2.1 Definisi Pengontrolan
Berdasarkan Ejaan Yang Disempurnakan (EYD) pada Kamus Besar Bahasa Indonesia, pengontrolan berasal dari kata kontrol. Kontrol sama dengan pengawasan, pemeriksaan dan pengendalian. Sedangkan pengontrolan itu sendiri adalah proses, cara pembuatan mengontrol (mengawasi, memeriksa), pengawasan, pemeriksaan produk. Suatu sistem kontrol otomatis dalam suatu proses kerja berfungsi mengendalikan proses tanpa adanya campur tangan manusia atau otomatis (Erinofiardi, 2012).
Sistem kontrol merupakan bagian yang sangat penting dalam sistem otomasi. Jika di misalkan pada sistem otomasi adalah organ tubuh manusia secara keseluruhan maka sistem kontrol dapat dikatakan sebagai otak atau pikiran, yang mengatur dan menjalankan keseluruhan gerakan tubuh. Sistem kontrol dapat tersusun dari komputer, rangkaian elektronik sederhana, dan peralatan mekanik (Kurniawan, 2009;
Ari dan Martinus, 2013).
2.2 Mikrokontroler
Pengertian dari mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer yang dibangun pada sebuah keping (chip) tunggal atau bisa juga dikatakan bahwa mikrokontroler merupakan suatu sistem mikroprosesor yang terkandung didalam sebuah keping chip tersebut. (Adraya, 2010; Muhammad dan Kadek, 2013; Riantiningsih, 2009; Malik, 2009). Sebuah mikrokontroler pada umumnya telah diisi dengan komponen pendukung sistem minimal mikroprosesor, yang terdiri dari memori dan pemrograman Input-Output, dengan ini disimpulkan bahwa mikrokontroler itu sangat berbeda dengan mikroprosesor serbaguna yang biasa digunakan dalam sebuah PC (Riantiningsih, 2009).
mengolah data yang dihasilkan oleh suatu komparator sebagai bentuk keluaran atau output dari sebuah sensor (Saefullah, 2009; Dony Saputra, 2014).
Mikrokontroler tersusun atas beberapa komponen, yaitu Central Processing Unit (CPU), Read Only Memory (ROM), Random Access Memory (RAM), dan Input dan Output (I/O). Keempat komponen tersebutlah yang akan membentuk sistem komputer dasar secara bersama-sama (Setiawan, 2008; Muhammad dan Kadek, 2013).
Meskipun bentuk mikrokontroler jauh lebih kecil dari suatu komputer pribadi dan juga computer mainframe, tetapi mikrokontroler dan komputer dibangun dari elemen-elemen yang hampir sama. Seperti umumnya sebuah komputer, mikrokontroler juga merupakan alat yang mengerjakan instruksi – instruksi yang diberikan kepadanya, sehingga mikrokontroler akan berjalan sesuai dengan programnya. Artinya, bagian yang paling penting dan paling utama dari suatu sistem terkomputerisasi adalah program itu sendiri yang dibuat oleh seorang programmer. Program ini menginstruksikan komputer untuk melakukan tugas yang lebih kompleks yang diinginkan oleh programmer tersebut (Dony Saputra, 2014).
Seperti yang dikatakan pada pernyataan sebelumnya penggunaan mikrokontroler tergantung pada perintah dan instruksi yang diberikan padanya. Seorang programmer akan memasukkan program ke dalam mikrokontroler yang
akan dijalankan sesuai dengan yang diinginkan oleh pengguna. Salah satu kelebihan mikrokontroler adalah bentuknya yang sederhana dan mudah digunakan serta ukurannya yang relatif kecil, tetapi mikrokontroler ini memiliki daya muat memori yang relatif rendah sehingga programmer tidak membuat program yang banyak dan dituntut untuk lebih hemat dalam membuat programnya (Adraya, 2010; Muhammad dan Kadek, 2013).
2.3 Mikrokontroler ATMega 328P
memori yang digunakan untuk kode program dan memori yang digunakan untuk data sehingga dapat memaksimalkan kerja dan parallelisme. Instruksi - instruksi dalam memori program akan dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat salah satu instruksi dikerjakan maka instruksi yang berikutnya sudah diambil dari dalam memori program.
Mikrokontroler ATmega328P dioperasikan pada frekuensi clock sampai 16 Mhz. ATmega328P memiliki dua Power Saving Mode yang dapat dikontrol dengan menggunakan software Idle Mode dan Power Down Mode. Pada Idle Mode, CPU tidak akan aktif sedangkan isi dari RAM akan tetap dipertahankan dengan timer/counter, sedangkan serial port dan interupt system akan tetap berfungsi. Pada Power Down Mode, isi RAM akan disimpan tetapi osilatornya tidak akan berfungsi sehingga semua fungsi dari chip akan berhenti sampai mendapat reset secara hardware.
Seiring dengan perkembangan elektronika di jaman sekarang ini, penggunaan mikrokontroler AVR ATmega328P telah dibuat semakin kompak dengan bahasa pemrogramannya yang juga ikut berubah. Salah satunya yaitu dengan mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Riscprocessor) ATmega328P yang menggunakan teknologi RISC (Reduce InstructionSet Computing) dimana program hanya membutuhkan satu siklus clock untuk mengeksekusi satu instruksi perogram, sehingga program akan
berjalan lebih cepat. Dalam hal ini Mikrokontroler ATMega 328P juga sudah terdapat pada board Arduino Duemilanove, begitu juga pada board Arduino Uno. Sehingga penggunaan dan pembuatan programnya jauh lebih mudah dan sederhana daripada yang sebelumnya. (Dony Saputra, 2014).
EEPROM yang sangat dapat dibaca da ditulis. ( Muhammad dan Okky dan Eko. 2015).
Berikut ini merupakan gambar 1. konfigurasi dari pin AT Mega 328 P:
Gambar 1 Konfigurasi dari pin AT Mega 328 P (DataSheet)
2.4 Arduino Duemilanove dengan ATMega 328P
Arduino Duemilanove merupakan suatu mikrokontroler board yang berbasis
Atmega 328P. Board ini memiliki 14 pin input/output dimana 6 diantara pin tersebut dapat digunakan sebagai output PWM digital, dan 6 pin analog input. Pada board ini juga terdapat 16 MHz crystal oscillator, USB connection, power jack, ICSP header, dan tombol reset.
Arduino Duemilanove Atmega 328-P memiliki ciri-ciri sebagai berikut: 1. Operating voltage 5V.
2. Rekomendasi input voltage 7-12V. 3. Batas input voltage 6-20V.
4. Memiliki 14 buah digital input/output. 5. Memiliki 6 buah Analog Input.
6. DC Current setiap I/O Pin sebesar 40 mA. 7. DC Current untuk 3.3V Pin sebesar 50 mA.
8. Flash Memory 32 KB untuk ATmega 328-P, dan 16 KB untuk Atmega168).
9. SRAM 2 KB.
10.EEPROM 1 KB (Atmega 328P), 512 bytes (Atmega 168). 11.Clock Speed 16 MHz.
Berikut ini merupakan Gambar dari Skema Arduino Duemilanove dengan ATmega 328 P, yang dapat dilihat pada Gambar 2. berikut :
Gambar 2. Skema Arduino Duemilanove (www.Arduino.cc).
2.4.1 Pemrograman pada Arduino
Struktur dasar dari bahasa pemrograman arduino itu cukup sederhana yaitu hanya terdiri dari dua bagian, void setup dan void loop, dimana sistem penulisannya pada program adalah sebagai berikut:
void setup( ) { // Statement; }
// Statement; }
Dimana pada program ini void setup() merupakan bagian untuk menginisialisasikan, pada void setup ini perintah hanya akan dijalankan sekali saja di awal program, sedangkan pada void loop() merupakan bagian yang digunakan untuk mengeksekusi bagian program yang akan dijalankan secara berulang-ulang untuk selamanya.
Digital I/O (Input / Output) pada breadboard arduino terdapat 14 pin digital termasuk 6 PWM output yang disediakan, pengalamatan pin-pin ini pada board arduino yaitu pin 0 - 13, pada saat-saat tertentu I/O 0 dan 1 tidak bisa di gunakan karena di pakai untuk komunikasi serial, sehingga harus berhati-hati dalam pengalokasian pin I/O.
PinMode (pin, mode) merupakan pin yang digunakan dalam void setup() untuk mengkonfigurasi pin apakah akan digunakan sebagai Input atau Output. Arduino digital pins secara default di konfigurasi sebagai input sehingga untuk merubahnya harus menggunakan operator pinMode(pin, mode). Penulisan nya pada program arduino IDE dapat dilihat dibawah ini:
pinMode (Pin, OUTPUT); // mengset pin sebagai output digitalWrite (pin, HIGH}; // pin sebagai source voltage
digitalRead(pin) //membaca nilai dari pin yang kita kehendaki dengan hasil
HIGH atau LOW. Value = digitalRead(pin);
digitaiWrite(pin, value) //digunakan untuk mengset pin digital. Pin digital arduino mempunyai 14 ( 0 – 13)
digitalWrite ( pin, HIGH );
Pada breadboard Arduino Duemilanove terdapat 6 pengalamatan Input / Ouput analog yaitu pada pin analog 0 - 5. Perintah yang digunakan untuk mengsetnya adalah AnalogRead(pin) yaitu untuk membaca nilai pin analog yang memiliki resolusi 10 bit. Fungsi ini hanya akan bekerja pada pin analog (0-5). Hasil dari pembacaan dari pin tersebut berupa nilai integer dengan range 0 sampai 1023.
Value = analogRead(pin);
analogWrite(pin, value) //mengirimkan nilai analog pada pin analog. analogWrite(pin, value);
Berikutnya adalah Serial.begin(rate), Pernyataan ini merupaka perintah yang digunakan untuk mengaktifakan komunikasi serial dari board arduino ke komputer dan untuk mengset baudrate. Berikut contoh penggunaan perintah ini pada program Arduino IDE:
void setup() {
Serial.begin(9600);//open serial port and set baudrate 9600 bps }
Serial.prinln( data) //Mengirimkan data ke serial port. Serial.println(100); // mengirimkan 100 pada serial monitor.
2.4.2 Serial Monitor
Pada Arduino IDE versi 1.0.1 terdapat serial monitor, begitu juga dengan versi-versi sebelumnya dan pada versi terbaru dari Arduino IDE ini juga bahkan memiliki serial plot yang digunakan untuk menampilkan grafik. Serial monitor ini
berfungsi untuk menampilkan data yang terdapat pada Arduino ke dalam monitor komputer. Selain itu, melalui Serial Monitor ini seorang programer juga dapat mengirimkan data ke Arduino. Pengirim data ke Arduino dilakukan dengan cara memasukkan data yang ingin dikirim dan dan menekan tombol send atau menekan enter (www.arduino.cc).
Gambar 3. Serial Monitor Arduino IDE 1.0.1
2.4.3 ADC (Analog Digital Converter)
ADC atau singkatan dari Analog to Digital Converter merupakan alat yang
digunakan untuk mengubah data analog menjadi data digital, atau mengkonversi nilai analog menjadi nilai digital. Pada setiap board arduino sudah ditanamkan modul ADC, begitu juga dengan Arduino Duemilanove ini sudah terdapat modul ADC, sehingga programmer dapat langsung menggunakannya. Fitur ADC yang terdapat pada Arduino Duemilanove ATmega328P adalah sebagai berikut:
1. Resolusi mencapai 10-bit. 2. 0,5 LSB Integral Non-linearity. 3. Akurasi mencapai ± 2 LSB. 4. Waktu konversi 13-260 μs. 5. Memunyai 6 saluran ADC.
6. OptionalLeftAdjustment untuk pembacaan hasil ADC. 7. 0 - VCC untuk kisaran input ADC.
8. Disediakan 1,1V tegangan referensi ADC. 9. Mode konversi kontiniu atau konversi. 10.Interupsi ADC.
11.Sleepmodenoisecanceler.
Sinyal input dari pin ADC akan dipilih oleh multiplexer (register ADMUX) untuk segera diproses oleh ADC. Karena converter yang terdapat pada satu chip ADC hanya ada satu buah sedangkan saluran masukannya lebih dari satu, maka akan
ADC, sehingga tetap dalam keadaan konstan selama proses konversi. Sinyal input pada ADC tidak boleh melebihi tegangan referensi. Nilai digital sinyal input ADC untuk resolusi 10-bit (1024) ditulis dalam Persamaan
Kode digital = (Vinput / Vref)x1024 (1)
2.5 Data Logger
Data logger merupakan perangkat elektronik yang terhubung dengan sensor dan berfungsi untuk mencatat data secara berkala (Badhiye, dkk, 2011). Perangkat ini dapat diaplikasikan pada sistem-sistem yang memerlukan pencatatan ataupun perekaman data secara otomatis. Sesuai dengan fungsinya data logger dilengkapi dengan mikrokontroler dan memerlukan memori untuk menyimpan data. Memori yang digunakan dapat berupa memori internal di dalam mikrokontroler ataupun memori eksternal.
Beberapa data logger dirancang dan diimplementasikan menggunakan mikrokontroler yang terhubung dengan memori eksternal jenis SD card . SD card digunakan sebagai media penyimpanan data dari sejumlah parameter data hasil
pengukuran (Vojtech, 2011; Nhivekar, 2011; Rudi, 2013; Dutta, 2014). Agar mikrokontroler dengan SD card dapat saling berkomunikasi, dalam hal ini adalah melakukan proses read/write data, maka diperlukan suatu protokol komunikasi yang
dapat menghubungkan keduanya. SD card terhubung dengan mikrokontroler melalui protokol komunikasi Serial Peripheral Interface (SPI) (Vojtech, 2011; Nhivekar, 2011; Dutta, 2014). SPI merupakan protokol komunikasi dengan interfacing yang sederhana dan kecepatan yang dimilikinya masih memungkinkan untuk terjadinya komunikasi transfer data dengan mudah (Choudhury,2014).
menggunakan SD card , sehingga proses read/write data pada SD card dapat dilakukan oleh mikrokontroler.
2.6 Sensor Suhu LM35
Menurut KBBI suhu adalah ukuran kuantitatif terhadap panas dan dingin
diukur dengan thermometer sedang temperatur adalah panas dinginnnya badan atau
hawa. Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk
mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan.
LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika
dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran
impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah
dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan
lanjutan. Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang
diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya
tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 μA.
Gambar 4. Bentuk Fisik Sensor LM35
Cara Kerja Sensor LM35 Dalam prakteknya proses antarmuka sensor LM35
dapat dikatakan sangat mudah. Pada IC sensor LM35 ini terdapat tiga buah pin kaki
yakni Vs, Vout dan pin ground. Dalam pengoperasiannya pin Vs dihubungkan
dihubungkan dengan ground dan pin Vout merupakan keluaran yang akan
mengalirkan tegangan yang besarnya akan sesuai dengan suhu yang diterimanya dari
sekitar.
LM35 memiliki 3 pin pada perangkatnya, pada 3 pin LM35 yakni Vs, Vout
dan ground, fungsi masing-masing dari pin diantaranya, Dalam pengoperasiannya
pin Vs dihubungkan dengan tegangan sumber sebesar antara 4 Volt – 30 Volt
sementara pin Ground dihubungkan dengan ground dan pin Vout merupakan
keluaran yang akan mengalirkan tegangan yang besarnya akan sesuai dengan suhu
yang diterimanya dari sekitar. Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mV setiap
derajad celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut :
VLM35 = Suhu* 10 mV (2)
Pada penempatannya LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat
pula disemen pada permukaan akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar
0,01 ºC karena terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan cara seperti ini
diharapkan selisih antara suhu udara dan suhu permukaan dapat dideteksi oleh sensor
LM35 sama dengan suhu disekitarnya, jika suhu udara disekitarnya jauh lebih tinggi
atau jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada pada suhu
permukaan dan suhu udara disekitarnya .
Prinsip kerja alat pengukur suhu ini, adalah sensor suhu difungsikan untuk
mengubah besaran suhu menjadi tegangan, dengan kata lain panas yang ditangkap
oleh LM35 sebagai sensor suhu akan diubah menjadi tegangan. Sedangkan proses
berubahnya panas menjadi tegangan dikarenakan di dalam LM35 ini terdapat
termistor berjenis PTC (Positive Temperature Coefisient), yang mana termistor inilah
resistansinya akan meningkat seiring dengan meningkatnya temperatur suhu.
Resistansi yang semakin besar tersebut akan menyebabkan tegangan output yang
dihasilkan semakin besar.
Sensor ini bisa mendeteksi suhu 0-100 derajat Celcius dengan karakteristik
10mV pada output mewakili 1 derajat Celcius. Jika tegangan ouput 300mV berarti
suhu adalah 30 derajad Celcius, jika tegangan ouput 230mV berarti suhu 23 derajat
Celcius.
Adapun keistimewaan dari IC LM 35 adalah :
Kalibrasi dalam satuan derajat celcius.
Lineritas +10 mV/ º C.
Akurasi 0,5 º C pada suhu ruang.
Range +2 º C – 150 º C. Dioperasikan pada catu daya 4 V – 30 V.
Arus yang mengalir kurang dari 60 μ A
2.7 Sensor Pembagi Tegangan
Pembagi tegangan merupakan rangkaian sederhana yang dapat mengubah tegangan yang tinggi menjadi tegangan yang lebih rendah. Dengan hanya menggunakan dua resistor yang dipasang secara seri dan dengan sebuah input tegangan, kita dapat membuat tegangan output yang mana tegangan output ini merupakan hasil perhitungan dari tegangan input. Pada penelitian ini pembagi tegangan yang digunakan adalah potensiometer.
2.8 Stepper Motor 28BYJ-48 5V DC
Stepper Motor 28BYJ-48 merupakan stepper motor dengan tipe unipolar yang memiliki tegangan kerja 5Volt dan konsumsi arus sekitar 160mA untuk setiap lilitan dan 200mA saat motor dijalankan dengan kecepatan maksimum. Ada 2 cara
Dalam pembelian motor stepper 28BYJ-48 ini biasanya sudah dilengkapi dengan sebuah driver dengan menggunakan IC ULN 2003.IC ULN 2003 merupakan IC penguat arus yang didalamnya menggunakan konfigurasi transistor darlington.
2.9 Baterai
Baterai adalah sebuah perangkat yang mengubah energi kimia yang terkandung dalam material aktif menjadi energi listrik melalui proses elektrokimia dengan reaksi oksidasi-reduksi. Reaksi dalam baterai melibatkan reaksi transfer elektron dari satu material ke satu material yang lain melalui sebuah sirkuit listrik. Sel baterai adalah unit terkecil dari suatu sistem proses elektrokimia yang terdiri dari elektroda, elektrolit, separator, wadah dan current collector /terminal. Komponen terpenting dari sel baterai adalah :
1. Elektroda negatif/ anoda, yaitu elektroda yang melepaskan elektron ke rangkaian luar serta mengalami proses oksidasi pada proses elektrokimia.
2. Elektroda positif/ katoda, yaitu elektroda yang menerima elektron dari rangkaian luar serta mengalami proses reduksi pada proses elektrokimia.
3. Penghantar ion/ elektrolit, yaitu media transfer ion yang bergerak dari anoda ke katoda dalam sel baterai saat penggunaan. Fisik elektrolit umumnya berupa cairan/ larutan dimana molekul garam larut didalamnya.
Gambar 5. Komponen pembentuk baterai.
Pemilihan kombinasi bahan katoda dan anoda dilakukan sedemikian rupa
sehingga mendapatkan beda potensial yang tinggi. (Linden, 2002)
potensial yang berbeda. Ketika elektroda terhubung secara eksternal maka elektron secara otomatis akan mengalir dari potensial negatif ke potensial positif. Jumlah energi per massa atau per volume pada baterai dapat memberikan tegangan dan kapasitas pada sel baterai. Komposisi pada baterai dapat ditingkatkan dengan beberapa cara yaitu : Beda potensial yang terdapat pada dua elektroda dan massa dari pertukaran reaksi sekecil mungkin. (Armand,2008)
Ada dua jenis baterai yaitu baterai sekunder dan baterai primer. Baterai primer adalah baterai yang tidak dapat diisi ulang kembali setelah pengisian satu kali dan tidak dapat dipakai untuk pengisian selanjutnya. Sedangkan baterai sekunder adalah jenis baterai yang dapat diisi ulang kembali setelah digunakan dan masih dapat digunakan lagi untuk pengisian selanjutnya. Baterai sekunder dibagikan dalam dua kategori yaitu:
1. Sebagai alat penyimpan energi. Baterai ini tersambung dengan jaringan listrik yang permanen dan jaringan listrik primer saat digunakan.
2. Sebagai sumber energi. Baterai ini dapat diisi ulang kembali setelah daya dari baterai telah habis . (Winter,2004)
Baterai yang biasa dijual (disposable /sekali pakai) mempunyai tegangan listrik 1,5 volt. Baterai ada yang berbentuk tabung atau kotak. Ada juga yang dinamakan rechargeable battery, yaitu baterai yang dapat diisi ulang, seperti yang
biasa terdapat pada telepon genggam. Baterai sekali pakai disebut juga dengan baterai primer, sedangkan baterai isi ulang disebut dengan baterai sekunder.
