BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Tinjauan Jurna

(1)

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Jurnal

Berdasarkan metode pengumpulan data, penulis cermati ada beberapa jurnal

sebagai acuan referensi terkait perancangan alat sebagai berikut :

Berdasarkan penelitian dari Lubis.dkk dalam penelitiannya yang berjudul, “Pengaruh Suhu dan Lama Penyimpanan Telur Ayam Kampung terhadap Jumlah Escherichia Coli” melakukan pengetesan (sampling) telur ayam kampung sebanyak 24 butir terdiri dari 12 butir disimpan pada suhu kamar dan 12 butir pada suhu dingin (chilling). Hasil penelitian menunjukkan bahwa penyimpanan telur ayam kampung pada suhu kamar jumlah Escherichia Coli lebih banyak dibanding disimpan pada suhu dingin (chilling) dan interaksi suhu dan lama penyimpanan telur ayam kampung terhadap jumlah Escherichia Coli, berdasarkan hasil uji sidik ragam menunjukkan bahwa berpengaruh sangat nyata (<0,01) terhadap jumlah Escherichia Coli.

Penelitian selanjutnya yang dilakukan oleh Nurhadi.et dalam penelitiannya yang berjudul, “Rancang Bangun Mesin Penetas Telur Otomatis Berbasis Mikrokontroler Atmega8 Menggunakan Sensor SHT11” adalah membuat suatu sistem monitoring temperatur dan kelembaban suatu ruangan (mesin peneras telur) yang otomatis dengan menggunakan modul sensor SHT11 dan seluruh aktifitas pengontrolan sistem dilakukan oleh mikrokontroler ATmega8. Dengan kontroler tersebut diharapkan bisa didapatkan pengontrolan suhu dan kelembaban yang diinginkan sehingga dapat menetaskan telur menjadi bibit ayam yang berkualitas unggul.

Menurut Rasyaf (1991:73) menuturkan “Ayam Kampung. Istilah ayam kampung

ini sebenarnya kurang tepat, sebab dalam istilah ayam kampung banyak jajaran

anggotanya. Ayam kampung ini dipergunakan sebagai istilah banding terhadap ayam

ras yang banyak diternakkan Di Indonesia ini.”

Beberapa tahun terakhir ini, dunia perunggasan mengalami kemajuan pesat

dibidang pembibitan. Program Inseminasi Buatan (IB) yang dulu hanya dikenal pada

ternak sapi, sekarang mulai dijalankan pula pada ayam. program ini mempunyai

(2)

keuntungan sebagaimana sistem stud mating, yakni fertilitas telur tinggi dan

kemampuan pejantan mudah diketahui secara lebih jelas.

Telur ayam dapat ditetaskan melalui beberapa cara, yaitu melalui induknya

sendiri, mesin tetas, atau dapat juga menggunakan itik yang sedang mengeram.

Masyarakat Bali mengenal cara penetasan tradisional, yakni menggunakan bahan-bahan

yang dapat menyimpan panas dalam waktu relatif lama.

Masalah penyimpanan perlu diperhatikan. Telur tetas sebaiknya disimpan dalam

posisi ujung tumpul diatas. Suhu penyimpanan yang ideal bagi telur yang akan

ditetaskan adalah berkisar 10-13O_{C dengan kelembaban 80% - 85%. Mengingat}

Indonesia merupakan negara tropis, maka suhu antara 21-22O_{C sudah cukup baik.}

2.2 Konsep Dasar Alat

1. Teori Pengenalan IC (Integrated Circuit)

Menurut Linsley (2004:176) menjelaskan bahwa “IC (Integrated Circuit) adalah

rangkaian elektronik miniatur yang berpopulasi sangat padat terdiri dari ratusan dan

terkadang ribuan transistor mikroskopik kecil, resistor, dioda, dan kapasitor, semua

disambung bersama dalam satu chip silikon tunggal tidak lebih besar dari kuku jari

bayi.”

Suatu IC yang kecil dapat memuat ratusan bahkan ribuan komponen. IC atau

chip merupakan cikal bakal dari sebuah komputer dan segala jenis perangkat yang

menggunakan teknologi mikrokontroller lainnya.

IC ditemukan pada tahun 1958 oleh seorang insinyur bernama Jack Kilby yang

bekerja pada Texas Instruments mencoba memecahkan masalah dengan memikirkan

(3)

dibuat dari bahan semikonduktor. Penemuan itu kemudian dinamakan IC (Integrated

Circuit) atau yang kemudian sering disebut dengan chip. Beberapa saat setelah itu, Robert Noyce, yang bekerja pada Fairchild Semiconductor Corporation menemukan

hal serupa meskipun mereka bekerja pada dua tempat yang berbeda.

Semenjak itu banyak riset yang dilakukan untuk mengembangkan IC (integrated

circuit) atau chip hingga saat ini. Seorang pendiri Intel, Gorden Moore, pada tahun 1965 memperkirakan bahwa jumlah transistor yang terdapat dalam sebuah IC akan bertambah

2 kali setiap 18 bulan sekali. Kecenderungan peningkatan jumlah transistor ini telah

terbukti setelah sekian lama dan diperkirakan akan terus berlanjut. Hal ini dapat dilihat

pada perkembangan IC, sebuah 64-Mbit DRAM yang pertama kali di pasaran pada

tahun 1994, terdiri dari 3 juta transistor. Dan mikroprosessor Intel Pentium 4 terdiri

lebih dari 42 juta transistor dan kira-kira terdapat 281 IC didalamnya. Bahkan berdasar

pada International Technology Roadmap for Semiconductor (ITRS), diharapkan akan

tersedia sebuah chip yang terdiri dari 3 milyar transistor pada tahun 2008.

IC sendiri dipergunakan untuk bermacam-macam perangkat termasuk televisi,

telepon seluler, komputer, mesin-mesin industri, serta berbagai perlengkapan audio dan

video.

IC sering dikelompokkan berdasar jumlah transistor yang dikandungnya :

1. SSI (small-scale integration) : chip dengan maksimum 100 komponen

elektronik.

2. MSI (medium-scale integration):chip dengan 100 sampai 3.000 komponen

elektronik

3. LSI (large-scale integration) : chip dengan 3.000 sampai 100.000

komponen elektronik.

(4)

4. VLSI (very large-scale integration) : chip dengan 100.000 sampai

mengolah data yang bersumber dari sensor, yaitu suatu alat yang berfungsi mengukur

besaran tertentu (kuantitas) seperti suhu, kelembaban, panas dan sebagainya.”

Beberapa jenis sensor yang banyak digunakan dalam rangkaian elektronik antara

lain sensor cahaya, sensor suhu, sensor panas , dan sensor tekanan. Dan yang akan

dibahas dalam penulisan kali ini adalah sensor gabungan dari sensor suhu dan sensor

kelembaban. Sensor tersebut dinamai SHT11.

Menurut Budiharto.et (2007:77) menguraikan pengertian “SHT11 ialah sensor

yang baik untuk mengukur temperatur dan kelembaban.”

Spesifikasi dari SHT11 ini adalah sebagai berikut:

1. Berbasis sensor suhu dan kelembaban relatif Sensirion SHT11.

2. Mengukur suhu dari -400_{C hingga +123,8}0_{C, atau dari -40}0_{F hingga}

+254,90_{F dan kelembaban relatif dari 0% RH hingga 1% RH.}

3. Memiliki ketetapan (akurasi) pengukuran suhu hingga 0,50_{C pada suhu}

250_{C dan ketepatan (akurasi) pengukuran kelembaban relatif hingga}

3,5% RH.

4. Memiliki interface serial synchronous 2-wire, bukan I2_C.

5. Jalur interface telah dilengkapi dengan rangkaian pencegah kondisi

sensor lock-up.

(5)

6. Membutuhkan catu daya +5V DC dengan konsumsi daya rendah 30 μW.

7. Modul ini memiliki faktor bentuk 8 pin DIP 0,6 sehingga memudahkan

pemasangannya.

Gambar II.1

Tampak Depan SHT11 Modul

Sumber : http://www.adafruit.com/images/1200x900/246-00.jpg

Prinsip kerja sensor SHT11 adalah sebuah single chip sensor suhu dan

kelembaban relatif dengan multi modul sensor yang outputnya telah dikalibrasi secara

digital. Dibagian dalamnya terdapat kapasitas polimer sebagai eleman untuk sensor

kelembaban relatif dan sebuah pita regangan yang digunakan sebagai sensor temperatur.

Output kedua sensor digabungkan dan dihubungkan pada ADC 14 bit dan sebuah

(6)

baik dengan waktu respon yang cepat. SHT11 ini dikalibrasi pada ruangan dengan

kelembaban yang teliti menggunakan higrometer sebagai referensinya. Koefisien

kalibrasinya telah diprogramkan kedalam OTP memori. Koefisien tersebut akan

digunakan untuk mengalibrasi keluaran dari sensor selama proses pengukuran.

Sistem sensor yang digunakan untuk mengukur suhu dan kelembaban adalah

SHT11 dengan sumber tegangan 5 Volt dan komunikasi bidirectonal 2-wire. Sistem

sensor ini mempunyai 1 jalur data yang digunakan untuk perintah pengalamatan dan

pembacaan data. Pengambilan data untuk masing-masing pengukuran dilakukan dengan

memberikan perintah pengalamatan oleh mikrokontroler. Kaki serial Data yang

terhubung dengan mikrokontroler memberikan perintah pengalamatan pada pin Data

SHT11 “00000101” untuk mengukur kelembaban relatif dan “00000011” untuk

pengukuran temperatur. SHT11 memberikan keluaran data kelembaban dan temperatur

pada pin Data secara bergantian sesuai dengan clock yang diberikan mikrokontroler

agar sensor dapat bekerja. Sensor SHT11 memiliki ADC (Analog to Digital Converter)

di dalamnya sehingga keluaran data SHT11 sudah terkonversi dalam bentuk data digital

dan tidak memerlukan ADC eksternal dalam pengolahan data pada mikrokontroler.

Berikut ini adalah penjelasan pin koneksi dari SHT11 :

Tabel II.1

3. LCD (Liquid Crystal Display)

13

(7)

LCD adalah suatu jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai

penampil utama. Menurut Arifianto (2011:10) menerangkan bahwa, “LCD sering

digunakan sebagai penampil karakter atau gambar pada sebuah sistem digital atau

mikrokontroler.”

Ada 2 type LCD yang diproduksi sekarang ini, pertama adalah karakter

(Character) LCD dan yang kedua adalah grafik (Graphic) LCD. Perbedaan antar kedua

LCD adalah karater LCD memiliki batasan output jumlah karakter yang ditampilkan

disesuaikan dengan jumlah kolom dan baris pada perangkat tersebut. Lain hal dengan

grafik LCD adalah LCD yang tampilannya tidak terbatas bahkan dapat menampilkan

foto. LCD grafik inilah yang terus dikembangkan oleh produsen sehingga terciptalah

LCD seperti yang digunakan di monitor / laptop,

Dalam bahasan berikut, akan diulas secara singkat jenis-jenis type LCD grafik

maupun LCD karakter.

LCD karakter memiliki ragam jenisnya adalah sebagai berikut :

1 Karakter (Character) LCD 8 x 2 (8 kolom dan 2 baris)

Pada umumnya pin yang dihasilkan berjumlah 16 pin dimana masing-masing

pin difungsikan berbeda. Berikut adalah tabel fungsi dari masing-masing pin pada LCD

karakter.

(8)

Tabel II.2

Pin pada Character LCD 16 x 2

No. PIN SYMBOL LEVEL DESCRIPTION

1 Vss 0 V Ground

2 Vdd 5 V Supply voltage for logic

3 VO (Variabel) Operating voltage for LCD

4 RS H/L H : Data, L : Instruction code

5 R/W H/L _{L : Write (MPU =>Module)}H : Read (MPU =>Module)

6 E H, H-L Chip enable signal

7 DB0 H/L Data bit 0

Sedangkan untuk LCD grafik, memilki keragaman jenis dan type adalah sebagai

berikut :

Berbeda dengan LCD Karakter, pada umumnya jumlah pin pada LCD grafik ini

berjumlah 20 pin dimana masing-masing pin difungsikan berbeda. Berikut adalah tabel

fungsi dari masing-masing pin pada LCD grafik.

Tabel II.3

Pin pada Graphic LCD 240 x 64

(9)

No. PIN SYMBOL LEVEL DESCRIPTION

1 Vss 0 V Ground

2 Vdd 5 V Power supply for logic

3 Vo (Variabel) Driving voltage for LCD

4 A0 H/L Data type select

5 WR H/L _{6800 family : enable clock}8080 family : Write signal

6 RD H/L _{6800 family : enable clock}8080 family : Read signal

7 DB0 H/L Data bus

15 CS H/L Chip select, active L

16 RES H/L Controller reset signal, active L 17 VEE -25 V Negative voltage output (optimal)

18 SELI H : 6800, H : 8080

19 FGND Frame ground

20 NC No Connection

Berikut adalah visualisasi gambaran perbedaan antara LCD karakter dengan

LCD grafik.

Gambar II.2 Character LCD 16 x 2

(10)

Sumber : http://www.skpang.co.uk/catalog/images/lcd/lcd162b-yhy.jpg

Gambar II.3 Graphic LCD 320 x 240

Sumber : http://www.skagon.com/old_site/images/320x240_Graphic_LCD.jpg

4. Buzzer (Beep Code)

Menurut Wedjo (2007:17) menjelaskan tentang “Beep Code merupakan salah

satu alat bantu standar yang ada pada komputer modern. Keberadaannya ini ditunjang

dengan adanya perangkat Buzzer untuk menghasilkan suara secara standar.”

Mendayagunakan perangkat Buzzer ini adalah sebagai perangkat indikator

adanya pemanasan suhu yang signifikan yang akan mempengaruhi prosesi pengeraman

didalam kotak inkubator.

(11)

Jika suhu didalam kotak berangsur-angsur naik melebihi batas standar suhu

dalam masa pengeraman maka secara automatis perangkat buzzer akan mendengingkan

Beep Code menandakan suhu tengah berada diambang batas normal.

Gambar II.4

Perangkat Buzzer (Beep Code)

Sumber : http://abusemark.com/store/images/buzzer.jpg

5. Relay (Kontaktor)

Menurut Bolton (2004:25) menuturkan :

Pada dasarnya, sebuah kontaktor merupakan salah satu bentuk relay, perbedaannya terletak pada fakta bahwa istilah relay digunakan untuk perangkat yang menyambungkan arus kecil, kurang dari sekitar 10 A, sedangkan istilah kontaktor digunakan untuk sebuah perangkat penyambung arus kelas berat yang mampu menangani hingga beberapa ratus ampere.

(12)

Relay merupakan sakelar otomatis untuk membangkitkan tenaga kipas exhaust

yang terpasang didalam kotak inkubator guna mengeluarkan udara panas dari dalam

kotak sehingga suhu udara didalam kotak senantiasa terjaga.

Menurut Budiharto (2008:16) menjelaskan : “Keluaran dari suatu port

mikrokontroler hanya dapat mengemudikan perangkat output dengan arus yang kecil,

oleh karena itu biasanya dipergunakan penguat lagi berupa transistor atau IC penguat

agar port tersebut tidak terbebani.”

Begitu pula dengan perangkat relay yang dikondisikan dengan menambahkan

transistor pada susunan rangkaiannya serta dikoneksikan pada salah satu port di

mikrokontroler sebagai salah satu dari beberapa rangkaian output di perancangan alat

inkubasi berikut.

Sebagai rangkaian output, aktifnya Beep Code dari komponen Buzzer dan relay

(kontaktor) penggerak dari kipas exhaust berlangsung secara otomatis, dengan

menerima sinyal terusan dari IC ATmega 32 jika terjadi perubahan suhu yang

signifikan. Apabila suhu dan kelembaban dalam ruangan sudah berangsung-angsur

normal Buzzer akan berhenti berdenging dan relay (kontaktor) kembali ke posisi normal

off dan kipas exhaust pun berhenti berputar.

Gambar II.5 Komponen Relay 12V

(13)

Sumber : http://www.minikits.com.au/JW2SN-DC12

6. Mikrokontroler/Interfacing

Menurut Mufida (2005:1) menjelaskan “Otak sebuah komputer biasanya dikenal

sebagai pemrosesan data (prosesor), karena bentuknya yang kecil lebih sering disebut

sebagai prosesor mikro atau mikroprosesor.”

Mikroprosesor ini merupakan controller yang dapat diprogram pada satu serpih.

Dalam perancangan alat inkubasi ini, jenis mikroprosesor atau mikrokontroler yang

digunakan adalah AVR ATmega 32 dengan mengusung arsitektur RISC (Reduce

Instruction Set Computer).

Menurut Arifianto (2011:177) menjelaskan bahwa, “ATmega 32 merupakan IC

mikrokontroler 8 bit keluarga AVR seri MEGA.

Karakteristik IC ATmega 32 sebagai berikut :

(14)

1. 131 instruksi dalam 1 clock.

2. 16 MIPS pada clock 16 MHz.

3. Tegangan catu daya (Vcc) maksimum = 4 – 5,5 volt DC.

4. Kapasitas memori flash = 32 kB.

5. Total penulisan dan penghapusan memori flash = 10.000 kali.

6. Kapasitas memori EEPROM = 1024 byte.

7. Total penulisan dan penghapusan memori EEPROM = 100.000 kali.

8. Kapasitas memori SRAM = 2 kbyte.

9. 32 pin input/output yang dapat diprogram.

10. 3 tingkat penguncian memori flash dan EEPROM.

11. Frekuensi clock = 0 – 16 MHz.

12. Memiliki 2 timer/counter 8 bit dengan prescaler terpisah.

13. Memiliki 1 timer/counter 16 bit dengan prescaler terpisah.

14. Memiliki 4 kanal PWM.

15. Memiliki 8 kanal ADC 10-bit.

16. Memiliki antar muka JTAG.

17. Memiliki mode Real Time Counter (RTC) dengan osilator terpisah.

18. Memiliki jalur komunikasi serial USART yang dapat diprogram.

(15)

24. Memiliki watchdog timer.

25. Memiliki brown-out detector.

26. Kemasan = PDIP-40.

IC ATmega 32 biasa digunakan pada rangkaian pengontrol sistem otomatis.

Gambar II.6 Pin-pin ATmega 32

(16)

Arsitektur AVR ini menggabungkan perintah secara efektif dengan 32 register

umum. Semua register tersebut langsung terhubung dengan Aritmatik Logika Unit

(ALU) yang memungkinkan 2 register terpisah diproses dengan satu perintah tunggal

dalam satu clock cycle. Hal ini menghasilkan kode yang efektif dan kecepatan

prosesnya 10 kali lebih cepat dari pada mikrokontroler CISC biasa.

Berikut adalah blok diagram Mikrokontroler AVR ATmega 32.

Gambar II.7

Blok Diagram AVR ATmega 32

http://www.seekic.com/uploadfile/ic-mfg/2012425211725857.jpg

2.3 Konsep Dasar Program

Menurut Winarno.dkk (2011:133) menerangkan bahwa “CodeVision AVR

(17)

dan didesain agar dapat menghasilkan program C secara otomatis untuk mikrokontroler

Atmel AVR. Program C yang akan dimplementasikan sesuai dengan arsitektur AVR.”

Menurut Kadir (1995:2) menjelaskan bahwa, “C adalah bahasa pemrograman

yang dapat dikatakan berada antara bahasa beraras rendah (bahasa yang berorientasi

kepada mesin) dan bahasa beraras tinggi (bahasa yang berorientasi pada manusia).”

Pencipta C adalah Brian W. Kernighan dan Dennis M. Ritchie pada sekitar tahun

1972. C adalah bahasa pemrograman terstruktur yang membagi program dalam bentuk

sejumlah blok. Tujuannya adalah untuk memudahkan dalam pembuatan dan

pengembangan program. Program yang ditulis dengan menggunakan C mudah sekali

dipindahkan dari satu jenis mesin ke jenis mesin lainnya. Hal ini berkat adanya

standarisasi bahasa C yaitu berupa standard ANSI (America National Standard

Institute) yang dijadikan acuan oleh para pembuat kompiler C.

Menurut Hartono (1992:2) memberikan alasan yang dapat dicatat mengapa

bahasa C banyak dgunakan, diantaranya adalah sebagai berikut ini :

1. Bahasa C tersedia hampir disemua jenis komputer.

2. Kode bahasa C sifatnya adalah portabel (dapat dipergunakan di komputer

lain hanya dengan modifikasi yang sedikit).

3. Bahasa C hanya menyediakan sedikit kata-kata kunci (sebanyak 32 kata –

kata kunci saja).

4. Proses executable program bahasa C lebih cepat.

5. Dukungan pustakan yang banyak.

6. C adalah bahasa yang terstruktur.

7. Selain bahasa tingkat tinggi, C juga dianggap sebagai bahasa tingkat

menengah.

(18)

8. Bahasa C adalah kompiler (menghasilkan executable program yang

banyak dibutuhkan oleh program-program komersial.

Bahasa C dikatakan sebagai bahasa pemrograman terstruktur karena strukturnya

menggunakan fungsi-fungsi sebagai program-program bagian (subroutine).

Fungsi-fungsi selain Fungsi-fungsi utama merupakan program-program bagian.

Beberapa variabel yang akan digunakan dalam pemrograman bahasa C adalah

sebagai berikut :

Tabel II.4 Daftar Variabel

NAMA UKURAN MEMORI JANGKAUAN BILANGAN

Char (character) 1 byte -128 s/d 127

Int (Integer) 2 byte -32768 s/d 32767

Float (floating integer) 4 byte 3.4E-38 s/d 3.4E+38

Double 8 byte 1.7E-308 s/d 1.7E+308

Void 0 Tidak Bernilai

Pada cvAVR terdapat code wizard yang sangat membantu dalam proses

inisialisasi register dalam mikrokontroler dan untuk membentuk fungsi-fungsi interupt.

Pada code wizard uintuk membuat inisialisasi cukup dengan meng-click atau memberi

tanda check sesuai properti dari design yang dikehendaki setelah itu register yang

terinisialisasi dapat dilihat melalui program preview atau melalui generate and save.

Dengan menggunakan pemrograman bahasa C diharapkan waktu design

(developing time) akan menjadi lebih singkat. Setelah program dalam bahasa C ditulis

dan dilakukan kompilasi tidak terdapat kesalahan (error) maka proses download dapat

dilakukan.

(19)

2.4 Teknis Download Program

Secara kenyataannya setelah program telah rampung dibuat, ada satu prosesi

dimana program tersebut direkatkan (inject) kedalam memori chip AVR Atmega 32.

Langkah atau prosesi seperti itu sering disebut dengan proses Downloading atau proses

pembacaan-penulisan program kedalam chip ATmega. melalui jalur khusus dengan

menggunakan downloader DT-HiQ AVR USB ISP produksi dari Innovative Electronics

yang berfungsi sebagai pengubah (converter) program yang sudah dirancang didalam

aplikasi Code Vision AVR yang menggunakan instruksi Bahasa C menjadi bahasa

mesin yang mampu dimengerti oleh IC mikrokontroler ATmega 32 berikut.

Pengunduhan dilakukan dengan bantuan suatu perangkat lunak yang dikenal dengan

Prog ISP dengan mengambil serta menyalin ulang data hexa dari program C kedalam perangkat lunak tersebut. Setelah dilakukan pengunduhan selanjutnya adalah inisialisasi

port-port yang digunakan di IC ATmega 32, begitu juga dengan modul LCD dan

modul-modul yang lainnya.