commit to user
PERANCANGAN SISTEM KENDALI OTOMATIS
PADA LANTAI GETAR BERBASIS MIKROKONTROLLER
AVR ATMEGA32
(Studi Kasus Laboratorium Perancangan Sistem Kerja dan
Ergonomi)
Skripsi
Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
ARLI KURNIAWAN
I 1308507
JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
commit to user
SURAT PERNYATAAN
ORISINALITAS KARYA ILMIAH
Saya mahasiswa Jurusan Teknik Industri UNS yang bertanda tangan di bawah ini,
Nama : Arli Kurniawan
Nim : I 1308507
Judul tugas akhir : Perancangan Sistem Kendali Otomatis Pada Lantai Getar Berbasis Mikrokontroler AVR ATMega32 (Studi Kasus Laboratorium Perancangan Sistem Kerja dan Ergonomi). Menyatakan bahwa Tugas Akhir (TA) atau Skripsi yang saya susun tidak
mencontoh atau melakukan plagiat dari karya tulis orang lain. Jika terbukti bahwa Tugas Akhir yang saya susun mencontoh atau melakukan plagiat dapat dinyatakan batal atau gelar Sarjana yang saya peroleh dengan sendirinya dibatalkan atau dicabut.
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya dan apabila dikemudian hari terbukti melakukan kebohongan maka saya sanggup menanggung segala konsekuensinya.
Surakarta, 11 Januari 2011
commit to user
SURAT PERNYATAAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH
Saya mahasiswa Jurusan Teknik Industri UNS yang bertanda tangan di bawah ini,
Nama : Arli Kurniawan
Nim : I 1308507
Judul tugas akhir : Perancangan Sistem Kendali Otomatis Pada Lantai Getar Berbasis Mikrokontroler AVR ATMega32 (Studi Kasus Laboratorium Perancangan Sistem Kerja dan Ergonomi). Menyatakan bahwa Tugas Akhir (TA) atau Skripsi yang saya susun sebagai syarat lulus Sarjana S1 disusun secara bersama-sama dengan Pembimbing I dan Pembimbing II. Bersamaan dengan syarat pernyataan ini bahwa hasil penelitian dari Tugas Akhir (TA) atau Skripsi yang saya susun bersedia digunakan untuk publikasi dari proceeding, jurnal, atau media penerbit lainnya baik di tingkat nasional maupun internasional sebagaimana mestinya yang merupakan bagian dari publikasi karya ilmiah
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya.
Surakarta, 11 Januari 2011
commit to user
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, puji syukur penulis ucapkan ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Dalam pelaksanaan maupun penyusunan laporan skripsi ini, penulis telah mendapatkan bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan yang sangat baik ini, dengan segenap kerendahan hati dan rasa yang setulus-tulusnya, ucapan terima kasih penulis haturkan kepada:
1. Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan rezekinya serta nikmat yang lainnya. Anugerah mu begitu besar ya Allah.
2. Kedua orang tua tercinta yang telah memberikan doa, kasih sayang, limpahan semangat dan dukungan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik.
3. Ir. Noegroho Djarwanti, M.T. selaku Pembantu Dekan I Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
4. Ir. Lobes Herdiman, M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Industri Universitas Sebelas Maret Surakarta.
5. Taufiq Rochman, STP, MT, selaku Ketua Program S-1 Non Reguler Jurusan Teknik Industri Universitas Sebelas Maret Surakarta.
6. Ir. Lobes Herdiman, M.T, selaku Dosen Pembimbing I dan
Il-ham Priadytama, ST, MT, selaku Dosen Pembimbing II yang telah meluangkan
waktunya, dan sabar dalam memberikan pengarahan dan bimbingan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan lancar.
7. Rahmaniyah Dwi Astuti, ST, MT, selaku dosen penguji skripsi I dan Taufiq
Rochman, STP, MT, selaku dosen penguji skripsi II yang telah memberikan
masukan dan perbaikan terhadap skripsi ini.
8. Dosen-dosen Teknik Industri yang memberikan ilmu dan nilai yang obyektif selama ini.
commit to user
10. Kak fahri-mbak yun dan andi yang selama ini selalu memberikan dukungan sebagai penambah semangat.
11. Sari Anggraini yang selalu memberikan kasih sayang yang tulus dan warna dalam hidupku baik suka maupun duka, selalu bersedia menjadi wadah curahan hati dan selalu memotifasi untuk lebih baik lagi. Sementara hanya ini yang dapat ay berikan untuk kebahagian bun.
12. Rekan 1 tim lantai getar ananditya putra mega yang selalu sabar menghadapi sikap keras penulis dan selalu memberikan masukan yang terbaik.
13. Teman-teman Transfer Teknik Industri angkatan ’08, terima kasih atas semangat, kekompakan serta bantuan kalian selama ini. Semoga persahabatan kita akan terus terjaga.
14. Teman-teman kos Indonesia 8, Kontrakan dan Kos Colega terima kasih atas bantuannya slama ini, serta masukan yang bermanfaat bagi penelitian.
15. Seluruh pihak-pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, atas segala bimbingan, bantuan, kritik, dan saran dalam penyusunan tugas akhir ini.
Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi rekan-rekan mahasiswa maupun siapa saja yang membutuhkannya. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis dengan senang hati dan terbuka sangat mengharapkan berbagai masukan maupun kritikan dari pembaca.
Surakarta, 27 Januari 2011
commit to user
ABSTRAK
Arli Kurniawan, NIM: I 1308507. PERANCANGAN SISTEM KENDALI
OTOMATIS PADA LANTAI GETAR BERBASIS
MIKROKONTROLLER AVR ATMEGA32
(STUDI KASUS DI kendali otomatis dapat juga diterapkan dalam bidang ergonomi. Lantai getar yang mensimulasikan kondisi lantai pabrik, yang menggunakan mesin dengan kapasitas besar memiliki permasalahan dalam proses pengoperasianya. Sistem kendali diterapkan pada lantai getar bertujuan guna memaksimalkan kinerja lantai getar agar lebih efektif.
Metode yang digunakan dalam perancangan ini adalah metode FAST (Framework for the Application of the System Technique), sebuah pendekatan sistematis dasar dalam desain rekayasa. Metode ini diawali dengan investigasi awal yang ada dilapangan kemudian menganalisa masalah yang terdapat dilapangan, menganalisa keputusan yang diambil berdasarkan penyelesaian yang dipilih, mewujudkan penyelesaian menjadi spesifikasi rancangan, pengujian dan proses penerapan sistem, pengoperasian sistem dan sistem pendukung.
Hasil rancangan sistem kendali lantai getar dengan menggunakan mikrokontroller AVR ATMega32 sebagi chip pengendali yang diterapkan menghasilkan sistem pengendalian yang efektif. Sistem kendali mengendalikan logika arah pergerakan lantai getar, logika motor sentrallock yang mengunci pergerakan lantai getar dan timer otomatis yang mengatur waktu proses lantai getar.
Kata kunci: Sistem kendali otomatis, lantai getar, FAST, Mikrokontroler ATMega32.
commit to user Surakarta: Industrial Engineering Department, faculty of Engineering, Sebelas Maret University, Januari 2011
The applicationof an automatic control system isvery wide now adays and even it has reached the ergonomic area. One of its application in ergonomic is controlling a vibration floor,. A device to simulate the condition on production floor with has vibration disturbance. The purpose of this study an is to optimize the work of vibration floor device to be more effective, by utilizing an aoutomatic control system.
The methodology that is used in this plan is FAST method (Framework for the Application of the System Technique). FAST method is a basic systematic approach for design. The method is started by investigating the field, analyzing the problem, analyzing the decision based on the selected solution, realizing the selected solution to be design specification, testing and implementing the system, operating the system and implementing the support system.
The result of this design is an Automatic control system of floor vibration that is using microcontroller AVR ATMega32 as a control chips to produce an effective control system. This system controls the logic direction of floor vibration movement. The logic of central lock motor is used to lock the movement of floor vibration. Further, the automatic timer that is used to controls the time of the process in the floor vibration.
Keywords: Automatic control system, vibration floor, FAST, Microcontroller ATMega32.
commit to user
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL...i
LEMBAR VALIDASI ...ii
LEMBAR PENGESAHAN ...iii
SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS KARYA ILMIAH...iv
SURAT PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILM...v
commit to user
2.5.2 Karakter Dalam BASCOM ... II-11 2.5.3 Tipe Data ...II-11 2.5.4 Program Simulasi...II-12 2.5.5 Kontrol Proram ... II-14 2.5.6 ISP Flash Programer 3.7 ... II-16 2.6 LCD (Liquid Crystal Display)... .... II-17 2.7 Keypad 4x4... .... II-21 2.8 Arus Searah (AC)... II-23 2.8.1 Arus Listrik ... II-23 2.8.2 Rangkaian Arus Searah ...II-24 2.8.3 Resistensi dan Konduktansi ... II-24 2.8.4 Tegangan Listrik ... II-25 2.8.5 Hukum OHM ... II-26 2.8.6 Relay ... II-26 2.8.7 Kontaktor ... II-29 2.9 Motor Induksi (AC) Tiga Fase... .... II-30 2.9.1 Hubungan Bintang (Y,wye) ... II-32 2.9.2 Hubungan Segitiga ...II-33 2.10 Metde FAST ... II-34 2.10.1 Preliminary Investigation Phase ...II-34 2.10.2 Problem Analysis Phase ... II-35 2.10.3 Requirement Analysis Phase ...II-35 2.10.4 Decision Analysis Phase ... II-36 2.10.5 Desain Phase ... II-37 2.10.6 Construction Phase ... II-37 2.10.8 Implementation Phase ...II-38 2.10.9 Operation and Support Stage Phase ...II-38 BAB III METODOLOGI PENELITIAN
commit to user
3.2.1 Preliminary Investigation... III-4 3.2.2 Problem Analysis...III-4
3.2.3 Requirement Analysis………...III-5 3.2.4 Decision Analysis...III-5 3.2.5 Design...III-6 3.2.6 Construction...III-7 3.2.5 Implementation, operation and support stage...III-7 3.5 Analisis Interpretasi hasil... ... III-5 3.6 Kesimpulan dan Saran... .... III-6 BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA BAB V ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL
commit to user
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Tabel Fungsi icon pada interface BASCOM AVR...II-10
Tabel 2.2 Tabel Karakter-karakter spesial pada BASCOM………II-11 Tabel 2.3 Tabel Tipe data BASCOM...II-12 Tabel 2.4 Tabel Susunan kaki LCD...II-18 Tabel 4.1 Tabel Macam dan jenis komponen………IV - 6 Tabel 4.6 Tabel data modul………. IV - 13
Tabel 4.7 Tabel data exam………. ...IV - 13
commit to user
DAFTAR GAMBAR
commit to user
Gambar 4.5 Bentuk fisik keypad 4x4...IV-9 Gambar 4.6 Rangkaian dasar keypad………....IV-9 Gambar 4.7 Rangkaian kendali motor sentrallock……….IV-10 Gambar 4.8 PCB rangkaian kendali motor sentrallock………...IV-11 Gambar 4.9 AVR simulasiI………...V-13 Gambar 4.10 Display LCDI………..V-13 Gambar 4.11 Flowchart Program mikrokontroler……….IV-19
Gambar 4.5 Bentuk fisik keypad 4x4...IV-9 Gambar 4.6 Rangkaian dasar keypad...IV-9 Gambar 4.7 Rangkaian kendali motor sentrallock...IV-10 Gambar 4.8 PCB Rangkaian kendali motor sentrallock...IV-11 Gambar 4.9 AVR simulasi...IV-13 Gambar 4.10 Display LCD...IV-13 Gambar 4.11 Flowchart Program moikrokontroler...IV-19 Gambar 4.12 AVRdude GUI versi 1.3...IV-25 Gambar 5.1 Sistem Kendali…………...V-4
commit to user
Lampiran 1Standar operasional lantai getar... Lampiran 2Datashet mikrokontroler AVR ATMega32... Lampiran 3Listing program...
commit to user
ABSTRAK
Arli Kurniawan, NIM: I 1308507. PERANCANGAN SISTEM KENDALI
OTOMATIS PADA LANTAI GETAR BERBASIS
MIKROKONTROLLER AVR ATMEGA32
(STUDI KASUS DI kendali otomatis dapat juga diterapkan dalam bidang ergonomi. Lantai getar yang mensimulasikan kondisi lantai pabrik, yang menggunakan mesin dengan kapasitas besar memiliki permasalahan dalam proses pengoperasianya. Sistem kendali diterapkan pada lantai getar bertujuan guna memaksimalkan kinerja lantai getar agar lebih efektif.
Metode yang digunakan dalam perancangan ini adalah metode FAST (Framework for the Application of the System Technique), sebuah pendekatan sistematis dasar dalam desain rekayasa. Metode ini diawali dengan investigasi awal yang ada dilapangan kemudian menganalisa masalah yang terdapat dilapangan, menganalisa keputusan yang diambil berdasarkan penyelesaian yang dipilih, mewujudkan penyelesaian menjadi spesifikasi rancangan, pengujian dan proses penerapan sistem, pengoperasian sistem dan sistem pendukung.
Hasil rancangan sistem kendali lantai getar dengan menggunakan mikrokontroller AVR ATMega32 sebagi chip pengendali yang diterapkan menghasilkan sistem pengendalian yang efektif. Sistem kendali mengendalikan logika arah pergerakan lantai getar, logika motor sentrallock yang mengunci pergerakan lantai getar dan timer otomatis yang mengatur waktu proses lantai getar.
Kata kunci: Sistem kendali otomatis, lantai getar, FAST, Mikrokontroler ATMega32
commit to user Surakarta: Industrial Engineering Department, faculty of Engineering, Sebelas Maret University, Januari 2011
The applicationof an automatic control system isvery wide now adays and even it has reached the ergonomic area. One of its application in ergonomic is controlling a vibration floor,. A device to simulate the condition on production floor with has vibration disturbance. The purpose of this study an is to optimize the work of vibration floor device to be more effective, by utilizing an aoutomatic control system.
The methodology that is used in this plan is FAST method (Framework for the Application of the System Technique). FAST method is a basic systematic approach for design. The method is started by investigating the field, analyzing the problem, analyzing the decision based on the selected solution, realizing the selected solution to be design specification, testing and implementing the system, operating the system and implementing the support system.
The result of this design is an Automatic control system of floor vibration that is using microcontroller AVR ATMega32 as a control chips to produce an effective control system. This system controls the logic direction of floor vibration movement. The logic of central lock motor is used to lock the movement of floor vibration. Further, the automatic timer that is used to controls the time of the process in the floor vibration.
commit to user kuantitas maupun kualitas produk. Salah satu cara mencapai hal tersebut adalah dengan memanfaatkan sistem kendali otomatis yang saat ini komponen-sederhana, mikrokontroler menjadi pilihan untuk berbagai aplikasi, tidak hanya didunia industri, melainkan hingga dunia kesehatan dan ergonomi.
Salah satu instrumen dalam bidang ergonomi yang dapat dioptimumkan kinerjanya dengan sistem kendali otomatis adalah lantai getar. Di Universitas Sebelas Maret tepatnya di Laboratorium Perancangan Sistem Kerja dan Ergonomi terdapat alat lantai getar yang menggunakan dua buah motor penggetar tiga fasa dengan kekuatan maksimum 150kg. Lantai getar ini merupakan suatu prototipe
untuk mensimulasikan getaran yang terjadi pada lantai kerja seperti pada lantai produksi pabrik yang menggunakan mesin dengan kapasitas besar dan
menghasilkan getaran besar. Untuk dapat mensimulasikan kondisi sebenarnya, lantai getar harus dapat menghasilkan tiga modus arah gerakan getaran yaitu
commit to user
Mengacu pada banyaknya variable yang dikendalikan baik dari modus arah gerakan getaran, kecepatan putaran motor, maupun pengendalian waktu operasi, sistem kendali otomatis akan lebih efektif dibandingkan sistem kendali manual.
Pengendalian secara otomatis memerlukan sebuah rangkaian terpadu yang melaksanakan fungsi ribuan transistor, diode dan resistor sebagai pusat pengendali. Rangkaian terpadu tersebut dinamakan mikroprosesor yang kemudian dikembangkan oleh beberapa vendor menjadi sebuah chip yang diberinama mikrokontroler (Tokheim, 1990). Pilihan mikrokontroler dewasa ini sangat bervariasi. Diantara sejumlah pilihan tersebut tipe AVR dari Atmel merupakan jenis mikrokontroler yang murah dan handal. AVR tersedia dalam variasi produk yang luas untuk berbagai keperluan. AVR merupakan
mikrokontroler CMOS 32-bit yang hampir kesemua instruksi dikerjakan dalam satu siklus clock. Bahkan diantaranya telah memiliki ADC (analog to digital convereter) internal. Berdasarkan kemampuannya, AVR merupakan sebuah peluang yang menarik untuk dimanfaatkan sebagai komponen pengendali utama motor induksi tiga fasa lantai getar yang dikembangkan.
Sebelum dapat digunakan sebagai kendali, mikrokontroler harus melewati 3 tahapan yaitu pembuatan hardware, perancangan software dan pengisian
software kedalam mikrokontroler. Ada beberapa pilihan bahasa pemograman untuk mikrokontroler diantaranya bahasa tingkat tinggi BASCOM (basic compiller), bahasa tingkat menengah (bahasa C++) dan bahasa tingkat rendah (bahasa assembler). Ketiga jenis bahasa pemograman tersebut memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing. BASCOM sendiri memiliki kelebihan yaitu tampilan pada bascom lebih sederhana sehingga memudahkan programmer dalam membuat logika program yang diperlukan dan ditulis menggunakan bahasa manusia yang lebih mudah di mengerti dan tidak bergantung pada mesin. Sedangkan penggunaan bahasa assembler dan bahasa C++ memerlukan ketelitian dari programmer karena bahasa ditulis dengan sandi yang hanya di mengerti oleh mesin (Iswanto, 2009).
Berdasarkan permasalahan di atas diperlukan perancangan sistem kendali otomatis yang bertujuan mempermudah dalam pengaturan kecepatan putaran
commit to user pokok permasalahan dari penelitian ini yaitu bagaimana merancang sistem kendali lantai getar dengan mikrokontroller AVR yang meliputi pengendalian arah gerakan, frekuensi getaran dan timer otomatis.
1.3 TUJUAN PENELITIAN
Tujuan yang ingin dicapai adalah merancang sistem kendali otomatis lantai getar, yaitu:
1. Merancang modul sistem kendali untuk mengatur frekuensi getaran.
2. Merancang modul sistem kendali untuk mengatur arah gerakan dari getaran.
3. Merancang modul sistem kendali untuk mengatur timer otomatis
1.4 MANFAAT PENELITIAN
Manfaat perancangan alat kendali kecepatan motor induksi tiga fasa, yaitu: 1. Menghasilkan sistem kendali yang dapat mengendalikan pergerakan lantai
1. Mikrokontroler AVR yang digunakan adalah tipe ATMega. 2. Bahasa pemograman yang digunakan adalah bahasa basic.
3. Metode yang digunakan adalah metode FAST (Framework for the
commit to user 1.6 ASUMSI PENELITIAN
Asumsi yang digunakan dalam membahas perancangan modul pengendali menggunakan mikrokontroler AVR pada alat simulasi lantai getar, sebagai
Penulisan penelitian dalam laporan tugas akhir ini mengikuti uraian yang diberikan pada setiap bab yang berurutan untuk mempermudah pembahasannya. Penjelasan mengenai sistematika penulisan yang digunakan pada penyusunan
Mengenai landasan teori yang mendukung dan terkait langsung dengan penelitian yang dilakukan dari buku, jurnal penelitian, sumber literatur lain.
Bab III : Metodologi Penelitian
Uraian langkah penelitian yang dilakukan dan juga digunakan sebagai gambaran kerangka berpikir penulis dalam melakukan penelitian dari awal sampai penelitian selesai.
Bab IV : Pengumpulan dan pengolahan data
Data atau informasi yang diperlukan dalam menganalisis permasalahan yang ada serta pengolahan data dengan menggunakan metode yang dikembangkan pada bab sebelumnya.
commit to user
Penjelasan dari keluaran yang diperoleh pada tahapan pengumpulan dan pengolahan data interpretasi hasil.
Bab VI : Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan yang diperoleh dari analisis pemecahan masalah maupun hasil pengumpulan data serta saran-saran perbaikan atas permasalahan yang dibahas.
commit to user
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini menguraikan teori-teori yang diperlukan dalam mendukung
perancangan, sehingga pelaksanaan pembuatan alat dilakukan secara teoritis.
2.1APLIKASI MIKROKONTROLER
Mikrokontroler merupakan salah satu perkembangan teknologi yang
mengintegrasikan sebuah sistem komputer kedalam sebuah chip tunggal (single
chip), sehingga teknologi ini mampu berfungsi seperti sebuah sistem komputer,
salah satunya adalah proses pengendalian. Aplikasi dari sistem pengontrolan ini
dapat kita lihat dari perancangan sistem kunci pintu digital dengan sistem
keamanan berbasis sms. Sistem ini menggunakan password sebagai keyword
untuk membuka kunci. Cara kerja dari sistem ini adalah pemilik dapat mengunci
ataupun membuka pintu dari jarak jauh hanya dengan mengirimkan sms, sehingga
pemilik akan lebih mudah karena tidak perlu datang untuk mengunci
(dewapur.wordpress.com, 2008).
2.2MIKROKONTROLER
Mikrokontroler adalah otak dari suatu sistem elektronika seperti halnya
mikroprosesor sebagai otak computer (Iswanto, 2008). Mikrokontroler memiliki
nilai tambah karena didalamnya sudah terdapat memori dan sistem input/output
dalam suatu kemasan IC. Atmel adalah perusahaan pembuat chip yang terkenal
dalam teknologi pembuatan flash memory dan EEPROM. Setelah Atmel
meletakkan flash PROM di mikrokontroler seri AT89C sebagai anggota baru dari
jenis mikrokontroler MCS51, MCS1 semakin di nikmati, menyusul keberhasilan
Atmel tersebut, Atmel merancang mikrokontroler baru yang dikategorikan
sebagai jenis mikrokontroler AVR. AVR atau sebuah kependekan dari Alf and
Vegard’s Risc Processor merupakan chip mikrokontroler yang diproduksi oleh
Atmel dikelompokkan ke dalam 4 kelas ATtiny,ATMega,AT90Sxx, AT86RFxx.
Perbedaan yang terdapat pada masing-masing kelas adalah kapasitas
commit to user
hampir tidak ada perbedaan sama sekali. Mikrokontroler AVR dirancang sebagai
sebuah mesin RISC (Reduce Intruction Set Computer) yang hampir semua
instruksinya selesai di kerjakan dalam satu siklus mesin, dilengkapi dengan
32 buah register serbaguna yang kesemuanya dapat berfungsi sebagai akumulator
(Iswanto, 2008).
2.3MIKROKONTROLER ATMega32
Mikrokontroler adalah sebuah chip, kata mikro berarti bahwa objek
tersebut berukuran kecil, sedangkan controller dalam bahasa inggris berarti alat
tersebut dapat digunakan untuk pengendali objek proses maupun kejadian.
Mikrokontroler mempunyai kemiripan dengan mikroprosesor dalam sebuah
komputer. Keduanya memiliki central processing unit (CPU). CPU mengeksekusi
instruksi logika, matematika, dan fungsi-fungsi data dari sebuah komputer.
Membuat sebuah komputer yang lengkap, sebuah mikroprosesor memerlukan
memori untuk menyimpan data dan program, serta antarmuka input output.
Sebaliknya, mikrokontroler adalah komputer sebuah chip, karena dalam satu chip
selain berisikan CPU telah dilengkapi memori dan antarmuka I/O.
AVR (Alf and Vegard’s RISC processor) merupakan seri mikrokontroler
CMOS 32-bit buatan Atmel, berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set
Computer). Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR
mempunyai 32 register general-purpose, timer/counter fleksibel dengan mode
compare, interrupt internal dan eksternal, serial UART, programmable Watchdog
timer, dan mode power saving. Beberapa diantaranya mempunyai ADC dan PWM
internal. AVR juga mempunyai In-System Programmable Flash on-chip yang
mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan
hubungan serial SPI (Sulhan, 2006).
ATmega32 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit daya-rendah berbasis
arsitektur RISC yang ditingkatkan. Kebanyakan instruksi dikerjakan pada satu
siklus clock, ATmega32 mempunyai throughput mendekati 1 MIPS per MHz
membuat disainer sistem untuk mengoptimasi konsumsi daya dengan kecepatan
proses. Pada mikrokontroler dengan teknologi RISC semua instruksi dikemas
commit to user
clock, sedangkan pada teknologi CISC seperti yang diterapkan pada
mikrokontroler MCS-51, untuk menjalankan sebuah instruksi diperlukan waktu
sebanyak 12 siklus clock. Secara garis besar, arsitektur mikrokontroler
7. Watchdog timer dengan osilator internal.
8. 512 byte SRAM.
9. 512 byte EEPROM.
10. 8 kb Flash memory dengan kemampuan Read While Write.
11. Unit interupsi (internal & eksternal).
12. Port antarmuka SPI32 “memory map”.
13. Port USART untuk komunikasi serial dengan kecepatan optimum
2,5Mbps.
14. 4.5 sampai 5.5V operation, 0 sampai 16MH.
2.3.1 Konfigurasi Pin ATMEGA32
Konfigurasi pin ATMega32 dapat dilihat pada gambar 2.1. Dari gambar
tersebut dapat dijelaskan secara fungsional konfigurasi pin ATMega32, sebagai
berikut:
1. VCC = pin masukan catu daya.
commit to user
6. Port D (PD0 – PD7) = pin I/O (bidirectional), analog comparator, interupsi
eksternal, USART.
7. RESET = pin untuk me-reset mikrokontroler.
8. XTAL1 & XTAL2 = pin untuk clock eksternal.
9. AVCC = pin input tegangan ADC.
10. AREF = pin input tegangan referensi ADC.
Gambar 2.1 IC mikrokontroler dan pin-pin
Sumber: Atmel, 2009
2.3.2 Peta Memory ATMega32
ATMega32 memiliki ruang pengalamatan memori data dan memori
program yang terpisah. Memori data terbagi menjadi 3 bagian yaitu 32 buah
register umum, 64 buah register I/O, dan 512 byte SRAM internal. Register untuk
keperluan umum menempati space data pada alamat terbawah yaitu $00 sampai
$1F. Sementara itu register khusus untuk menangani I/O dan kontrol terhadap
mikrokontroler menempati 64 alamat berikutnya yaitu mulai dari $20 sampai
$5F. Register tersebut merupakan register yang khusus digunakan untuk mengatur
fungsi terhadap berbagai peripheral mikrokontroler seperti kontrol register,
timer/counter, fungsi I/O, dan sebagainya. Register khusus alamat memori secara
lengkap dapat dilihat pada gambar 2.2. Alamat memori berikutnya digunakan
commit to user
Gambar 2.2 Skema memori data AVR ATMega32
Sumber: Iswanto, 2008
Memori program yang terletak pada flash perom tersusun dalam word atau 2 byte
karena setiap instruksi memiliki lebar 16-bit atau 32bit. AVR ATMega32
memiliki 4KByte x 16 Bit flash perom dengan alamat mulai dari $000 sampai
$FFF. AVR tersebut memiliki 12 bit program counter (PC) sehingga mampu
commit to user
Gambar 2.3 Skema memori program AVR ATMega32
Sumber: Iswanto, 2008
Selain itu AVR Atmega32 juga memilki memori data berupa EEPROM 8-bit
sebanyak 512 byte. Alamat EEPROM dimulai dari $000 sampai $1FF (Iswanto,
2008).
2.3.3 Status Register
Status register adalah register berisi status yang dihasilkan pada setiap
operasi yang dilakukan ketika suatu instruksi dieksekusi. SREG merupakan
bagian dari inti CPU mikrokontroler.
Gambar 2.4 Status register ATMega32
Sumber : Iswanto, 2008
Status register ATMega32 dapat dilihat pada gambar 2.4. Dari gambar
tersebut dapat dijelaskan register dari ATMega32, sebagai berikut:
1. Bit7 --> I (global Iinterrupt enable), Bit harus di set untuk mengenable semua
commit to user
2. Bit6 --> T (bit copy storage), Instruksi BLD dan BST menggunakan bit T
sebagai sumber atau tujuan dalam operasi bit. Suatu bit dalam sebuah register
GPR dapat disalin ke bit T menggunakan instruksi BST, dan sebaliknya bit T
dapat disalin kembali kesuatu bit dalam register GPR dengan menggunakan
instruksi BLD.
3. Bi5 --> H (half cary flag).
4. Bit4 --> S (sign bit) merupakan hasil operasi EOR antara flag -N (negatif) dan
flag V (komplemen dua overflow).
5. Bit3 --> V (two's component overflow flag) bit ini berfungsi untuk mendukung
operasi matematis.
6. Bit2 --> N (negative flag) flag N akan menjadi set, jika suatu operasi
matematis menghasilkan bilangan negatif.
7. Bit1 --> Z (zero flag) bit ini akan menjadi set apabila hasil operasi matematis
menghasilkan bilangan 0.
8. Bit0 --> C (cary flag) bit ini akan menjadi set apabila suatu operasi
menghasilkan carry.
2.4RANGKAIAN SISTEM
Pengendali yang dirancang adalah menggunakan mikrokontroler dan
bekerja dalam ragam single chip operation (mode operasi keping tunggal) yang
tidak memerlukan memori luar karena ROM untuk menyimpan sandi sumber
masih mampu untuk menampung program PWM serta penggunaan RAM yang
masih bias ditampung oleh RAM dalam dan tidak memerlukan komponen
tambahan seperti PPI, karena penggunaan port mikrokontroler hanya 4 port yaitu
keluaran sinyal penggerak, masukan keypad, keluaran penampil, pin RS dan pin
enable dari LCD penampil.
Kristal yang digunakan untuk pengoperasikan mikrokontroler adalah 8
MHz. Port yang digunakan pada sistem, yaitu Port C (PC0..PC3), Port D
commit to user
2.5PEMOGRAMAN BASCOM
Sebelum dapat digunakan dalam berbagai aplikasi, pengembangan sebuah
mikrokontroler harus melewati 3 tahapan yaitu pembuatan hardware untuk
aplikasi, perancangan software aplikasi menggunakan bahasa pemrograman dan
pengisian software aplikasi yang sudah dibuat ke dalam mikrokontroler.
Bahasa pemrograman yang digunakan berupa bahasa pemrograman
tingkat rendah (Assembly Language), menengah (bahasa C) maupun bahasa
tingkat tinggi seperti Pascal dan BASIC. Software pemrograman (compiler) yang
digunakan adalah BASCOM AVR yang merupakan sebuah compiler BASIC.
BASCOM (basic compiler) sendiri memiliki beberapa jenis berdasarkan seri
mikrokontroler yang digunakan. BASCOM dikembangkan oleh MCS Electronics,
dan merupakan BASIC compiler. Program yang dibuat dalam bahasa BASIC,
akan dikompilasi menjadi machine code, untuk kemudian dimasukkan ke dalam
mikrokontroler melalui sebuah programmer. Saat ini sesuai dengan referensi dari
situs web MCS electronics, BASCOM baru mendukung mikrokontroler keluarga
MCS51 (BASCOM-8051) dan keluarga AVR (BASCOM-AVR), keduanya
produk dari Atmel Corp. Chip kelas AT89S51/52 dengan harga sangat terjangkau
dan diprogram secara ISP (in-system programming). BASIC adalah bahasa
interpreter artinya diterjemahkan ke dalam machine code saat program
dieksekusi. Positifnya memberikan perintah pada command line dan langsung
melihat hasilnya. Negatif-nya lambat. Namun cepat atau lambat tergantung pada
keperluan. Bila jeda yang terjadi masih dalam batas yang dapat diterima, berarti
kelambatan yang terjadi dapat diabaikan (Iswanto, 2008).
2.5.1 Pengenalan BASCOM AVR
Bascom memiliki tampilan yang sama dengan bahasa program lainya,
hanya saja yang membedakan tampilan pada Bascom lebih sederhana. Dapat
commit to user
Gambar 2.6 Interface BASCOM AVR
Sumber: Iswanto, 2008
Pada setiap icon yang ada pada interface diatas memiliki fungsi
masing-masing. Adapun fungsi dari tiap-tiap icon dapat dilihat pada tabel 2.1.
Tabel 2.1Fungsi icon pada interface BASCOM AVR
Icon Nama Fungsi Shortcut
File New Membuat file baru Ctrl+N
Open File Untuk membuka file Ctrl+O
File Save Untuk menyimpan file Ctrl+S
Save as Menyimpan file dengan nama lain.
-Print Untuk mencetak dokumen Ctrl+P
Print preview melihat tampilan sebelum dicetak. -Syntax check Untuk memeriksa kesalahan bahasa. Ctrl+F7 Program compile mengkompile program yang dibuat. F7
Show result menampilkan hasil kompilasi program. Ctrl+W
Simulate mencimulasikan program yang dibuat. F2
Sumber: Iswanto, 2008
commit to user
Program BASCOM karakter dasarnya terdiri atas karakter alphabet (A-Z
dan a-z), karakter numeric (0-9) dan karakter spesial seperti yang ditunjukkan
/ Slash (division symbol) will be handled as \
: Colon
“ Double Quotation mark
; Semicolon
< Less than
= Equal sign (assignment symbol or relation operator)
> Greater than
mikrokontroler. Dapat dilihat pada tabel 2.3 yang menjelaskan ukuran dan range
commit to user
Single 4
-String Hingga 254 byte
Sumber: Iswanto, 2008
Variabel dalam sebuah program berfungsi sebagai tempat penyimpanan
data atau penampung data sementara, misalnya menampung hasil perhitungan,
menampung data hasil pembacaan register. Variabel merupakan pointer yang
menunjuk pada alamat memori fisik di mikrokontroler. BASCOM ada beberapa
aturan dalam penamaan sebuah variabel, yaitu:
1. Nama variabel maksimum terdiri atas 32 karakter.
2. Karakter bisa berupa angka atau huruf.
3. Nama variabel harus dimulai dengan huruf.
4. Variabel tidak boleh menggunakan kata-kata yang digunakan oleh BASCOM
sebagai perintah, pernyataan, internal register dan nama operator (AND, OR,
DIM).
2.5.4 Program Simulasi
BASCOM AVR menyediakan pilihan yang dapat mensimulasikan
program. Sehingga setelah membuat suatu program, dapat diperiksa terlebih
dahulu apakah program yang dibuat sudah benar atau masih salah sebelum
didownload ke mikrokontroler. Adapun bentuk tampilan simulasinya dapat dilihat
commit to user
Gambar 2.7 Tampilan listing BASCOM AVR
Sumber: Iswanto, 2008
Tekan tombol untuk memulai simulasi dan memberhentikan simulasi
maka tekan tombol . Selain itu untuk dapat melihat perubahan data pada setiap
port atau ketika memberikan input pin-pin tertentu dari mikrokontroler, maka
gunakan tombol maka muncul tampilan simulasi hardware. Adapun bentuk
tampilannya dapat dilihat pada gambar 2.8.
Gambar 2.8Tampilan simulasi hardware
commit to user
2.5.5 Kontrol Program
Keunggulan sebuah program terletak pada kontrol program tersebut.
Kontrol program merupakan kunci dari keandalan program yang dibuat termasuk
pada rule evaluation pada logika samar. Kontrol program dapat mengendalikan
alur dari sebuah program dan menentukan apa yang harus dilakukan oleh sebuah
program ketika menemukan suatu kondisi tertentu. Kontrol program ini meliputi
kontrol pertimbangan kondisi dan keputusan, kontrol pengulangan serta kontrol
alternatif. BASCOM menyediakan beberapa kontrol program yang digunakan
untuk menguji sebuah kondisi, perulangan dan pertimbangan sebuah keputusan.
Beberapa kontrol program yang sering digunakan dalam pemograman
dengan menggunakan bahasa BASCOM, yaitu:
1.IF… THEN
Dengan pernyataan ini kita dapat menguji sebuah kondisi tertentu dan
kemudian menentukan tindakan yang sesuai dengan kondisi yang diinginkan.
Sintak penulisannya adalah:
Perintah ini akan mengeksekusi beberapa blok pernyataan tergantung dari nilai
variabelnya. Perintah ini mirip dengan perintah IF... THEN, namun perintah ini memiliki kelebihan yaitu kemudahan pada penulisannya. Sintak, sebagai
berikut:
commit to user
menemukan kondisi yang sama. Perintah ini akan berhenti jika ada perubahan
kondisi dan melakukan perintah selanjutnya. Sintak, sebagai berikut:
WHILE <Syarat kondisi> <Pernyataan>
WEND
4.DO… LOOP
Perintah Do... Loop digunakan mengulangi sebuah blok pernyataan terus menerus. Membatasi pengulangannya dapat ditambahkan sebuah syarat kondisi
agar perulangan berhenti dan perintahnya menjadi Do... loop Until. Sintak
Perintah ini digunakan mengeksekusi sebuah blok pernyataan secara berulang.
Perintah ini hampir sama dengan perintah Do... Loop, namun pada perintah
For... Next ini nilai awal dan akhir perulangan serta tingkat kenaikan atau turunnya dapat ditentukan. Penggunaannya, sebagai berikut:
commit to user Next
Menaikan nilai perulangan gunakan To dan menurunkan gunakan Downto. Tingkat kenaikan merupakan pilihan, jadi dapat digunakan ataupun tidak. Jika
nilai kenaikan tidak ditentukan maka secara otomatis BASCOM akan
menentukan nilainya yaitu 1.
6.EXIT
Perintah ini digunakan untuk keluar secara langsung dari blok program For... Next, Do... Loop, Sub... Endsub, While... Wend. Sintak penulisannya, sebagai berikut:
Exit [Do] [For] [While] [Sub]Sintak selanjutnya setelah EXIT
bisa bermacam-macam tergantung perintah exit itu berada dalam perintah apa.
Jika dalam perintah Do... Loop maka sintaknya menjadi Exit Do.
7.GOSUB
Dengan perintah GOSUB program melompat ke sebuah label dan menjalankan program yang ada dalam rutin tersebut sampai menemui perintah return.
Perintah return akan mengembalikan program ke titik setelah perintah Gosub.
8.GOTO
Perintah GOTO digunakan melakukan percabangan, perbedaannya dengan
GOSUB ialah Perintah GOTO tidak memerlukan perintah return sehingga programnya tidak akan kembali lagi ke titik dimana perintah GOTO itu berada. Berikut ini adalah sintak perintah GOTO:
GOTO label Label:
Panjang label optimum ialah 32 karakter.
2.5.6 ISP Flash Programer 3.7
ISP Programmer merupakan program yang digunakan menuliskan
program ke dalam mikrokontroler ATMega8535. Pertama mikrokontroler
commit to user
kemudian nyalakan catu daya mikrokontroler. Lalu tekan tombol OpenFile untuk
membuka file yang akan didownload pada mikrokontroler. Setelah itu tekan
tombol program tunggu sampai 100%, setelah 100% maka program sudah ditulis
pada mikrokontroler, dan mikrokontroler siap untuk digunakan. Adapun
tampilannya dapat dilihat pada gambar 2.9.
Gambar 2.9 Software SPI
Sumber: Iswanto, 2008
2.6LCD (LIQUID CRYSTAL DISPLAY)
LCD adalah suatu display dari bahan cairan kristal yang pengoperasiannya
menganut sistem dotmatrix. LCD banyak diaplikasikan untuk alat-alat elektronika
seperti kalkulator, laptop, handphone. Komunikasi data yang dipakai
menggunakan mode teks, artinya semua informasi yang dikomunikasikan
memakai kode ASCII (American Standard Code for Information Interchange).
Huruf dan angka yang akan ditampilkan dalam bentuk kode ASCII, kode ini
diterima dan diolah oleh mikroprosesor LCD menjadi titik-titik pada dot matrix
yang terbaca sebagai huruf dan angka. Tugas mikrokontroler hanyalah mengirim
kode-kode ASCII untuk ditampilkan. LCD yang paling sering digunakan untuk
commit to user
sebagai LCD Character 16x2. LCD ini mempunyai 16 buah pin konektor, yang
secara umum tiap pinnya didefinisikan seperti pada tabel 2.4.
Gambar 2.10 Susunan alamat pada LCD
Sumber: Delta-Elektronik.com
Pin-pin yang terdapat pada LCD 2x16 memiliki fungsi masing-masing,
dapat dilihat pada tabel 2.4 susunan dari kaki-kaki LCD.
Tabel 2.4 Susunan kaki LCD
No Nama Pin Deskripsi Port
1 VCC +5 V VCC
2 GND 0 V GND
3 VEE Tegangan Kotras LCD
4 RS Registe Slect, 0 = input instruksi, 1 = input data PD7
5 R/W 1 = Read, 0 = Write PD5
6 E Enable Clock PD6
7 D4 Data Bus 4 PD4
8 D5 Data Bus 5 PD5
9 D6 Data Bus 6 PD6
10 D7 Data Bus 7 PD7
11 Anode Teganan Positif backlight 12 Katode Tegangan Negatif backlight
Sumber: Iswanto.com
LCD 2x16 tersusun oleh 2 baris dan 6 kolom alamat yang nantinya akan
membentuk karakter. Dapat dilihat pada gambar 2.11 yang memperlihatkan
commit to user
Gambar 2.11 Susunan alamat pada LCD
Sumber: Iswanto.com
Alamat awal karakter 00H dan alamat akhir 39H. Jadi, alamat awal di
baris kedua dimulai dari 40H. Jika Anda ingin meletakkan suatu karakter pada
baris ke-2 kolom pertama, maka harus di set pada alamat 40H. Jadi, meskipun
LCD yang digunakan 2x16 atau 2x24, atau bahkan 2x40, maka penulisan
programnya sama saja.
Display karakter pada LCD diatur oleh pin EN, RS dan RW: Jalur EN
dinamakan enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD bahwa sedang
mengirimkan sebuah data. Mengirimkan data ke LCD, maka melalui program EN
harus dibuat logika low “0” dan set pada dua jalur kontrol yang lain RS dan RW.
Ketika dua jalur yang lain telah siap, set EN dengan logika “1” dan tunggu untuk
sejumlah waktu tertentu (sesuai dengan datasheet dari LCD tersebut) dan
berikutnya set EN ke logika low “0” lagi. Jalur RS adalah jalur register select.
Ketika RS berlogika low “0”, data dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi
khusus (seperti clear screen, posisi kursor). Ketika RS berlogika high “1”, data
yang dikirim adalah data text yang akan ditampilkan pada display LCD. Selain
menampilkan karakter atau angka sesuai keyboard, LCD juga mampu
menampilkan karakter khusus lainnya (Iswanto, 2008).
DDRAM merupakan memori tempat karakter yang ditampilkan berada.
Contoh, untuk karakter ‘A’ atau 41H yang ditulis pada alamat 00, maka karakter
tersebut akan tampil pada baris pertama dan kolom pertama dari LCD. Apabila
karakter tersebut ditulis di alamat 40, maka karakter tersebut tampil pada baris
commit to user
Gambar 2.12 DDRAM M1632
Sumber: Delta-Elektronik.com, 2010
CGRAM merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter
di mana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah sesuai keinginan. Namun memori
ini akan hilang saat powersupply tidak aktif, sehingga pola karakter akan hilang.
CGROM merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter
di mana pola tersebut sudah ditentukan secara permanen dari HD44780, sehingga
pengguna tidak dapat mengubah lagi. Namun ROM bersifat permanen, maka pola
karakter tersebut tidak akan hilang walaupun powersupply tidak aktif. Pada saat
HD44780 menampilkan data 41H yang tersimpan pada DDRAM, maka HD44780
mengambil data di alamat 41H (0100 0001) yang ada pada CGROM yaitu pola
commit to user
Gambar 2.13 Karakter
Sumber: Newtec.com, 2010
2.7 KEYPAD 4x4
Keypad diperlukan untuk berinteraksi dengan sistem pada saat dilakukan
penyetingan set-point suatu kontrol umpan balik pada saat program masih
berjalan. Sebenarnya tiap program memiliki cara yang berbeda untuk berinteraksi
dengan sistem. Bahkan untuk keypad secara hardware tiap pemograman dapat
berbeda. Hal ini lebih dikarenakan keperluan yang berbeda. Keypad 4x4 lebih
sering digunakan oleh pemogram. Selain hardwarenya mudah, softwarenya juga
tidak sulit. Pada dasarnya keypad 4x4 adalah 16 push-button yang di rangkai
commit to user
Gambar 2.14 Bentuk fisik keypad 4x4
Sumber: Iswanto, 2008
Gambar 2.15 Matriks keypad 4x4
Sumber: Iswanto, 2008
Gambar 2.15 menjelaskan tentang keypad matriks yang terdiri dari 4
kolom dan 4 baris yang disebut juga dengan keypad 4 x 4. penggunaan keypad
matriks memungkinkan jumlah input sampai 2 x lipat dari input sesungguhnya.
Contoh hanya memiliki alokasi 8 port input mikrokontroler, sehingga
menggunakan keypad matriks dapat mengkombinasikan logika input hingga
mencapai 16 input hanya dengan menggunakan 8 bit mikrokontroler. Caranya
dengan membagi port tersebut menjadi 4 baris dan 4 kolom(4x4) seperti gambar
2.15 penggunaannya, sebagai berikut:
1. Jadikan port kolom sebagai sumber input tegangan.
2. Port baris berguna menscan tombol mana saja yang ditekan, gunakan perintah
dari mikrokontroler untuk melakukan scanning ini.
Ketika SW13 ditekan maka arus mengalir dari kolom1 ke baris 4 dengan
begitu mikrokontroler dapat mengetahui tombol tersebut aktif sedangkan tombol
lain mati. Teknik ini memudahkan para praktisi elektronika untuk menentukan
tombol mana yang ditekan dan prosedur program mana yang digunakan sebagai
konsekuensi penekanan tombol bersangkutan.
commit to user
Ada 2 macam arus listrik yaitu arus searah (dc: direct current) dan arus
bolakbalik (ac: alternating current). Arus searah apabila elektro berpindah dalam
arah yang tetap tidak berubah-ubah dan diberi tanda, sedangkan apabila pada saat
elektron berpindah terjadi perubahan yang bolak-balik saat tertentu ke atas atau ke
kiri, kemudian ke bawah atau ke kanan kembali ke atas atau ke kiri lagi dan
seterusnya dinamakan arus bolak-balik.
2.8.1Arus Listrik
Arus listrik adalah mengalirnya elektron secara terus-menerus pada
konduktor akibat perbedaan jumlah elektron pada beberapa lokasi yang jumlah
elektronnya tidak sama. Arus listrik ini diberi notasi I dalam satuan ampere (A),
diambil dari nama Andre Marie Ampere (1775 – 1836) menyatakan bahwa :
“Satuan ampere adalah jumlah muatan listrik dari 6,24 x 1018 elektron yang
mengalir melalui suatu titik tertentu selama satu detik”. 1 A arus adalah
mengalirnya elektron sebanyak 628x1016 atau sama dengan 1 Coulumb per detik
meliwati suatu penampang konduktor.
………. ………persamaan 2.1
dengan;
i
= Arus listrik (A)q = Muatan listrik (C)
t = Lamanya waktu (detik)
Muatan listrik dengan notasi Q dalam satuan Coulomb, yang diambil dari
nama Charless Aaugusti de Coulomb (1736 – 1806) menyatakan bahwa : Satu
Coulomb adalah jumlah muatan listrik yang melalui suatu titik sebesar satu
ampere selama satu detik (www.bops.pln-jawa-bali.co.id).
2.8.2Rangkaian Arus Searah
Pada suatu rangkaian akan mengalir arus gambar, apabila dipenuhi
syarat-syarat yaitu adanya sumber tegangan, adanya alat penghubung dan adanya
commit to user
Gambar 2.16 Rangkaian arus
Sumber: PLN.co.id, 2008
Pada kondisi saklar S terbuka maka arus tidak akan mengalir melalui
beban. Apabila sakelar S ditutup maka akan mengalir arus ke beban R dan
Ampere meter akan menunjuk. Dengan kata lain syarat mengalir arus pada suatu
rangkaian harus tertutup.
2.8.31Resistansi Dan Konduktansi
Gaya gerak listrik (ggl) pada suatu rangkaian tertutup akan menekan
elektronelektro bebas dari atomnya dan membuatnya bergerak sepanjang
penghantar. Jalan elektron di dalam penghantar amat berliku-liku di antara
berjuta-juta atom dan saling bertumbukan satu dengan yang lainnya termasuk juga
dengan atom. Rintangan yang terdapat di dalam penghantar ini disebut tahanan
atau resistansi dari penghantar tersebut. Besar kecilnya tahanan tersebut diukur
dengan suatu alat ukur ohm meter dalam satuan ohm, disingkat dengan ? yang
diambil dari huruf besar Yunani omega, sebagai penghargaan kepada seorang ahli
fisika Jerman bernama George Simon Ohm. Satu ohm adalah tahanan satu kolam
air raksa yang panjangnya 1,063 m dengan penampang 1mm2 pada suhu 0O
celcius.
Penghantar yang mempunyai tahanan yang kecil amat mudah dialiri arus
listrik, artinya daya kemampuan menghantarkan arus listriknya besar. Besarnya
daya kemampuan untuk menghantarkan arus ini dinamakan daya antar arus atau
konduktansi. Jadi penghantar yang mempunyai tahanan kecil berarti mempunyai
daya-antar arus kecil. Satuan untuk daya-antar arus adalah siemens atau mho
(kebalikan ohm). Tahanan atau resistansi diberi simbol R, sedangkan daya antar
atau konduktansi diberi simbol G. Berdasarkan keterangan di atas, maka tahanan
itu kebalikan dari daya-antar arus. Jika tahanan suatu kawat besarnya 5 ohm,
commit to user
alumunium, dan perak mempunyai tahanan yang kecil atau mempunyai daya-antar
yang besar dan mudah dilalui arus listrik, sedangkan penyekat listrik seperti
porselin, karet, dan mika mempunyai tahanan yang besar sekali atau daya-antar
yang kecil, sehingga sulit dialiri arus listrik (www.bops.pln-jawa-bali.co.id).
2.8.4 Tegangan Listrik
Tegangan listrik dapat dimisalkan dengan tekanan air di dalam menara air.
Di atas menara itu air disimpan dalam bak air dan dihubungkan dengan pipa
melalui suatu keran pembuka dan penutup. Apabila makin tinggi penempatan bak
air makin besar tekanannya, begitu pula bila makin rendah posisi bak air makin
rendah pula tekanan air tersebut. Menurut teori elektron, jika sebuah benda
bermuatan positif kalau benda tersebut kehilangan elektron dan jika bermuatan
negatif kalau benda tersebut kelebihan elektron. Dalam keadaan perbedaan
muatan inilah timbul tenaga atau energi potensial yang berada di antara
benda-benda tersebut. Tenaga potensial tersebut dapat menunjukkan kemampuan untuk
melaksanakan kerja, sehingga bila sepotong kawat penghantar dihubungkan di
antara kedua benda yang berbeda muatan tersebut akan menyebabkan terjadinya
perpindahan energi di antara benda-benda itu. Peralihan energi ini akan
berlangsung terus menerus selama ada perbedaan tegangan. Terjadinya beda
tegangan disebabkan karena setiap muatan mempunyai tenaga potensial untuk
menggerakan suatu muatan lain dengan cara menarik (untuk muatan yang tidak
sama atau tidak sejenis) atau menolak (untuk muatan yang sama atau sejenis).
Beda tegangan dapat juga dihasilkan dengan memberikan tekanan listrik
dari suatu pembangkit listrik kepada salah satu penghantar. Baterai atau generator
dapat bertindak sebagai pompa listrik untuk menghasilkan tegangan di antra dua
titik. Satuan untuk mengukur tegangan ini adalah volt (ditulis dengan notasi huruf
V), yang diambil dari nama seorang sarjana Italia Alessandro Volta (1775–1827).
Beda tegangan di antara dua terminal dapat berubah-ubah, mulai dari seperjuta
volt sampai beberapa juta volt. Beda tegangan di antara terminal-terminal pada
PLN ada yang 110 volt, 220 volt, 380 volt, 20 kVolt, 150 kvolt, 500 kvolt. Beda
tegangan diantara terminal aki adalah 6 volt, 12 volt, 24 volt, sedangkan beda
commit to user
2.8.5Hukum Ohm
Hubungan antara arus listrik, tegangan listrik dan hambatan listrik dalam
suatu rangkaian listrik dinyatakan dalam hukum Ohm. Nama Ohm ini diambil dari
seorang ahli fisika dan matematika Jermal bernama George Simon Ohm
(1787-1854) dengan percobaan tentang listrik, yaitu:
1. Bila hambatan tetap, maka arus pada setiap rangkaian adalah berbanding
langsung dengan tegangannya. Bila tegangan bertambah, maka aruspun
bertambah begitu pula bila arus berkurang, maka aruspun semakin kecil.
2. Bila tegangan tetap, arus dalam rangkaian menjadi berbanding terbalik
terhadap rangkaian itu, sehingga bila hambatan bertambah maka arus akan
berkurang dan sebaliknya bila hambatan berkurang maka arus akan semakin
besar.
Gambar 2.17 Hubungan arus, tegangan dan hambatan
Sumber: ictsleman.com
2.8.6 Relay
Relay adalah saklar yang dikendalikan secara elektronik (electronically
switch). Arus listrik yang mengalir pada kumparan relay akan menciptakan medan
magnet yang kemudian akan menarik lengan relay dan mengubah posisi saklar,
yang sebelumnya terbuka menjadi terhubung. Relay memiliki tiga jenis kontak :
COMMON = kutub acuan, NC (Normally Close) = kutub yang dalam keadaan
awal terhubung pada COMMON, dan NO (Normally Open) = kutub yang pada
awalnya terbuka dan akan terhubung dengan COMMON saat kumparan relay
commit to user
Gambar 2.18 Relay
Sumber: andreasviklund, 2010
Gambar 2.19 Jenis-jenis kontak
Sumber: andreasviklund, 2010
Kontak Normally Open (NO), saat coil dalam kondisi tidak energized
kontak dalam posisi terbuka (open, OFF) dan saat coil diberikan arus listrik dan 1
maka kontak dalam posisi menutup ON. Kontak Normally Close (NC), kebalikan
dari kontak NO saat coil dalam kondisi tidak energized kontak dalam posisi
tertutup (close, ON) dan saat coil diberikan arus listrik dan energized maka kontak
dalam posisi membuka OFF. Kontak Single pole double trough, memiliki satu
kontak utama dan dua kontak cabang, saat coil tidak energized kontak utama
terhubung dengan cabang atas, dan saat coil energized justru kontak utama
commit to user
Gambar 2.20 Bentuk fisik kontak diam dan kontak bergerak Sumber: andreasviklund, 2010
Gambar 2.21 Simbol dan bentuk fisik relay Sumber: andreasviklund, 2010
Komponen relay bekerja secara elektromagnetis, ketika coil K terminal A1
dan A2 diberikan arus listrik angker akan menjadi magnet dan menarik lidah
kontak yang ditahan oleh pegas, kontak utama 1 terhubung dengan kontak cabang
4. Ketika arus listrik putus (unenergized), elektromagnetiknya hilang dan kontak
akan kembali posisi awal Gambar 2.25 bentuk fisik kontak diam dan kontak
bergerak karena ditarik oleh tekanan pegas, kontak utama 1 terhubung kembali
dengan kontak cabang 2. Relay menggunakan tegangan DC 12 V, 24 V, 48 V, dan
AC 220 V.
2.8.7 Kontaktor
Motor listrik yang mempunyai daya besar harus dapat dioperasikan dengan
momen kontak yang cepat agar tidak menimbulkan loncatan bunga api pada alat
penghubungnya. Selain itu, dalam pengoperasian yang dapat dilengkapi dengan
beberapa alat otomatis paling mudah dengan menggunakan alat penghubung
commit to user
penghubung listrik yang bekerja atas dasar magnet yang dapat menghubungkan
antara sumber arus dengan muatan. Bila inti coil pada kontaktor diberikan arus,
maka coil menjadi magnet dan menarik kontak sehingga arus mengalir.
Kontaktor magnet atau saklar magnet ialah saklar yang bekerja
berdasarkan kemagnetan. Artinya saklar ini bekerja jika ada gaya kemagnetan.
Magnet berfungsi sebagai penarik dan pelepas kontak-kontak. Sebuah kontaktor
harus mampu mengalirkan arus dan memutuskan arus dalam keadaan kerja
normal. Arus kerja normal ialah arus yang mengalir selama pemutusan tidak
terjadi. Sebuah kontaktor dapat memiliki coil yang bekerja pada tengangan DC
atau AC. Pada tengangan AC, tegangan minimal adalah 85% tegangan kerja,
apabila kurang maka kontaktor akan bergetar.
Ukuran dari kontaktor ditentukan oleh batas kemampuan arusnya. Pada
kontaktor terdapat beberapa kontak yaitu kontak normal membuka (Normally
Open = NO) dan kontak normal menutup (Normally Close = NC). Kontak NO
berarti saat kontaktor magnet belum bekerja kedudukannya membuka dan bila
kontaktor bekerja kontak itu menutup atau menghubung. Kontak NC berarti saat
kontaktor belum bekerja kedudukan kontaknya menutup dan bila kontaktor
bekerja kontak itu membuka. Jadi fungsi kerja kontak NO dan NC berlawanan.
Kontak NO dan NC bekerja membuka sesaat lebih cepat sebelum kontak NO
commit to user
Gambar 2.22Kontaktor
Sumber: Budipurwa, 2009
Pada gambar 2.26 kontak 3 dan 4 adalah NC sedangkan kontak 1 dan 2
adalah NO. Apabila tidak ada arus maka kontak akan tetap diam. Tetapi apabila
arus dialirkan dengan menutup switch maka kontak 3 dan 4 akan menjai NO
sedangkan kontak 1 dan 2 menjadi NC. Fungsi dari kontak-kontak dibuat untuk
kontak utama dan kontak bantu. Kontak utama tendiri dari kontak NO dan kontak
bantu terdiri dan kontak NO dan NC. Konstruksi dari kontak utama berbeda
dengan kontak bantu, yang kontak utamanya mempunyai luas permukaan yang
luas dan tebal. Kontak bantu luas permukaannya kecil dan tipis.
Kotaktor pada umumnya memiliki kontak utama untuk aliran 3 fasa. Dan
juga memiliki beberapa kontak bantu untuk berbagai keperluan. Kontak utama
digunakan mengalirkan arus utama yaitu arus yang diperlukan untuk beban,
misalnya motor listrik, pesawat pemanas. Sedangkan, kontak bantu digunakan
mengalirkan arus bantu yaitu arus yang diperlukan untuk kumparan magnet, alat
bantu rangkaian, lampu indicator (Budipurwa, 2009).
2.9 MOTOR INDUKSI (AC) TIGA FASA
Prinsip kerja motor induksi tiga fasa berdasarkan induksi elektromagnetis.
Jika kumparan stator diberi tegangan sinusoida tiga fasa maka arus akan mengalir
yang memiliki beda fasa 120° tiap fasanya pada kumparan tersebut dan
menimbulkan medan magnet putar dengan kecepatan putar sinkron. Hubungan
antara kecepatan medan magnet putar (rpm) dengan frekuensi tegangan stator
dapat dirumuskan.
...persamaan 2.2
dengan;
n
s = Kecepatan medan magnet putar stator (rpm)commit to user
P = Jumlah kutub motor induksi
Garis gaya fluks stator tersebut berputar memotong penghantar rotor
sehingga pada penghantar tersebut timbul GGL atau tegangan induksi. Arus yang
mengalir pada penghantar rotor tersebut berada dalam medan putar stator
sehingga menghasilkan gaya-gaya yang berpasangan dan berlawanan arah.
Gaya-gaya itu akan menimbulkan torsi yang cenderung memutar rotor sehingga rotor
akan berputar dengan kecepatan nr. Perbedaan putaran relatif antara rotor dan
stator disebut Slip. Slip yang timbul karena perbedaan kecepatan medan putar
stator dengan kecepatan putaran rotor dapat dinyatakan dengan persamaan
(Yusivar, 2008).
………..………… persamaan 2.3
dengan; S = Slip
ns = Kecepatan medan putar stator
n r= Kecepatan putar rotor
Pada saat rotor diam maka frekuensi rotor (fr) sama dengan frekuensi
stator (fs). Pada saat rotor berputar maka frekuensi rotor dipengaruhi oleh slip
dengan persamaan.
Suatu motor induksi tiga fasa dapat diwakili oleh suatu rangkaian ekivalen satu
fasa seperti ditunjukkan pada gambar 2.18.
commit to user
Pada sistem tenaga listrik 3 fasa, idealnya daya listrik yang dibangkitkan,
disalurkan dan diserap oleh beban semuanya seimbang, P pembangkit =
P pemakaian, dan tegangan yang seimbang. Pada tegangan yang seimbang terdiri
dari tegangan 1-fasa yang mempunyai magnitude dan frekuensi yang sama tetapi
antara 1-fasa dengan yang lainnya mempunyai beda fasa sebesar 120° listrik.
Secara fisik mempunyai perbedaan sebesar 60°, dan dihubungkan secara bintang
(Y, wye) atau segitiga (delta, Δ, D).
2.9.1Hubungan Bintang (Y, wye)
Pada hubungan bintang (Y, wye), ujung-ujung tiap fasa dihubungkan
menjadi satu dan menjadi titik netral atau titik bintang. Tegangan antara dua
terminal dari tiga terminal a–b–c mempunyai besar magnitude dan beda fasa yang
berbeda dengan tegangan tiap terminal terhadap titik netral. Tegangan Va, Vb dan
Vc disebut tegangan “fasa” atau Vf.
Gambar 2.24 Hubungan bintang (Y, wye)
Sumber: Dunia listrik.com, 2010
Adanya titik netral maka besaran tegangan fasa dihitung terhadap titik
netralnya, juga membentuk sistem tegangan 3 fasa yang seimbang dengan
magnitudenya (akar 3 dikali magnitude dari tegangan fasa).
Vline = akar 3 Vfasa = 1,73Vfasa
Sedangkan arus yang mengalir pada semua fasa mempunyai nilai yang sama,
ILine = Ifasa
commit to user
2.9.2Hubungan Segitiga
Pada hubungan segitiga (delta, Δ, D) ketiga fasa saling dihubungkan
sehingga membentuk hubungan segitiga 3 fasa.
Gambar 2.25Hubungan segitiga
Sumber: Dunia listrik.com, 2010
Tidak adanya titik netral, maka besarnya tegangan saluran dihitung antar
fasa, karena tegangan saluran dan tegangan fasa mempunyai besar magnitude
yang sama, maka:
Vline = Vfasa
Tetapi arus saluran dan arus fasa tidak sama dan hubungan antara kedua arus
tersebut dapat diperoleh dengan menggunakan hukum Kirchoff, sehingga:
Iline = akar 3 Ifasa = 1,73Ifasa
2.10METODE FAST (FRAMEWORK FOR THE APPLICATION OF SYSTEM TECHNIQUE)
Penelitian ini menggunakan metode analisis kualitatif deskriptif. Dalam
menganalisis data dan mendesain sistem informasi, digunakan metodologi FAST
(Framework for the Application of System Thinking) yang merupakan kerangka
yang fleksibel untuk menyediakan tipe-tipe berbeda proyek dan strategi (Whitten,
dkk. 2003). Metode ini merupakan suatu proses standar atau metodologi yang
digunakan untuk mengembangkan dan memelihara seluruh bagian sistem
commit to user
operasi serta langkah-langkah pendukungnya. Metodologi FAST merupakan
metodologi yang fleksibel dan dapat disesuaikan dengan proyek dan keperluan
analis, hasil akhir dari metodologi pengembangan adalah untuk menyelesaikan
masalah, peluang dan petunjuk untuk memulai sebuah proyek desain sistem.
Tahap-tahap tersebut adalah pemeriksaan pendahuluan, analisa masalah, analisa
keperluan, analisa keputusan, desain, pembangunan dan penerapan, pengoperasian
dan sistem pendukung. Tahap yang digunakan metode FAST.
2.10.1 Preliminary Investigation Phase
Tahap Preliminary Investigation Phase merupakan tahap awal dari
pengembangan sistem. Tahap ini berisikan investigasi awal ketika ingin
merancang sebuah sistem, seperti wawancara, tinjauan langsung dan mempelajari
dokumen perusahaan. Tujuan dari tahap ini adalah menjawab pertanyaan
mengenai apakah proyek ini cukup berharga untuk diperhatikan. Untuk menjawab
pertanyaan ini perlu didefinisikan terlebih dahulu masalah, kesempata, dan
resiko-resiko dalam melanjutkan proyek. Kerangka kerja PIECES dapat digunakan untuk
menjawab pertanyaan ini namun hasilnya bukanlah penyelesaian permasalahan
melainkan kategori masalah (dengan asumsi bahwa proyek ini berharga untuk
diperhatikan) menetapkan rincian proyek yang akan menetapkan lingkup,
keperluan dan hambatan proyek, anggota proyek, biaya, dan jadwal.
Lingkup masalah yang ditetapkan dari tahap ini menyatakan seberapa
besar proyek ini akan dilaksanakan. Dengan adanya lingkup seperti ini maka
analis dapat menentukan tim proyek, estimasi biaya, dan menyiapkan jadwal
untuk tahap selanjutnya. Kemudian ditentukan oleh sistem apakah menyetujui
lingkup seperti ini dengan biaya dan jadwal yang telah dirancang atau lingkup
yang ada perlu diperkecil lagi. Output dari tahap ini adalah project charter.
2.10.2 Problem Analysis Phase
Problem Analysis ialah menganalisa masalah yang terdapat di lapangan.
Tahap ini merupakan pengembangan dari tahap pertama. Pada tahap ini dilakukan
analisis terhadap sistem yang telah ada saat itu. Tahap ini memberikan
