5

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1. Arduino Promini 328

Arduino Promini 328 dibuat dengan desain yang minimalis. Board ini

memiliki tegangan 5V dan menjalankan bootloader dengan frekunsi kristal

16MHz, dengan bentuk yang ramping sehingga mudah digunakan dalam

proyek kecil. Arduino Pro tidak terdapat Pin Header yang tersambung dengan

konektor board. Alat dapat disolder dengan menggunakan Header Pin untuk

mengoneksikan pada konektor sesuai kebutuhan anda. Arduino seri Pro ini

dibuat untuk pengguna yang memahami keterbatasan kurangnya konektor

dari USB ke board. Arduino Promini 328 sudah tersedia DC Jack, lebih baik

tidak digunakan. Board ini terhubung langsung ke FTDI dan didukung auto-

reset. Arduino Pro juga bekerja dengan kabel FTDI tetapi kabel FTDI tidak

membawa pin DTR sehingga fitur auto-reset tidak akan bekerja. (Arduino

Promini 328, 2014)

Spesifikasi

• ATmega328 running at 16MHz external resonator

• USB connection off board

• 5V regulator

• Max 150mA output

• Reverse polarity protected

• DC input 5V up to 12V

• Analog Pins: 8

• Digital I/Os: 14

6

Gambar 2.1 Bentuk fisik arduino promini 328 ()

2.2. Teknik Control

Teknik on off : Pada sistem kontrol dua posisi, elemen aktuasi hanya

mempunyai dua posisi yang tetap.

Kontrol on-off ini banyak digunakan di industri karena murah dan sederhana.

(Sistem kontrol elektronika, 2014)

Teknik PID : merupakan kontroler untuk menentukan presisi suatu sistem

instrumentasi dengan karakteristik adanya umpan balik pada sistem tesebut.

(Wikipedia, 2013)

Komponen kontrol PID ini terdiri dari tiga jenis yaitu

• Proportional : usaha untuk mencapai set point.

• Integratif : kumulatif error.

• Derivatif : kecepayan untuk mencapai setpoint. (kecepatan error)

7

Kelebihan teknik control on off adalah lebih sederhana dan murah, sedangkan

PID lebih sulit dan memerlukan waktu yang lama.

Kekurangan teknik control on off adalah memakan energy yang banyak.

2.3. SHT11

SHT1x/SHT1x merupakan multi sensor untuk kelembaban dan

temperatur secara digital. Produk ini mulai dipasarkan Februari 2002 yang

diproduksi oleh SENSIRION Company di Zurich (Switzerland).

Menggunakan sensor suhu dan kelembaban terkalibrasi produk sensirion,

SHT11, sebagai komponen utama.

Spesifikasi sensor SHT11:

• Terkalibrasi: Celcius dan Fahrenheit. Daerah pengukuran: [(-40) –

123,8]ºC. Akurasi: ±0,4ºC. Terkalibrasi: %RH. Daerah pengukuran: [0 –

100]%. Akurasi: ±3,0%.

• Tegangan sumber: 2,4VDC – 5,5VDC. Output: serial dua lajur (two-wires

serial).

• Tersambung dengan kabel serat yang terbungkus GND sepanjang 500mm

dengan female-connector pada ujung kabel.

SHT11 adalah sebuah single chip sensor suhu dan kelembaban relatif dengan

multi modul sensor yang outputnya telah dikalibrasi secara digital. Dibagian

dalamnya terdapat kapasitas polimer sebagai eleman untuk sensor

kelembaban relatif dan sebuah pita regangan yang digunakan sebagai sensor

8

suhu. Sistem sensor yang digunakan untuk mengukur suhu dan kelembaban

adalah SHT11 dengan sumber tegangan 5 Volt dan komunikasi

bidirectonal 2-wire Kaki serial Data yang terhubung dengan mikrokontroler

memberikan perintah pengalamatan pada pin Data SHT11 “00000101” untuk

mengukur kelembaban relatif dan “00000011” untuk pengukuran suhu.

(sensirion, 2014)

Akurasi pengukuran temperatur:

Tipe SHT11 / SHT71:

Untuk -40 ºC < T 28 ºC error pengukuran ± 2,25 ºC

Untuk 28 ºC <T 123,8oC error pengukuran ± 3 ºC

Tipe SHT15 / SHT75:

Untuk -40 ºC < T 8 ºC error pengukuran ± 1,5 ºC

Untuk 28 ºC < T 45 ºC error pengukuran ± 0,5 ºC

Untuk 45 ºC < T 123,8 ºC error pengukuran ± 2 ºC

Akurasi pengukuran kelembaban:

Tipe SHT11 / SHT71:

Untuk 0%RH< H< 23%RH error pengukuran ± 5 %RH

Untuk 23%RH< H< 85%RH error pengukuran ± 4 %RH

Untuk 95%RH< H< 100%RH error pengukuran ± 5%RH

Tabel 2.1 Karakteristik Sensor SHT11/SHT71

9

Gambar 2.2 SHT11

2.3.1. Kelembaban

Kelembaban merupakan suatu tingkat keadaan lingkungan udara

basah yang disebabkan oleh adanya uap air. Tingkat kejenuhan sangat

dipengaruhi oleh temperatur. Grafik tingkat kejenuhan tekanan uap air

terhadap temperatur diperlihatkan pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3. Grafik tingkat kejenuhan tekanan uap air terhadap temperatur

10

Jika tekanan uap parsial sama dengan tekanan uap air yang jenuh

maka akan terjadi pemadatan. Secara matematis kelembaban relative (RH)

didefinisikan sebagai prosentase perbandingan antara tekanan uap air

parsial dengan tekanan uap air jenuh.

Kelembaban dapat diartikan dalam beberapa cara. Relative

Humidity secara umum mampu mewakili pengertian kelembaban. Untuk

mengerti Relative Humidity pertama harus diketahui Absolut Humidity.

Absolut Humidity merupakan jumlah uap air pada volume udara tertentu

yang dipengaruhi oleh temperatur dan tekanan.

ah=217 ( e )

T

ah : absolute humidity

e : tekanan oleh uap air

T : temperatur saat pengukuran

Relative Humidity merupakan persentase rasio dari jumlah uap air

yang terkandung dalam volume tersebut dibandingkan dengan jumlah uap

air maksimal yang dapat terkandung dalam volume tersebut (terjadi bila

mengalami saturasi). Relative Humidity juga merupakan persentase rasio

dari tekanan uap air saat dilakukan pengukuran dan tekanan uap air saat

mengalami saturasi.

Pembacaan 100 %RH berarti udara telah saturasi (udara penuh

dengan uap air)

2.3.2. Suhu

Suhu udara adalah ukuran energi kinetik rata – rata dari pergerakan

molekul – molekul. Suhu suatu benda ialah keadaan yang menentukan

kemampuan benda tersebut, untuk memindahkan (transfer) panas ke benda

– benda lain atau menerima panas dari benda – benda lain tersebut. Dalam

sistem dua benda, benda yang kehilangan panas dikatakan benda yang

bersuhu lebih tinggi.

Selama 24 jam, suhu udara selalu mengalami perubahanperubahan.

Di atas lautan perubahan suhu berlangsung lebih banyak

11

perlahan-lahan dari pada di atas daratan. Variasi suhu pada permukaan laut

kurang dari 1°C, dan dalam keadaan tenang variasi suhu udara dekat laut

hampir sama. Sebaliknya diatas daerah pedalaman continental dan padang

pasir perubahan suhu udara permukaan antara siang dan malam mencapai

20°C. Sedangkan pada daerah pantai variasinya tergantung dari arah angin

yang bertiup. Variasinya besar bila angin bertiup dari atas daratan dan

sebaliknya.

Suhu pada umumnya diartikan sebagai besaran yang menyatakan

derajat panas dinginnya suatu benda.

2.4. LCD Display Character

LCD adalah sebuah display dot matrix yang difungsikan untuk menampilkan

tulisan berupa angka, huruf, dan grafik sesuai dengan yang diinginkan (sesuai

dengan program yang digunakan untuk mengontrolnya). Pada praktikum ini

menggunakan LCD dot matrix dengan karakter 4x16, yang kaki-kakinya

berjumlah 16 pin. Berikut gambaran ilustrasinya :

12

Gambar 2.4 LCD display 16 x 4 character

Tabel 2.2 LCD Display 16 x 4 Character

13

LCD HD44780U membutuhkan 3 control lines dengan 4 atau 8 jalur I/O

untuk bus data. Designer dapat memilih apakah LCD adalah untuk beroperasi

dengan data bus 4-bit atau 8-bit data bus. Jika 4-bit data bus yang digunakan

LCD akan membutuhkan total 7 jalur data (saluran kontrol 3 ditambah

dengan 4 baris untuk bus data). Jika suatu 8-bit data bus yang digunakan

LCD akan memerlukan total 11 jalur data (saluran kontrol 3 ditambah 8 jalur

untuk bus data).

Tiga baris kontrol yang disebut sebagai EN, RS, dan RW. EN line disebut

"Enable." Garis kontrol ini digunakan untuk memberitahu LCD bahwa user

mengirimkan data. Untuk mengirim data ke LCD, program user harus

memastikan baris ini adalah LOW (0) dan kemudian mengatur dua jalur

lainnya kontrol atau meletakkan data pada bus data. Ketika baris lainnya

sudah siap, membawa EN HIGH (1) dan menunggu jumlah minimal waktu

yang diperlukan oleh datasheet LCD (ini bervariasi dari LCD untuk LCD),

dan berakhir dengan membawanya LOW (0) kembali. RS line adalah

"Register Select", ketika RS LOW (0) maka data harus diperlakukan sebagai

perintah atau instruksi khusus (seperti layar yang jelas, posisi kursor, dll).

Ketika RS HIGH (1) maka data yang dikirim adalah teks data yang dapat

ditampilkan pada layar. Misalnya, untuk menampilkan huruf "T" pada layar

LCD.

14

Tabel 2.3 LCD HD44780 Instruction Set

15

Inisialization Schematic

Penjelasan dan jenis-jenis LCD

LCD (liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampilan yang menggunakan

kristal cair sebagai penampil utama. LCD terdiri dari lapisan-lapisan cairan kristal

diantara dua pelat kaca. Film transparan yang dapat menghantarkan listrik atau back

plane, diletakkan pada lembaran belakang kaca. Bagian trasparan dari film yang

dapat menghantarkan arus listrik pada bagian luar dari karakter yang diinginkan

dilapiskan pada pelat bagian depan. Pada saat terdapat tegangan antara segmen

dan back plane, bagian yang berarus listrik ini mengubah transmisi cahaya

melalui daerah di bawah segmen film. Berdasarkan jenis tampilan, LCD dapat

dikelompokkan menjadi beberapa jenis, yaitu:

16 • Segment LCD

LCD jenis ini terbentuk dari beberapa seven-segment display atau sixteen

segment display, tetapi ada juga yang menggunakan gabungan dari keduanya.

LCD jenis ini sering dipakai pada jam digital dan alat ukur digital.

o Dot Matrix Character LCD

LCD jenis ini terbentuk dari beberapa dot matrix display berukuran 5x7 atau

5x9, yang membentuk sebuah matriks yang lebih besar dengan berbagai

kombinasi jumlah kolom dan baris. Kombinasi ini menentukan jumlah

karakter yang dapat ditampilkan oleh LCD tersebut, seperti 2 baris x 20

karakter atau 4 baris x 20 karakter.

o Graphic LCD

LCD jenis ini masih terus berkembang sampai saat ini. Resolusi LCD

jenis ini bervariasi, diantaranya 128x64, 128x128, 240x64, 240x128.

Sekarang ini, graphic LCD banyak dipakai pada handycam, laptop, telepon

selular (cellphone), monitor komputer, dan lain-lain.

• Register LCD

Register-register yang terdapat dalam LCD adalah sebagai berikut:

o IR (Instruction Register), digunakan untuk menentukan fungsi yang harus

dikerjakan oleh LCD serta pengalamatan DDRAM atau CGRAM.

o DR (data register), digunakan sebagai tempat data DDRAM atau CGRAM

yang akan dituliskan ke atau dibaca oleh komputer atau sistem minimum.

Saat dibaca, DR menyimpan data DDRAM atau CGRAM, setelah itu data

alamat berikutnya secara otomatis ke DR. Pada waktu menulis, cukup

lakukan inisialisasi DDRAM atau CGRAM sejak alamat awal tersebut.

o BF (Busy Flag), digunakan untuk memberi tanda bahwa LCD dalam keadaan

siap atau sibuk. Apabila LCD sedang melakukan operasi internal, BF di-set

menjadi 1, sehingga tidak akan menerima perintah dari luar. Jadi, BF harus

di-cek apakah telah direset menjadi 0 ketika akan menulis LCD (memberi

17

data pada LCD). Cara untuk menulis LCD adalah dengan mengeset RS

menjadi 0 dan mengeset R/W menjadi 1.

o AC (address counter), digunakan untuk menunjuk alamat pada DDRAM

atau CGRAM dbaca atau ditulis, maka AC secara otomatis menunjukkan

alamat berikutnya. Alamat yang disimpan AC dapat dibaca bersamaan

dengan BF.

o DDRAM (Display Data Random Access Memory), digunakan sebagai

tempat penyimpanan data sebesar 80 byte. AC menunjukan alamat

karakter yang sedang ditampilkan.

o CGROM (Character Generator Read Only Memory), pada LCD telah

terdapat ROM untuk menyimpan karakter-karakter ASCII (American

Standard Code for Interchange Information), sehingga cukup memasukan

kode ASCII untuk menampilkannya.

o CGRAM (Character Generator Random Access Memory), sebagai data

storage untuk merancang karakter yang dikehendaki. Untuk CGRAM terletak

pada kode ASCII dari 00h sampai 0Fh, tetapi hanya delapan karakter yang

disediakan. Alamat CGRAM hanya 6 bit, 3 bit untuk mengatur tinggi

karakter dan 3 bit tinggi menjadi 3 bit rendah DDRAM yang menunjukan

karakter, sedangkan 3 bit rendah sebagai posisi data CGRAM untuk membuat

tampilan satu baris dalam dot matrix 5x7 karakter tersebut, dimulai dari atas.

Sehingga karakter untuk kode ASCII 00h sama dengan 09h sampai 07h

dengan 0Fh. Oleh karena itu untuk perancangan satu karakter memerlukan

penulisan data ke CGRAM sampai delapan kali.

o Cursor and Blink Control Circuit, merupakan rangkaian yang menghasilkan

tampilan kursor dan kondisi blink (berkedip- kedip).

18

Tabel 2.4 Fungsi Pin LCD

2.5. FTDI

FTDI chip digunakan dalam adapter USB untuk menghubungkan ke FIFO

antarmuka RS232 dan sejajar hardware. Penggunaan yang paling sering

adalah interface USB-2-COM.

FTDI juga bisa sebagai burner, power supply dan data serial. (FTDI, 2014)

19

Gambar 2.5 Bentuk fisik FTDI

2.6. Relay

Relay adalah saklar elektronik yang dapat membuka atau menutup rangkaian

dengan menggunakan control dari rangkaian elektronik lain. Sebuah relay

tersusun atas kumparan, pegas, saklar(terhubung pada pegas) dan 2 kontak

elektronik (normally close dan normally open)

1. Normally close (NC) : saklar terhubung dengan kontak saat ini saat relay

tidak aktif atau dapat dikatakan saklar dalam kondisi terbuka.

2. Normally open (NO) : saklar terhubung dengan kontak ini saat relay aktif

atau dapat dikatakan saklar dalam kondisi tertutup.

Berdasarkan pada prinsip dasar cara kerjanya, relay dapat bekerja karena

adanya medan magnet yang digunakan untuk menggerakkan saklar. Saat

kumparan diberikan tegangan kerja relay maka akan timbul medan magnet

pada kumparan karena adanya arus yang mengalir pada lilitan kawat.

Kumparan yang bersifat sebagai electromagnet ini kemudian ajkan menarik

saklar dari kontak NC ke kontak NO. jika tegangan pada kumparan dimatikan

20

maka medan magnet pada kumparan akan hilang sehingga pegas akan

menarik saklar ke kontak nc. (Relay, 2014)

Gambar 2.6 Bentuk Fisik Relay

2.7. LED (Light Emiting Diode)

LED biasa berfungsi sebagai lampu indikator pada saat sensor bekerja, dan

bekerja pada bias forward. LED Superbright berfungsi sebagai pengirim

cahaya ke garis untuk dibaca sensor. Kerjanya ketika sumber tegangan masuk

pada battery on, maka arus masuk sehinnga LED superbrigth menyala dengan

terang yang kemudian dibiaskan pada photodioda.

Gambar 2.7 Simbol LED

Gambar 2.8 Bentik Fisik LED

21

2.8. Push Button

Alat ini bekerja dengan cara ditekan, alat ini sangat umum, banyak digunakan

diberbagai mesin produksi yang terdapat di industri-industri dan lainnya, alat

ini juga paling mudah untuk dipelajari atau dipahami karena fungsi dan cara

kerjanya yang sangat sederhana

Pada bagian atasnya terdapat knop yang berfungsi sebagai area penekan

(warna merah), lalu disamping kiri dan kanan terdapat terminal, kontak

normally open (no) dan normally close (nc) berfungsi sebagai terminal wiring

untuk dihubungkan dengan alat listrik lainnya, lalu mempunyai kapasitas

beban sekitar 5 A.

Cara Kerja.

Alat ini befungsi sebagai pemberi sinyal masukan pada rangkaian listrik,

ketika / selama bagian knopnya ditekan maka alat ini akan bekerja sehingga

kontak-kontaknya akan terhubung untuk jenis normally open dan akan

terlepas untuk jenis normally close, dan sebaliknya ketika knopnya dilepas

kembali maka kebalikan dari sebelumnya, untuk membuktikannya pada

terminalnya bisa digunakan alat ukur tester / ohm meter. pada umumnya

pemakaian terminal jenis NO digunakan untuk menghidupkan rangkaian dan

terminal jenis NC digunakan untuk mematikan rangkaian, tetapi semuanya

tergantung dari kebutuhan.

Gambar 2.9 Bentuk fisik push button