Karakteristik Relay
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
27
Relay elektromekanis yang memberikan pergerakan mekanis saat mendapatkan
energi listrik. Bagian utama Relay elektro mekanik adalah sebagai berikut.
Kumparan elektromagnet
Saklar atau kontaktor
Swing Armatur
Spring
2.7.1 Konstruksi Relai Elektro Mekanik NC (Normally Close)
Gambar2.12Karakteristik Relay NC
Dari konstruksi relai elektro mekanik diatas dapat diuraikan sistem kerja
atau proses relay bekerja. Pada saat elektromagnet tidak diberikan sumber
tegangan maka tidak ada medan magnet yang menarik armature, sehingga saklar
relay tetap terhubung ke terminal NC (Normally Close) seperti terlihat pada
gambar konstruksi diatas.
28
Kemudian pada saat elektromagnet diberikan sumber tegangan maka
terdapat medan magnet yang menarik armature, sehingga saklar relay terhubung
ke terminal NO (Normally Open).
2.7.2. Konstruksi Relai Elektro Mekanik NO (Normally Open)
Gambar 2.13 Karakteristik Relay NO
Relay elektro mekanik memiliki kondisi saklar atau kontaktor dalam 3
posisi. Ketiga posisi saklar atau kontaktor relay ini akan berubah pada
saat relay mendapat tegangan sumber pada elektromagnetnya adalah :
Posisi Normally Open (NO), yaitu posisi saklar relay yang terhubung ke
terminal NO (Normally Open). Kondisi ini akan terjadi pada saat relay
mendapat tegangan sumber pada elektromagnetnya.
Posisi Normally Colse (NC), yaitu posisi saklaar relay yang terhubung ke
terminal NC (Normally Close). Kondisi ini terjadi pada saat relay tidak
mendapat tegangan sumber pada elektromagnetnya.
Posisi Change Over (CO), yaitu kondisi perubahan armatur saklar relay
yang berubah dari posisi NC ke NO atau sebaliknya dari NO ke NC.
29
Kondisi ini terjadi saat sumber tegangan diberikan ke elektromagnet atau
saat sumber tegangan diputus dari elektromagnet Relay.
2.8. Relay Shield
Gambar 2.14 Relay Shield
Merupakan sakelar otomatis yang bisa di kotrol dengan Arduino di salah
satu pin digital dan bisa di konfigurasi sesuai kebutuhan. Dalam perancangan
penetas telur kali ini penulis menggunakan relay shield yang dirangkai sendiri.
Gambar 2.15 Rangakaian Relay Shield
30
Rankaian relay terdiri dari beberapa komponen yaitu :
Relay DC 5V single
Transistor NPN Type 2N2222
Dioda IN40004
Resistor 1 KΩ
2.9. DC fan
DC Fan merupakan sebuah kipas arus DC (searah) yang dipasang dengan
tujuan untuk menurunkan temperatur dan atau kelembaban jika melebihi dari
setting point yang diinginkan, disamping itu juga untuk meratakan temperatur dan
kelembaban dalam inkubator, sehingga kipas tersebut memiliki fungsi ganda dan
sangat penting dalam proses penetasan telur. Jika temperatur dan atau kelembaban
lebih tinggi daripada set point maka kipas akan menyala sampai temperetur dan
atau kelembaban sesuai dengan set point yang diinginkan. Sehingga peran dari
kipas ini sangat penting dalam pengontrolan temperatur maupun kelembaban
dalam inkubator selama proses penetasan telur berlangsung.
Gambar 2.16 DC Fan
31
2.10. Pemanas ( Heater )
Sebagai pemanas ruang inkubator penetas telur digunakan bohlam lampu.
Perhitungan penggunaan energy pada pemanasan ruang incubator dan besarnya
daya bohlam lampu adalah sebagai berikut:
Energi kalor yang dibutuhkan ruangan:
W=P.t P=V.I.tV=I.R
W = I2 . R . t
 1 joule = 0,24 kalori
Q = 0,24 I2. R . t (Joule)
Q = m . cudara . (t2 - t1) (kalori)
Dimana:
W
= usaha (watt-sekon atau Joule)
P
= daya listrik (watt)
V
= tegangan dalam (V)
I
= arus dalam (A)
R
= hambatan (ohm)
Q
= energi panas (kalori)
Nilai Daya bohlam lampu adalah
P = V2/R
Dimana:
P
= daya listrik (watt)
R
= hambatan (ohm)
V
= tegangan dalam (V)
32
2.11. Power Supply
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 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.
33
2.12. 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.