LANDASAN TEORI Alat

(1)

BAB.2

LANDASAN TEORI

2.1 Alat

Alat adalah benda yang di gunakan untuk mengerjakan sesuatu yang fungsinya adalah untuk mempermudah pekerjaan. Alat disebut juga sebagai perkakas atau perabotan.

Sedangkan menurut kamus besar bahas indonesia Alat adalah suatu benda yang dipakai untuk mengerjakan sesuatu;

perkakas, perabot, dan mesin yang bertujuan untuk meringankan pekerjaan manusia. (Kamus Besar Bahasa Indonesia, http://kbbi.web.id/alat).

Seiring berkembangnya zaman alat diciptakan manusia tidak lagi secara tradisional melainkan sudah mengarah ke teknologi yang modern, sehingga keberadaan alat yang berteknologi semakin di butuhkan guna membantu masyarakat dalam menjalani kehidupan sehari hari.

5.1.1 Macam-Macam alat

Setiap alat di gunakan untuk pekerjaan dan kegiatan tertentu. Hal ini menyebabkan jenis alat menjadi sangat banyak. Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia (KBBI) macam-macam alat antara lain adalah:

1. Alat Rumah Tangga

Alat rumah tangga banyak sekali jenisnya. Dan biasanya di kategorikan berdasarkan tempat penggunaanya.

Contohnya: Alat dapur, adalah alat yang di gunakan di dapur. Biasanya berupa alat masak, alat makan minum, alat cuci piring, dll.

2. Alat Pertanian

Alat pertanian adalah alat yang di gunakan untuk mengerjakan pekerjaan yang berhubungan dengan pertanian, alat ini meliputi:

(2)

3. Alat Trasportasi

Alat transportasi adalah alat yang di gunakan untuk mengangkut benda, manusia dari satu tempat ke tempat lain, contohnya:

Kendaraan, Troli, Konveyor, dll 4. Alat listrik

Alat listrik adalah segala peralatan yang untuk mengoperasikannya membutuhkan energi listrik. Contoh alat listrik antara lain adalah:

Motor listrik, Kipas angin, tv, radio, dll 5. Alat robotik

Alat Robotik adalah seperangkat alat mekanik yang bisa melakukan tugas fisik, baik dengan pengawasan dan kontrol manusia, ataupun menggunakan program yang telah didefinisikan terlebih dulu (kecerdasan buatan).

2.2 Arduino Uno R3

Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source, diturunkan dari Wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. Hardware nya memiliki prosesor Atmel AVR dan software nya memiliki bahasa pemrograman sendiri. Saat ini Arduino sangat populer di seluruh dunia. Banyak pemula yang belajar mengenal robotika dan elektronika lewat Arduino karena mudah dipelajari. Tapi tidak hanya pemula, para hobbyist atau profesional pun ikut senang mengembangkan aplikasi elektronik menggunakan Arduino. Bahasa yang dipakai dalam Arduino bukan assembler yang relatif sulit, tetapi bahasa C yang disederhanakan dengan bantuan pustaka-pustaka (libraries) Arduino (https://www.arduino.cc/en/Guide/Introduction).

Arduino Uno R3 adalah papan pengembangan (development board) mikrokontroler yang berbasis chip ATmega328P. Disebut sebagai papan pengembangan karena board ini memang berfungsi sebagai arena prototyping sirkuit mikrokontroller. Dengan menggunakan papan pengembangan, anda akan lebih mudah merangkai rangkaian elektronika mikrokontroller dibanding jika anda memulai merakit ATMega328 dari awal di breadboard.

(3)

Arduino Uno memiliki 14 digital pin input / output (atau biasa ditulis I/O, dimana 6 pin diantaranya dapat digunakan sebagai output PWM), 6 pin input analog, menggunakan crystal 16 MHz, koneksi USB, jack listrik, header ICSP dan tombol reset. Hal tersebut adalah semua yang diperlukan untuk mendukung sebuah rangkaian mikrokontroler. Cukup dengan menghubungkannya ke komputer dengan kabel USB atau diberi power dengan adaptor AC-DC atau baterai, anda sudah dapat bermain-main dengan Arduino UNO anda tanpa khawatir akan melakukan sesuatu yang salah. Kemungkinan paling buruk hanyalah kerusakan pada chip ATMega328, yang bisa anda ganti sendiri dengan mudah dan dengan harga yang relatif murah.

Kata "Uno" berasal dari bahasa Italia yang berarti "satu", dan dipilih untuk menandai peluncuran Software Arduino (IDE) versi 1.0. Arduino. Sejak awal peluncuran hingga sekarang, Uno telah berkembang menjadi versi Revisi 3 atau biasa ditulis REV 3 atau R3. Software Arduino IDE, yang bisa di instal di Windows maupun Mac dan Linux, berfungsi sebagai software yang membantu anda memasukkan (upload) program ke chip ATMega328 dengan mudah.

Tabel 2.1 Spesifikasi Arduino Uno R3

No Komponen Tegangan

1 Mikrokontroler ATmega328P

2 Tegangan operasi 5V

3 Input Voltage (dianjurkan) 7-12V

4 Input Voltage (batas) 6-20V

5 Digital I/O Pins 14 buah, 6 diantaranya

menyediakan PWM

6 Pins Masukan Analog 16

7 DC Current per I/O Pin 20 mA

8 DC saat untuk 3.3V Pin 50 mA

9 Flash Memory 32 KB yang 0.5 KB telah

digunakan untuk bootloader

(4)

Lanjutan Tabel 2.2 Spesifikasi Arduino Uno R3 NO Komponen Tegangan 11 EEPROM 1 KB (Atmega328P) 12 Kecepatan Jam 16 MHz 13 LED_BUILTIN 13 14 Panjang 68,8 mm 15 Lebar 53,4 mm 16 Berat 25 g

Gambar 2.1 Peta Pin Arduino Uno R3

( https://www.arduino.cc/en/main/arduinoBoardUno)

2.3 Motor DC

Motor DC adalah motor yang rotornya akan berputar kalau diberi tegangangan DC. DC berasal dari direct current, yang berati arus searah (Rangkuti Syahban, 2016).

(5)

Motor DC adalah motor listrik yang memerlukan suplai tegangan arus searah. Kumparan medan pada motor DC disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar).

Motor DC berfungsi untuk mengubah tenaga listrik arus searah menjadi tenaga gerak. Tenaga gerak tersebut berupa putaran dari rotor. Jadi motor DC menerima arus DC dari jala-jala dirubah menjadi energi mekanik berupa putaran yang nantinya akan dipakai oleh peralatan lain.

Kecepatan putaran motor DC ditentukan oleh besar tegangan. Semakin tinggi tegangannya, semakin cepat putarannya. Namun, tentu saja tegangan yang dapat diberikan ke motor DC ada batasannya. Tegangan yang terlampau tinggi, yang melampaui batas maksimumnya, dapat membuat motor terbakar. Bentuk dari motor DC dapat dilihat pada gambar 2.2.

Motor DC mempunyai dua bagian pokok, yaitu:

1. Rotor atau armature, yaitu bagian yang berputar (rotating part). Rotor ini berupa sebuah koil di mana arus listrik mengalir.

2. Stator, yaitu bagian yang tetap (stationery part), Stator ini menghasilkan medan magnet , baik yang dibangkitkan dari sebuah koil (elektromagnet) ataupun magnet permanen.

Gambar 2.2 Motor DC (Rangkuti Syahban, 2016)

(6)

2.4 Sensor Hujan

Sensor hujan merupakan alat switching yang digerakan berdasarkan curah hujan (air), Prinsip kerja plat konduktor sama seperti saklar. Sensor ini berupa dua buah lempeng konduktor yang akan terhubung bila terkena air. Air dapat menghantarkan arus listrik karena air merupakan salah satu konduktor walaupun bukan termasuk konduktor yang bagus. (Deny siswanto, Slamet winardi 2015) Contoh gambar sensor air seperti di gambar 2.3

Gambar 2.3 Sensor Hujan

(http://www.electroschematics.com/12095/arduino-rain-sensor-experiment) 2.5 Sensor Ldr

Sensor Ldr adalah komponen yang hambatannya berubah-ubah tergantung cahaya yang diterimanya (Kadir, 2013). Ldr adalah jenis resistor yang biasa digunakan sebagai detektor cahaya atau pengukur besaran konversi cahaya. Ldr terdiri dari sebuah cakram semikonduktor yang mempunyai dua buah elekrtroda pada permukaannya.

(7)

Gambar 2.4 Sensor Ldr

(http://lapantech.com/Sensor-LDR-20mm-cahaya-arduino)

LDR memiliki hambatan yang sangat tinggi jika tidak terkena cahaya dan memiliki hambatan yang sangat kecil mendekati 0 jika terkena cahaya.

2.6 GSM Ethernet Shield SIM 900A

SIM900A adalah modul SIM yang digunakan pada penelitian ini. Modul SIM900A GSM/GPRS adalah bagian yang berfungsi untuk berkomunikasi antara pemantau utama dengan Handphone. AT Command adalah perintah yang dapat diberikan modem GSM/CDMA seperti untuk mengirim dan menerima data berbasis GSM/GPRS, atau mengirim dan menerima SMS. SIM900 GSM/GPRS dikendalikan melalui perintah AT (GSM 07.07, 07.05, dan SIMCOM). AT Command SIM900A AT+Command adalah sebuah kumpulan perintah yang digabungkan dengan karakter lain setelah karakter “AT” yang biasanya digunakan pada komunikasi serial. Dalam penelitian ini AT command digunakan untuk mengatur atau memberi perintah modul GSM/CDMA. Perintah ATCommand dimulai dengan karakter “AT” atau “at” dan diakhiri dengan kode (0x0d) (Zaghloul, Mohammed Saad. 2014).

(8)

Gambar 2.5 Modul GSM SIM900A

(https://www.tokopedia.com/onlineelektronik/sim900a-ver-40-modul-gsm)

2.7 Motor Driver

Motor Driver adalah IC yang digunakan sebagai pengatur motor DC sesuai perintah dari board Arduino. IC ini menggunakan prinsip kerja H-Bridge (STMicroelectronics, 2000). Tiap H-Bridge dikontrol menggunakan level tegangan TTL yang berasal dari output mikrokontroler. dapat mengontrol 2 buah motor DC. Tegangan yang dapat digunakan untuk mengendalikan robot bisa mencapai tegangan 46 VDC dan arus 2 A untuk setiap kanalnya. (dyah, irwan 2010) Berikut merupakan gambar motor driver pada gambar 2.6.

Gambar 2.6 Motor driver

(http://www.instructables.com/id/How-to-use-the-L298-Motor-Driver-Module-Arduino-Tu)

(9)

2.8 Sensor Ultrasonik

Sensor ultrasonik adalah sensor yang mengirimkan gelombang suara dan kemudian memantau pantulannya sehingga dapat digunakan untuk mengetahui jarak antara sensor dengan objek yang memantulkan kembali gelombang suara tersebut (Kadir, 2015). frekuensi kerjanya pada daerah di atas gelombang suara dari 40 KHz hingga 400 KHz. Sensor ultrasonik terdiri dari dua unit, yaitu unit pemancar dan unit penerima. Struktur unit pemancar dan penerima sangatlah sederhana, sebuah kristal piezoelectric dihubungkan dengan mekanik jangkar dan hanya dihubungkan dengan diafragma penggetar. Tegangan bolak-balik yang memiliki frekuensi kerja 40 KHz – 400 KHz diberikan pada plat logam. Struktur atom dari kristal piezoelectric akan berkontraksi (mengikat), mengembang atau menyusut terhadap polaritas tegangan yang diberikan dan ini disebut dengan efek piezoelectric.

Kontraksi yang terjadi diteruskan ke diafragma penggetar sehingga terjadi gelombang ultrasonik yang dipancarkan ke udara (tempat sekitarnya). Pantulan gelombang ultrasonik akan terjadi bila ada objek tertentu dan pantulan gelombang ultrasonik akan diterima kembali oleh unit sensor penerima. Selanjutnya unit sensor penerima akan menyebabkan diafragma penggetar akan bergetar dan efek piezoelectric menghasilkan sebuah tegangan bolak-balik dengan frekuensi yang sama. Berikut merupakan gambar dari sensor ultrasonik pada gambar 2.7.

Gambar 2.7 Sensor Ultrasonik

(10)

Tabel 2.3 Konfigurasi Pin HC-SR 04 Ultrasonik Range Finder NO Simbol Pin Deskripsi Fungsi Pin

1 VCC Dihubungkan ke tegangan

+5V

2 Trig Mengirimkan gelombang

suara

3 Echo Menerima pantulan

gelombang suara

4 GND Dihubungkan ke Ground

Tabel 2.4 Parameter Elektrik HC-SR04

NO Parameter Elektrik HC-SR04

1 Operating Voltage DC-5V

2 Operating Current 15mA

3 Operating Frequency 40KhZ

4 Farthest Range 4m

5 Nearest Range 2cm

6 Measuring Angle 15o

7 Input Trigger Signal 10us TTL pulse

8 Output Echo Signal Output TTL level

signal, proportional with range

(11)

Jarak antara sensor dan objek yang memantulkan gelombang suara dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

𝑠 = 𝑇 𝑥

Dalam hal ini, T adalah waktu tempuh dari saat sinyal ultrasonik dipancarkan hingga kembali. Perlu diketahui kecepatan suara adalah 343 m/detik.

Prinsip pengiriman sinyal oleh Trig dan penerimaan oleh Echo seperti berikut:

1. Trig harus dalam keadaan HIGH paling tidak selama 10 mikrodetik. 2. Modul ultrasonik pun akan mengirim gelombang kotak dengan frekuensi

40KHz.

3. Gelombang yang dikirim tersebut akan dipantulkan dengan sendirinya oleh modul ultrasonik.

4. Karena T telah diperoleh, jarak dihitung dengan menggunakan rumus diatas.

2.9 Arduino IDE

Arduino IDE merupakan Open-source Arduino Software (IDE), memudahkan untuk menulis kode dan meng-upload ke papan Arduino. Berjalan pada Windows, Mac OS X, dan Linux. dibuat dengan menggunakan Java dan berdasarkan Pengolahan dan perangkat lunak open source lainnya.

Perangkat lunak ini dapat digunakan dengan papan Arduino. (https://www.arduino.cc/en/Main/Software) IDE Arduino adalah software yang dibuat 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 (bahasa Processing) menjadi kode biner. Bagaimanapun sebuah mikrokontroller tidak akan bisa memahami bahasa Processing. Yang bisa dipahami oleh mikrokontroller adalah kode biner. Itulah sebabnya compiler diperlukan dalam hal ini.

(12)

 Uploader, sebuah modul yang memuat kode biner dari Komputer ke dalam memory di dalam papan Arduino.

2.9.1 Pemrograman Dasar Arduino

Struktur dasar Arduino hanya terjadi dalam dua bagian:

Void setup() {

// Statement; di eksekusi satu kali }

Void loop() {

// Statement; di eksekusi terus menerus }

1. Setup

Fungsi setup() hanya dipanggil satu kali ketika program pertama kali di jalankan. Ini digunakan untuk mendifinisikan mode pin atau memulai komunikasi serial. Fungsi setup() harus di ikut sertakan dalam program ,walaupun tidak ada statement yang di jalankan. Contoh pemrograman yang menggunakan fungsi setup sebagai berikut:

Void setup (){

pinMode(3,OUTPUT) ; // men-set “pin” 3 sebagai Output pinMode(6, INPUT); // men-set pin 6 sebagai Input Serial.begin(9600); }

Keterangan:

 pinMode() = berfungsi untuk mengatur fungsi sebuah pin sebagai INPUT atau OUTPUT.

 Serial.begin(9600) = digunakan untuk mengaktifkan fitur UART dan menginisialisasinya

(13)

2. Loop

Setelah melakukan fungsi setup() maka secara langsung akan melakukan fungsi loop() secara berurutan dan melakukan instruksi-instruksi ayang ada dalam fungsi loop().

void loop() {

If (digitalRead(6)==HIGH) // membaca input digital pin 6 {

xstart = millis(); //aktifkan timer digitalWrite(3, HIGH); // nyalakan pin 3 delay(1000); // pause 1detik

digitalWrite(3, LOW); // matikan pin 3 }

}

Keterangan:

 digitalWrite : Untuk memberikan nilai LOW dan HIGH pada sebuah pin output.

 Delay : Untuk memberikan waktu tunda dalam satuan millisekon.

 digitalRead : Untuk membaca logika LOW dan HIGH. 3. Struktur Pengaturan Program

Program sangat tergantung pada pengaturan apa yang akan dijalankan berikutnya, berikut ini adalah elemen dasar pengaturan program:

if..else, dengan format seperti berikut ini:

if (kondisi) { } else if (kondisi) { } else { }

Dengan struktur seperti diatas program akan menjalankan kode yang ada di dalam kurung kurawal jika kondisinya TRUE, dan jika tidak (FALSE) maka akan

(14)

diperiksa apakah kondisi pada else if dan jika kondisinya FALSE maka kode pada else yang akan dijalankan.

for, dengan format seperti berikut ini:

for (int i = 0; i < #pengulangan; i++) { }

Digunakan bila anda ingin melakukan pengulangan kode di dalam kurung kurawal beberapa kali, ganti #pengulangan dengan jumlah pengulangan yang diinginkan. Melakukan penghitungan ke atas dengan i++ atau ke bawah dengan i–

4. Input/Output Digital

 pinMode(pin, mode)

Digunakan untuk menetapkan mode dari suatu pin, pin adalah nomor pin yang akan digunakan dari 0-19 (pin analog 0-5 adalah 14-19). Mode yang bisa digunakan adalah INPUT atau OUTPUT.

 digitalWrite(pin, value)

Ketika sebuah pin ditetapkan sebagai OUTPUT, pin tersebut dapat dijadikan HIGH (ditarik menjadi 5 volts) atau LOW (diturunkan menjadi ground).

 digitalRead(pin)

Ketika sebuah pin ditetapkan sebagai INPUT maka anda dapat menggunakan kode ini untuk mendapatkan nilai pin tersebut apakah HIGH (ditarik menjadi 5 volts) atau LOW (diturunkan menjadi ground).

5. Input/Output Analog

Arduino adalah mesin digital tetapi mempunyai kemampuan untuk beroperasi di dalam alam analog (menggunakan trik). Berikut ini cara untuk menghadapi hal yang bukan digital.

 analogWrite(pin, value)

Beberapa pin pada Arduino mendukung PWM (pulse width modulation) yaitu pin 3, 5, 6, 9, 10, 11. Ini dapat merubah pin hidup (on) atau mati (off) dengan sangat cepat sehingga membuatnya dapat berfungsi layaknya keluaran analog. Value (nilai) pada format kode tersebut adalah angka antara 0 ( 0% duty cycle ~ 0V) dan 255 (100% duty cycle ~ 5V).

(15)

 analogRead(pin)

Ketika pin analog ditetapkan sebagai INPUT anda dapat membaca keluaran voltase-nya. Keluarannya berupa angka antara 0 (untuk 0 volts) dan 1024 (untuk 5 volts).

2.10 Bahasa C

C merupakan bahasa pemograman yang berkekuatan tinggi (powerful) dan fleksibel yang telah banyak digunakan oleh para programmer profesional untuk mengembangkan program-program yang sangat bervariasi dalam berbagai bidang. (Budi Raharjo, I Made Joni 2008).

C adalah bahasa yang standar, artinya suatu program yang ditulis dengan versi bahasa C tertentu akan dapat dikompilasi dengan versi bahasa C yang lain denugan sedikit modifikasi. Standar bahasa C yang asli adalah standar dari UNIX. Patokan dari standar UNIX ini diambilkan dari buku yang ditulis oleh Brian Kerninghan dan Dennis Ritchie berjudul “The C Programming Languange”, diterbitkan oleh Prentice-Hall tahun 1978. Deskripsi C dari Kerninghan dan Ritchie ini kemudian dikenal secara umum sebagai “K&R C”.

2.10.1 Struktur Program C

Struktur dari program C dapat dilihat sebagai kumpulan dari sebuah atau lebih fungsi-fungsi. Fungsi pertama yang harus ada di program C sudah ditentukan namanya, yaitu bernama main(). Suatu fungsi di program C dibuka dengan kurung kurawal ({) dan ditutup dengan kurung kurawal tutup (}). Di antara kurung-kurung kurawal dapat dituliskan statement-statement program C.

Berikut ini adalah struktur program C.

main() // fungsi utama {

statement-statement; }

Fungsi_fungsi_lain() // fungsi-fungsi lain yang ditulis oleh //pemrogram komputer

{

statement-statement; }

(16)

Bahasa C dikatakan sebagai bahasa pemrograman terstruktur, karena strukturnya menggunakan fungsi-fungsi sebagai program-program bagian (subroutine). Fungsi-fungsi selain fungsi utama merupakan program-program bagian. Fungsi-fungsi ini dapat ditulis setelah fungsi utama diletakkan di file pustaka (library).

2.11 Flowchart

Flowchart dalam Bahasa Indonesia diterjemahkan sebagai Diagram Alur. Dari dua kata ini, maka dapat kita bayangkan bahwa flowchart itu berbentuk diagram yang bentuknya dapat mengalirkan sesuatu. Hal ini memang benar, flowchart memang melukiskan suatu aliran kegiatan dari awal hingga akhir mengenai suatu langkah-langkah dalam penyelesaian suatu masalah. Masalah yang kita pelajari tentu saja masalah pemrograman dengan menggunakan komputer, tetapi secara logika dapat kita awali dengan mengamati permasalahan dalam kehidupan sehari-hari kita. Contoh sederhananya adalah masalah membuat secangkir kopi. Dalam membuat secangkir kopi, tentu saja diperlukan langkah-langkah yang berurutan agar hasilnya dapat sesuai dengan apa yang kita inginkan, yaitu secangkir kopi. Demikianlah halnya dalam memprogram, diperlukan suatu algoritma agar program yang kita buat dapat berjalan dan memberikan hasil yang valid. (A. B. bin Ladjamudin, 2005).