7
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Pendingin Termoelektrik (Termoelectric Cooler)
Pendingin termoelektrik merupakan solid state technology yang bisa menjadi alternatif teknologi pendingin selain sistim vapor compression yang masih memanfaatkan refrigerant. Dibandingkan dengan teknologi kompresi uap yang menggunakan refrigerant sebagai media penyerap kalor, teknologi pendingin termoelekrik relatif lebih ramah lingkungan, tahan lama dan bisa digunakan dalam skala besar dan kecil. Teknologi termoelektrik telah digunakan pada beberapa bidang aplikasi seperti, peralatan militer, peralatan ruang angkasa, produk – produk industri yang memanfaatkan modul termoelektrik sebagai pendingin.
Modul pendingin termoelektrik bekerja berdasarkan efek Peltier akan berfungsi apabila arus listrik DC dialirkan pada satu atau beberapa pasangan semikonduktor tipe N dan tipe P.
Gambar 2.1. Proses Kerja Termoelektrik
Gambar diatas menunjukan aliran elektron dari semikonduktor tipe P yang memiliki tingkat energi lebih rendah, menyerap kalor di bagian yang didinginkan lalu elektron mengalir menuju semikonduktor tipe N melalui konduktor penghubung yang permukaannya (Tc) akan mengalami penurunan temperatur.
Kalor yang diserap akan berpindah melalui semikonduktor bersamaan dengan pergerakan elektron ke sisi panas modul (Th). Pada kondisi ideal, jumlah kalor yang diserap pada sisi dingin dan dilepas pada sisi panas bergantung pada koefisien Peltier dan arus listrik yang digunakan. Pada saat dioperasikan jumlah kalor yang diserap pada sisi dingin akan berkurang dikarenakan dua faktor, yaitu kalor yang terbentuk pada material semikonduktor dikarenakan perbedaan temperatur antara sisi dingin dan sisi panas modul (conducted heat) dan Joule Heat yang nilainya akan sama dengan kuadrat dari arus listrik yang digunakan. Sehingga pada kondisi apapun kesetimbangan termal yang terjadi karena efek
Peltier pada sisi dingin akan sama dengan jumlah kalor yang terbentuk pada semikonduktor dijumlahkan dengan 1 ½ Joule heat. Selain ukuran yang relatif kecil, modul termoelektrik memiliki keunggulan lain, yaitu :
• Pengujian usia pakai telah membuktikan bahwa modul termoelektrik bisa digunakan selama 100.000 jam.
• Modul termoelektrik tidak memiliki kandungan chloroflourocarbons (CFC) atau material lainnya yang membutuhkan penambahan berkala.
• Modul termoelektrik bisa dioperasikan pada lingkungan yang terlalu kecil bagi sistem pendingin konvensional
Dengan berbagai keunggulan yang terdapat pada modul termoelektrik, penggunaan termoelektrik saat ini telah melingkupi banyak area penggunaan, misalnya teknologi militer, ruang angkasa peraltan komersil dan industri.
2.1.1. Sejarah Termoelektrik
Penemuan penting pertama yang berkaitan dengan termoelektrisitas terjadi pada tahun 1821 ketika seorang fisikawan Jerman bernama Thomas Johan Seebeck menemukan fenomena jika dua material logam yang berbeda dihubungkan dalam suatu rangkaian tertutup dan kedua sambungan (junction) dipertahankan pada temperatur yang berbeda maka arus listrik akan mengalir dalam rangkaian tersebut.
Gambar 2.2. Modul Termoelektrik
Aplikasi termoelektrik telah digunakan diberbagai bidang, tidak hanya sebagai pendingin tetapi juga sebagai pembangkit daya, sensor energi termal maupun digunakan pada bidang militer, ruang angkasa, instrumen, biologi, medikal, dan industri serta produk komersial lainnya.
Pendingin termoelektrik (thermoelectric cooler) adalah alat pompa kalor solid (solid-state heat pump) yang bekerja menurut prinsip efek peltier. Dalam kerjanya, arus listrik searah (DC) mengalir dalam pendingin termoelektrik yang menyebabkan kalor berpindah dari satu sisi pendingin termoelektrik ke sisi lainnya, sehingga terbentuk sisi dingin dan sisi panas.
Gambar 2.3. Termoelektrik dengan Heatsink dan Waterblok
Aplikasi termoelektrik sebagai alat pendingin terdiri dari aplikasi untuk mendinginkan peralatan elektronik, air conditioner, maupun lemari pendingin. Penggunaan termoelektrik juga diaplikasikan pada tutup kepala sebagai pendingin kepala. Pada dunia otomotif juga telah dikembangkan termoelektrik intercooler.
Aplikasi termoelektrik sebagai pembangkit daya dibagi menjadi 2 bagian sebagai pembangkit daya rendah dan pembangkit daya tinggi. Aplikasi pembangkit daya rendah meliputi pemanfaatan panas tubuh manusia untuk menjalankan jam tangan, sedangkan pembangkit daya tinggi pada termoelektrik memanfaatkan panas dari sisa panas buang yang dihasilkan dari industri maupun pemanfaatan sisa panas dari pembakaran bahan bakar.
2.2. Menara Pendingin (Cooling tower)
Pada sistem refrigerasi berkapasitas sedang dan besar biasanya menggunakan air sebagai media pendingin Kondenser. Hal ini dikarenakan air memiliki kemampuan memindahkan kalor yang lebih baik daripada udara, sehingga dengan menggunakan air sebagai pendinginnya ukuran Kondenser dengan kapasitas yang sama bisa menjadi lebih kecil dibandingkan dengan yang berpendingin udara .
Kondenser berpendingin air berdasarkan cara kerjanya diklasifikasikan menjadi 2 bagian,yaitu:
1. Sistem air buang (Waste Water System)
Air dingin masuk ke Kondenser kemudian keluar dan langsung dibuang. Cara ini diperbolehkan untuk sistem yang berkapasitas kecil atau apabila terdapat sumber air yang banyak. Hal yang harus diperhatikan adalah ketentuan yang berlaku dimana sistem ini bekerja (boleh/tidaknya memakai air dengan kapasitas besar).
2. Sistem air sirkulasi (Recirculation)
Dalam sistem ini air yang keluar dari Kondenser didinginkan kembali di Menara Pendingin (Cooling Tower) kemudian disirkulasikan kembali ke Kondenser.
Gambar 2.4. Menara Pendingin (Cooling Tower)
Cara Kerja Cooling Tower:
Setelah melalui kondenser, temperatur air akan naik karena menyerap sejumlah kalor dari refrigerant di kondenser tersebut. Air panas ini kemudian masuk melalui hot water inlet port pada cooling tower untuk seterusnya naik kebagian atas cooling tower tersebut. Air kemudian keluar melalui lubang2 yang ada pada sprinkler. Sprinkler akan berputar sambil melepaskan air dan mendistribusikannya secara merata di bagian atas cooling tower. Air yang keluar dari sprinkler ini kemudian masuk ke water column dan bersinggungan dengan aliran udara yang arahnya berlawanan (air panas turun ke bagian bawah cooling tower, sementara udara masuk dari bagian bawah untuk seterusnya keluar dari bagian atas). Pada saat persinggungan antara air dan udara ini, sejumlah kalor akan dilepaskan dari air yang bertemperatur lebih tinggi ke udara yang bertemperatur lebih rendah. Akibatnya temperatur air akan turun. Temperatur air
yang sudah dingin ini kemudian ditampung di bagian bawah cooling tower (basin) untuk kemudian disirkulasikan lagi menuju ke kondenser agar bisa menyerap kalor lagi.
2.3. Waterblock
Waterblock adalah komponen heatsink dari sistem water cooling. Komponen ini memiliki dua bagian, baik berjenis aluminum maupun tembaga, yang digabungkan menjadi satu untuk membentuk blok heatsink yang didalamnya terdapat rongga-rongga tempat bahan cairan mengalir.
Gambar 2.5. Sistem Water Block
Bagian ujung dari tiap rongga (kanal), memiliki konektor inlet maupun outlet, sebagai penghubung dengan selang atau juga pipa yang berfungsi mengalirkan bahan cairan pendingin ke seluruh sistem water cooling lainnya. Kanal atau rongga ini biasanya berbentuk pola zig-zag, untuk memungkinkan efektifivitas luas permukaan bagi penyaluran panas yang lebih besar.
2.4. AC Fan
AC Fan merupaka sebuah kipas AC (Arus bolak balik) yang dipasang dengan tujuan meniup suhu panas maupun dingin pada cooling tower dan indoor unit. Pada cooling tower, AC fan meniupkan udara panas dari proses perpindahan panas yang didapat udara dari air pada cooling tower. Pada indoor unit, AC fan meniupkan udara dingin hasil proses pendinginan di evaporator.
Gambar 2.6. Fan AC
2.5. Power Supply
Semua peralatan elektronika menggunakan sumber tenaga untuk beroperasi, sumber tenaga tersebut bermacam-macam ada yang dari bateray, Accu, ada juga yang langsung menggunakan tegangan listrik dari jala-jala PLN. Untuk konsumsi tegangan yang berasal dari tegangan listrik untuk alat-alat elektronika tertentu, tidak bisa langsung dikonsumsi akan tetapi harus disesuaikan
dengan tegangan yang diperlukan oleh peralatan tersebut. Penyesuaian tegangan ini dilakukan oleh sebuah alat yang dinamakan Power Supply atau adaptor.
Power supply adalah alat atau sistem yang berfungsi untuk menyalurkan energi listrik apapun yang sering digunakan untuk menyalurkan energi listrik. Secara prinsin rangkaian power supply adalah menurunkan tegangan AC, menyearahkan tegangan AC menjadi tegangan DC, menstabilkan tegangan DC, yang terdiri dari transformator, dioda, dan kapasitor/condensator. Transformator biasanya berbentuk kotak dan terdpat lilitan-lilitan kawat email didalamnya. Tugas dari komponen ini adalah untuk menaikkan dan menurunkan tegangan AC sesuai kebutuhan. Arduino membutuhkan tegangan sekitar 5VDC dan 12VDC, sehingga transformator merupakan komponen terbaik untuk menurunkan terangan PLN dari 220 VAC menjadi 12VDC. Jadi setelah tegangan PLN diturunkan menjadi 12VAC, maka sifat 12V ini masih AC dan belum DC. Oleh karena itu, harus digunakan rangkaian penyearah untuk merubah tegangan dari AC ke 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 digunakan oleh perangkat elektronik apapun. Kapasitor berfungsi sebagai filter pada sebuah rangkaian power supply, yang dimaksud disini adalah kapasitor sebagai ripple filter. Disini sifat dasar kapasitor yaitu dapat menyimpan muatan listrik yang berfungsi untuk memotong tegangan ripple.
Gambar 2.7. Rangkaian DC Power Supply
2.6. Uno Arduino
Uno Arduino adalah board berbasis mikrokontroler pada ATmega328 .Board ini memiliki 14 digital input / output pin (dimana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack listrik tombol reset. Pin-pin ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, hanya terhubung ke komputer dengan kabel USB atau sumber tegangan bisa didapat dari adaptor AC-DC atau baterai untuk menggunakannya.
Board Arduino Uno memiliki fitur-fitur baru sebagai berikut :
- 1,0 pinout: tambah SDA dan SCL pin yang dekat ke pin aref dan dua pin baru lainnya ditempatkan dekat ke pin RESET, dengan IO REF yang memungkinkan sebagai buffer untuk beradaptasi dengan tegangan yang disediakan dari board sistem. Pengembangannya, sistem akan lebih kompatibel dengan Prosesor yang menggunakan AVR, yang beroperasi dengan 5V dan dengan Arduino Karena
yang beroperasi dengan 3.3V. Yang kedua adalah pin tidak terhubung, yang disediakan untuk tujuan pengembangannya.
- Circuit Reset
Gambar 2.8. Board Arduino Uno
Ringkasan arduino uno.
Mikrokontroler ATmega328
Tegangan pengoperasian 5V
Tegangan input yang disarankan
7-12V
Batas tegangan input 6-20V
Jumlah pin input analog 6
Arus DC tiap pin I/O 40 mA
Arus DC untuk pin 3.3V 50 mA
Memori Flash
32 KB (ATmega328), sekitar 0.5 KB digunakan oleh bootloader
SRAM 2 KB (ATmega328)
EEPROM 1 KB (ATmega328)
Clock Speed 16 MHz
2.6.1 Daya (Power)
Arduino UNO dapat disuplai melalui koneksi USB atau dengan sebuah power suplai eksternal. Sumber daya dipilih secara otomatis. Suplai eksternal (non-USB) dapat diperoleh dari sebuah adaptor AC ke DC atau battery. Adaptor dapat dihubungkan dengan mencolokkan sebuah center-positive plug yang panjangnya 2,1 mm ke power jack dari board. Kabel lead dari sebuah battery dapat dimasukkan dalam header/kepala pin Ground (Gnd) dan pin Vin dari konektor POWER.
Board Arduino UNO dapat beroperasi pada sebuah suplai eksternal 6 sampai 20 Volt. Jika disuplai dengan yang lebih kecil dari 7 V, kiranya pin 5 Volt mungkin mensuplai kecil dari 5 Volt dan board Arduino UNO bisa menjadi tidak stabil. Jika menggunakan suplai yang lebih dari besar 12 Volt, voltage regulator
bisa kelebihan panas dan membahayakan board Arduino UNO. Range yang direkomendasikan adalah 7 sampai 12 Volt.
Pin-pin dayanya adalah sebagai berikut:
VIN. Tegangan input ke Arduino board ketika board sedang menggunakan sumber suplai eksternal (seperti 5 Volt dari koneksi USB atau sumber tenaga lainnya yang diatur). Kita dapat menyuplai tegangan melalui pin ini, atau jika penyuplaian tegangan melalui power jack, aksesnya melalui pin ini.
5V. Pin output ini merupakan tegangan 5 Volt yang diatur dari regulator pada board. Board dapat disuplai dengan salah satu suplai dari DC power jack (7-12V), USB connector (5V), atau pin VIN dari board (7-12). Penyuplaian tegangan melalui pin 5V atau 3,3V membypass regulator, dan dapat membahayakan board. Hal itu tidak dianjurkan.
3V3. Sebuah suplai 3,3 Volt dihasilkan oleh regulator pada board. Arus maksimum yang dapat dilalui adalah 50 mA.
GND. Pin ground.
2.6.2 Memori
ATmega328 mempunyai 32 KB (dengan 0,5 KB digunakan untuk
bootloader). ATmega 328 juga mempunyai 2 KB SRAM dan 1 KB EEPROM (yang dapat dibaca dan ditulis (RW/read and written) dengan EEPROM library).
2.6.3 Input dan Output
Setiap 14 pin digital pada Arduino Uno dapat digunakan sebagai input dan output, menggunakan fungsi pinMode(),digitalWrite(), dan digitalRead(). Fungsi-fungsi tersebut beroperasi di tegangan 5 Volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima suatu arus maksimum 40 mA dan mempunyai sebuah resistor pull-up (terputus secara default) 20-50 kOhm. Selain itu, beberapa pin mempunyai fungsi-fungsi spesial:
Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan memancarkan (TX) serial data TTL (Transistor-Transistor Logic). Kedua pin ini dihubungkan ke pin-pin yang sesuai dari chip Serial Atmega8U2 USB-ke-TTL.
External Interrupts: 2 dan 3. Pin-pin ini dapat dikonfigurasikan untuk dipicu sebuah interrupt (gangguan) pada sebuah nilai rendah, suatu kenaikan atau penurunan yang besar, atau suatu perubahan nilai. Lihat fungsi attachInterrupt() untuk lebih jelasnya.
PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Memberikan 8-bit PWM output dengan fungsi analogWrite().
SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin-pin ini mensupport komunikasi SPI menggunakan SPI library.
LED: 13. Ada sebuah LED yang terpasang, terhubung ke pin digital 13. Ketika pin bernilai HIGH LED menyala, ketika pin bernilai LOW LED mati.
Arduino UNO mempunyai 6 input analog, diberi label A0 sampai A5, setiapnya memberikan 10 bit resolusi (contohnya 1024 nilai yang berbeda). Secara default, 6 input analog tersebut mengukur dari ground sampai tegangan 5 Volt, dengan itu mungkin untuk mengganti batas atas dari rangenya dengan menggunakan pin AREF dan fungsi analogReference(). Di sisi lain, beberapa pin mempunyai fungsi spesial:
TWI: pin A4 atau SDA dan pin A5 atau SCL. Mensupport komunikasi TWI dengan menggunakan Wire library
Ada sepasang pin lainnya pada board:
AREF. Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan analogReference().
Reset. Membawa saluran ini LOW untuk mereset mikrokontroler. Secara khusus, digunakan untuk menambahkan sebuah tombol reset untuk melindungi yang memblock sesuatu pada board.
Lihat juga pemetaan antara pin Arduino dengan port Atmega328. Pemetaan untuk Atmega8, 168, dan 328 adalah identik.
2.6.4 Komunikasi
Arduino UNO mempunyai sejumlah fasilitas untuk komunikasi dengan sebuah komputer, Arduino lainnya atau mikrokontroler lainnya. Atmega 328 menyediakan serial komunikasi UART TTL (5V), yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan 1 (TX). Sebuah Atmega 16U2 pada channel board serial komunikasinya melalui USB dan muncul sebagai sebuah port virtual ke software pada komputer. Firmware 16U2 menggunakan driver USB COM standar, dan tidak ada driver eksternal yang dibutuhkan. Bagaimanapun, pada Windows, sebuah file inf pasti dibutuhkan. Software Arduino mencakup sebuah serial monitor yang memungkinkan data tekstual terkirim ke dan dari board Arduino. LED RX dan TX pada board akan menyala ketika data sedang ditransmit melalui chip USB-to-serial dan koneksi USB pada komputer (tapi tidak untuk komunikasi USB-to-serial pada pin 0 dan 1). Sebuah SoftwareSerial library memungkinkan untuk komunikasi serial pada beberapa pin digital UNO.
Atmega328 juga mensupport komunikasi I2C (TWI) dan SPI. Software Arduino mencakup sebuah Wire library untuk memudahkan menggunakan bus I2C, lihat dokumentasi untuk lebih jelas. Untuk komunikasi SPI, gunakanSPI library.
2.6.5 Programming
Arduino UNO dapat diprogram dengan software Arduino (download). Pilih “Arduino Uno dari menu Tools > Board(termasuk mikrokontroler pada board). Untuk lebih jelas, lihat referensi dan tutorial.
ATmega328 pada Arduino Uno hadir dengan sebuah bootloader yang memungkinkan kita untuk mengupload kode baru ke ATmega328 tanpa menggunakan pemrogram hardware eksternal. ATmega328 berkomunikasi menggunakan protokol STK500 asli (referensi, file C header). Kita juga dapat membypass bootloader dan program mikrokontroler melalui kepala/header ICSP (In-Circuit Serial Programming.
Sumber kode firmware ATmega16U2 (atau 8U2 pada board revisi 1 dan revisi 2) tersedia. ATmega16U2/8U2 diload dengan sebuah bootloader DFU, yang dapat diaktifkan dengan:
Pada board Revisi 1: Dengan menghubungkan jumper solder pada belakang board (dekat peta Italy) dan kemudian mereset 8U2
Pada board Revisi 2 atau setelahnya: Ada sebuah resistor yang menarik garis HWB 8U2/16U2 ke ground, dengan itu dapat lebih mudah untuk meletakkan ke dalam mode DFU. Kita dapat menggunakan software Atmel’s FLIP (Windows) atau pemrogram DFU (Mac OS X dan Linux) untuk meload sebuah firmware baru. Atau kita dapat menggunakan header
ISP dengan sebuah pemrogram eksternal (mengoverwrite bootloader DFU). Lihat tutorial user-contributed ini untuk informasi selengkapnya.
2.6.6 Reset Otomatis (Software)
Dari pada mengharuskan sebuah penekanan fisik dari tombol reset sebelum sebuah penguploadan, Arduino Uno didesain pada sebuah cara yang memungkinkannya untuk direset dengan software yang sedang berjalan pada pada komputer yang sedang terhubung. Salah satu garis kontrol aliran hardware (DTR) dari ATmega8U2/16U2 sihubungkan ke garis reset dari ATmega328 melalui sebuah kapasitor 100 nanofarad. Ketika saluran ini dipaksakan (diambil rendah), garis reset jatuh cukup panjang untuk mereset chip. Software Arduino menggunakan kemampuan ini untuk memungkinkan kita untuk mengupload kode dengan mudah menekan tombol upload di software Arduino. Ini berarti bahwa bootloader dapat mempunyai sebuah batas waktu yang lebih singkat, sebagai penurunan dari DTR yang dapat menjadi koordinasi yang baik dengan memulai penguploadan.
Pengaturan ini mempunyai implikasi. Ketika Arduino Uno dihubungkan ke sebuah komputer lain yang sedang running menggunakan OS Mac X atau Linux, Arduino Uno mereset setiap kali sebuah koneksi dibuat dari software (melalui USB). Untuk berikutnya, setengah-detik atau lebih, bootloader sedang berjalan pada Arduino UNO. Ketika Arduino UNO diprogram untuk mengabaikan data yang cacat/salah (contohnya apa saja selain sebuah penguploadan kode baru) untuk menahan beberapa bit pertama dari data yang dikirim ke board setelah
sebuah koneksi dibuka. Jika sebuah sketch sedang berjalan pada board menerima satu kali konfigurasi atau data lain ketika sketch pertama mulai, memastikan bahwa software yang berkomunikasi menunggu satu detik setelah membuka koneksi dan sebelum mengirim data ini.
2.6.7 Proteksi Aruslebih USB
Arduino UNO mempunyai sebuah sebuah sekring reset yang memproteksi port USB komputer dari hubungan pendek dan arus lebih. Walaupun sebagian besar komputer menyediakan proteksi internal sendiri, sekring menyediakan sebuah proteksi tambahan. Jika lebih dari 500 mA diterima port USB, sekring secara otomatis akan memutuskan koneksi sampai hubungan pendek atau kelebihan beban hilang.
2.6.8 Karakteristik Fisik
Panjang dan lebar maksimum dari PCB Arduino UNO masing-masingnya adalah 2.7 dan 2.1 inci, dengan konektor USB dan power jack yang memperluas dimensinya. Empat lubang sekrup memungkinkan board untuk dipasangkan ke sebuah permukaan atau kotak. Sebagai catatan, bahwa jarak antara pin digital 7 dan 8 adalah 160 mil. (0.16"), bukan sebuah kelipatan genap dari jarak 100 mil dari pin lainnya.
2.7. LCD (liquid crystal Display)
Kegunaan LCD banyak sekali dalam perancangan suatu sistem dengan menggunakan mikrokontroler, LCD (Liquid Crysral Display) dapat berfungsi untuk menampilkan suatu nilai hasil sensor, menampilakan teks, atau menampilakan menu pada aplikasi mikrokontroler. M1632 merupakan modul LCD matrix dengan konfigurasi 16 karakter dan 2 baris dengan setiap karakternya dibentuk oleh baris pixel dan 5 kolom pixel (1 baris pixel terakhir adalah kursor). Didalam modul M1632 sudah tersedia HD44780 yang dikeluarkan oleh Hitachi, Hyundai dan modul-modul M1632 lainnya. HD44780 sebetulnya merupakan mikrokontroler dirancang khusus untuk mengenendalikan LCD dan mempunyai kemampuan untuk mengatur proses scanning pada layar LCD yang terbentuk oleh 16COM dan 40 SEG sehingga mikrokontroler/perangkat yang mengakses modul LCD ini tidak perlu lagi mengatur scanning pada layar LCD. Mikrokontroler atau perangkat tersebut hanya mengirim data-data yang merupakan karakter yang akan ditampilkan pada LCD atau perintah yang mengatur proses tampilan pada LCD saja. Adapun konfigurasi dan deskripsi dari pin-pin LCD M1632 antara lain:
1. Pin 1 dihubungkan ke Gnd 2. Pin 2 dihubungkan ke Vcc +5V
3. Pin 3 dihubungkan ke bagian tegangan potensiometer 10KOhm sebagai pengatur kontras.
4. Pin 4 untuk membritahukan LCD bahwa sinyal yang dikirim adalah data, jika Pin 4 ini diset ke logika 1 (high, +5V), atau memberitahukan bahwa sinyal yang dikirim adalah perintah jika pin ini di set ke logika 0 (low,0V). 5. Pin 5 digunakan untuk mengatur fungsi LCD. Jika di set ke logika 1 (high, +5V) maka LCD berfungsi untuk menerima data (membaca data). Dan fungsi untuk mengeluarkan data, jika pin ini di set ke logika 0 (low, 0V). Namun kebanyakan aplikasi hanya digunakan untuk menerima data, sehingga pin 5 ini selalu dihubungkan ke Gnd.
6. Pin 6 adalah terminal enable. Berlogika 1 setiap kali pengiriman atau pembaca data.
7. Pin 7 – Pin 14 adalah data 8 bit data bus (Aplikasi ini menggunakan 4 bit MSB saja, sehingga pin data yang digunkan hanya Pin 11 – Pin 14).
8. Pin 15 dan Pin 16 adalah tegangan untuk menyalakan lampu LCD.
Adapun gambar dari LCD 2x16 adalah sebagai berikut:
2.8. Sensor LM35
Sensor termal berupa IC LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. IC LM35 adalah sebagai sensor suhu yang terkemas dalam bentuk Integrated Circuit. Sensor ini mempunyai koefisien sebesar 10 mV/°C yang berarti bahwa setiap kenaikan suhu 1°C maka akan terjadi kenaikan tegangan sebesar 10 mV. LM35 tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetilan dari luar karena ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius. Pada komponen ini mempunyai jangkauan (range) pengukuran suhu yang cukup besar, dari suhu –55°C sampai 150°C, serta tingkat ketelitian pengukuran cukup tinggi. Setiap perubahan suhu 1°C tegangan keluaran berubah sebesar 0,01 volt (10 mV). Komponen ini bekerja pada arus 450 mA sampai 5 mA serta mempunyai impedansi masukan kurang dari 1W.
Gambar 2.10. Sensor LM 35
LM35 mempunyai impedansi yang kurang dari 1 Ohm, beroperasi pada range arus sekitar 400 µA sampai dengan 5 mA, mempunyai error kurang dari 1
o
C untuk range yang > 100OC, aplikasi sensor berkisar antaara –55 oC sampai + 150 oC, Dapat dikatakan bahwa LM35 memiliki output yang linear. Di dalam LM35 terdapat sebuah sambungan dengan sebuah pegangan untuk mengatur terminal untuk melakukan kalibrasi. Ketika T adalah sebuah temperatur yang tidak diketahui dan sementara To adalah temperatur referensi, dengan kalibrasi terhadap keluaran untuk membaca satu nilai temperatur dengan benar maka keluaran pada seluruh temperature akan bernilai benar. Berkenaan dengan pengaruh cahaya dan temperatur yang membuat elektron-elektron pada pita valensi akan melakukan pergerakan. Dalam dioda, elektron bergerak dari katoda ke anoda. Pergerakan ini menimbulkan perbedaan potensial dan menimbulkan arus listrik. Tegangan dan arus listrik inilah yang menjadi informasi pada sistem untuk melakukan analisis dengan menambahkan rangkaian op-amp untuk menguatkan sinyal dari sensor.
Gambar diatas menunjukan bentuk dari LM35 tampak depan dan tampak bawah. 3 pin LM35 menujukan fungsi masing-masing pin diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau tengah digunakan sebagai tegangan keluaran atau Vout dengan jangkauan kerja dari 0 Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor LM35 yang dapat digunakan antar 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajad celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut :
Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu setiap suhu 1 ºC akan menunjukan tegangan sebesar 10 mV. Pada penempatannya LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat pula disemen pada permukaan akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar 0,01°C 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 .
Jarak yang jauh diperlukan penghubung yang tidak terpengaruh oleh interferensi dari luar, dengan demikian digunakan kabel selubung yang ditanahkan sehingga dapat bertindak sebagai suatu antenna penerima dan simpangan didalamnya, juga dapat bertindak sebagai perata arus yang mengkoreksi pada kasus yang sedemikian, dengan mengunakan metode bypass kapasitor dari Vin untuk ditanahkan. Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35.
1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC
3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
2.9. Relay
Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip, relay merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi (solenoid) didiekatnya. Ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertari karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak saklar akan menutup. Pada saat arus dihentikan, gaya magnet akan hilang tuas akan kembali kembali ke posisi semula dan saklar kembali terbuka
Dalam pemakaiannya biasanya relay yang digerakkan dengan arus DC dilengkapi dengan sebuah dioda yang dipararelkan dengan lilitannya dan dipasang terbalik yaitu anoda pada tegangan (-) dan katoda pada tegangan (+0. Ini bertujuan untuk mengantisipasi sentakan listrik yang terjadi pada saat relay berganti posisi dari ON ke OFF agar tidak merusak komponen disekitarnya.
Konfigurasi dari kontak-kontak relay ada 3 jenis yaitu:
Normally Open (NO), apabila kontak-kontak tertutup apabila relay di catu.
Normally Closed (NC), apabila kontak-kontak terbuka apabila relay dicatu.
Cange Over (CO), relay mempunyai kontak tengah yang normal tertutup, tetapi ketika dicatu kontak tengah tersebut akan membuat hubungan dengan kontak-kontak yang lain.
Gambar 2.11. Relay Arduino
Penggunaan relay perlu memperhatikan tegangan pengontrolnya serta kekuatan relay men-switch arus/tegangan. Biasanya ukurannya tertera pada body relay. Misalnya relay 12VDC/4A 220V, artinya tegangan yang diperlukan sebagai pengontrolnya adalah 12 Volt DC dan mampu men-switch arus listrik maksimal
sebesar 4 Ampere pada tegangan 220 Volt. Sebaiknya relay difungsikan 80% saja dari kemampuan maksimal agar aman, lebih rendah lagi lebih aman. Relay jenis lain ada yang namanya reed switch atau relay lidi. Relay jenis ini berupa batang kontak terbuat dari besi pada tabung kaca kecil yang dililitkan kawat. Pada saat lilitan kawat dialiri arus, kontak besi tersebut akan menjadi magnet dan saling menempel, sehingga menjadi saklar yang ON. Ketika arus pada lilitan dihentikan, medan magnet hilang dan kontak kembali terbuka (OFF).
