6 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Protokol SMTP
Simple Mail Transfer Protokol adalah protokol standar untuk pengiriman elektronik mail (email) di Internet (pertama didefinisikan dalam RFC 821 pada tahun 1982). SMTP merupakan protokol yang cukup sederhana, berbasis teks dimana protokol ini menyebutkan satu atau lebih penerima email untuk kemudian diverifikasi. Jika penerima email valid, maka email akan segera dikirim. SMTP menggunakan port 25 dan dapat dihubungi melalui telnet. Agar dapat menggunakan SMTP server lewat domain maka record DNS (Domain Name Server) pada bagian MX (Mail Exchange) digunakan.
Karena protokol SMTP berawal dari protokol yang benar-benar berbasis teks ASCII, maka SMTP tidak bekerja terlalu baik dalam mengirimkan file-file binary. Standar untuk meng-encodefile-file biner agar dapat dikirim lewat SMTP dikembangakan dan mengeluarkan standar standar seperti MIME (Multipurposes Internet Mail Extensions).
Saat ini, hampir semua SMTP server mendukung 8BITMIME, yang dapat mengirimkan file-file biner semudah mengirimkan file teks. SMTP hanya protokol yang melakukan “push”, artinya dia hanya mengambil email dari client tetapi tidak bisa melakukan “pull”, yaitu melayani pengambilan email dari server oleh client. Pengambilan pesan atau email tersebut dilakukan dengan menggunakan protokol tersendiri yaitu protokol POP (Post Office Protokol).
2.2 Mikrokontroler
2.2.1 Pengertian Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah suatu chip berupa IC (Integrated Circuit) yang dapat menerima sinyal input, mengolahnya dan memberikan sinyal output sesuai dengan program yang diisikan ke dalamnya. Sinyal input mikrokontroler berasal dari sensor yang merupakan informasi dari lingkungan sedangkan sinyal output
ditujukan kepada aktuator yang dapat memberikan efek ke lingkungan. Jadi secara sederhana mikrokontroler dapat diibaratkan sebagai otak dari suatu perangkat/produk yang mempu berinteraksi dengan lingkungan sekitarnya.
Mikrokontroler pada dasarnya adalah komputer dalam satu chip, yang di dalamnya terdapat mikroprosesor, memori, jalur Input/Output (I/O) dan perangkat pelengkap lainnya. Kecepatan pengolahan data pada mikrokontroler lebih rendah jika dibandingkan dengan PC. Pada PC kecepatan mikroprosesor yang digunakan saat ini telah mencapai orde GHz, sedangkan kecepatan operasi mikrokontroler pada umumnya berkisar antara 1 – 16 MHz. Begitu juga kapasitas RAM dan ROM pada PC yang bisa mencapai orde Gbyte, dibandingkan dengan mikrokontroler yang hanya berkisar pada orde byte/Kbyte.
Meskipun kecepatan pengolahan data dan kapasitas memori pada mikrokontroler jauh lebih kecil jika dibandingkan dengan komputer personal, namun kemampuan mikrokontroler sudah cukup untuk dapat digunakan pada banyak aplikasi terutama karena ukurannya yang kompak. Mikrokontroler sering digunakan pada sistem yang tidak terlalu kompleks dan tidak memerlukan kemampuan komputasi yang tinggi.
Sistem yang menggunakan mikrokontroler sering disebut sebagai embedded system atau dedicated system. Embeded system adalah sistem pengendali yang tertanam pada suatu produk, sedangkan dedicated system adalah sistem pengendali yang dimaksudkan hanya untuk suatu fungsi tertentu. Sebagai contoh, printer adalah suatu embedded system karena di dalamnya terdapat mikrokontroler sebagai pengendali dan juga dedicated system karena fungsi pengendali tersebut berfungsi hanya untuk menerima data dan mencetaknya. Hal ini berbeda dengan suatu PC yang dapat digunakan untuk berbagai macam keperluan, sehingga mikroprosesor pada PC sering disebut sebagai general purpose microprocessor (mikroprosesor serba guna). Pada PC berbagai macam software yang disimpan pada media penyimpanan dapat dijalankan, tidak seperti mikrokontroler hanya terdapat satu software aplikasi.
Penggunaan mikrokontroler antara lain terdapat pada bidang-bidang berikut ini.
a. Otomotif : Engine Control Unit, Air Bag, fuel control, Antilock Braking System, sistem pengaman alarm, transmisi automatik, hiburan, pengkondisi udara, speedometer dan odometer, navigasi, suspensi aktif.
b. perlengkapan rumah tangga dan perkantoran : sistem pengaman alarm, remote control, mesin cuci, microwave, pengkondisi udara, timbangan digital, mesin foto kopi, printer, mouse.
c. pengendali peralatan di industri.
d. robotika.
Saat ini mikrokontroler 8 bit masih menjadi jenis mikrokontroler yang paling populer dan paling banyak digunakan. Maksud dari mikrokontroler 8 bit adalah data yang dapat diproses dalam satu waktu adalah 8 bit, jika data yang diproses lebih besar dari 8 bit maka akan dibagi menjadi beberapa bagian data yang masing-masing terdiri dari 8 bit. Masing-masing mikrokontroler mempunyai cara dan bahasa pemrograman yang berbeda, sehingga program untuk suatu jenis mikrokontroler tidak dapat dijalankan pada jenis mikrokontroler lain. Untuk memilih jenis mikrokontroler yang cocok dengan aplikasi yang dibuat terdapat tiga kriteria yaitu:
1. Dapat memenuhi kebutuhan secara efektif & efisien. Hal ini menyangkut kecepatan, kemasan/packaging, konsumsi daya, jumlah RAM dan ROM, jumlah I/O dan timer, harga per unit.
2. Bahasa pemrograman yang tersedia.
3. Kemudahan dalam mendapatkannya. (Sulhan Setiawan,2008)
Gambar 2.1 Chip Mikrokontroler [1]
Mikrokontroler adalah salah satu dari bagian dasar dari suatu sistem komputer. Meskipun mempunyai bentuk yang jauh lebih kecil dari suatu komputer pribadi dan komputer mainframe, mikrokontroler dibangun dari elemen-elemen dasar yang sama. Secara sederhana, komputer akan menghasilkan output spesifik berdasarkan inputan yang diterima dan program yang dikerjakan. Seperti umumnya komputer, mikrokontroler adalah alat yang mengerjakan instruksi- instruksi yang diberikan kepadanya. Artinya, bagian terpenting dan utama dari suatu sistem terkomputerisasi adalah program itu sendiri yang dibuat oleh seorang programmer. Program ini menginstruksikan komputer untuk melakukan jalinan yang panjang dari aksi-aksi sederhana untuk melakukan tugas yang lebih kompleks yang diinginkan oleh programmer.
Mikrokontroler tersusun dalam satu chip dimana prosesor, memori, dan I/O terintegrasi menjadi satu kesatuan kontrol sistem sehingga mikrokontroler dapat dikatakan sebagai komputer mini yang dapat bekerja secara inovatif sesuai dengan kebutuhan sistem. Sistem running bersifat berdiri sendiri tanpa tergantung dengan komputer sedangkan parameter komputer hanya digunakan untuk download perintah instruksi atau program. Langkah-langkah untuk download komputer dengan mikrokontroler sangat mudah digunakan karena tidak menggunakan banyak perintah. Pada mikrokontroler tersedia fasilitas tambahan untuk pengembangan memori dan I/O yang disesuaikan dengan kebutuhan sistem.
Harga untuk memperoleh alat ini lebih murah dan mudah didapat. (elektronika dasar, 2010)
2.2.2 Mikrokontroller ATMega328
Mikrokontroler adalah sebuah komputer kecil (special purpose computers) di dalam satu IC yang berisi CPU, memori, timer, saluran komunikasi serial dan parallel, Port input/output, ADC. Mikrokontroler digunakan untuk suatu tugas dan menjalankan suatu program (Andrianto,heri.2013).
Pada saat ini penggunaan mikrokontroller dapat kita temui pada berbagai peralatan, misalnya peralatan yang terdapat di rumah, seperti telpon digital, microwave oven, televisi, mesin cuci, sistem keamanan rumah, PDA, dan lainlain.
Mikrokontroler dapat kita gunakan untuk berbagai aplikasi misalnya untuk pengendalian, otomasi industri, akuisisi data, telekomunikasi dan lain-lain.Saat ini keluarga mikrokontroler yang ada di pasaran yaitu Intel 8048 dan 8051(MCS51), Motorola 68HC11, Microchip PIC, Hitachi H8, dan Atmel AVR.
ATmega328 adalah micro controller keluaran Atmel yang merupakan anggota dari keluarga AVR 8-bit. Mikro kontroller ini memiliki kapasitas flash (program memory) sebesar 32 Kb (32.768 bytes), memori (static RAM) 2 Kb (2.048 bytes), dan EEPROM (non-volatile memory) sebesar 1024 bytes.
Kecepatan maksimum yang dapat dicapai adalah 20 MHz.
Rancangan khusus dari keluarga prosesor ini memungkinkan tercapainya kecepatan eksekusi hingga 1 cycle per instruksi untuk sebagian besar instruksinya, sehingga dapat dicapai kecepatan mendekati 20 juta instruksi per detik.
ATmega328 adalah prosesor yang kaya fitur. Dalam chip yang dipaketkan dalam bentuk DIP-28 ini terdapat 20 pin Input/Output (21 pin bila pin reset tidak digunakan, 23 pin bila tidak menggunakan oskilator eksternal), dengan 6 di antaranya dapat berfungsi sebagai pin ADC (analog-to-digital converter), dan 6 lainnya memiliki fungsi PWM (pulse width modulation).
Gambar 2.2 : Mikrokontroler Atmega328 [2]
Mikrokontroler ini diproduksi oleh atmel dari seri AVR. Untuk seri AVR ini banyak jenisnya, yaitu Atmega 328, Atmega 8535, Mega 8515, Mega 16, dan lain-lain.
Gambar 2.3 : Konfigurasi Pin ATMega328 [3]
ATMega328 memiliki 28 Pin, yang masing-masing pinnya memiliki fungsi yang berbeda-beda baik sebagai port maupun fungsi yang lainnya. Berikut akan dijelaskan fungsi dari masing-masing kaki Atmega328 yaitu sebagai berikut :
a. VCC : Merupakan supply tegangan digital.
b. GND : Merupakan ground untuk semua komponen yang membutuhkan grounding.
c. Port B (PB7...PB0) : Didalam Port B terdapat XTAL1, XTAL2, TOSC1, TOSC2. Jumlah Port B adalah 8 buah pin, mulai dari pin B.0 sampai dengan B.7. Tiap pin dapat digunakan sebagai input maupun output. Port B merupakan sebuah 8-bit bi- directional I/O dengan internal pull-up resistor.Sebagai input, pin-pinyang terdapat pada port B yang secara eksternal diturunkan, maka akan mengeluarkan arus jika pull-up resistor diaktifkan. Khusus PB6 dapat digunakan sebagai input Kristal (inverting oscillator amplifier) dan input ke rangkaian clock internal, bergantung pada pengaturan Fuse bit yang digunakan untuk memilih sumber clock.
Sedangkan untuk PB7 dapat digunakan sebagai output Kristal (output oscillator amplifier) bergantung pada pengaturan Fuse bit yang digunakan untuk memilih sumber clock. Jika sumber clock yang dipilih dari oscillator internal, PB7 dan PB6 dapat digunakan sebagai I/O atau jika menggunakan Asyncronous Timer/Counter2maka PB6 dan PB7 (TOSC2 dan TOSC1) digunakan untuk saluran input timer.
d. Port C (PC5…PC0) : Port C merupakan sebuah 7-bit bi-directional I/O port yang di dalam masing- masing pin terdapat pull-up resistor. Jumlah pin nya hanya 7 buah mulai dari pin C.0 sampai dengan pin C.6. Sebagai keluaran/output port C memiliki karakteristik yang sama dalam hal menyerap arus (sink) ataupun mengeluarkan arus (source).
e. RESET/PC6 : Jika RSTDISBL Fuse diprogram, maka PC6 akan berfungsi sebagai pin I/O. Pin ini memiliki karakteristik yang berbeda dengan pin- pin yang terdapat pada port C lainnya. Namun jika RSTDISBL Fuse tidak diprogram, maka pin ini akan berfungsi sebagai input reset. Dan jika level tegangan yang masuk ke pin ini rendah dan pulsa yang ada lebih pendek dari pulsaminimum, maka akan menghasilkan suatu kondisi reset meskipun clock-nya tidak bekerja.
f. Port D (PD7…PD0) : Port D merupakan 8-bit bi-directional I/O dengan internal pull-up resistor. Fungsi dari port ini sama dengan port-port yang lain. Hanya saja pada port ini tidak terdapat kegunaan-kegunaan yang lain.
Pada port ini hanya berfungsi sebagai masukan dan keluaran saja atau biasa disebut dengan I/O.
g. Avcc : Pin ini berfungsi sebagai supply tegangan untuk ADC. Untuk pin ini harus dihubungkan secara terpisah dengan VCC karena pin ini digunakan untuk analog saja. Bahkan jika ADC pada AVR tidak digunakan tetap saja disarankan untuk menghubungkannya secara terpisah dengan VCC. Jika ADC digunakan, maka AVcc harus dihubungkan ke VCC melalui low pass filter.
h. AREF : Merupakan pin referensi jika menggunakan ADC
Gambar 2.4 : Blok Diagram ATMega328 [4]
Pada AVR status register mengandung beberapa informasi mengenai hasil dari kebanyakan hasil eksekusi instruksi aritmatik. Informasi ini digunakan untuk altering arus program sebagai kegunaan untuk meningkatkan performa pengoperasian. Register ini di-update setelah operasi ALU (Arithmetic Logic Unit) hal tersebut seperti yang tertulis dalam datasheet khususnya pada bagian Instruction Set Reference. Dalam hal ini untuk beberapa kasus dapat membuang penggunaan kebutuhan instruksi perbandingan yang telah didedikasikan serta
dapat menghasilkan peningkatan dalam hal kecepatan dan kode yang lebih sederhana dan singkat. Register ini tidak secara otomatis tersimpan ketika memasuki sebuah rutin interupsi dan juga ketika menjalankan sebuah perintah setelah kembali dari interupsi. Namun hal tersebut harus dilakukan melalui software.
2.2.3 NodeMCU
NodeMCU adalah sebuah platform IoT yang bersifat opensource. Terdiri dari perangkat keras berupa System On Chip ESP8266. dari ESP8266 buatan Espressif System, juga firmware yang digunakan, yang menggunakan bahasa pemrograman scripting Lua. [Sumardi, 2016] Istilah NodeMCU secara umum sebenarnya mengacu pada firmware yang digunakan dari pada perangkat keras development kit NodeMCU bisa dianalogikan sebagai board arduino-nya ESP8266.
Sejarah lahirnya NodeMCU berdekatan dengan rilis ESP8266 pada 30 Desember 2013, Espressif Systems selaku pembuat ESP8266 memulai produksi ESP8266 yang merupakan SoC Wi-Fi yang terintegrasi dengan prosesor Tensilica Xtensa LX106. Sedangkan NodeMCU dimulai pada 13 Oktober 2014 saat Hong mecommit file pertama nodemcu-firmware ke Github. Dua bulan kemudian project tersebut dikembangkan ke platform perangkat keras ketika Huang R meng-commit file dari board ESP8266 , yang diberi nama devkit v.0.9.
Berikutnya, di bulan yang sama. Tuan PM memporting pustaka client MQTT dari Contiki ke platform SOC ESP8266 dan di-c0mmit ke project NodeMCU yang membuatnya mendukung protokol IOT MQTT melalui Lua.
Pemutakhiran penting berikutnya terjadi pada 30 Januari 2015 ketika Devsaurus memporting u8glib ke project NodeMCU yang memungkinkan NodeMCU bisa mendrive display LCD, OLED, hingga VGA. Demikianlah, project NodeMCU terus berkebang hingga kini berkat komunitas open source dibaliknya, pada musim panas 2016 NodeMCU sudah terdiri memiliki 40 modul fungsionalitas yang bisa digunakan sesuai kebutuhan developer.
Gambar 2.5 : NodeMCU [5]
Karena jantung dari NodeMCU adalah ESP8266 (khususnya seri ESP-12, termasuk ESP-12E) maka fitur – fitur yang dimiliki NodeMCU akan kurang lebih sama ESP-12 (juga ESP-12E untuk NodeMCU v.2 dan v.3) kecuali NodeMCU telah dibungkus oleh API sendiri yang dibangun berdasarkan bahasa pemrograman eLua, yang kurang lebih cukup mirip dengan javascript. Beberapa fitur tersebut antara lain :
1. 10 Port GPIO dari D0 – D10 2. Fungsionalitas PWM
3. Antarmuka I2C dan SPI 4. Antarmuka 1 Wire 5. ADC
Modul ini membutuhkan daya sekitar 3.3v dengan memiliki tiga mode wifi yaitu Station, Access Point dan Both (Keduanya). Modul ini juga dilengkapi dengan prosesor, memori dan GPIO dimana jumlah pin bergantung dengan jenis ESP8266 yang kita gunakan. Sehingga modul ini bisa berdiri sendiri tanpa menggunakan mikrokontroler apapun karena sudah memiliki perlengkapan layaknya mikrokontroler.
2.3 LM2596 (Peak 3A) Stepdown Adjustable Voltage
Regulator LM2596 adalah rangkaian terpadu monolitik yang ideal untuk desain regulator step-down switching (buck converter) yang mudah dan aman.
Modul ini mampu mencatu beban hingga 3A dengan metode pengaturan tegangan.
Module LM2596 adalah sebuah konverter catu daya dengan sistem switch mode, Module ini memiliki efisiensinya jauh lebih tinggi dibandingkan dengan pengatur linier tiga terminal umumnya. LM2596 beroperasi pada frekuensi switching 150 kHz sehingga memungkinkan komponen filter berukuran lebih kecil.
Spesifikasi teknis dari LM2596 adalah sebagai berikut:
1. Properti Modul: regulator switching step-down (BUCK) yang tidak terisolasi
2. Tegangan input: DC 3.0 - 35V
3. Tegangan Output: Adjustable 1,5 - 35V DC (Input harus 1,5V lebih besar dari output)
4. Output Saat Ini: Dinilai 2A, maks. 3A (Diperlukan Heat Sink tambahan) 5. Efisiensi konversi: Hingga 92% (Tegangan output lebih tinggi, semakin
tinggi efisiensinya)
6. Tegangan dropdown minimum: 1.5V 7. Pengaturan tegangan: 0,5%
8. Kecepatan respons dinamis: 5% 200uS 9. Frekuensi switching: 150KHz
10. Perlindungan sirkuit: SS36
11. Suhu pengoperasian: Tingkat industri (-40 hingga +85 ° C ) (daya output 10W atau kurang)
12. Regulasi beban: 0,5%
13. Ukuran: 50mm x 23 mm x 14mm
5.
0 V
Pada Gambar 2.6 diperlihatkan teknis mengatur tegangan keluaran dari modul LM2596 :
Gambar 2.6 Teknis mengatur tegangan keluaran dari modul LM2596 Pastikan bahwa input daya tidak lebih besar dari tegangan input sesuai spesifikasi pabrikan. Putar secara perlahan potensiometer untuk penyesuaian tegangan yang diharapkan.
2.4 Liquid Crystal Display (LCD)
Liquid Crystal Display (LCD) adalah komponen yang dapat menampilkan tulisan. Salah satu jenisnya memiliki dua baris dengan setiap baris terdiri atas enam belas karakter. (Kadir. 2015:196). LCD seperti itu biasa disebut dengan LCD 16x2 seperti yang ditunjukan pada gambar 2.10.
Gambar 2.7 : Liquid Crystal Display (LCD)[6]
Pada gambar 2.7, LCD yang digunakan adalah LCD HD44780 dari HITACHI. LCD ini memiliki 16 pin dengan fungsi pin masing-masing
diperlihatkan pada tabel 2.1 Tabel 2.1 Pin-pin LCD
No. Pin Nama Pin I/O Keterangan
1 VSS Power Catu daya, ground (0V) 2 VDD Power Catu daya positif (+5V) 3 V0 Power Pengatur kontras.
4 RS Input Register Select
RS=HIGH: untuk mengirim data
RS=LOW: untuk mengirim instruksi 5 R/W Input Read/Write Control Bus
R/W=HIGH: Mode untuk membaca data di LCD
R/W=LOW: Mode penulisan ke LCD 6 E Input Data Enable, untuk mengontrol ke LCD.
Ketika bernilai LOW, LCD tidak dapat diakses.
7 DB0 I/O Data
8 DB1 I/O Data
9 DB2 I/O Data
10 DB3 I/O Data
11 DB4 I/O Data
12 DB5 I/O Data
13 DB6 I/O Data
14 DB7 I/O Data
15 BLA Power Catu daya layar, positif 16 BLK Power Catu daya layar, negatif
2.5 Switch
2.5.1 Definisi Switch
Switch/saklar adalah komponen elektikal yang berfungsi untuk memberikan sinyal atau untuk memutuskan atau menyambungkan sustu sistem kontol. Switch berupa komponen kontaktor mekanik yang digerakan karena suatu kondisi tertentu. Switch merupakan komponen yang mendasar dalam sebuah rangkaian listrik mauapun rangkaian kontrol sistem. Komponen ini sederhana namun memiliki fungsi yang paling vital di antara komponen listrik yang lain. Jadi switch/saklar pada dasarnya adalah suatu alat yang dapat atau berfungsi menghubungkan atau memutuskan aliran listrik (arus listrik) baik itu pada jaringan arus listrik kuat maupun pada jaringan arus listrik lemah. Yang memebedakan saklar arus listrik kuat dan saklar arus listrik lemah adalah bentuknya kecil jika dipakai untuk peralatan elektronika arus lemah, demikian pula sebaliknya semakin besar saklar yang digunakan jika aliran arus listrik semakin besar.
Jenis-jenis saklar berdasarkan kondisi awal kontaktor yang ada di dalamnya : 1. Saklar On-Off : Saklar jenis ini mempunyai dua kondisi yaitu on
(terhubung) dan off (terputus). Saklar jenis ini sering digunakan pada lampu penerangan rumah.
2. Saklar Normaly On atau Normaly Close Kondisi awal saklar ini adalah On (terhubung) tetapi jika ditekan, digeser, atau, digerakkan secara manual, maka kontaktor saklar akan berubaha menjadi Off (terputus). Saklar jenis ini adalah bagian dari saklar On-Off
3. Saklar Normaly Off atau Normaly Open Kodisi awal saklar ini adalah Off (terputus) dan akan berubah menjadi On (terhubung) jika diaktifkan dengan cara ditekan, digeser, atau digerakkan secara manual. Saklar ini juga merupakan bagian dari saklar On-Off.
4. Saklar Push-On Kondisi awal saklar ini adalah Off dan akan berubah menjadi On hanya ketika ditekan. Jika dilepas, maka saklar akan kembali ke posisi Off. Saklar jenis ini dapat ditemukan pada bel rumah atau bel
cerdas cermat.
5. Saklar Push-Off Kondisi awal dari saklar ini adalah On dan hanya akan berubah kondisi (menjadi Off) apabila saklar ditekan. Kontaktor saklar akan kembali On ketika saklar dilepas. Saklar jenis ini dapat ditemukan di industri-industri untuk mengontrol relay atau contactor.
Berikut ini merupakan gambar dari saklar / switch
Gambar 2.8 switch on off [7]
2.6 Infrared Module
Sensor infrared termasuk dalam kategori sensor biner yaitu sensor yang menghasilkan output 1 atau 0 saja. Infra Red Sensor (IR Sensor) dapat digunakan untuk berbagai keperluan misalnya sebagai sensor pada robot line follower . Pembuatan IR sensor dapat menggunakan infrared dan photodioda.
Infra Merah / Infra Red merupakan radiasi elektromagnetik yang panjang gelombangnya lebih panjang dari cahaya yang nampak yaitu di antara 700 nm dan 1 mm, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio. Namanya berarti "bawah merah" (dari bahasa Latin infra, "bawah"), merah merupakan warna dari cahaya tampak dengan gelombang terpanjang. Radiasi inframerah memiliki jangkauan tiga "order" dan memiliki panjang gelombang antara 700 nm dan 1 mm . [8]
Sensor Infrared adalah komponen elektronika yang dapat mendeteksi benda ketika cahaya infra merah terhalangi oleh benda. Sensor infared terdiri dari led infrared sebagai pemancar dan fototransistor sebagai penerima cahaya infra
merah.[9]
Led infrared sebagai pemancar cahaya infra merah merupakan singkatan dari Light Emitting Diode Infrared yang terbuat dari bahan Galium Arsenida (GaAs) dapat memancarkan cahaya infra merah dan radiasi panas saat diberi energi listrik. (M. Aksin. 2013)
Proses pemancaran cahaya akibat adanya energi listrik yang diberikan terhadap suatu bahan disebut dengan sifat elektroluminesensi. (Sutrisno. 1987).
Gambar 2.9 Led Infrared[10]
Gambar 2.10 Infrared Module
Untuk sensor elektronik dengan menggunakan Infra Merah diperlukan pemancar Infra Merah yang dapat menghasilkan gelombang Infra Merah dan pendeteksi Infra Merah yang dapat mendeteksi gelombang Infra Merah. Infra Merah adalah suatu gelombang cahaya yang mempunyai panjang gelombang lebih tinggi dari pada cahaya merah. Tabel 2.2 menunjukkan spektrum cahaya tampak dan cahaya Infra Merah.
Tabel 2.2 Spektrum Cahaya
Sinar infra merah tergolong ke dalam sinar yang tidak tampak. Jika dilihat dengan spektroskop sinar maka radiasi sinar infra merah tampak pada spektrum gelombang elektromagnet dengan panjang gelombang diatas panjang gelombang sinar merah. Dengan panjang gelombang ini, sinar infra merah tidak dapat dilihat oleh mata tetapi radiasi panas yang ditimbulkannya masih terasa. Sinar infra merah tidak dapat menembus bahan-bahan yang mana sinar tampak tidak dapat menembusnya.
Gambar 2.11 Simbol Infra Merah [11]
2.7 Motor DC
2.7.1 Definisi motor DC
Motor DC adalah motor listrik yang memerlukan suplai tegangan arus searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi gerak mekanik.
Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan
kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Motor arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung/direct- unidirectional.
Motor DC adalah piranti elektronik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik berupa gerak rotasi. Pada motor DC terdapat jangkar dengan satu atau lebih kumparan terpisah. Tiap kumparan berujung pada cincin belah (komutator). Dengan adanya insulator antara komutator, cincin belah dapat berperan sebagai saklar kutub ganda (double pole, double throw switch). Motor DC bekerja berdasarkan prinsip gaya Lorentz, yang menyatakan ketika sebuah konduktor beraliran arus diletakkan dalam medan magnet, maka sebuah gaya (yang dikenal dengan gaya Lorentz) akan tercipta secara ortogonal diantara arah medan magnet dan arah aliran arus. Kecepatan putar motor DC (N) dirumuskan dengan Persamaan berikut.
2.7.2 Simbol Motor DC
Motor DC tersusun dari dua bagian yaitu bagian diam (stator) dan bagian bergerak (rotor). Stator motor arus searah adalah badan motor atau kutub magnet (sikat-sikat), sedangkan yang termasuk rotor adalah jangkar lilitanya. Pada motor, kawat penghantar listrik yang bergerak tersebut pada dasarnya merupakan lilitan yang berbentuk persegi panjang yang disebut kumparan.
Gambar 2.12 Simbol Motor DC
Gambar 2.13 Prinsip Kerja Motor DC
2.7.3 Bagian Atau Komponen Utama Motor DC
1. Kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi ruang terbuka diantara kutub-kutub dari utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet.
2. Kumparan Motor DC. Bila arus masuk menuju kumparan motor DC, maka arus ini akan menjadi elektromagnet. kumparan motor DC yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, kumparan motor DC berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan kumparan motor DC.
3. Komutator Motor DC . Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya adalah untuk membalikan arah arus listrik dalam kumparan motor DC dan juga membantu dalam transmisi arus antara kumparan motor DC dan sumber daya.
Gambar 2.14 Bagian-Bagian Motor DC
2.7.4 Kelebihan Motor DC
Keuntungan utama motor DC adalah dalam hal pengendalian kecepatan motor DC tersebut, yang tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur :
1. Tegangan kumparan motor DC – meningkatkan tegangan kumparan motor DC akan meningkatkan kecepatan
2. Arus medan – menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan.
Motor DC tersedia dalam banyak ukuran, namun penggunaannya pada umumnya dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah, penggunaan daya rendah hingga sedang seperti peralatan mesin dan rolling mills, sebab sering terjadi masalah dengan perubahan arah arus listrik mekanis pada ukuran yang lebih besar. Juga, motor tersebut dibatasi hanya untuk penggunaan di area yang bersih dan tidak berbahaya sebab resiko percikan api pada sikatnya.
2.7.5 Motor DC Brushed
Motor DC Brushed Motor DC brushed merupakan rancangan awal sebuah motor listrik. Hingga saat ini, brushed DC motor adalah pilihan utama untuk motor yang memiliki torsi dan kecepatan yang mudah dikendalikan.
Gambar 2.15 Brushed DC motor [12]
Gambar 2.16 Bagian-bagian Motor DC Brushed [13]
Gambar 2.17 memperlihatkan sebuah motor DC yang memiliki tiga komponen utama:
1. Kutub Medan Magnet
Secara sederhana digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang stasioner dan kumparan motor DC yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi bukaan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan.
Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai penyedia struktur medan.
2. Kumparan Motor DC
Bila arus masuk menuju kumparan motor DC, maka arus ini akan menjadi elektromagnet. kumparan motor DC yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus
motor DC yang kecil, kumparan motor DC berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk merubah kutub- kutub utara dan selatan kumparan motor DC.
3. Commutator Motor DC
Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya adalah untuk membalikan arah arus listrik dalam kumparan motor DC.
Commutator juga membantu dalam transmisi arus antara kumparan motor DC dan sumber daya.
Keuntungan menggunakan brushed DC motor adalah:
1. Kecepatan putar mudah dikendalikan
Semakin besar tegangan yang diberikan, maka akan semakin cepat putarannya. Semakin kecil tegangan yang diberikan, maka akan semakin lambat putarannya. Dengan kata lain, kecepatan putar berbanding lurus dengan besarnya tegangan.
2. Torsi mudah dikendalikan.
Semakin besar arus listrik yang disediakan, maka akan semakin kuat torsinya. Semakin kecil arus listrik yang disediakan, maka akan semakin lemah torsinya. Dengan kata lain, torsi berbanding lurus dengan besarnya arus listrik.
Kelemahan utama dari brushed DC motor adalah penggantian sikat karbon di dalamnya harus dilakukan secara berkala dan diberi pelumasan yang cukup agar tetap memiliki kinerja yang baik.
2.8 Sensor Ultrasonik HY-SRF05
SRF05 adalah sensor non-kontak pengukur jarak menggunakan ultrasonik.
Prinsip kerja sensor ini adalah transmitter mengirimkan seberkas gelombang ultrasonik, lalu diukur waktu yang dibutuhkan hingga datangnya pantulan dari objek.
SRF05 dapat mengukur jarak dalam rentang antara 3 cm – 4 m dengan output panjang pulsa yang sebanding dengan jarak objek. Sensor ini hanya memerlukan 2 pin I/O untuk berkomunikasi dengan mikrokontroler, yaitu TRIGGER dan ECHO. Untuk mengaktifkan SRF05 mikrokontroler mengirimkan pulsa positif melalui pin TRIGGER minimal 10 µs, selanjutnya SRF05 akan mengirimkan pulsa positif melalui pin ECHO selama 100 µs hingga 18 ms, yang sebanding dengan jarak objek. Spesifikasi dari sensor ultrasonik SRF05 adalah sebagai berikut :
Sensor Ultrasonik Hy-srf05 dengan spesifikasi : 1. Bekerja pada tegangan DC 5 volt
2. Beban arus sebesar 30 mA – 50 mA
3. Menghasilkan gelombang dengan frekuensi 40 KHz 4. Jangkauan jarak yang dapat dideteksi 3 cm – 400 cm 5. Membutuhkan trigger input minimal sebesar 10 uS
6. Dapat digunakan dalam dua pilihan mode yaitu input trigger dan output echo terpasang pada pin yang berbeda atau input trigger dan output echo terpasang dalam satu pin yang sama.
Gambar 2.17 Sensor SRF 05 [14]
Pada gambar diatas, HY-SRF 05 terdapat 10 pin, tapi kita cukup memakai 4 pin saja. Perhatikan gambar berikut :
Gambar 2.18 Konfigurasi Pin SRF 05 [15]
Konfigurasi pin SRF 05 dapat dilihat pada gambar diatas, setiap pinnya berfungsi sebagai :
1. Pin 5v untuk koneksi ke tegangan 5V dc.
2. Echo Output untuk memantau kondisi logika, apakah gelombang ultrasonik sudah diterima kembali atau belum.
3. Trigger Input dipakai untuk memicu pembangkitan gelombang ultrasonik.
Berupa sinyal „HIGH‟ selama minimal 100 us.
4. 0 V (GND) dihubungkan ke ground.
Prinsip kerja SRF05 dapat memancarkan seberkas sinyal ultrasonik (40KHz) yang bebentuk pulsa, kemudian jika di depan SRF05 ada objek padat maka receiver akan menerima pantulan sinyal ultrasonik tersebut. Receiver akan membaca lebar pulsa (dalam bentuk PWM) yang dipantulkan objek dan selisih waktu pemancaran. Dengan pengukuran tersebut, jarak objek di depan sensor dapat diketahui.
2.9 Relay
Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnetic (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch).
Relay menggunakan prinsip elektromagnetik untuk menggerakkan kontak saklar
sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnetik 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A. (Kho, Dickson. 2013. http://teknikelektronika.com/pengertian-relay-fungsi-relay/, 12 Januari 2021)
Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu : 1. Electromaghnetic (Coil)
2. Armature
3. Switch Contact Point (Saklar) 4. Spring
Berikut ini merupakan gambar dari bagian-bagian Relay :
Gambar 2.19 Struktur Sederhana Relay [16]
Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :
1. Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)
2. Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)
Berdasarkan gambar dibawah, sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah kumparan yang berfungsi untuk mengendalikan besi tersebut. Apabila Kumparan diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya elektromagnet yang kemudian menarik Armature untuk berpindah dari posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana Armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, Armature akan kembali lagi ke posisi Awal (NC). Coil yang digunakan oleh Relay untuk menarik Contact Poin ke Posisi Close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.
Gambar 2.20 Relay 5VDC [17]
2.10 Perbandingan penelitian
Tabel 2.3 perbandingan dengan penelitian sebelumnya
No Judul Referensi
Nama Peneliti dan
/ Tahun
Keunggulan Kekurangan
1. Integrasi Sistem Transaksi pada Vending Machine Menggunakan Cloud MQTT
Yohanes Dewa Bayu Adyawadhana
/ 2020
- Dapat
mengirimkan data ke broker MQTT tanpa ada halangan dengan presentase keberhasilan dan pengiriman sebesar
- Pengiriman dari broker
MQTT ke
database tidak dilakukan secara langsung,
100%, data yang diterima pun akurat, atau sama seperti data yang dikirimkan.
- Pembeli cukup membawa E-KTP sebagai sarana transaksi.
sehingga memerlukan aplikasi tambahan sebagai perantara pengirimannya.
- Database yang digunakan merupakan database yang dibuat menjadi terhubung internet dengan menggunakan IP public milik innstansi lain, sehingga
koneksi dari database ini bergantung pada koneksi server pemilik
IP public
tersebut.
2. Pengendalian Mekanisme Pengeluaran Produk Makanan
Yadi Mulyadi / 2019
- Pembeli harus mendaftarkan sidik jari dan memiliki nilai deposit. Nilai deposit dan data
- Pembeli yang tidak
mendaftarkan sidik jari tidak dapat
Dalam Kemasan Pada Vending Machine
sidik jari akan disimpan pada database.
- Diterapkannya pengendalian mekanisme
pengeluaran produk sehingga dapat mencegah produk akan keluar secara terus menerus ketika vending machine dalam kondisi ON
menggunakan vending machine
3. Rancang Bangun Alat Pembuat Minuman Otomatis Berbasis Arduino Uno
Halasan Pardamean Sitorus dan Ellbert
Hqeutabri / 2020
- Mesin minuman otomatis yang dapat membuat secangkir espresso
kaya buih
berwarna kuning tua dengan menjaga tekanan yang diperlukan untuk
menghasilkan kopi secara sempurna.
- Mengurangi kontak fisik atau campur tangan manusia dalam proses
- Tidak bisa dioperasikan tanpa adanya koneksi
internet
pembuatan minuman.
4. Rancang Bangun Face Mask Vending Machine Menggunakan Sistem
Touchless Button Dengan Notifikasi Via E-mail
Sri Rezki / 2021
- Bisa mengambil masker tanpa harus kontak fisik dengan alat dengan adanya sensor touchless button.
- Hanya bisa mengambil masker dengan durasi selama 5 menit sekali.
