BERBASIS ARDUINO UNO DENGAN TAMPILAN ANDROID
TUGAS AKHIR
ENJELIA MANALU 172408031
PROGRAM STUDI D3 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2020
PERANCANGAN SISTEM PENTAKARAN MINYAK TANAH DAN SOLAR MENGGUNAKAN SENSOR FLOW METER BERBASIS ARDUINO UNO DENGAN TAMPILAN ANDROID
TUGAS AKHIR
DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI TUGAS DAN MEMENUHI SYARAT MEMPEROLEH GELAR AHLI MADYA
OLEH :
ENJELIA MANALU 172408031
PROGRAM STUDI D3 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2020
PERNYATAAN ORISINALITAS
PERANCANGAN SISTEM PEN TAKARAN MINYAK TANAH DAN SOLAR MENGGUNAKAN SENSOR FLOW METER BERBASIS ARDUINO UNO DENGAN TAMPILAN ANDROID
TUGAS AKHIR
Saya Menyatakan bahwa Tugas Akhir ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
PERANCANGAN SISTEM PENTAKARAN MINYAK TANAH DAN SOLAR MENGGUNAKAN SENSOR FLOW METER BERBASIS ARDUINO UNO DENGAN TAMPILAN ANDROID
ABSTRAK
Perkembangan Teknologi di Indonesia semakin lama semakin berkembang.Begitu juga dengan perkembangan teknologi elektronika yang semakin canggih dan semakin efisien.Dengan semakin berkembangnya teknologi elektronika maka dapat dibuat suatu alat yang dapat digunakan untuk mempermudah manusia dalam menjual bahan bakar minyak tanah dan solar, Maka dari itu Telah dibuat sistem pentakaran minyak tanah dan solar menggunakan sensor flow meter berbasis arduino uno dengan tampilan LCD (Liquid Crystal Display) dan Android. Penjual minyak tanah menekan tombol-tombol pada keypad yang berfungsi sebagai kontrol numerik yang sudah tersedia untuk memenuhi pesanan konsumen membeli minyak tanah. Minyak tanah akan keluar sesuai pesanan konsumen dengan di tampilkan jumlah liter yang akan dikeluarkan pada LCD maupun Android. Pada sistem ini untuk mengukur volume dan mendeteksi serta memeriksa debit fluida Minyak menggunakan sensor flow meter, Untuk pengisian digunakan pompa sebagai penarik cairan dimana nyala dan matinya pompa dipicu oleh logika sensor. Sedangkan Sistem minimum mikrokontroler Arduino uno mengatur, mengkonversi semua pemesanan minyak tanah dan solar, pengisian minyak ke konsumen dan mengolah harga total minyak yang dibeli dan menampilkannya pada LCD dan android. dari penelitian yang dilakukan didapatkan hasil pengukuran dari masing-masing sensor flow meter, dan pembacaan sensor didapat jumlah pembacaan untuk minyak tanah dan solar adalah sama, untuk memenuhi volume setiap liter pada masing-masing tangki pengukur.Serta tampilan pada LCD maupunandroid berupa setpoint dan volume setiap liter beserta harganya.
Kata Kunci: Arduino Uno, LCD,SensorFlow meter, Keypad
DESIGN OF KEROSENE AND DIESEL COMBUSTION SYSTEMS USING ARDUINOUNO-BASED FLOWMETER SENSORS WITH ANDROID DISPLAY
ABSTRACT
The development of technology in Indonesia is increasingly growing. Likewise with the development of increasingly sophisticated and more efficient electronic technology. With the development of electronic technology, it can be made a tool that can be used to facilitate humans in selling kerosene and diesel fuel, therefore a kerosene and diesel combustion system has been used using arduino uno-based flow meter sensors with LCD displays (Liquid Crystal Display ) and Android. Kerosene sellers press the buttons on the keypad that function as numerical controls that are available to fulfill consumer orders to buy kerosene. Kerosene will come out according to consumer orders by showing the number of liters that will be issued on the LCD or Android.In this system to measure the volume and detect and check the fluid flow of the Oil using a flow meter sensor, for filling the pump is used as a liquid drawer where the pump's start and stop is triggered by the sensor logic. Whereas the Arduino Uno minimum microcontroller system regulates, converts all orders of kerosene and diesel, replenishes oil to consumers and processes the total price of oil purchased and displays it on LCD and android. from the research conducted obtained the results of measurements from each flow meter sensor, and sensor readings obtained the number of readings for kerosene and diesel is the same, to meet the volume of each liter in each measuring tank, And the display on the LCD or Android in the form of a setpoint and volume per liter along with the price. For the menu there is a display of the volume of oil that has come out and the procedure to change the oil tariff as desired.
Keywords: Arduino Uno, LCD, Flow meter, Keypad
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Pemurah dan Maha Penyayang dengan limpah karunia-Nya Penulis dapat menyelesaikan penyusunan tugas akhir ini dengan judul, Sistem pentakaran minyak tanah dan solar menggunakan sensor flowmeter berbasis arduino dengan tampilan android.
Dalam melaksanakan penulisan, penulis telah banyak mendapatkan bimbingan dan bantuan dari banyak pihak, baik berupa material, informasi baik secara langsung maupun tidak langsung. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada :
1. Bapak Dr. Kerista Sebayang,M.S selaku Dekan Fakultas Matematika dan Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
2. Bapak Drs. Takdir Tamba,M.Eng.Sc selaku Ketua Program Studi D-3 Fisika Fakultas Matematika dan Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara 3. Bapak Drs. Aditia Warman, M.Si selaku sekretaris program studi D-3 Fisika
Fakultas Matematika dan Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara 4. Bapak Prof. Dr. Marhaposan Situmorang selaku pembimbing yang telah
meluangkan waktunya selama penyusunan laporan tugas akhir ini.
5. Seluruh Staf Pengajar/Pegawai Program studi D-3 Fisika Fakultas Matematika dan Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
6. Teristimewa kepada keluarga yang saya cintai ayahanda Jarlis manalu dan Ibu Rusmawati Br. Sitompul, Kakak tercinta Wantry Manalu, Desliana Manalu dan seluruh keluarga yang tidak bisa saya sebutkan satu-persatu.
Terimakasih untuk setiap dukungan baik secara material dan spiritual dan juga nasihat-nasihat yang dapat membangun dan memampukan saya untuk menyelesaikan tugas Akhir ini.
7. Teman-teman seperjuangan Natasya Hutapea, krisnatalia purba, Meliana hutasoit, Eslita sinaga, Imelda pasaribu, Sulastri Gultom, Montana sihombing dan semua mahasiswa FIN 17 yang tidak dapat saya sebutkan namanya satu persatu, yang turut memberikan dukungan. dan Juga kepada Esra Lastiarma Simamora, Mega Maria Purba yang telah turut membantu penulis.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini.Semoga menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca.
Medan, 21 Juli 2020 Hormat Saya,
Enjelia Manalu
DAFTAR ISI
Halaman SAMPUL ...
PENGESAHAN TUGAS AKHIR ... i
ABSTRAK ... ii
PENGHARGAAN ... iv
DAFTAR ISI ... vi
DAFTAR TABEL ... viii
DAFTAR GAMBAR ... ix
BAB 1 PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Rumusan Masalah ... 2
1.3. Tujuan Penelitian ... 2
1.4. Batasan Masalah... 3
1.5. Sistematika Penulisan... 3
BAB 2 LANDASAN TEORI ... 5
2.1. Pentakaran Minyak Tanah dan Solar ... 5
2.1.1 Minyak Tanah ... 6
2.1.2 minyak Solar (HSN) ... 7
2.2. Mikrokontroler ... 7
2.2.1 Cara Kerja Mikrokontroler ... 8
2.2.2 Jenis-jenis Mikrokontroler ... 9
2.2.3 Arsitektur Mikrokontroler Atmega8 ... 15
2.3. Sensor ... 20
2.3.1Pengertian Sensor ... 20
2.3.2. Klarifikasi Sensor ... 20
2.3.3. Jenis-jenis Sensor ... 21
2.4. Pompa ... 27
2.5.Keypad 4x4 ... 30
2.6. Liquid Crystal Display(LCD) ... 32
2.6.1 Cara Kerja LCD ... 33
2.7. Relay ... 34
2.8. Power Supply ... 35
2.8.1 Pengertian Power Supply ... 35
2.8.2 Fungsi Power Supply ... 36
2.8.3 Jenis-jenis Power Supply ... 36
2.8.4 Cara Kerja Power Supply ... 37
BAB 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM ... 40
3.1. Metodologi Perancangn ... 40
3.1.1 Tahap Persiapan ... 40
3.1.2 Tahap Pembuatan Sistem ... 40
3.1.3 Tahap Pengukuran dan Kesimpulan... 40
3.2.Perancangan Sistem ... 41
3.2.1 Diagram Blok Sistem ... 41
3.2.2 Perancangan Rangkaian Sistem ... 42
3.2.3 Perancangan Perangkat Lunak ... 50
3.3. Pengujian Rangkaian dan Hasil Sistem ... 51
3.3.1Pengujian Rangkaian Mikrokontroler Arduino Uno ... 51
3.3.2 Pengujian Rangkaian LCD ... 51
3.3.3 Pengujian Sensor Flowmeter... 52
3.3.4 Pengujian Rangkaian Power Supply ... 54
3.3.5 Pengujian Relay dan Pompa... 54
BAB 4 PEMBAHASAN HASIL PENGUKURAN ... 56
4.1. Analisis Hasil Pengukuran ... 56
4.2 Perhitungan Ralat dan Kalibrasi... 58
4.2.1 Perhitungan Ralat dan Kalibrasi Minyak Tanah ... 58
4.2.2 Perhitungan Ralat dan Kalibrasi Minyak Solar ... 60
BAB 5 PENUTUP ... 62
5.1. Kesimpulan ... 62
5.2. Saran ... 62
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 3.1 Pin Keypad Terhubung ke Arduino ... 43
Tabel 3.2 Pin Flowmeter Terhubung ke Arduino ... 44
Tabel 3.3 Pin Relay Terhubung ke Arduino ... 44
Tabel 3.4 Pin PompaTerhubung ke Arduino... 45
Tabel 3.5 Pin LCD Terhubung ke Arduino ... 46
Tabel 3.6 Pin HC-05 Terhubung ke Arduino ... 46
Tabel 3.7 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler Arduinouno... 51
Tabel 3.8 Pengujian Rangkaian Power Supply ... 54
Tabel 3.9 Pengujian Rangkaian Relay dan Pompa ... 55
Tabel 4.1 Hasil Pengukuran minyak Tanah dengan Pembanding... 56
Tabel 4.2 Hasil Pengukuran minyak Solar dengan Pembanding ... 57
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Bagian Mikrokntoler ... 7
Gambar 2.2 Mikrokontroler ATMega 328p ... 10
Gambar 2.3. Arsitektur ATMega 328p ... 11
Gambar 2.4. konfigurasi pin ATMega328p ... 12
Gambar 2.5. Hadware Arduino ... 17
Gambar 2.6. Jenis-jenis Sensor ... 21
Gambar 2.7. Sensor Flowmete ... 27
Gambar 2.8. Pompa ... 30
Gambar 2.9. Keypad 4x4 ... 32
Gambar 2.10.LCD ... 33
Gambar 2.11.Relay ... 34
Gambar 3.1. Diagram Blok ... 41
Gambar 3.2. Pin Keypad Terhubung ke Arduino Uno ... 42
Gambar 3.3. Pin Sensor Flow Meter Terhubung ke Arduino Uno ... 43
Gambar 3.4. Pin Relay Terhubung ke Arduino Uno ... 44
Gambar 3.5. Pin Pompa Terhubung ke Arduino Uno ... 45
Gambar 3.6. Pin LCD Terhubung ke Arduino Uno ... 45
Gambar 3.7. Pin HC-05 Terhubung ke Arduino Uno ... 46
Gambar 3.8. Input android ... 47
Gambar 3.9. Tampilan ke Android ... 47
Gambar 3.10. Rangkaian Keseluruhan Sistem ... 48
Gambar 3.11. Flowchart Sistem ... 49
Gambar 3.12. Tampilan Jendela Arduino ... 50
Gambar 3.13. Pengujian LCD ... 53
Gambar 3.14. Pengujian Rangkaian Power Supply ... 54
Gambar 4.1. Grafik hasil pengukuran Minyak Tanah ... 56
Gambar 4.2. Grafik Hasil pengukuran Solar ... 57
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Semakin berkembangnya teknologi dan semakin banyaknya kesibukan manusia membuat orang berpikir untuk dapat bekerja lebih efektif dan efisien. Oleh karena itu semua peralatan manusia telah dikembangkan untuk dapat membuat pekerjaan manusia lebih ringan. Salah satu cara mempermudah pekerjaan adalah menjadikan suatu alat mekanik menjadi piranti otomatis. Piranti otomatis dapat membuat pekerjaan lebih cepat dan efisien, selain itu sistem otomatis akan menekan biaya tenaga kerja. Peralatan otomatis yang digunakan sekarang ini tidak hanya terbatas pada mesin-mesin perusahaan, namun hampir semua alat yang digunakan manusia adalah suatu peralatan otomatis yang siap pakai.
Minyak bumi merupakan campuran kompleks dari berbagai Hidrokarbon, sebagian besar seri Alkana, tetapi bervariasi dalam penampilan, komposisi, dan kemurniannya. Minyak tanah disebut juga dengan kerosene yang merupakan bahan bakar jenis distilat yang tidak berwarna (jernih). Penggunaan minyak tanah pada umumnya adalah untuk keperluan industri (seperti solvent) dan sebagian masih digunakan sebagai bahan bakar di rumah tangga (memasak, penerangan, dll). Minyak solar adalah bahan bakar jenis destilat berwarna kuning kecoklatan jernih. Minyak solar diperoleh dalam kolom destilasi pada temperatur 200-3500C. Di dalam minyak solar terkandung 75% hidrokarbon jenuh (terutama parafin termasuk n-parafin, isoparafin dan sikloparafin) dan 25% hidrokabon aromatik (naftalena dan alkilbenzena). Minyak solar hingga saat ini masih merupakan bahan bakar yang paling banyak dipakai. Hampir semua jenis kendaraan bermotor diesel dengan putaran tinggi (diatas 1000 rpm) menggunakan bahan bakar jenis ini. Permintaan solar semakin bertambah seiring makin banyaknya jumlah kendaraan bermotor.
Masyarakat dalam membeli minyak tanah dan solar masih dalam ukuran liter, terkhusus pada minyak tanah. Dan saat ini agen-agen, minyak tanah yang tersebar di indonesia dalam memenuhi kebutuhan minyak tanah kepada pelanggan masih menggunakan alat takar minyak manual. Sehingga dibutuhkan tenaga manusia yang ekstra untuk mengisi minyak ke konsumen. Selain itu terdapat beberapa kelemahan
dalam metode ini misalnya, banyak minyak yang tumpah saat pengisian, penjual sering lupa dalam menghitung jumlah volume dan waktu pengisian lama sehingga mengakibatkan antrian yang panjang.
Oleh karena itu, dikembangkan suatu cara yang mampu mengatasi masalah tersebut. Seiring dengan perkembangan peradaban teknologi saat ini. Cara konvensional yang menggunakan tenaga ekstra manusia untuk mengisi minyak ke pembeli dapat diganti dengan menggunakan alat pentakar minyak otomatis. Dalam perencanaan alat ini terdapat keypad yang digunakan sebagai masukan untuk jumlah volume yang diinginkan dan tarif minyak. Sedangkan nilai dari jumlah volume dan tarif minyak akan digunakan LCD sebagai penampil. Sehingga alat ini diharapkan dapat memudahkan penjual dalam mengecek keluaran minyak yang telah terjual kepada konsumen.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian Latar belakang, maka Permasalahan yang dikaji adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana mengaplikasiakan sensor Flow Meter pada pentakaran minyak otomatis?
2. Bagaimana mengaplikasikan mikrokontroler ArduinoUno sebagai pengontrol, penerima dan pengolah data pada sistem elektronika alat pentakaran minyak otomatis?
3. Bagaimana cara perancangan dan pembuatan sistem pentakar minyak tanah dan solar otomatis yang dapat menentukan takaran minyak yang dikeluarkan dan menampilkan harga jual minyak pada display LCD?
1.3 Tujuan
Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah :
1. Mengetahui dan memahami Mikrokontroler Arduino Uno, sensor yang digunakan, serta komponen yang terdapat pada pembuatan alat.
2. Untuk mengetahui sistem kerja dari keseluruhan alat.
3. Untuk mengetahui dan memahami pengaplikasian alat untuk masyarat.
1.4 Batasan Masalah
Dalam perancangan dan pembuatan tugas akhir ini di berikan batasan batasan masalah yaitu:
1. Perancangan dan pembuatan alat ini berbasis mikrokontroller Arduino Uno.
2. Sensor yang digunakan adalah sensor flow meter. Alat ini digunakan untuk mengukur laju aliran atau Jumlah suatu fluida yang bergerak mengalir dalam saluran (pipa)
3. Menggunakan keypad matrik (4x4) yang digunakan sebagai masukan untuk jumlah volume yang diinginkan dan tarif minyak. Sedangkan nilai dari jumlah volume dan tarif minyak akan digunakan LCD sebagai penampil.
1.5 Sistematika Penulisan
Berikut merupakan sistem penulisan yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir :
1. BAB I PENDAHULUAN
Bab ini berisi penjelasan mengenai latar belakang pemilihan judul, batasan masalah, dan tujuan tugas akhir, sasaran tugas akhir, metode tugas akhir dan sistematika penulisan.
2. BAB II LANDASAN TEORI
Bab ini berisi landasan teori yang menjadi referensi utama dalam penulisan tugas akhir. Teori yang dibahas berhubungan dengan sistem yang akan dibuat dan juga akan digunakan untuk kepentingan analisis dan perancangan.
3. BAB III PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI ALAT
Bab ini membahas tentang perencanaan prototipe alat, pembuatan rangkaian prototipe, blok diagram, pengukuran dan cara kerja rangkaian yang dapat menghasilkan Alat pentakaran minyak tanah dan solar menggunakan sensor flow meter berbasis arduino uno dengan tampilan harga menggunakan lcd.
4. BAB IV ANALISIS DAN PENGUJIAN
Membahas tentang uji coba alat yang telah dibuat, pengoperasian dan spesifikasi serta hasil dan kinerja alat secara meyeluruh dan lain-lain
5. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini menjelaskan tentang kesimpulan dari pengujian dan saran masukan untuk mengembangkan dan melengkapi sistem yang sudah dibangun untuk masa yang mendatang.
BAB 2
LANDASAN TEORI
Tinjauan pustaka sangat membantu untuk dapat memahami suatu sistem.Selain dari pada itu dapat juga dijadikan sebagai bahan acuan didalam merencanakan suatu system. Dengan pertimbangan hal-hal tersebut, maka tinjauan pustaka merupakan bagian yang harus dipahami untuk pembahasan selanjutnya.
Pengetahuan yang mendukung perencanaan dan realisasi alat meliputi mikrokontroler dan Sensor.
2.1 Pentakaran Minyak Tanah dan Solar
Minyak adalah istilah umum untuk semua cairan organik yang tidak larut/bercampur dalam air (hidrofobik) tetapi larut dalam pelarut organik. Ada sifat tambahan lain yang dikenal awam: terasa licin apabila dipegang. Dalam arti sempit, kata 'minyak' biasanya mengacu ke minyak bumi (petroleum) atau produk olahannya:
minyak tanah (kerosena). Namun, kata ini sebenarnya berlaku luas, baik untuk minyak sebagai bagian dari menu makanan (misalnya minyak goreng), sebagai bahan bakar (misalnya minyak tanah), sebagai pelumas (misalnya minyak rem), sebagai medium pemindahan energi, maupun sebagai wangi-wangian (misalnya minyak nilam). Minyak juga dapat diartikan salah satu kelompok yang termasuk pada golongan lipid, yaitu senyawa organik yang terdapat di alam serta tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut organik non-polar, misalnya dietil eter (C2H5OC2H5), Kloroform (CHCl3), benzena dan hidrokarbon lainnya yang polaritasnya sama. Atau bisa juga Minyak disebut sebagai senyawaan trigliserida atau triasgliserol, yang berarti “triester dari gliserol. Jadi minyak juga merupakan senyawaan ester. Hasil hidrolisis minyak adalah asam karboksilat dan gliserol. Asam karboksilat ini juga disebut asam lemak yang mempunyai rantai hidrokarbon yang panjang dan tidak bercabang. Dilihat dari asalnya terdapat dua golongan besar minyak: minyak yang dihasilkan tumbuh-tumbuhan (minyak nabati) dan hewan (minyak hewani), dan minyak yang diperoleh dari kegiatan penambangan (minyak bumi). Minyak bumi merupakan campuran berbagai macam zat organik, tetapi komponen pokoknya adalah hidrokarbon. Minyak bumi disebut juga minyak mineral karena diperoleh dalam bentuk campuran dengan mineral lain. Minyak bumi tidak dihasilkan dan
didapat secara langsung dari hewan atau tumbuhan, melainkan dari fosil. Karena itu, minyak bumi dikatakan sebagai salah satu dari bahan bakar fosil. Beberapa ilmuwan menyatakan bahwa minyak bumi merupakan zat abiotik, yang berarti zat ini tidak berasal dari fosil tetapi merupakan zat anorganik yang dihasilkan secara alami di dalam bumi. Namun, pandangan ini diragukan secara ilmiah karena hanya memiliki sedikit bukti yang mendukung.
Minyak yang dijumpai di pasaran dapat berupa zat murni, tetapi umumnya adalah larutan/campuran. Proses pengolahan minyak murni (penyulingan / kilang minyak) biasanya mencakup pemisahan dari bahan-bahan residu diikuti dengan pendinginan (kondensasi). Proses pencampuran dengan bahan-bahan tertentu jika diperlukan dapat dilakukan setelahnya. Dalam pembentukkan minyak, enzim denaturase akan membantu memasukkan ikatan rangkap pada posisi tertentu di rantai asam lemak. Enzim akan terus bekerja berurutan hingga menghasilkan produk akhir yaitu minyak.
2.1.1 Minyak Tanah
Minyak tanah atau disebut juga kerosen (parafin) adalah cairan hidrokarbon yang tak berwarna dan mudah terbakar. Ini diperoleh dari hasil destilasi bertingkat dari petroleum pada 150o C dan 275o C (rantai karbon C12- C15). Minyak tanah banyak digunakan untuk lampu minyak dan kompor, sekarang banyak digunakan sebagai bahan bakar mesin jet (Avtur, Jet-A, Jet-B, JP-4 atau JP-8). Kerosen dikenal sebagai RP-1 digunakan sebagai bahan bakar roket. Pada proses pembakarannya menggunakan oksigen cair. Minyak tanah didestilasi langsung dari minyak mentah dan memerlukan pengendalian khusus dalam sebuah unit Merox atau hydrotreater untuk mengurangi kadar belerang dan perkaratan. Kerosene dapat juga diproduksi oleh hydrockraker, yang digunakan untuk meningkatkan bagian dari minyak mentah yang cocok untuk bahan bakar minyak. Penggunaan minyak tanah untuk kepentingan dapur terbatas pada negara berkembang. Kerosen untuk bahan bakar jet spesifikasinya diperketat terutama titik asap dan titik beku. Kerosene digunakan untuk membasmi serangga seperti semut dan kecoa. Kadang-kadang digunakan juga sebagai campuran dalam cairan pembasmi serangga.
2.1.2 Minyak solar (HSD)
Minyak solar atau High Speed Diesel (HSD) merupakan BBM jenis solar yang memiliki angka performa cetane number 45. Jenis BBM ini umumnya digunakan untuk mesin transportasi mesin diesel yang umum dipakai dengan sistem injeksi pompa mekanik (injection pump) dan electronic injection. Minyak solar ini diperuntukkan untuk jenis kendaraan bermotor transportasi dan mesin industri.
Minyak diesel (MDF) Minyak diesel adalah hasil penyulingan minyak yang berwarna hitam yang berbentuk cair pada temperatur rendah. Biasanya memiliki kandungan sulfur yang rendah dan dapat diterima oleh Medium Speed Diesel Engine di sektor industri. Maka dari itu, minyak diesel juga disebut Industrial Diesel Oil (IDO) atau Marine Diesel Fuel (MDF).
2.2 Mikrokontroler
Mikrokontroler merupakan suatu IC yang di dalamnya berisi CPU, ROM, RAM, dan I/O. Dengan adanya CPU tersebut maka mikrokontroler dapat melakukan proses berfikir berdasarkan program yang telah diberikan kepadanya. Mikrokontroler banyak terdapat pada peralatan elektronik yang serba otomatis, mesin fax, dan peralatan elektronik lainnya. Mikrokontroler dapat disebut pula sebagai komputer yang berukuran kecil yang berdaya rendah sehingga sebuah baterai dapat memberikan daya. Mikrokontroler terdiri dari beberapa
bagian seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini :
Gambar 2.1 Bagian Mikrokontroler
Pada Gambar 2.1 di atas tampak suatu mikrokontroler standar yang tersusun atas komponen-komponen sebagai berikut :
A. Central Processing Unit (CPU)
CPU merupakan bagian utama dalam suatu mikrokontroler. CPU pada mikrokontroler ada yang berukuran 8 bit ada pula yang berukuran 16 bit. CPU ini akan membaca program yang tersimpan di dalam ROM dan melaksanakannya.
B. Read Only Memory (ROM)
ROM merupakan suatu memori (alat untuk mengingat) yang sifatnya hanya dibaca saja. Dengan demikian ROM tidak dapat ditulisi. Dalam dunia mikrokontroler ROM digunakan untuk menyimpan program bagi mikrokontroler tersebut. Program tersimpandalm format biner („0‟ atau „1‟). Susunan bilangan biner tersebut bila telah terbaca oleh mikrokontroler akan memiliki arti tersendiri.
C. Random Acces Memory (RAM)
Berbeda dengan ROM, RAM adalah jenis memori selain dapat dibaca juga dapat ditulis berulang kali. Tentunya dalam pemakaian mikrokontroler ada semacam data yang bisa berubah pada saat mikrokontroler tersebut bekerja. Perubahan data tersebut tentunya juga akan tersimpan ke dalam memori. Isi pada RAM akan hilang jika catu daya listrik hilang.
D. Input / Output (I/O)
Untuk berkomunikasi dengan dunia luar, maka mikrokontroler menggunakan terminal I/O (port I/O), yang digunakan untuk masukan atau keluaran.
E. Komponen lainnya
Beberapa mikrokontroler memiliki timer/counter, ADC (Analog to Digital Converter), dan komponen lainnya. Pemilihan komponen tambahan yang sesuai dengan tugas mikrokontroler akan sangat membantu perancangan sehingga dapat mempertahankan ukuran yang kecil. Apabila komponen komponen tersebut belum ada pada suatu mikrokontroler, umumnya komponen tersebut masih dapat ditambahkan pada sistem mikrokontroler melalui port-portnya.
2.2.1 Cara Kerja Mikrokontroler
Prinsip kerja mikrokontroler adalah sebagai berikut:Berdasarkan nilai yang berada pada register Program Counter, mikrokontroler mengambil datapada ROM dengan
alamat sebagaimana yang tertera pada register Program Counter. Selanjutnya isi dari register Program Counter ditambah dengan satu (Increment) secara otomatis. Data yang diambil pada ROM merupakan urutan instruksi program yang telah dibuat dan diisikan sebelumnya oleh pengguna.Instruksi yang diambil tersebut diolah dan dijalankan oleh mikrokontroler. Proses pengerjaan bergantung pada jenis instruksi, bisa membaca, mengubah nilai-nilai pada register, RAM, isi Port,atau melakukan pembacaan dan dilanjutkan dengan pengubahan data. Program Counter telah berubah nilainya (baik karena penambahan otomatis pada langkah 1, atau karena pengubahan- pengubahan pada langkah 2). Selanjutnya yang dilakukan oleh mikrokontroler adalah mengulang kembali siklus ini pada langkah 1. Demikian seterusnya hingga power dimatikan.
2.2.2 Jenis-Jenis Mikrokontroler 1. Mikrokontroller ATMega328P
ATMega328P adalah mikrokontroller keluaran dari atmel yang mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang dimana setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer). ATMega328 memiliki beberapa fitur antara lain :
1. 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.
2. 32x 8-bit register serba guna.
3. Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz.
4. 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.
5. Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanent karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.
6. Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.
7. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width Modulation) output.
8. Master / Slave SPI Serial interface.
Mikrokontroler AVR (Alf and Vegaard’s Risc Processor) ATMega328P merupakanseri 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 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 51Mikrokontroler 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 arsitek ( Complex Intrukstion Set Compute) mempunyai throughput mende kati 1 Millions Instruction Per Second (MIPS) per MHz, sehingga membuat konsumsi daya menjadi rendah terhadap kecepatan proses eksekusi perintah.
Gambar 2.2 Mikrokontroller ATMega328P
Mikrokontroller ATmega328P memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan kerja dan parallelism. Instruksi – instruksi dalam memori Universitas Sumatera Utara 6 program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program. Konsep inilah yang memungkinkan instruksi – instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock.32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU (Arithmatic Logic unit) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X ( gabungan R26 dan R27 ), register Y ( gabungan R28 dan R29 ), dan register Z ( gabungan R30 dan R31 ).
Hampir semua instruksi AVR memiliki format 16-bit. Setiap alamat memori program terdiri dari instruksi 16- bit atau 32-bit. Selain register serba guna di atas, terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik memory mapped I/O selebar 64 byte.
Beberapa register ini digunakan untuk fungsi khusus antara lain sebagai register control Timer/ Counter, Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM, dan fungsi I/O lainnya. Register – register ini menempati memori pada alamat 0x20h – 0x5Fh.
Gambar 2.3 Arsitektur ATMega328P
Mikrokontroler sebagai suatu terobosan teknologi mikroprosesor dan mikrokomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar (market need) dan teknologi baru.
Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang yang kecil serta dapat diproduksi secara masal (dalam jumlah banyak) membuat harganya menjadi lebih murah dibandingkan mikroprosesor. Adapun kelebihan dari mikrokontroller adalah sebagai berikut :
1. Penggerak pada mikrokontoler menggunakan bahasa pemrograman assembly dengan berpatokan pada kaidah digital dasar sehingga pengoperasian sistem menjadi sangat mudah dikerjakan sesuai dengan logika sistem.
2. Mikrokontroler tersusun dalam satu chip dimana prosesor, memori, dan I/Oterintegrasi menjadi satu kesatuan kontrol sistem.
3. Sistem running bersifat berdiri sendiri tanpa tergantung dengan komputer Sedangkan parameterkomputer hanya digunakan untuk download perintah instruksi atau program.
4. Pada mikrokontroler tersedia fasilitas tambahan untuk pengembangan memori dan I/O yang disesuaikan dengan kebutuhan sistem.
5. Harga untuk memperoleh alat ini lebih murah dan mudah didapat.
2. Konfigurasi Pin ATMega328P
Gambar 2.4 Konfigurasi Pin ATMega328P
ATMega328P memiliki 3 buah Port utama yaitu Port B, Port C, dan Port D dengan total pin input/output sebanyak 23 pin. Port tersebut dapat difungsikan sebagai input/output digital atau difungsikan sebagai periperal lainnya.
a. Port B
Port B merupakan jalur data 8 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output.
Selain itu Port B 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 sebagaikeluaran PWM (Pulse Width Modulation).
MOSI (PB3), MISO (PB4), SCK (PB5), SS (PB2) merupakan jalurkomunikasi SPI.
Selain itu pin ini juga berfungsi sebagai jalur pemograman serial (ISP).
TOSC1 (PB6) dan TOSC2 (PB7) dapat difungsikan sebagai sumber clockexternal untuk timer.
XTAL1 (PB6) dan XTAL2 (PB7) merupakan sumber clock utamamikrokontroler.
b. Port C
Port C merupakan jalur data 7 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output digital. Fungsi alternatif Port C 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 digital.
I2C (SDA dan SDL) merupakan salah satu fitur yang terdapat pada Port C.
I2C digunakan untuk komunikasi dengan sensor atau device lain yang memiliki komunikasi data tipe I2C seperti sensor kompas, accelerometer nunchuck.
c. 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 serial dengan
Level 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 interupsihardware. Interupsi biasanya digunakan sebagai selaan dari program, misalkan pada saat program berjalan kemudian terjadi interupsi 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 external clock.
T0 dan T1 berfungsi sebagai masukan counter external untuk timer 1 dan timer 0.
AIN0 dan AIN1 keduanya merupakan masukan input untuk analog comparator.
3. Memori ATMega328P
ATMega328P memiliki 32 KB flash memori untuk menyimpan kode, juga 2 KB yang digunakan untuk bootloader. ATMega328P memiliki 2 KB untuk SRAM dan 1 KB untuk EEPROM.
4. Komunikasi Serial Pada ATMega328P
ATMega328P 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 ATMega328P juga mendukung komunikasi I2C (TWI) dan SPI. Di dalam
Arduino software (IDE) sudah termasuk wire library untuk memudahkan anda menggunakan bus I2C. Untuk menggunakan komunikasi SPI, gunakan SPI library.
5. Daya
Mikrokontroler ATMega328P dapat diaktifkan dengan catu daya eksternal.
Adaptor ini dapat dihubungkan dengan menancapkan plug positif 2.1 mm ke colokan listrik. Dari baterai dapat dimasukkan dalam Gnd dan Vin pin header.
Mikrokontroler ATMega328P ini dapat beroperasi pada pasokan tegangan eksternal 6 sampai 20 volt. Jika diberikan dengan kurang dari 7 volt, pin yang keluaran 5 volt mungkin pasokannya kurang dari 5 volt dan mikrokontroler Atmega 328 mungkin tidak stabil. Jika menggunakan lebih dari 12 volt, regulator tegangan bisa panas dan merusak IC mikro. Kisaran yang disarankan adalah 7-12 volt. Pin sumber daya dalam mikrokontroler ATMega328P ini adalah sebagai berikut :
1. VIN Tegangan masukan pada mikrokontroler Atmega 328 menggunakan sumber dayaeksternal.
2. 5V Catu daya 5 volt ini digunakan untuk daya mikrokontroler dan komponen lainnyapada boardmikrokontroler Atmega328P. Hal ini dapat terjadi dilakukan dari pin VIN melalui regulator on-board, atau melalui port USB atau sumber tegangan lainnya seperti adaptor.
3. GND 4. Pin ground.
2.2.3. Arsitektur Mikrokontroller Atmega8
Mikrokontroler adalah suatu chip yang dapat digunakan sebagai pengontrol utama sistem elektronika, misalnya sistem pengukur suhu digital, sistem keamanan rumah dan lain sebagainya. Hal ini dikarenakan di dalam chip tersebut sudah ada unit pemroses, memori ROM (Read Only Memori), RAM (Random Access Memory), Input-Output, dan fasilitas pendukung lainnya. Mikrokontroler AVR memiliki arsitektur RISC 8 bit, di mana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16-bit word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 (satu) siklus clock, berbeda dengan instruksi MCS51 yang membutuhkan 12 siklus clock. Hal ini terjadi karena kedua jenis mikrokontroler tersebut memiliki arsitektur yang berbeda. AVR berteknologi RISC (Reduced Instruksi Set Computing), sehingga eksekusi instruksi
dapat berlangsung sangat cepat dan efisien. Sedangkan seri MCS51 berteknoli CISC (Complex Instruktion Set Computing). Pada dasarnya yang membedakan masing- masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bias dikatakan hampir sama. Mikrokontroler AVR sudah menggunakan konsep arsitektur Harvard yang memisahkan memori dan bus untuk data dan program, serta sudah menerapkan single level pipelining.
1. Arduino Uno a. Pengenalan
Arduino didefinisikan sebagai sebuah platform elektronik yang open source, berbasis pada software dan hardware yang fleksibel dan mudah digunakan, yang ditujukan untuk seniman, desainer, hobbies dan setiap orang yang tertarik dalam membuat objek atau lingkungan yang interaktif. Arduino sebagai sebuah platform komputasi fisik (Physical Computing) yang open source pada board input ouput sederhana, yang dimaksud dengan platform komputasi fisik disini adalah sebuah sistem fisik yang interaktif dengan penggunaan software dan hardware yang dapat mendeteksi dan merespon situasi dan kondisi.
Menurut Artanto, kelebihan arduino dari platform hardware mikrokontroler lain adalah:
IDE Arduino merupakan multiplatform, yang dapat dijalankan di berbagai sistem operasi, seperti Windows, Macintosh dan Linux.
IDE Arduino dibuat berdasarkan pada IDE Processing, yang sederhana sehingga mudah digunakan.
Pemrograman arduino menggunakan kabel yang terhubung dengan port USB, bukan port serial. Fitur ini berguna karena banyak komputer yang sekarang ini tidak memiliki port serial.
Arduino adalah hardware dan software open source pembaca bisa mendownload software dan gambar rangkaian arduino tanpa harus membayar ke pembuat arduino. Biaya hardware cukup murah, sehingga tidak terlalu menakutkan membuat kesalahan. Proyek arduino ini dikembangkan dalam lingkungan pendidikan sehingga bagi pemula akan cepat dan mudah mempelajarinya. Memiliki begitu banyak pengguna dan komunitas di internet dapat membantu setiap kesulitan yang dihadapi.
b. Sejarah Arduino
Proyek Arduino dimulai pertama kali di Ovre, Italy pada tahun 2005. Tujuan proyek ini awalnya untuk membuat peralatan kontrol interaktif dan modul pembelajaran bagi siswa yang lebih murah dibandingkan dengan prototype yang lain.
Pada tahun 2010 telah terjual dari 120 unit Arduino. Arduino yang berbasis open source melibatkan tim pengembang. Pendiri arduino itu Massimo Banzi dan David Cuartielles, awalnya mereka memberi nama proyek itu dengan sebutan arduino dari ivrea tetapi seturut perkembangan zaman nama proyek itu diubah menjadi Arduino.Arduino dikembangkan dari thesis hernando Barragan di desain interaksi institute Ivrea. Arduino dapat menerima masukan dari berbagai macam sensor dan juga dapat mengontrol lampu, motor dan aktuator lainnya. Mikrokontroler pada board arduino di program dengan menggunkan bahasa pemrograman arduino (based on wiring) dan IDE arduino (based on processing). Proyek arduino dapat berjalan sendiri atau juga bisa berkomunikasi dengan software yang berjalan pada komputer.
c. Hardware
Papan Arduino merupakan papan mikrokontroler yang berukuran kecil atau dapat diartikan juga dengan suatu rangkaian berukuran kecil yang didalamnya terdapat komputer berbentuk suatu chip yang kecil. Pada Gambar 2.5. dapat dilihat sebuah papan Arduino dengan beberapa bagian komponen didalamnya.
Gambar 2.5 Hardware Arduino Pada hardware arduino terdiri dari 20 pin yang meliputi:
14 pin IO Digital (pin 0–13)
Sejumlah pin digital dengan nomor 0–13 yang dapat dijadikan input atau output yang diatur dengan cara membuat program IDE.
6 pin Input Analog (pin 0–5)
Sejumlah pin analog bernomor 0–5 yang dapat digunakan untuk membaca nilai input yang memiliki nilai analog dan mengubahnya ke dalam angka antara 0 dan 1023.
6 pin Output Analog (pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11)
Sejumlah pin yang sebenarnya merupakan pin digital tetapi sejumlah pin tersebut dapat diprogram kembali menjadi pin output analog dengan cara membuat programnya pada IDE.
Papan Arduino Uno dapat mengambil daya dari USB port pada komputer dengan menggunakan USB charger atau dapat pula mengambil daya dengan menggunakan suatu AC adapter dengan tegangan 9 volt. Jika tidak terdapat power supply yang melalui AC adapter, maka papan Arduino akan mengambil daya dari USB port.
Tetapi apabila diberikan daya melalui AC adapter secara bersamaan dengan USB port maka papan Arduino akan mengambil daya melalui AC adapter secara otomatis.
d. Software Arduino
Software arduino yang digunakan adalah driver dan IDE, walaupun masih ada beberapa software lain yang sangat berguna selama pengembangan arduino. IDE atau Integrated Development Environment suatu program khusus untuk suatu komputer agar dapat membuat suatu rancangan atau sketsa program untuk papan Arduino.IDE arduino merupakan software yang sangat canggih ditulis dengan menggunakan java.
IDE arduino terdiri dari:
Editor Program
Sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan mengedit program dalam bahasa processing.
Compiler
Sebuah modul yang mengubah kode program menjadi kode biner bagaimanapun sebuah mikrokontroler tidak akan bisa memahami bahasa processing.
Uploader
Sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam memory di dalam papan arduino.
Dalam bahasa pemrograman arduino ada tiga bagian utama yaitu struktur, variabel dan fungsi.Struktur Program Arduino :
Kerangka Program.
Kerangka program arduino sangat sederhana, yaitu terdiri atas dua blok.
Blok pertama adalah void setup() dan blok kedua adalah void loop.
Blok Void setup ()
Berisi kode program yang hanya dijalankan sekali sesaat setelah arduino dihidupkan atau di-reset.Merupakan bagian persiapan atau instalasi program.
Blok void loop()
Berisi kode program yang akan dijalankan terus menerus. Merupakan tempat untuk program utama.
Pada bagian ini meliputi fungsi input output digital, input output analog, advanced I/O, fungsi waktu, fungsi matematika serta fungsi komunikasi.Pada proses Uploader dimana pada proses ini mengubah bahasa pemrograman yang nantinya dicompile oleh avr-gcc (avr-gcc compiler) yang hasilnya akan disimpan kedalam papan arduino. Avr-gcc compiler merupakan suatu bagian penting untuk software bersifat open source. Dengan adanya avr-gcc compiler, maka akan membuat bahasa pemrogaman dapat dimengerti oleh mikrokontroler. Proses terakhir ini sangat penting, karena dengan adanya proses ini maka akan membuat proses pemrogaman mikrokontroler menjadi sangat mudah. Berikut ini merupakan gambaran siklus yang terjadi dalam melakukan pemrogaman Arduino:
Koneksikan papan Arduino dengan komputer melalui USB port.
Tuliskan sketsa rancangan suatu program yang akan dimasukkan ke dalam papan Arduino.
Upload sketsa program ke dalam papan Arduino melalui kabel USB dan kemudian tunggu beberapa saat untuk melakukan restart pada papan Arduino.
Papan Arduino akan mengeksekusi rancangan sketsa program yang telah dibuat dan di-upload ke papan Arduino.
2.3 Sensor
2.3.1 Pengertian Sensor
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) 2.3.2 Klasifikasi jenis-jenis sensor
Sensor-sensor yang digunakan pada perangkat elektronik pada dasarnya dapat diklasifikasikan menjadi dua kategori utama yaitu :
Sensor Pasif dan Sensor Aktif
Sensor Analog dan Sensor Digital
Berikut ini adalah pembahasan singkat mengenai kedua klasifikasi sensor tersebut.
1. Sensor Pasif dan Sensor Aktif a. 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.
b. 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
Berikut ini adalah jenis-jenis sensor berdasarkan sifat Analog atau Digitalnya.
a. 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.
b. 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.
2.3.3. Jenis-jenis Sensor
Berikut ini adalah jenis-jenis Sensor berdasarkan penggunaannya.
Gambar 2.6 Jenis-jenis sensor berdasarkan penggunaannya 1. Akselerometer (Accelerometer)
Sensor Akselerometer adalah sensor yang mendeteksi perubahan posisi, kecepatan, orientasi, goncangan, getaran, dan kemiringan dengan gerakan indra.
Akselerometer analog ini dapat digolongkan lagi menjadi beberapa yang berbeda berdasarkan variasi konfigurasi dan sensitivitas.Berdasarkan pada sinyal keluaran, Akselerometer analog menghasilkan tegangan variabel konstan berdasarkan jumlah percepatan yang diterapkan pada Akselerometer. Selain Akselerometer Analog, Akselerometer ini juga digital.
2. Sensor Cahaya (Light Sensor)
Sensor Cahaya atau Light Sensor adalah Sensor analog yang digunakan untuk mendeteksi jumlah cahaya yang mengenai Sensor tersebut.Sensor cahaya analog ini dapat diklasifikasikan lagi menjadi beberapa jenis seperti foto-resistor, Cadmium Sulfide (CdS), dan fotosel.Light dependent resistor atau LDR dapat digunakan sebagai sensor cahaya analog yang dapat digunakan untuk menghidupkan dan mematikan beban secara otomatis berdasarkan intensitas cahaya yang diterimanya.
Resistansi LDR akan meningkat apabila intensitas cahaya menurun. Sebaliknya, Resistansi LDT akan menurun apabil intensitas cahaya yang diterimanya bertambah.
3. Sensor Suara (Sound Sensor)
Sensor Suara adalah Sensor analog yang digunakan untuk merasakan tingkat suara.Sensor suara analog ini menerjemahkan amplitudo volume akustik suara menjadi tegangan listrik untuk merasakan tingkat suara. Proses ini memerlukan beberapa sirkuit, dan menggunakan mikrokontroler bersama dengan Mikrofon untuk menghasilkan sinyal output analog.
4. Sensor Tekanan (Pressure Sensor)
Sensor Tekanan atau Pressure Sensor adalah Sensor yang digunakan untuk mengukur jumlah tekanan yang diterapkan pada sebuah sensor. Sensor tekanan akan menghasilkan sinyal keluaran analog yang sebanding dengan jumlah tekanan yang diberikan. Sensor piezoelektrik adalah salah satu jenis sensor tekanan yang dapat menghasilkan sinyal tegangan keluaran yang sebanding dengan tekanan yang diterapkan padanya.
5. Sensor Suhu (Temperature Sensor)
Sensor Suhu atau Temperature Sensor adalah Sensor tersedia secara luas baik dalam bentuk sensor digital maupun analog. Ada berbagai jenis sensor suhu yang digunakan untuk aplikasi yang berbeda. Salah satu Sensor Suhu adalah Termistor, yaitu resistor peka termal yang digunakan untuk mendeteksi perubahan suhu.
Apabila Suhu meningkat, resistansi listrik dari termistor akan meningkat juga.Sebaliknya, jika suhu menurun, maka resistansi juga akan menurun.
6. Sensor Ultrasonik (Ultrasonic Sensor)
Sensor Ultrasonik adalah jenis sensor non-kontak yang dapat digunakan untuk mengukur jarak serta kecepatan suatu benda. Sensor Ultrasonik bekerja berdasarkan sifat-sifat gelombang suara dengan frekuensi lebih besar daripada rentang suara manusia. Dengan menggunakan gelombang suara, Sensor Ultrasonik dapat mengukur jarak suatu objek (mirip dengan SONAR). Sifat Doppler dari gelombang suara dapat digunakan untuk mengukur kecepatan suatu objek.
7. Sensor Giroskop (Gyroscope sensor)
Sensor Giroskop adalah sensor yang digunakan untuk merasakan dan menentukan orientasi dengan bantuan gravitasi bumi.Perbedaan utama antara Sensor Akselerometer dan Giroskop adalah bahwa Giroskop dapat merasakan rotasi di mana akselerometer tidak bisa.
8. Sensor Efek Hall (Hall Effect Sensor)
Sensor Efek Hall atau Hall Effect Sensor adalah sensor yang dapat mengubah informasi magnetik menjadi sinyal listrik untuk pemrosesan rangkaian elektronik selanjutnya. Sensor Efek Hall ini sering digunakan sebagai sensor untuk mendeteksi kedekatan (proximity), mendeteksi posisi (positioning), mendeteksi kecepatan (speed), mendeteksi pergerakan arah (directional) dan mendeteksi arus listrik (current sensing).
9. Sensor Kelembaban (Humidity Sensor)
Sensor Kelembaban atau Humidity Sensor merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi tingkat kelembaban suatu lokasi. Pengukuran Tingkat Kelembaban ini sangat penting untuk pengamatan lingkungan di suatu wilayah, diagnosa medis ataupun di penyimpanan produk-produk yang sensitif.
10. Sel Beban (Load Cell)
Sel Beban atau Load Cell adalah jenis sensor yang digunakan untuk mengukur berat. Input dari Load Cell ini adalah gaya atau tekanan sedangkan outputnya adalah nilai tegangan listrik. Ada beberapa jenis Load Cell, diantaranya adalah Beam Load Cell, Single Point Load Cell dan Compression Load Cell.
11. Sensor Suhu
Sensor suhu yang umum digunakan, resistance temperature detector (RTD), termistor dan IC sensor. Thermocouple pada intinya terdiri dari sepasang transduser panas dan dingin yang disambungkan dan dilebur bersama, dimana terdapat perbedaan yang timbul antara sambungan tersebut dengan sambungan referensi yang berfungsi sebagai pembanding. Resistance Temperature Detector (RTD) memiliki prinsip dasar pada tahanan listrik dari logam yang bervariasi sebanding dengan suhu.
Kesebandingan variasi ini adalah presisi dengan tingkat konsisten/kestabilan yang tinggi pada pendeteksian tahanan. Platina adalah bahan yang sering digunakan karena memiliki tahanan suhu, kelinearan, stabilitas dan reproduksibilitas. Termistor adalah resistor yang peka terhadap panas yang biasanya mempunyai koefisien suhu negatif, karena saat suhu meningkat maka tahanan menurun atau sebaliknya. Jenis ini sangat peka dengan perubahantahan 5% per C sehingga mampu mendeteksi perubahan suhu yang kecil.Sedangkan IC Sensor adalah sensor suhu dengan rangkaian terpadu yang menggunakan chipsilikon untuk kelemahan penginderanya.
Mempunyai konfigurasi output tegangan dan arus yang sangat linear.
12. Sensor Flowmeter`
Adapun sala satu jenis sensor yaitu sensor Flow meter merupakan alat ukur yang digunakan untuk mengukur laju aliran atau Jumlah suatu fluida yeng bergerak mengalir dalam suatu pipa tertutup atau saluran terbuka seperti sungai atau parit atau gorong-gorong. Jenis fluida yang melalui atau diukur oleh flow meter bisa berupa cairan, gas maupun solid. Dalam Aplikasi ini penggunaan flow meter untuk mengukur aliran baik berupa kecepatan aliran, kapasitas aliran maupun volumenya atau beratnya fluida mempunyai aplikasi yang bermacam macam.
Flow meter electromagnetic bekerja berdasarkan Hukum Farraday pada induksi elektromagnetik berfungsi untuk mengukur proses aliran.Tingkat tegangan sinyal sesuai dengan rata-rata kecepatan aliran yang diinduksi pada elektroda ketika cairan konduktif mengalir melalui medan magnet pada suatu kecepatan V.
Maka tegangan induksinya,
E = KBVD (2.1) Dimana: E = tegangan
B = intensitas medan magnet
V = kecepatan rata-rata pada tabung/pipa pengukuran D = diameter dalam dari tabung pengukuran
Sinyal tegangan induksi ditangkap oleh satu pasang atau lebih elektroda dan ditransmisikan ke converter untuk pemprosesan. Sinyal kemudian dikonversi ke dalam sinyal arus 4 – 20 mA, sinyal denyut (pulse), sinyal keluaran ditampilkan pada layar LCD pada waktu yang sama. Pada umumnya electromagnetic flow meter bisa dapat bekerja dengan baik jika konduktivitas dari aliran memenuhi persyaratan, dan untuk keakurasian dari flow meter electromagnetic juga ada persyaratan kecepatan aliran minimal dan kecepatan aliran maksimum. Karena itu kapasitas dari flow meter tidak hanya didasarkan pada size flow meter yang umumnya mengikuti dimensi dari pipa. Untuk lebih tepatnya ukuran atau size dari flow meter magnetic ini mengacu pada kapasitas pompa atau besarnya aliran dari fluida dalam pipa. Hal ini untuk menjaga keakurasian flow meter dan sekaligus guna meningkatkan efektifasnya.Karena pemilihan flow meter dengan size berlebihan menyebabkan biaya yang tinggi.
Flow meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran suatu zat (air atau gas) dalam luasan penampang tertentu. Pengukuran dengan flow meter akan menghasilkan sebuah nilai yang disebut „flow rate‟ atau dalam bahasa kita disebut
„debit‟ dengan satuan L/h (Liter per hours). Satuan ini kemudian bisa diturunkan menjadi L/m (Liter per minutes) atau L/s (liter per second) sesuai kebutuhan. Dari besaran flow rate/debit ini jika dikalikan dengan waktu, akan menghasilkan nilai volume dalam „liter‟ dengan rumus
V = Q X T (2.2) Keterangan :
Q = debit ( L)
V = volume fluida ( L ) t = waktu fluida mengalir (s)
Pada tutorial kali ini, saya akan mendemonstrasikan bagaimana mengukur debit dan volume air menggunakan flow meter dan Arduino sebagai kontrollernya. di pasaran, tersedia sebuah flow meter yang relatif murah yang dapat kita manfaatkan.
Flow meter ini memiliki spesifikasi sebagai berikut : a. Bekerja pada tegangan 5 VDC~24 VDC
b. Arus maksimum 15 mA (DC 5V) c. Berat sensor 43 gram
d. Tingkat aliran rentang 1~30 L/menit e. Suhu pengoperasian 0o~80o
f. Operasi kelembaban 35%~90% RH g. Operasi tekanan bawah 1.75 Mpa h. Storetemperature -25o~+80o i. Storehumidity 25%~90%RH
Prinsip kerja dari sensor flow meter ini adalah mengukur aliran air dengan cara mengitung putaran, sebuah kincir air di dalam flow meter ini yang otomatis berputar jika ada aliran air yang melewatinya. Dalam kincir air disematkan sebuah rotor yang memiliki magnet dan ketika berputar akn menghasilkan medan magnet berdasarkan prinsip „Hall effect‟. Dari event „ada medan magnet‟ dan „tidak ada medan magnet‟
yang berulang-ulang saat kincir air berputar akan menghasilkan output berupa gelombang kotak. Signal inilah yang nantinya akan kita hitung untuk menghasilkan nilai debit dan volume air yang melewati flow meter ini.
Gambar 2.7 Sensor Flowmeter
Sensor output ini memiliki tiga kabel yang berwarna merah, hitam dan kuning (ada produk lain yang berwarna biru/putih). Untuk warna merah dan hitam sudah jelas peruntukkannya yakni untuk tegangan 5V dan Ground, sedangkan untuk warna
2.4 Pompa
Pada dasarnya setiap pompa air dilengkapi dengan peralatan otomatis ketika kita membeli mesin pompa air di toko, ini berguna untuk memudahkan kita pada saat pengoperasian, sehingga waktu kita menjadi lebih efektif dan efisien dan tidak memerlukan aktifitas menghidupkan ataupun mematikan pompa, sebab sudah ada sensor otomatisnya, yang bekerja berdasarkan tekanan yang terdapat pada pipa tau saluran air pada keluaran pompa. Pada mesin pompa air ada saluran hisap dan ada saluran buang, alat otomatis atau sensornya menggunakan sensor tekanan atau disebut juga Pressure Switch dan dipasang pada tabung pada saluran keluaran pompa, ketika pompa dihidupkan atau dihubungkan dengan tegangan jala-jala, maka pompa akan berputar sehingga dibagian dalam pompa terjadi vaccum karena adanya perbedaan tekanan, sehingga air yang ada didalam tanah akan terhisap naik.
Pada saat mesin pompa air berputar dan semua kran air yang ada dirumah tertutup maka pada saluran keluaran pompa akan timbul tekanan yang cukup besar, ketika tekanan yang dihasilkan melebihi tekan set yang ada pada sensor atau pressure switch maka sensor akan bekerja dan pompa air akan mati seketika, pompa air akan hidup lagi jika ada salah satu kran air terbuka disebabkan tekanan air sudah turun dan begitulah seterusnya. Dengan demikian saat kita lupa untuk mematikan pompa air, maka mesin pompa air tidak akan terbakar disebabkan karja yang terus menerus, dan lagi kita tidak perlu memasang atau mencabut steker dari mesin pompa air sebab segalanya akan bekerja secara otomatis.
1. Pengertian Pompa
Pompa adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan suatu cairan dari suatu tempat ke tempat lain dengan cara menaikkan tekanan cairan tersebut.
Kenaikan tekanan cairan tersebut digunakan untuk mengatasi hambatan-hambatan pengaliran.Hambatan-hambatan pengaliran itu dapat berupa perbedaan tekanan, perbedaan ketinggian atau hambatan gesek.
2. Klasifikasi Pompa
Secara umum pompa dapat diklasifikasikan menjadi 2 bagian yaitu pompa kerja positif (positive displacement pump) dan pompa kerja dinamis (non positive displacement pump).
a. Pompa Kerja Positif
Pada pompa kerja positif kenaikan tekanan cairan di dalam pompa disebabkan oleh pengecilan volume ruangan yang ditempati cairan tersebut. Adanya elemen yang bergerak dalam ruangan tersebut menyebabkan volume ruangan akan membesar atau mengecil sesuai dengan gerakan elemen tersebut. Secara umum pompa kerja positif diklasifikasikan menjadi :
Pompa Reciprocating
Pompa reciprocating adalah pompa dimana energi mekanik dari penggerak pompa diubah menjadi energi aliran dari cairan yang dipompa dengan menggunakan elemen yang bergerak bolak-balik di dalam silinder. Elemen yang bergerak bolak- balik itu dapat berupa piston atau plunyer. Ketika volume silinder membesar akibat gerakan piston atau plunyer maka tekanan dalam silinder akan turun dan relatif lebih kecil dari pada tekanan pada sisi isap, sehingga fluida pada sisi isap akan masuk ke dalam pompa. Sebaliknya ketika volume silinder mengecil akibat gerakan piston atau plunyer maka tekanan dalam silinder akan naik sehingga fluida akan tertekan keluar.
Pompa reciprocating mempunyai tekanan yang tinggi sehingga mampu melayani sistem dengan head yang tinggi. Namun kapasitas pompa ini biasanya rendah.
Tekanan yang dihasilkan tidak tergantung pada kapasitas tetapi tergantung pada daya penggerak dan kekuatan bahan. Pompa ini juga dapat bekerja pada pengisapan kering. Kekurangan pompa reciprocating adalah alirannya tidak kontinu (berpulsa) dan tidak steady yang disebabkan adanya gaya enersia akibat gerakan bolak-balik oleh piston atau plunyer.
Pompa Rotari
Pompa rotari adalah pompa perpindahan positif dimana energi mekanis ditansmisikan dari mesin penggerak ke cairan dengan menggunakan elemen yang berputar (rotor) di dalam rumah pompa (casing). Pada waktu rotor berputar di dalam rumah pompa, akan terbentuk kantong-kantong yang mula-mula volumenya besar (pada sisi isap) kemudian volumenya berkurang (pada sisi tekan) sehingga fluida akan tertekan keluar.
1. Pompa Kerja Dinamis
Pompa Sentrifugal Pada pompa sentrifugal, energi penggerak dari luar diberikan kepada poros yang kemudian digunakan untuk menggerakkan baling-baling yang
disebut impeler.Impeler memutar cairan yang masuk ke dalam pompa sehingga mengakibatkan energi tekanan dan energi kinetik cairan bertambah. Cairan akan terlempar ke luar akibat gaya sentrifugal yang ditimbulkan gerakan impeler. Cairan yang keluar dari impeler ditampung oleh saluran berbentuk volut (spiral) di keliling impeler dan disalurkan ke luar pompa melalui difuser. Di dalam difuser ini sebagian energi kecepatan akan diubah menjadi energi tekanan. Berdasarkan jenis aliran dalam impeler, pompa sentrifugal dibedakan menjadi 3 bagian, yaitu :
Pompa aliran radial
Pompa aliran aksial
Pompa aliran campur (mixed flow) 3. Penggunaan Pompa
Pompa telah banyak digunakan orang sejak lama, mulai dari unit terkecil di rumah tangga sampai industri-industri besar. Penggunaan pompa yang semakin luas dari waktu ke waktu menyebabkan perkembangan pompa sangat pesat. Pada era sekarang ini berbagai macam bentuk pompa dengan berbagai keunggulannya telah banyak ditawarkan oleh perusahaan-perusahaan produsen pompa. Sering kali suatu perusahaan membuat pompa tertentu yang hanya digunakan untuk aplikasi khusus.
Mengingat banyaknya jenis pompa di pasaran, maka kejelian dalam memilih pompa menjadi syarat utama agar diperoleh kerja pompa yang optimum sesuai dengan sistem yang dilayani. Dalam rumah tangga pompa banyak digunakan untuk memompa air dari sumur untuk digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Dalam bidang pertanian pompa banyak digunakan dalam sisten irigasi untuk mengairi sawah-sawah. Dalam penyediaan air minum untuk masyarakat, pompa digunakan untuk mendistribusikan air minum dari PDAM ke rumah-rumah penduduk. Dalam industri minyak, pompa tidak hanya digunakan pada pengilangan tetapi juga digunakan pada penyaluran minyak ke pusat-pusat distribusi. Pada pusat pelayanan tenaga khususnya PLTU pompa digunakan sebagai pengisi air ketel (boiler feed pump). Selain itu juga digunakan untuk memompa kondensat (air yang diembunkan di dalam kondensor) ke pompa pengisi ketel (boiler feed pump) dan untuk mengalirkan air dingin ke kondensor. Pada gedung-gedung, pompa digunakan untuk mengalirkan air pendingin ke ruangan-ruangan dalam sistem AC sentral. Pipa-pipa yang digunakan dalam proses produksi juga harus memenuhi syarat kebersihan. Oleh
karena itu bahan pipa harus tahan terhadap karat. Bahan yang sering digunakan adalah baja tahan karat (stainless steel) karena selain tahan karat pipa tersebut juga mempunyai permukaan yang halus dan pembersihannya juga mudah. Rangkaian listrik yang terdapat pada sebuah mesin pompa air.
Gambar 2.8 Pompa Keterangan :
1. Ac 220 adalah tegangan sumber yang biasa digunakan dirumah-rumah.
2. Protector, berfungsi sebagai pelindung motor agar tidak terbakar, jika terjadi panas yang berlebih pada gulungan motor, akibat dari pembebanan yang berlebihan, seperti bearing macet dll.
3. Capasitor, berfungsi sebagai starting pada saat motor/pompa dihidupkan.
4. Main coil, gulungan utama, berfungsi untuk membangkitkan putaran motor.
5. Sub coil, gulungan bantu, berfungsi untuk membantu membangkitkan putaran motor pada saat awal motor/pompa dihidupkan.
2.5 Keypad
Keypad adalah salah jenis input yang paling banyak digunakan. Sebetulnya keypad adalah saklar push-button yang disusun khusus, ada yang 3X3, 3X4, 4X4 atau susunan lainnya. Cara kerja keypad sama dengan saklar push-button pada umumnya, bedanya alih-alih sendiri-sendiri, keypad bekerja berdasarkan baris dan kolom untuk mengurangi jumlah pin. Dengan baris dan kolom, sebuah keypad 4X4 yang terdiri dari 16 saklar hanya perlu 8 PIN (4 barir dan 4 kolom). Tanpa disusun baris dan kolom tentu kita akan membutuhkan 32 PIN untuk 16 tombol. Namun demikian, kita harus melakukan sedikit kerja ekstra dengan 8 PIN ini, yaitu dengan cara menscan baris per baris kolom per kolom. Dengan meng-scan semua baris dan kolom! Pertama semua pin baris (row) kita set sebagai output dan pin kolom sebagai input pullup. Selanjutnya satu persatu baris set LOW. Untuk setiap baris yang diset
