TUGAS AKHIR CLAUDIA CHRISTIANTI BR MANURUNG

(1)

“RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING

TEMPERATURE MULTICHANEL PADA INSTRUMENTASI INDUSTRI PENETASAN TELUR DENGAN LM35

MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER ATMEGA328 BERBASIS WEB SERVER”

TUGAS AKHIR

CLAUDIA CHRISTIANTI BR MANURUNG 182408041

PROGRAM STUDI D-III FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2021

(2)

“RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING

TEMPERATURE MULTICHANEL PADA INSTRUMENTASI INDUSTRI PENETASAN TELUR DENGAN LM35

MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER ATMEGA328 BERBASIS WEB SERVER”

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh gelar Ahli Madya

CLAUDIA CHRISTIANTI BR MANURUNG 182408041

PROGRAM STUDI D-III FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2021

(3)

i

Universitas Sumatera Utara

(4)

ii

(5)

iii

RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING TEMPERATURE MULTICHANEL PADA INSTRUMENTASI INDUSTRI PENETASAN TELUR DENGAN LM35 MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER ATMEGA328 BERBASIS WEB SERVER

ABSTRAK

Penelitian ini telah berhasil merancang dan merealisasikan sistem monitoring temperatur multichannel dengan sensor LM35. Sistem ini berguna untuk mengetahui keadaan suhu dimana sensor tersebut diletakan. Sistem monitoring suhu menggunakan web server dapat diakses kapanpun dengan data yang ditampilkan secara realtime. Alat ini menggunakan 4 buah sensor suhu menggunakan LM35 yang bekerja dengan cara mengubah parameter suhu menjadi tegangan dengan perubahan tegangan sebanding dengan perubahan suhu tersebut. Sistem pemrosesan data menggunakan Mikrokontroler ATMEGA328 lalu di proses dan dikirimkan ke web server pada android. Pada android user data kemudian ditampilkan dan dikeluarkan dalam bentuk angka. Data hasil tersebut dipubikasikan lewat fasilitas webserver, sehingga semua user lain yang terhubung jaringan tersebut dapat mengakses data tersebut. Data akan disimpan secara otomatis setiap pergantian hari.

Kata Kunci : Android, Sensor LM35, Monitoring, Web Server, Mikrokontroller ATMega328.

(6)

iv

DESIGN AND DEVELOPMENT OF MULTICHANEL TEMPERATURE MONITORING SYSTEM ON EGG HATCHERY INDUSTRY INSTRUMENTATION WITH LM35 USING ATMEGA328 MICROCONTROLLER BASED ON WEB

SERVER

ABSTRACT

This research has succeeded in designing and realizing a multichannel temperature monitoring system with an LM35 sensor. This system is useful for knowing the state of the temperature where the sensor is placed. The temperature monitoring system using a web server can be accessed at any time with data displayed in real time. This tool uses 3 temperature sensors using LM35 which works by changing the temperature parameter into a voltage with a change in voltage proportional to the change in temperature. The data processing system uses an ATMEGA328 Microcontroller and then is processed and sent to a web server on Android. On android user data is then displayed and issued in the form of numbers. The resulting data is published via a webserver facility, so that all other users connected to the network can access the data. The data will be saved automatically every turn of the day.

Keywords: Android, LM35 Sensor, Monitoring, Web Server, ATMega328 Microcontroller.

(7)

v

PENGHARGAAN

Puji dan syukur kami ucapkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa. Karena berkat dan rahmat-Nya sehingga Penyusunan Tugas Akhir ini dapat diselesaikan.

Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada berbagai pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini, yaitu kepada :

1. Ibu Dr.Nursahara Pasaribu M.Eng.Sc selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

2. Bapak Drs.Takdir Tamba ,M,Eng.Sc selaku ketua Program Studi D–III Fisika Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara dan selaku Pembimbing yang telah membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan Laporan Tugas Akhir.

3. Seluruh Staf Pelajar/Pegawai Program studi D–III Fisika Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak dan Mamak yang saya kasihi, saudara saya Ekklesia Manurung, Jeremia Manurung dan saudari saya Noveria Manurung, Serta seluruh keluarga saya yang telah memberikan bantuan berupa dukungan material dan moral yang sangat membantu dalam menyelesaikan Laporan Tugas Akhir.

5. Abang PKK Andre Nainggolan, KTB saya Poppy, Christin, Hera, Jhones, Dian, Jojor, Marsya, sahabat saya Clarita, Nova, Emia dan Kristin yang telah memberikan bantuan berupa ilmu dan Motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

6. Teman-teman seperjuangan saya D3 FIN stambuk 2018 yang telah memberikan masukan serta dukungan kepada penulis.

Penulis menyadari bahwa penyusunan tugas akhir ini masih terdapat kekurangan dan masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis sangat terbuka terhadap saran maupun kritikan dalam sebuah diskusi yang membangun dari pembaca. Akhir kata, semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis dan bagi pembaca.

Medan, 28 Juli 2021

Claudia C Manurung

(8)

vi

DAFTAR ISI

PERNYATAAN ORISINALITAS ... i

PENGESAHAN TUGAS AKHIR ... ii

ABSTRAK ... iii

ABSTRACT ... iv

PENGHARGAAN ... v

DAFTAR ISI ... vi

DAFTAR TABEL ... ix

DAFTAR GAMBAR ... x

BAB 1 PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 1

1.3 Tujuan ... 2

1.4 Batasan Masalah ... 2

1.5 Sistematika Penulisan ... 2

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ... 4

2.1 Sensor ... 4

2.1.1 Sensor Suhu LM35 ... 6

2.1.2 Prinsip Kerja Sensor LM35 ... 9

2.1.3 Grafik akurasi LM35 terhadap suhu ... 9

2.2 Mikrokontroler ... 10

2.2.1 Prinsip Kerja Mikrokontroler ... 11

2.2.2 Konfigurasi Pin ATMega328P ... 12

2.2.3 Fitur Mikrokontroller ATMega328 ... 13

2.2.4 Memori ATMega 328 ... 13

2.2.5 Timer / Counter 0 ... 14

2.2.6 Komunikasi Serial Pada ATMega 328 ... 15

2.2.7 Bahasa Pemrograman Arduino ... 15

2.2.8 Konfigurasi Pin ATMega 328 ... 16

2.2.9 Status Register 328 ... 18

(9)

vii

2.2.10 Arsitektur Mikrokontroller ATMega 328 ... 20

2.2.11 Kebutuhan Clock ATMega 328 ... 20

2.3 Power Supply ... 20

2.3.1 Cara Kerja Power Supply ... 22

2.3.2 Adaptor 12 Volt ... 23

2.4 LCD (Liquid Cristal Display) 16 X 2 ... 25

2.4.1 Pin-pin pada LCD ... 26

2.4.2 Prinsip Menggunakan LCD ... 27

2.4.3 Macam-Macam LCD... 28

2.5 ESP 8266 ... 29

2.5.1 Spesifikasi ESP8266 ... 29

2.6 WIFI ... 31

2.6.1 Fitur Utama WiFi ... 32

2.6.2 Prinsip Kerja WI-FI ... 32

2.6.3 Fungsi WI-FI ... 32

2.6.4 Manfaat WI-FI ... 33

2.7 Android ... 34

2.8 Web Server ... 35

2.8.1 Jenis-jenis Web Server ... 36

2.9 Lampu Pijar ... 37

2.9.1 Manfaat Lampu Pijar ... 38

BAB 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM ... 39

3.1 Metodologi Perancangan ... 39

3.1.1 Tahap Pengerjaan ... 39

3.1.2 Tahap pengukuran ... 39

3.2 Perancangan Sistem ... 39

3.2.1 Diagram Blok Sistem ... 39

3.3 Perancangan Rangkaian Sistem ... 41

3.3.1 Perancangan Sensor LM35 dengan Mikrokontroler ATMega328 . 41 3.3.2 Perancangan LCD dengan Mikrokontroler ATMega328 ... 42

3.3.3 Perancangan Buzzer dengan Mikrokontroller ATMega328 ... 43

(10)

viii

3.3.4 Perancangan Rangkaian Keseluruhan ... 44

3.3.5 Diagram Alir (Flowchart) ... 45

3.4 Pengukuran Sistem Secara Keseluruhan ... 46

BAB 4 PEMBAHASAN HASIL PENGUKURAN ... 47

4.1 Analisis Hasil Pengukuran Kalibrasi Alat ... 47

4.1.1 Pembahasan ... 50

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 52

5.1 Kesimpulan ... 52

5.2 Saran ... 52

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

(11)

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 2 . 1 Clock ATMega328 ... 20

Tabel 2 . 2 Fungsi Pin LCD ... 27

Tabel 3 . 1 Hasil Pengukuran Sistem Alat dengan Termohygro………...46

Tabel 4 . 1 Pengukuran Kalibrasi Alat dengan Termohygro Digital………..47

(12)

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2 . 1 Fisik Sensor Suhu LM35 ... 6

Gambar 2 . 2 Skematik Sensor LM35 ... 7

Gambar 2 . 3 Chip Mikrokontroller ... 12

Gambar 2 . 4 Peta Memori ATMega328 ... 14

Gambar 2 . 5 Konfigurasi Pin ATmega 328 ... 16

Gambar 2 . 6 Status Register ATmega328 ... 18

Gambar 2 . 7 Architecture ATmega 328 ... 20

Gambar 2 . 8 Adaptor 12 Volt ... 24

Gambar 2 . 9 Simbol Trafo ... 24

Gambar 2 . 10 Simbol Rectifier ... 24

Gambar 2 . 11 Simbol Filter ... 25

Gambar 2 . 12 LCD 16 X 2 ... 26

Gambar 2 . 13 ESP8266 ... 30

Gambar 2 . 14 Lampu Pijar ... 38

Gambar 3 . 1 Diagram Blok ... 40

Gambar 3 . 2 Rangkaian Sensor LM35 dengan ATMega 328 ... 41

Gambar 3 . 3 Rangkaian LCD dengan Atmega 328... 42

Gambar 3 . 4 Rangkaian Buzzer dengan Atmega 328 ... 43

Gambar 3 . 5 Rangkaian Keseluruhan Sistem ... 44

Gambar 3 . 6 Diagram Alir (Flow Chart) ... 45

Gambar 4 . 1 Grafik Hasil Pengukuran Alat dengan Termohygro ... 48

(13)

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kebutuhan akan pengendalian daya listrik suatu perangkat elektronika pada pengaturan level tegangan dan arus telah mengalami perkembangan. Misalnya pengontrolan suhu pada instrumentasi industri agar tidak terjadi over heating, pengontrolan pencahayaan lampu, pengontrolan panas pada heater, dan lain-lain.

Sistem monitoring temperatur pada peralatan atau mesin industri ini mampu memberikan informasi berupa data suhu atau temperatur yang direspon oleh sensor. Untuk mewujudkan hal tersebut perlu adanya sebuah perangkat elektronika yang dapat memenuhi kebutuhan serta menunjang kemudahan bagi manusia. Pada perkembangannya dapat menggunakan berbagai sensor maupun alat lainnya dalam merespon suatu suhu atau temperature. Pada alat ini kita menggunakan sensor LM35. Dalam sistem monitoring temperatur pada peralatan atau mesin industri ini diperlukan sebuah pengontrolan

Rancang bangun sistem monitoring temperatur multichannel akan sangat bermanfaat pada instrumentasi industry yaitu dalam industri penetasan telur.

Dengan adanya penelitian ini diharapkan dapat menghasilkan sistem monitoring yang mampu memberikan informasi berupa data suhu atau temperatur yang direspon oleh sensor. Melalui informasi ini dapat menghindari terjadinya kerusakan atau kerugian materil yang sangat fatal, sehingga dapat meningkatkan keefektifan dan efisiensi pada skala industri kecil menengah. Oleh karena itu, judul dari Tugas Akhir ini adalah “Rancang Bangun Sistem Monitoring Temperature Multichanel pada Instrumentasi Industri Penetasan Telur dengan LM35 menggunakan Mikrokontroller Atmega328 Berbasis Web Sever”

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan berbagai hal yang telah dikemukakan diatas, maka rumusan masalah yang akan dikaji dalam laporan tugas akhir ini adalah

1. Bagaimana cara membuat suatu sistem monitoring suhu multichannel dengan tampilan web server

(14)

2. Sensor Lm35 sebagai monitoring suhu dan diaplikasikan ke industri penetasan telur

1.3 Tujuan

Adapun tujuan penulisan dari tugas akhir ini adalah :

1. Sistem monitoring temperatur instrumentasi industri agar tidak terjadi over heating.

2. Mengetahui keadaan suhu dimana sensor tersebut diletakan, dengan data yang ditampilkan secara realtime dengan menggunakan web server yang dapat diakses kapanpun.

3. Diaplikasikan pada Industri peternakan untuk penetasan telur.

1.4 Batasan Masalah

Beberapa batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Menggunakan Mikrokontroller ATMega328 sebagai pembacaan data dari sensor.

2. Menggunakan sensor LM35 sebagai pendeteksi suhu.

3. Tampilan yang digunakan adalah tampilan LCD.

4. Alat Perbandingannya menggunakan Termometer Digital.

5. Menggunakan Android dan Web server yang dapat diakses menggunakan WIFI.

1.5 Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah penulisan tugas akhir ini, penulis membuat suatu sistematika penulisan yang terdiri dari :

1. BAB I PENDAHULUAN

Bab ini akan membahas latar belakang tugas akhir, identifikasi masalah, batasan masalah, tujuan, metode penelitian, tinjauan pustaka, dan sistematika penulisan.

2. BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini akan menjelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan.

(15)

3. BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM

Bab ini membahas tentang perencanaan dan pembuatan sistem secara keseluruhan.

4. BAB IV PEMBAHASAN HASIL PENGUKURAN

Berisi tentang uji coba alat yang telah dibuat, pengoperasian dan spesifikasi alat dan lain-lain.

5. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Sebagai bab terakhir penulis akan menguraikan beberapa kesimpulan dari uraian bab-bab sebelumnya, dan penulis akan berusaha memberikan saran yang mungkin bermanfaat.

(16)

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sensor

Sensor adalah peralatan yang digunakan untuk merubah suatu besaran fisik menjadi besaran listrik sehingga dapat dianalisa dengan rangkaian listrik tertentu.

Hampir seluruh peralatan elektronik yang ada mempunyai sensor didalamnya.

Penggunaan sensor di perangkat-perangkat elektronik ini telah diaplikasikan di hampir semua bidang di kehidupan kita sehari-hari mulai dari perangkat pribadi, layanan kesehatan, keamanan, industri, hiburan, transportasi, militer, alat rumah tangga hingga ke sektor pertanian. Dengan semakin besarnya penggunaan Sensor di dalam Teknologi masa kini, pengetahuan tentang sensor ini menjadi sangat penting dan wajib kita pahami apa sebenarnya yang dilakukan oleh sensor serta jenis-jenis sensor tersebut. Pada saat ini, sensor tersebut telah dibuat dengan ukuran yang sangat kecil dengan orde nanometer. Ukuran yang sangat kecil ini sangat memudahkan pemakaian dan menghemat energi.

Sensor adalah perangkat yang digunakan untuk mendeteksi perubahan besaran fisik seperti tekanan, gaya, besaran listrik, cahaya, gerakan, kelembaban, suhu, kecepatan dan fenomena-fenomena lingkungan lainnya. Setelah mengamati terjadinya perubahan, Input yang terdeteksi tersebut akan dikonversi mejadi Output yang dapat dimengerti oleh manusia baik melalui perangkat sensor itu sendiri ataupun ditransmisikan secara elektronik melalui jaringan untuk ditampilkan atau diolah menjadi informasi yang bermanfaat bagi penggunanya. Sensor pada dasarnya dapat digolong sebagai Transduser Input karena dapat mengubah energi fisik seperti cahaya, tekanan, gerakan, suhu atau energi fisik lainnya menjadi sinyal listrik ataupun resistansi (yang kemudian dikonversikan lagi ke tegangan atau sinyal listrik).

Sensor-sensor yang digunakan pada perangkat elektronik pada dasarnya dapat diklasifikasikan menjadi dua kategori utama yaitu :

1. Sensor Pasif dan Sensor Aktif 2. Sensor Analog dan Sensor Digital

Berikut ini adalah pembahasan singkat mengenai kedua klasifikasi sensor tersebut.

(17)

1. Sensor Pasif dan Sensor Aktif

 Sensor Pasif (Passive Sensor)

Sensor Pasif adalah jenis sensor yang dapat menghasilkan sinyal output tanpa memerlukan pasokan listrik dari eksternal. Contohnya Termokopel (Thermocouple) yang menghasilkan nilai tegangan sesuai dengan panas atau suhu yang diterimanya.

 Sensor Aktif (Active Sensor)

Sensor Aktif adalah jenis sensor yang membutuhkan sumber daya eskternal untuk dapat beroperasi. Sifat fisik Sensor Aktif bervariasi sehubungan dengan efek eksternal yang diberikannya. Sensor Aktif ini disebut juga dengan Sensor Pembangkit Otomatis (Self Generating Sensors).

2. Sensor Analog dan Sensor Digital

 Sensor Analog

Sensor Analog adalah sensor yang menghasilkan sinyal output yang kontinu atau berkelanjutan. Sinyal keluaran kontinu yang dihasilkan oleh sensor analog ini sebanding dengan pengukuran. Berbagai parameter Analog ini diantaranya adalah suhu, tegangan, tekanan, pergerakan dan lain-lainnya. Contoh Sensor Analog ini diantaranya adalah akselerometer (accelerometer), sensor kecepatan, sensor tekanan, sensor cahaya dan sensor suhu.

 Sensor Digital

Sensor Digital adalah sensor yang menghasilkan sinyal keluaran diskrit. Sinyal diskrit akan non-kontinu dengan waktu dan dapat direpresentasikan dalam “bit”.

Sebuah sensor digital biasanya terdiri dari sensor, kabel dan pemancar. Sinyal yang diukur akan diwakili dalam format digital. Output digital dapat dalam bentuk Logika 1 atau logika 0 (ON atau OFF). Sinyal fisik yang diterimanya akan dikonversi menjadi sinyal digital di dalam sensor itu sendiri tanpa komponen eksternal. Kabel digunakan untuk transmisi jarak jauh. Contoh Sensor Digital ini diantaranya adalah akselerometer digital (digital accelerometer), sensor kecepatan digital, sensor tekanan digital, sensor cahaya digital dan sensor suhu digital.

(18)

2.1.1 Sensor Suhu LM35

Sensor suhu adalah alat untuk mendeteksi/mengukur suhu pada suatu ruang atau sistem tertentu yang kemudian diubah keluaranya menjadi besaran listrik. Ada beberapa jenis sensor yang dapat digunakan dalam pengukuran suhu seperti:

termokopel, RTD (Resistance Temperatur Detector), termistor dan IC semikonduktor. Sedangkan sensor suhu yang sering digunakan adalah sensor suhu LM35 karena keakuratannya dibandingkan dengan sensor lain.

Gambar 2 . 1 Fisik Sensor Suhu LM35

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 hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC .

LM35 bekerja dengan mengubah besaran suhu menjadi besaran tegangan.

Tegangan ideal yang keluar dari LM35 mempunyai perbandingan 100°C setara dengan 1 volt. Sensor ini mempunyai pemanasan diri (self heating) kurang dari 0,1°C, dapat dioperasikan dengan menggunakan power supply tunggal. LM35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan dari luar karena ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius pada temperature ruang. Jangka sensor mulai dari – 55°C sampai dengan 150°C, IC LM35 penggunaannya sangat

(19)

mudah, difungsikan sebagai kontrol dari indicator tampilan catu daya terbelah. IC LM35 dapat dialiri arus 60 μ A dari supplay sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari 0 ° C di dalam suhu ruangan.

Gambar 2 . 2 Skematik Sensor LM35

Gambar diatas menunjukan bentuk dari LM35 tampak depan dan tampak bawah. Tiga pin LM35 menunjukkan 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 hingga 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 satu derajad celcius.

Dalam keadaan normal, keluaran sensor dapat membaca kompresi suhu 1^oC dengan kenaikan nilai 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 ºC karena terserap pada suhu permukaan tersebut.

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 0,5 ºC pada suhu 25 ºC.

3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.

4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.

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.

(20)

8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu setiap suhu 1°C 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.

Maka dapat disimpulkan prinsip kerja sensor LM35 sebagai berikut:

1. Suhu lingkungan di deteksi menggunakan IC yang peka terhadap suhu

2. Suhu lingkungan ini diubah menjadi tegangan listrik oleh rangkaian didalam IC, dimana perubahan suhu berbanding lurus dengan perubahan tegangan output

3. Pada seri LM35

Vout=10mV/°C

Tiap perubahan 1°C akan menghasilkan perubahan tegangan output sebesar 10mV.

Kelebihan dan kekurangan Sensor Suhu LM35 ialah sebagai berikut : 1. Kelebihan :

a. Rentang suhu yang jauh, -55 sampai +150°C b. Low self-heating, sebesar 0.08°C

c. Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V d. Rangkaian tidak rumit

e. Tidak memerlukan pengkondisian sinyal 2. Kekurangan :

a. Membutuhkan sumber tegangan untuk beroperasi.

(21)

2.1.2 Prinsip Kerja Sensor LM35

Sensor LM35 bekerja dengan mengubah besaran suhu menjadi besaran tegangan. Tegangan ideal yang keluar dari LM35 mempunyai perbandingan 100°C setara dengan 1 volt. Sensor ini mempunyai pemanasan diri (self heating) kurang dari 0,1°C, dapat dioperasikan dengan menggunakan power supply tunggal dan dapat dihubungkan antar muka (interface) rangkaian control yang sangat mudah.IC LM 35 sebagai sensor suhu yang teliti dan terkemas dalam bentuk Integrated Circuit (IC), dimana output tegangan keluaran sangat linear terhadap perubahan suhu.

Sensor ini berfungsi sebagai pegubah dari besaran fisis suhu kebesaran tegangan yang memiliki koefisien sebesar 10 mV /°C yang berarti bahwa kenaikan suhu 1° C maka akan terjadi kenaikan tegangan sebesar 10 mV. 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 dengan tegangan sumber sebesar antara 4 – 20 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.

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 yang menangkap adanya perubahan panas. Prinsip kerja dari PTC ini adalah nilai resistansinya akan meningkat seiring dengan meningkatnya temperature suhu.

Resistansi yang semakin besar tersebut akan menyebabkan tegangan output yang dihasilkan semakin besar.

2.1.3 Grafik akurasi LM35 terhadap suhu

Sensor LM35 bekerja dengan mengubah besaran suhu menjadi besaran tegangan. Tegangan ideal yang keluar dari LM35 mempunyai perbandingan 100°C setara dengan 1 volt. Sensor ini mempunyai pemanasan diri (self heating) kurang dari 0,1°C, dapat dioperasikan dengan menggunakan power supply tunggal dan dapat dihubungkan antar muka (interface) rangkaian control yang sangat mudah.

(22)

IC LM 35 sebagai sensor suhu yang teliti dan terkemas dalam bentuk Integrated Circuit (IC), dimana output tegangan keluaran sangat linear terhadap perubahan suhu. Sensor ini berfungsi sebagai pegubah dari besaran fisis suhu ke besaran tegangan yang memiliki koefisien sebesar 10 mV /°C yang berarti bahwa kenaikan suhu 1° C maka akan terjadi kenaikan tegangan sebesar 10 mV.

IC LM 35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan dari luar karena ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius pada temperature ruang. Jangka sensor mulai dari – 55°C sampai dengan 150°C, IC LM35 penggunaannya sangat mudah, difungsikan sebagai kontrol dari indicator tampilan catu daya terbelah. IC LM 35 dapat dialiri arus 60 μ A dari supplay sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari 0 ° C di dalam suhu ruangan.

Untuk mendeteksi suhu digunakan sebuah sensor suhu LM35 yang dapat dikalibrasikan langsung dalam C (celcius), LM35 ini difungsikan sebagai basic temperature sensor.

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 μA

2.2 Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian elektronik dan umunya dapat menyimpan program didalamnya. Mikrokontroler umumnya terdiri dari CPU (Central Processing Unit), memori, I/O tertentu dan unit pendukung seperti Analog-to-Digital Converter (ADC) yang sudah terintegrasi di dalamnya. Kelebihan utama dari mikrokontroler ialah tersedianya RAM dan peralatan I/O pendukung sehingga ukuran board mikrokontroler menjadi sangat ringkas. Mikrokontroler MCS51 ialah mikrokomputer CMOS 8 bit dengan 4 KB Flash PEROM (Programmable and Erasable Only Memory) yang dapat dihapus dan ditulisi sebanyak 1000 kali. Mikrokontroler ini diproduksi dengan menggunakan

(23)

teknologi high density non-volatile memory. Flash PEROM on-chip tersebut memungkinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem (in-system programming) atau dengan menggunakan programmer nonvolatile memory konvensional.

Mikrokonktroler digunakan dalam produk dan alat yang dikendalikan secara automatis, seperti sistem kontrol mesin, remote controls, mesin kantor, peralatan rumah tangga, alat berat, dan mainan. Dengan penggunaan mikrokontroler ini maka :

• Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas

• Rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar dari sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi

• Pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang kompak

Mikrokontroler AVR (Alf and Vegaard’s Risc Processor) ATMega328P merupakan seri mikrokontroler Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) 8-bit buatan Atmel berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer). Hampir semua instruksi pada program dieksekusi dalam satu siklus clock .ATMega328P mempunyai 8 Kbyte in-System Programmable Flash yang memungkinkan memori program untuk diprogram ulang (read/write) dengan koneksi secara serial yang disebut Serial Peripheral Interface (SPI). AVR memilki keunggulan dibandingkan dengan mikrokontroler lain, keunggulan mikrokontroler AVR yaitu memiliki kecepatan dalam mengeksekusi program yang lebih cepat, karena sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus clock (lebih cepat dibandingkan mikrokontroler keluarga MCS 51 yang memiliki arsitektur Complex Intrukstion Set Compute). ATMega328P mempunyai throughput mendekati 1 Millions Instruction Per Second (MIPS) per MHz, sehingga membuat konsumsi daya menjadi rendah terhadap kecepatan proses eksekusi perintah.

2.2.1 Prinsip Kerja Mikrokontroler

Mikrokontroler bekerja berdasarkan data yang ada pada register program counter. Mikrokontroler mengambil data dari ROM dengan alamat sebagaimana ditunjukkan dalam program counter. Selanjutnya program counter ditambah nilainya dengan 1 secara otomatis. Data yang diambil tersebut merupakan urutan instruksi program pengendali mikrokontroler yang sebelumnya telah dituliskan oleh

(24)

pembuatnya, Instruksi tersebut diolah dan dijalankan. Proses pengerjaan bergantung pada jenis instruksi, bisa membaca, mengubah nilai-nilai dalam register, RAM, isi port atau melakukan pembacaan dan dilanjutkan dengan pengubahan data, Program counter telah berubah nilainya proses ini akan terus berulang seterusnya hingga catu daya dimatikan.

2.2.2 Konfigurasi Pin ATMega328P

ATMega328P mempunyai kaki standar 28 pin yang mempunyai fungsi masing- masing. Untuk lebih jelasnya tentang konfigurasi pin ATMega328P dapat dilihat pada Gambar

r

Gambar 2 . 3 Chip Mikrokontroller

Adapun rincian dan fungsi dari susunan pin ATMega328P adalah sebagai berikut:

1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan catu daya.

2. GND merupakan pin Ground.

3. Port B (PB0 – PB7) merupakan pin masukan/keluaran dua arah (full duplex) dan dengan masing-masing port memiliki fungsi khusus.

4. Port C (PC0 – PC6) merupakan pin masukan/keluaran dua arah (full duplex) dan dengan masing-masing port memiliki fungsi khusus.

5. Port D (PD0 – PD7) merupakan pin masukan/keluaran dua arah (full duplex) dan dengan masing-masing port memiliki fungsi khusus.

6. RESET merupakan pin yang digunakan untuk mengatur ulang mikrokontroler.

7. XTAL1 dan XTAL2, merupakan pin masukan external clock.

8. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC (Analog-Digital Converter).

9. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi untuk ADC.

(25)

2.2.3 Fitur Mikrokontroller ATMega328

ATMega328P adalah mikrokontroller keluaran dari Atmel yang mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) dimana setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer).

Mikrokontroller ATMega328P memiliki beberapa fitur antara lain:

1. Memiliki 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.

2. Memiliki kecepatan eksekusi mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz.

3. Memiliki Flash Memory 32 Kb.

4. Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1 Kb sebagai tempat penyimpanan data semi permanen karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.

5. Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2 Kb.

6. Memiliki 23 pin I/O digital.

2.2.4 Memori ATMega 328

Memori atmega terbagi menjadi tiga yaitu : a. Memori Flash

Memori Flas adalah memori ROM menjadi kode-kode program berada. Kata Flash menunjukkan jenis ROM yang dapat di tulis dan di hapus secara elektrik.

memori flash terbagi menjadi dua bagian yaitu bagian aplikasi dan bagian boot.

bagian aplikasi adalah bagian kode-kode program aplikasi berada. bagian boot adalah bagian yang di gunakan khusus untuk booting awal yang dapat di program untuk menulis bagian aplikasi tanpa melalui programmer / downloader, misalnya melalui USART.

b. Memori Data

Memori data adalah memori RAM yang digunakan untuk keperluan program.

memori data terbagi menjadi empat bagian yaitu : 32 GPR (General Purphose Register) adalah register khusus yang bertugas untuk membantu eksekusi program oleh ALU (Aritmatich logic unit), dalam intruksi assembler setiap intruksi harus melibatkan GPR.

(26)

Dalam bahasa C biasanya di gunakan untuk variabel global atau nilai balik fungsi dan nilai-nilai yang dapat memperingan kerja ALU. Dalam istilah processor komputer sehari-hari GPR dikenal sebagai “chace memory”. I/O register dan Aditional I/O register adalah register yang di fungsikan khusus untuk mengendalikan berbagai pheripheral dalam mikrokontroller seperti pin port, timer/counter, usart dan lain-lain.

c. EEPROM

EEPROM adalah memori data yang dapat mengendap ketika chip mati (off), digunakan untuk keperluan penyimpanan data yang tahan terhadap gangguan catu daya.

Gambar 2 . 4 Peta Memori ATMega328 2.2.5 Timer / Counter 0

Timer Counter 0 adalah timer/counter yang dapat mencacah sumber pulsa/clock baik dari dalam chip (timer) ataupun dari luar chip (counter) dengan kapasitas 8-bit atau 256 cacahan. Timer Counter dapat di gunakan untuk :

 Timer / Counter biasa

 Clear Timer On Company Match (Selain Atmega8)

 Generator frekuensi (selain ATMega8)

 Counter pulsa eksternal

(27)

2.2.6 Komunikasi Serial Pada ATMega 328

Atmega328 menyediakan komunikasi serial UART TTL (5V) yang tersedia di pin 0 (RX) dan pin 1 (TX). Sebuah chip FTDI yang terdapat pada board berfungsi menterjemahkan bentuk komunikasi ini melalui USB dan akan tampil sebagai Virtual Port di komputer. Pada Arduino Software (IDE) terdapat monitor serial yang memudahkan data textual untuk dikirim menuju Arduino atau keluar dari Arduino.

Lampu led TX dan RX akan menyala berkedip-kedip ketika ada data yang ditransmisikan melalui chip FTDI USB to Serial via kabel USB ke komputer. Untuk menggunakan komunikasi serial dari digital pin, gunakan Software Serial library.

Chip ATmega328 juga mendukung komunikasi I2C (TWI) dan SPI. Didalam Arduino Software (IDE) sudah termasuk Wire Library untuk memudahkan anda menggunakan bus I2C. Untuk menggunakan komunikasi SPI, gunakan SPI library.

2.2.7 Bahasa Pemrograman Arduino

Seperti yang telah dijelaskan diatas program Arduino sendiri menggunakan bahasa C. walaupun banyak sekali terdapat bahasa pemrograman tingkat tinggi (high level language) seperti pascal, basic, cobol, dan lainnya. Walaupun demikian, sebagian besar dari para programer profesional masih tetap memilih bahasa C sebagai bahasa yang lebih unggul, berikut alasan-alasannya:

 Bahasa C merupakan bahasa yang powerful dan fleksibel yang telah terbukti dapat menyelesaikan program-program besar seperti pembuatan sistem operasi, pengolah gambar (seperti pembuatan game) dan juga pembuatan kompilator bahasa pemrograman baru.

 Bahasa C merupakan bahasa yang portabel sehingga dapat dijalankan di beberapa sistem operasiyang berbeda. Sebagai contoh program yang ditulis dalam sistem operasi windows dapat dikompilasi didalam sistem operasi linux dengan sedikit ataupun tanpa perubahan sama sekali.

 Bahasa C merupakan bahasa yang sangat populer dan banyak digunakan oleh programer berpengalaman sehingga kemungkinan besar library pemrograman telah banyak disediakan oelh pihak luar/lain dan dapat diperoleh dengan mudah.

 Bahasa C merupakan bahasa yang bersifat modular, yaitu tersusun atas rutin-rutin tertentu yang dinamakan dengan fungsi (function) dan fungsi-fungsi tersebut dapat

(28)

digunakan kembali untuk pembuatan program-program lainnya tanpa harus menulis ulang implementasinya.

 Bahasa C merupakan bahasa tingkat menengah (middle level language) sehingga mudah untuk melakukan interface (pembuatan program antar muka) ke perangkat keras.

 Struktur penulisan program dalam bahasa C harus memiliki fungsi utama, yang bernama main(). Fungsi inilah yang akan dipanggil pertama kali pada saat proses eksekusi program. Artinya apabila kita mempunyai fungsi lainselain fungsi utama, maka fungsi lain tersebut baru akan dipanggil pada saat digunakan. Oleh karena itu bahasa C merupakan bahasa prosedural yang menerapakan konsep runtutan (program dieksekusi per baris dari atas ke bawah secara berurutan), maka apabila kita menuliskan fungsi-fungsi lain tersebut dibawah fungsi utama, maka kita harus menuliskan bagian prototipe (prototype), hal ini dimaksudkan untuk mengenalkan terlebih dahulu kepada kompiler daftar fungsi yang akan digunakan di dalam program. Namun apabila menuliskan fungsi-fungsi lain tersebut diatas atau sebelum fungsi utama, maka tidak perlu lagi untuk menuliskan bagian prototipe diatas.

2.2.8 Konfigurasi Pin ATMega 328

Gambar 2 . 5 Konfigurasi Pin ATmega 328

ATMega328 memiliki 3 buah PORT utama yaitu PORTB, PORTC dan PORTD dengan total pin input/output sebanyak 23 pin. PORT tersebut dapat difungsikan sebagai input/output digital atau difungsikan sebagai periperal lainnya.

1. PortB

(29)

Port B merupakan jalur data 8 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output.

Selain itu PORTB juga dapat memiliki fungsi alternatif seperti di bawah ini.

 ICP1 (PB0), berfungsi sebagai Timer Counter 1 input capture pin.

 OC1A (PB1), OC1B (PB2) dan OC2 (PB3) dapat difungsikan sebagai keluaran PWM (Pulse Width Modulation).

 MOSI (PB3), MISO (PB4), SCK (PB5), SS (PB2) merupakan jalur komunikasi SPI.

 Selain itu pin ini juga berfungsi sebagai jalur pemograman serial (ISP).

 TOSC1 (PB6) dan TOSC2 (PB7) dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk timer.

 XTAL1 (PB6) dan XTAL2 (PB7) merupakan sumber clock utama mikrokontroler.

2. PortC

Port C merupakan jalur data 7 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output digital. Fungsi alternatif PORTC antara lain sebagai berikut.

 ADC6 channel (PC0,PC1,PC2,PC3,PC4,PC5) dengan resolusi sebesar 10 bit.

 ADC dapat kita gunakan untuk mengubah input yang berupa tegangan analog menjadi data digitb. I2C (SDA dan SDL) merupakan salah satu fitur yang terdapat pada PORTC. I2C digunakan untuk komunikasi dengan sensor atau device lain yang memiliki komunikasi data tipe I2C seperti sensor kompas, accelerometer nunchuck.

3. PortD

Port D merupakan jalur data 8 bit yang masing-masing pin-nya juga dapat difungsikan sebagai input/output. Sama seperti Port B dan Port C, Port D juga memiliki fungsi alternatif dibawah ini.

 USART (TXD dan RXD) merupakan jalur data komunikasi serialdenganlevel sinyal TTL. Pin TXD berfungsi untuk mengirimkan data serial, sedangkan RXD kebalikannya yaitu sebagai pin yang berfungsi untuk menerima data serial.

 Interrupt (INT0 dan INT1) merupakan pin dengan fungsi khusus sebagai interupsi hardware. Interupsi biasanya digunakan sebagai selaan dari program, misalkan pada saat program berjalan kemudian terjadi interupsi

(30)

hardware/software maka program utama akan berhenti dan akan menjalankan program interupsi.

 XCK dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk USART, namun kita juga dapat memanfaatkan clock dari CPU, sehingga tidak perlu membutuhkan externalclock.

 T0 dan T1 berfungsi sebagai masukan counter external untuk timer 1 dan timer 0.

 AIN0 dan AIN1 keduanya merupakan masukan input untuk analog comparator.

2.2.9 Status Register 328

Pada AVR status register mengandung beberapa informasi mengenai hasil dari kebanyakan hasil eksekusi intruksiaritmatika. Informasi ini digunakan untuk Altering arus program sebagai kegunaan untuk meningkatkan performa pengoperasian. Register ini di-update setelah operasi ALU (Arithmetic Logis Unit) hal tersebut seperti yang tertulis dalam datasheet khususnya pada bagian intruction set reference.

Dalam hal ini untuk membuang beberapa kasus dapat membuang penggunaan kebutuhan intruksi 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 kembali dari interupsi. Namun hal tersebut harus dilakukan melalui softwere.

Gambar 2 . 6 Status Register ATmega328 Penjelasan :

1. Bit 7 (I)

Merupakan bit Global Interrupt Enable. Bit ini harus di set agar semua perintah interupsi dapat dijalankan. Untuk perintah interupsi individual akan di jelaskan pada bagian yang lain. Jika bit ini di-reset, maka semua perintah interupsi baik yang individual maupun yang secara umum akan di abaikan. bit ini akan

(31)

dibersihkan atau cleared oleh hardwere setelah sebuah interupsi di jalankan dan akan di-set kembali oleh perintah RETI. Bit ini juga dapat di-set dan di-reset melalui aplikasi SEI dan CLL.

2. Bit 6 (T)

Merupakan bit copy storage. Intruksi bit copy intruction BLD (Bit Load) and BST (Bit Store) menggunakan bit ini sebagai asal atau tujuan untuk bit yang telah dioperasikan. sebuah bit dari sebuah register dalam register file dapat disalin ke dalam bit ini dengan menggunakan intruksi BST, dan sebuah bit di dalam bit ini dapat di salin ke dalam bit di dalam register pada register file dengan menggunakan perintah BLD.

3. Bit 5 (H)

Merupakan bit Half Carry Flag. Bit ini menandakan sebuah Half Carry dalam beberapa operasi aritmatika. Bit ini berfungsi dalam aritmatika BCD.

4. Bit 4 (S)

Merupakan Sign Bit. Bit ini selalu merupakan sebuah eksklusif diantara Negative Flag (N)dan two’s Complemen Overflow Flag (V).

5. Bit 3 (V)

Merupakan bit Two’s Complemen Overflow Flag. Bit ini menyediakan fungsi aritmatika dua komplemen.

6. Bit 2 (N)

Merupakan bit Negative Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah hasil negatif di dalam sebuah fungsi logika atau aritmatika.

7. Bit 1 (Z)

Merupakan Bit Zero Flag. bit ini mengindikasikan sebuah hasil nol “0” dalam sebuah fungsi aritmatika atau logika.

8. Bit 0 (C)

Merupakan bit Carry Flag. bit ini mengindikasikan sebuah Carry atau sistem dalam sebuah aritmatika atau logika.

(32)

2.2.10 Arsitektur Mikrokontroller ATMega 328

Gambar 2 . 7 Architecture ATmega 328 2.2.11 Kebutuhan Clock ATMega 328

Sumber clock pada ATMega 328 secara garis besar ada 2 buah, yaitu clock internal dan clock external. Untuk clock internal maksimum clock yang dapat digunakan adalah 8MHz, sedangkan untuk clock external maksimum clock yang dapat digunakan adalah sebesar 16MHz.

Tabel 2 . 1 Clock ATMega328

Device Clocking Option CKSEL3..0

External Crystal/Ceramic Resonator 1111 – 1010

External Low-frequency Crystal 1001

External RC Oscillator 1000 – 0101

Calibrated Internal RC Oscillator 0100 – 0001

2.3 Power Supply

Power Supply atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Catu Daya adalah suatu alat listrik yang dapat menyediakan energi listrik untuk perangkat listrik ataupun elektronika lainnya. Pada dasarnya Power Supply atau Catu daya ini memerlukan sumber energi listrik yang kemudian mengubahnya menjadi energi listrik yang dibutuhkan oleh perangkat elektronika lainnya. Oleh karena itu, Power

(33)

Supply kadang-kadang disebut juga dengan istilah Electric Power Converter. Sistem kerjanya cukup sederhana yakni dengan mengubah daya 120V ke dalam bentuk aliran dengan daya yang sesuai kebutuhan komponen-komponen tersebut. Sesuai dengan pengertian power supply pada komputer, maka fungsi utamanya adalah untuk mengubah arus AC menjadi arus DC yang kemudian diubah menjadi daya atau energi yang dibutuhkan komponen-komponen pada komputer seperti motherboard, CD Room, Hardisk, dan komponen lainnya.

Berdasarkan rancangannya, power supply dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis, yaitu:

1. Power Supply/Catu Daya Internal : yaitu power supply yang dibuat terintegrasi dengan motherboard atau papan rangkaian induk. Contohnya; ampilifier, televisi, DVD Player, power supply-nya menyatu dengan motherboard di dalam chasing perangkat tersebut.

2. Power Supply/Catu Daya Eksternal : yaitu power supply yang dibuat terpisah dari motherboard perangkat elektroniknya. Contohnya charger Laptop dan charger HP.

Komponen-komponen elektronik yang mendukung rangkaian power supply yaitu sebagai berikut:

a. Transformator

Transformator adalah alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan input sesuai kebutuhan. Pada DC power supply trafo yang digunakan adalah trafo step-down yang berfungsi untuk menurunkan tegangan. Transformator tidak mempunyai bagian yang bergerak dan hanya mempunyai kumparan primer yang dihubungkan dengan input dan kumparan sekunder yang dihubungkan dengan output. Perbandingan tegangan primer dengan tegangan sekunder (V1/V2) adalah sama dengan perbandingan antara banyaknya lilitan primer dengan banyaknya lilitan sekunder. Energi yang masuk pada transformator sama dengan banyaknya energi yang keluar. Akan tetapi, dalam praktiknya sejumlah energi akan hilang menjadi panas, karena adanya arus eddy dan lain sebagainya.

b. Penyearah(rectifier)

Penyearah gelombang(reactifier) berfungsi untuk mengubah sinyal tegangan AC(Alternating Current) menjadi tegangan DC(Direct Current) yang diperoleh dari

(34)

transformator menggunakan komponen diode. Diode memiliki karakteristik yang hanya melewatkan arus listrik ke satu arah dan menghambat arus listrik dari arah sebaliknya.

Penyearah dapat dibedakan dengan beberapa rangkaian, yaitu;

1. Penyearah setengah gelombang 2. Penyearah gelombang penuh c. Penyaring(filter)

Penyaring merupakan bagian yang berfungsi untuk meratakan atau membuang riak gelombang hasil proses penyearah gelombang yang telah dilakukan oleh diode.

Komponen yang digunakan sebagai penyaring adalah kapasitor. Kapasitor adalah suatu komponen listrik yang dapat berfungsi untuk memperkecil/menghilangkan ripple, semakin besar nilai kapasitansi kapasitor maka semakin halus tegangan DC yang dihasilkan.. Pada umumnya,kapasitor dibuat dari dua plat sejajar sebagai elektroda yang diletakkan pada jarak tertentu dan diantaranya diisi bahan dielektrik.

d. Penstabil(regulator)

IC regulator tegangan merupakan suatu komponen elektronik yang dapat mengubah tegangan input menjadi nilai output yang sesuai dengan IC yang digunakan atau biasa disebut sebagai IC pengatur tegangan. IC LM317 adalah IC yang digunakan untuk mengatur tegangan pada rangkaian power supply.

e. Potensiometer Digital

Potensiometer adalah komponen elektronik yang digunakan untuk memvariasikan besarnya hambatan dalam suatu rangkaian. Potensiometer juga dikenal sebagai “pot”

dan berisi tiga terminal. Potensiometer digital adalah potensiometer versi digital.

Secara elektronik, komponen ini memiliki fungsi yang sama dengan potensiometer pada umumnya. Keuntungan dari digital potensiometer adalah mikrokontroler dapat mengatur resistansi yang digunakan pada perangkat lunaknya. Oleh sebab itu, nilai resistansi dapat dikontrol sesuai dengan yang diinginkan.

2.3.1 Cara Kerja Power Supply

Ketika pengguna menyalakan power pada komputer, maka power supply akan melakukan pemeriksaan dan tes sebelum menjalakan sistem komputer. Jika tes berjalan dengan baik maka power supply akan mengirim sinyal (power good) ke mainboard sebagai pertanda bahwa sistem komputer siap untuk beroperasi.

(35)

Selanjutnya, power supply atau catu daya akan membagi daya sesuai dengan kapasitas yang diperlukan masing-masing komponen komputer. Selain menyalurkan daya listrik ke komponen komputer, power supply juga menjaga stabilitas arus listrik pada berbagai komponen tersebut. Dari penjelasan pengertian power supply dan fungsinya di atas, maka komponen ini sama pentingnya seperti CPU pada komputer yang seringkali dianggap sebagai otak komputer.

2.3.2 Adaptor 12 Volt

Adaptor adalah rangkaian elektronika yang berfungsi untuk mengubah tegangan AC (arus bolak-balik) yang tinggi menjadi tegangan DC (arus searah) yang lebih rendah. Seperti yang kita tahu bahwa arus listrik yang kita gunakan di rumah, kantor dll, adalah arus listrik dari PLN (Perusahaan Listrik Negara) yang didistribusikan dalam bentuk arus bolak-balik atau AC. Akan tetapi, peralatan elektronika yang kita gunakan hampir sebagian besar membutuhkan arus DC dengan tegangan yang lebih rendah untuk pengoperasiannya. Oleh karena itu diperlukan sebuah alat atau rangkaian elektronika yang bisa merubah arus dari AC menjadi DC serta menyediakan tegangan dengan besar tertentu sesuai yang dibutuhkan.

Rangkaian yang berfungi untuk merubah arus AC menjadi DC tersebut disebut dengan istilah DC Power suply atau adaptor. Rangkaian adaptor ini ada yang dipasang atau dirakit langsung pada peralatan elektornikanya dan ada juga yang dirakit secara terpisah. Untuk adaptor yang dirakit secara terpisah biasanya merupakan adaptor yang bersipat universal yang mempunyai tegangan output yang bisa diatur sesuai kebutuhan, misalnya 3 Volt, 4,5 Volt, 6 Volt, 9 Volt,12 Volt dan seterusnya. Namun selain itu ada juga adaptor yang hanya menyediakan besar tegangan tertentu dan dipetuntukan untuk rangkaian elektronika tertentu misalnya adaptor laptop dan adaptor monitor.

Dalam prinsip kerjanya kedua sistem adaptor tersebut berbeda, adaptor stepdown menggunakan teknik induksi medan magnet, komponen utamanya adalah kawat email yang di lilit pada teras besi, terdapat 2 lilitan yaitu lilitan primer dan lilitan skunder, ketika listrik masuk kelilitan primer maka akan terjadi induksi pada kawat email sehingga akan teerjadi gaya medan magnet pada teras besi kemudian akan menginduksi lilitan skunder. Sedangkan sistem switching menggunakan teknik transistor maupun IC switching, adaptor ini lebih baik dari pada adaptor teknik

(36)

induksi, tegangan yang di keluarkan lebih stabil dan komponennya suhunya tidak terlalu panas sehingga mengurangi tingkat resiko kerusakan karena suhu berlebih, biasanya regulator ini di gunkan pada peralatan elektronik digital.

Gambar 2 . 8 Adaptor 12 Volt

Bagian-bagian pada sebuah adaptor terdapat beberapa bagian atau blok yaitu trafo (transformator), rectifier (penyearah) dan filter

1.Trafo (Transformator) Adalah sebuah komponen yang berfungsi untuk menurunkan atau menaikan tegangan AC sesuai kebutuhan. Pada sebuah adaptor, trafo yang digunakan adalah trafo jenis step down atau trafo penurun tegangan.

Gambar 2 . 9 Simbol Trafo

Trafo tediri dari 2 bagian yaitu bagian primer dan bagian sekunder, pada masing- masing bagian terdapat lilitan kawat email yang jumlahnya berbeda. Untuk trafo step-down, jumlah lilitan primer akan lebih banyak dari jumlah sekunder. Lilitan Primer merupakan input dari pada Transformator sedangkan Output-nya adalah pada lilitan sekunder. Meskipun tegangan telah diturunkan, output dari Transformator masih berbentuk arus bolak-balik (arus AC) yang harus diproses selanjutnya.

2. Rectifier (Penyearah)

Gambar 2 . 10 Simbol Rectifier

(37)

Dalam rangkaian adaptor atau catu daya, tegangan yang sudah di turunkan oleh trafo, arusnya masih berupa arus bolak-balik atau AC. Karena arus yang dibutuhkan oleh rangkaian elektronika adalah arus DC, sehingga harus disearahkan terlebih dahulu. Bagian yang berfungsi untuk menyearahkan arus AC menjadi DC pada adaptor disebut dengan istilah rectifier (penyearah gelombang). Rangkaian Rectifier biasanya terdiri dari komponen Dioda.

3. Filter (Penyaring) adalah bagian yang berfungsi untuk menyaring atau meratakan sinyal arus yang keluar dari bagian rectifier. Filter ini biasanya terdiri dari komponen Kapasitor (Kondensator) yang berjenis Elektrolit atau ELCO (Electrolyte Capacitor).

Gambar 2 . 11 Simbol Filter

Sebenarnya dengan adanya bagian trafo, rectifier dan filter syarat dari sebuah adaptor sudah terpenuhi, namun terkadang tegangan yang dihasilkan biasanya tidak stabil sehingga diperlukan bagian lain yaitu yang berfungsi untuk menstabilkan tegangan dan mendapatkan tegangan yang akurat. Bagian tersebut adalah bagian regulator atau pengatur tegangan.

2.4 LCD (Liquid Cristal Display) 16 X 2

Penampil LCD mulai dirasakan menggantikan fungsi dari penampil CRT (Cathode Ray Tube), yang sudah berpuluhpuluh tahun digunakan manusia sebagai penampil gambar/text baik monokrom (hitam dan putih), maupun yang berwarna.

Teknologi LCD memberikan keuntungan dibandingkan dengan teknologi CRT, kaena pada dasarnya, CRT adalah tabung triode yang digunakan sebelum transistor ditemukan. Display elektronik adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit.

(38)

LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik.Beberapa keuntungan LCD dibandingkan dengan CRT adalah konsumsi daya yang relative kecil, lebih ringan, tampilan yang lebih bagus, dan ketika berlama-lama di depan monitor, monitor CRT lebih cepat memberikan kejenuhan pada mata dibandingkan dengan LCD

Gambar 2 . 12 LCD 16 X 2

LCD memanfaatkan silicon atau gallium dalam bentuk Kristal cair sebagai pemendar cahaya. Pada layar LCD, setiap matrik adalah susunan dua dimensi piksel yang dibagi dalam baris dan kolom. Dengan demikian, setiap pertemuan baris dan kolom adalah sebuah LED terdapat sebuah bidang latar (backplane), cairan yang digunakan memiliki warna cerah. Daerah-daerah tertentu pada cairan akan berubah warnanya menjadi hitam ketika tegangan diterapkan antara bidang latar dan pola elektroda yang terdapat pad sisi dalam lempeng kaca bagian depan.

Keunggulan LCD adalah hanya menarik arus yang kecil (beberapa microampere), sehingga alat atau sistem menjadi portable karena dapat menggunakan catu daya yang kecil. Keunggulan lainnya adalah tampilan yang diperlihatkan dapat dibaca dengan mudah di bawah terang sinar matahari.

LCD membutuhkan tegangan dan daya yang kecil sehingga sangat popular untuk aplikasi pada kalkulator, arloji digital, dan instrument elektronika lain seperti Global Positioning System (GPS), baragraph display dan multimeter digital.

2.4.1 Pin-pin pada LCD

LCD memiliki pin-pin sebanya 1 sampai 16 pin. Pin-pin tersebut memiliki kegunaan masing-masing. Pengantar muka dapat menggunakan sistem 4 bit atau 8 bit.

(39)

Tabel 2 . 2 Fungsi Pin LCD

Pin ke - Nama Fungsi

1 GND Ground Untuk LCD

2 VCC +5 Volt untuk LCD

3 Vreff Tegangan Pengatur brightness

4 RS Bit pemilih instruksi / data

5 R/W Bit pemilih Read / Write

6 E Bit enable

7 D0 Data Bit 0

8 D1 Data Bit 1

9 D2 Data Bit 2

10 D3 Data Bit 3

11 D4 Data Bit 4

12 D5 Data Bit 5

13 D6 Data Bit 6

14 D7 Data Bit 7

15 Back Light (+) Optional 16 Back Light (-) Optional

2.4.2 Prinsip Menggunakan LCD

Modul LCD memiliki 3 jalur kontrol yang bernama RS, R/W, dan E. RS digunakan untuk memberitahukan kepada LCD apakah data yang diberikan adalah kata-instruksi (instrction word) atau kata-data (data-word). Jika akan mengirim instruksi maka RS harus dibuat 0, sedangkan untuk mengirim data maka RS harus berlogika 1.Sementara jalur R/W digunakan untuk memilih operasi Read atau Write.

Read artinya membaca data dari LCD sedangkan Write artinya menuliskan data ke LCD. Dalamn kasus ini kita hanya akan menuliskan data ke LCD, sehingga jalur ini dapat dibuat rendah (logika 0) terus.Terakhir adalah jalur E (Enable), dimana jika dia berlogika tinggi (1) maka proses penulisan ke LCD akan diaktifkan. Kata instruksi yang dikirimkan ke LCD akan memberitahukan apa yang harus dilakukan oleh kontroler LCD.

(40)

2.4.3 Macam-Macam LCD 1. Monochrome

LCD semacam ini, yang sering kita jumpai di kalkulator saku, jam digital dan bahkan ponsel tua. Bagaimana monokrom bekerja di telepon untuk mengecilkan piksel adalah dengan menghalangi cahaya yang keluar. Salah satu keuntungan monokrom adalah konsumsi daya yang rendah dibanding yang lain.

2. STN dan CSTN

Selama bertahun-tahun, semakin lama layar ponsel menjadi lebih lebar, lebih berwarna, dan lebih rinci. Dengan demikian, layar monokrom sekarang dianggap sudah mulai usang. Kemudian muncul tampilan warna, tipe STN (Super Twisted Nematic) dan CSTN (Color Super Twisted Nematic).

3. TFT

Pada jenis tampilan warna matriks aktif, layar TFT (Thin Film Transistor) mencakup transistor pada setiap layar yang dapat dinyalakan dan dimatikan secara terpisah, menghasilkan respons gambar yang lebih tajam, ringan, dan lebih cepat.

Namun layar TFT memiliki kelemahan yang lebih mahal dan mengkonsumsi daya baterai lebih banyak. TFT adalah jenis LCD yang paling umum digunakan.

4. TFD

Jenis layar lain yang mengandung matriks aktif adalah TFD (Thin Film Diode), sama seperti TFT adalah penempatan dioda di setiap pixel layar. Layar TFD sudah menggabungkan tingkat responsif TFT dan kualitas gambar yang sangat baik, dengan konsumsi daya rendah dan juga dengan biaya STN yang lbih rendah.

5. Oled

Sementara layar OLED (Organic Light-Emitting Diode) juga dikenal sebagai LEP (Light-Emitting Polymer) dan OEL (Organic Electro-Luminescence). OLED merupakan teknologi display generasi baru yang terdiri dari bintik polimer organik yang memancarkan cahaya saat diisi dengan listrik. Kelebihan layer Oled yaitu memiliki bentuk yang lebih tipis (hanya sekitar 1 mm), ringan, terang, cepat, murah dan konsumsi daya lebih kecil karena tidak memerlukan pencahayaan latar belakang.

Satu-satunya downside dari layar ini adalah sulit untuk melihat apakah Anda berada di bawah sumber cahaya seperti matahari

(41)

2.5 ESP 8266

ESP8266 merupakan modul wifi yang berfungsi sebagai perangkat tambahan mikrokontroler seperti Arduino agar dapat terhubung langsung dengan wifi dan membuat koneksi TCP/IP.modul WiFi serbaguna ini sudah bersifat SoC (System on Chip), sehingga kita bisa melakukan programming langsung ke ESP8266 tanpa memerlukan mikrokontroller tambahan. Kelebihan lainnya, ESP8266 ini dapat menjalankan peran sebagai adhoc akses poin maupun klien sekaligus.

ESP8266 memiliki kemampuan on-board prosesing dan storage yang memungkinkan chip tersebut untuk diintegrasikan dengan sensor-sensor atau dengan aplikasi alat tertentu melalui pin input output hanya dengan pemrograman singkat.

Dengan level yang tinggi berupa on-chip yang terintegrasi memungkinkan external sirkuit yang ramping dan semua solusi, termasuk modul sisi depan, didesain untuk menempati area PCB yang sempit.ESP8266 dikembangkan oleh pengembang asal negeri tiongkok yang bernama “Espressif”. Produk seri ESP8266 memiliki banyak sekali varian. Salah satu varian yang paling sering kita jumpai adalah ESP8266 seri ESP-01.

2.5.1 Spesifikasi ESP8266 802.11 b/g/n

Integrated low power 32-bit MCU Integrated 10-bit ADC

Integrated TCP/IP protocol stack

Integrated TR switch, balun, LNA, power ampliﬁer and matching network Integrated PLL, regulators, and power management units

Supports antenna diversity

WiFi 2.4 GHz, support WPA/WPA2

Support STA/AP/STA+AP operation modes

Support Smart Link Function for both Android and iOS devices

SDIO 2.0, (H) SPI, UART, I2C, I2S, IR Remote Control, PWM, GPIO STBC, 1×1 MIMO, 2×1 MIMO

A-MPDU & A-MSDU aggregation & 0.4s guard interval Deep sleep power <10uA, Power down leakage current < 5uA Wake up and transmit packets in < 2ms

(42)

Standby power consumption of < 1.0mW (DTIM3) +20 dBm output power in 802.11b mode

Operating temperature range -40C ~ 125C

FCC, CE, TELEC, WiFi Alliance, and SRRC certiﬁed

Gambar 2 . 13 ESP8266

ESP8266 banyak sekali manfaatnya karena 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.

Modul WiFi ini bekerja dengan catu daya 3,3 volt. Salah satu kelebihan modul ini adalah kekuatan transmisinya yang dapat mencapai 100 meter, dengan begitu modul ini memerlukan koneksi arus yang cukup besar (rata-rata 80 mA, mencapai 215 mA pada CCK 1 MBps, moda transmisi 802.11b dengan daya pancar +19,5 dBm belum termasuk 100 mA untuk sirkuit pengatur tegangan internal).Perhatian bagi pengguna Arduino: jangan ambil catu daya dari pin 3v3 Arduino karena pin tersebut tidak dirancang untuk memasok arus dalam jumlah besar, harap gunakan catu daya terpisah. Anda dapat menggunakan DC Buck Converter semacam AMS1117-3.3 untuk mengkonversi tegangan dari catu daya 5 Volt. Untuk berkomunikasi dengan MCU 5V, gunakan level converter 5V ⇔

(43)

3v3.Untuk komunikasi, model ini menggunakan koneksi 115200,8,N,1 (115.200 bps, 8 data-bit, no parity, 1stop bit).

2.6 WIFI

WIFI adalah singkatan dari “Wireless Fidelity” yaitu suatu teknologi komunikasi nirkabel yang memanfaatkan gelombang radio untuk menghubungkan dua perangkat atau lebih untuk dapat saling bertukar informasi. Teknologi WIFI ini merupakan teknologi yang berbasis pada standar IEEE 802.11. Pemegang merek dagang Wi-Fi yaitu Wi-Fi Alliance mendefinisikan Wi-Fi sebagai “produk jaringan wilayah lokal nirkabel (WLAN) apapun yang didasarkan pada standar Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11“. Karena kemampuannya yang memperbolehkan Jaringan Area Lokal (Local Area Network atau LAN) untuk beroperasi tanpa memerlukan kabel (nirkabel), Teknologi WIFI ini menjadi semakin populer dan menjadi pilihan praktis bagi sebagian besar jaringan bisnis ataupun rumah tangga.

WiFi adalah Jaringan Area Lokal atau LAN (Local Area Network) yang tidak memerlukan kabel dengan koneksi kecepatan yang tinggi. WiFi sering disebut juga dengan WLAN atau Wireless Local Area Network. Sinyal Radio adalah kunci yang memungkinan komunikasi dalam jaringan WiFi. Teknologi WiFi ini menggunakan dua frekuensi gelombang radio dalam mengirimkan dan menerima sinyal Radio.

Kedua Frekuensi gelombang radio tersebut adalah Frekuensi 2,4GHz dan 5GHz.

Router menerima data dari internet akan menerjemahkannya menjadi Sinyal Radio yang kemudian ditransmisikan dari antena WiFi ke perangkat penerima WIFI seperti ponsel pintar dan laptop yang dilengkapi dengan rangkaian WiFi. Komputer atau ponsel pintar menerima sinyal WiFi ini akan segera membacanya dan menerjemahkannya menjadi data yang dapat dimengerti oleh perangkat-perangkat tersebut. Dengan demikian terjadilah koneksi diantara pengguna dan jaringan.

Demikian pula dengan pengiriman informasi dari komputer atau ponsel, perangkat tersebut akan menerjemahkan data menjadi sinyal radio dan mentransmisikannya menggunakan antena. Router nirkabel menerima sinyal tersebut dan menerjemahkannya. Router kemudian mengirimkan informasi ke Internet menggunakan koneksi Ethernet kabel fisik.