4

BAB II

DASAR TEORI

Pada bab ini akan membahas tentang teori-teori yang berkaitan dengan tugas

akhir yang dibuat yaitu tentang sensor rotary encoder, Arduino Nano, Nodemcu,

Optocoupler, relay, RTC, Booster step-up, SD Card, dan Modul charger.

2.1 OMRON E6B2-CWZ6C

Omron E6B2-CWZ6C merupakan rotary encoder yang dikeluarkan oleh

omron. Omron E6B2-CWZ6C ini memiliki kemampuan dapat bekerja di

lingkuangan pabrik yang memiliki gangguan yang cukup besar. Cara kerja dari

omron E6B2-CWZ6C ini sama dengan rotary encoder pada umumnya yaitu

mengukur putaran. Pada skripsi ini menggunakan Omron E6B2-CWZ6C karena

rotary encoder yang terpasang pada mesin forming di PT Kepuh Kencana Arum

yaitu omron E6B2-CWZ6C.

Omron E6B2-CWZ6C ini memiliki 5 buah kabel yang dapat terhubung dan

sebuah kabel sebagai shield ground dengan model keluaran NPN Open-collector.

Berikut ini adalah tabel dari pengkabelan Omron E6B2-CWZ6C.

Tabel 2.1 pengkabelan Omron E6B2-CWZ6C.

Warna Sambungan

Coklat Catu daya 5V – 24V

Biru 0V atau GND

Hitam Output A

Putih Output B

Orange Output C

Shield Ground

5

Sedangkan rangkaian didalam rotary encoder Omron E6B2-CWZ6C dapat dilihat

seperti pada gambar dibawah ini.

Gambar 2.1 Rangkaian dalam Omron E6B2-CWZ6C

Berikut mode keluaran dalam bentuk time diagram untuk output phase A, B, dan

Z dalam perputaran CW dan CCW.

Tabel 2.2 Time diagram output phase A, B, dan Z

Pada output phase A memiliki phase yang lebih cepat 1/4 T dengan ralat 1/8 T dari

phase B saat arah putaran CW, sedangkan pada saat arah putaran CCW output

phase B lebih cepat 1/4 T dengan ralat 1/8 T dibandingkan dengan output phase

6

A. Untuk ukuran dan dimensi dari rotary encoder Omron E6B2-CWZ6C dapat

dilihat di gambar di bawah ini:

Gambar 2.2 Dimensi Omron E6B2-CWZ6C

Berikut ini merupakan tabel spesifikasi dari Omron E6B2-CWZ6C.

7

Tabel 2.3 Spesifikasi Omron E6B2-CWZ6C

Indeks Spesifikasi

Tegangan Catu Daya 5 VDC -5% sampai 24 VDC +15%, ripple (p-p): 5%

Konsumsi Arus Maksimal 80 Ma

Resolusi (P/R) 360

Output Phase Phase A, B dan Z

Selisih antara output

phase 90°±45° antara A dan B (1/4 T ± 1/8 T)

Konfigurasi output NPN open-collector

Kapasitas output Maksimal 30 VDC, Arus sink maksimal 35 mA, tegangan

residu maksimal 0.4V (pada kondisi arus sink 35mA).

Respon frekuensi

maksimal 100 kHz

Waktu rise dan fall dari

output 1 μs

Torsi awal Maksimal 0.989 mNm

Momen inersia 1×10-6 kgm2 max

Beban poros radial 30N

Beban poros linear 20N

Kecepatan maksimal 6000 rpm

Pengaman rangkaian Pengaman reverse polarity power supply, pengaman short-circuit

beban

Temperatur lingkungan Saat bekerja : -10 sampai 70 °C; saat disimpan : -25 sampai 80 °C

Kelembaban lingkungan 35% sampai 85%

Toleransi terhadap

getaran

Getaran dengan frekuensi 10 - 500 Hz, dengan percepatan

maksimal 150 m/s2

Toleransi terhadap

goncangan Goncangan dengan percepatan 1,000m/s2

2.2 Arduino Nano

Arduino adalah sebuah board mikrokontroler yang bersifat open-source.

Perangkat keras arduino menggunakan chip mikrokontroler berjenis AVR yang

dibuat dari perusahaan ATMEL. Mikrokontroler ini dapat diprogram

menggunakan komputer, sehingga dapat membaca dan mengolah sebuah input

kemudian menghasilkan output yang diinginkan. Bahasa pemrograman yang

8

digunakan menggunakan bahasa C, tetapi lebih dipermudah dengan fungsi-fungsi

yang sederhana sehingga lebih mudah untuk dipahami. Berikut ini adalah

spesifikasi dari Arduino Nano sebagai berikut :

Tabel 2.4. Spesifikasi Arduino Nano

Nama Spesifikasi

Mikrokontroler Atmel Atmega 328

Tegangan Operasi 5V

Tegangan Input 7V – 12V

Digital I/O Pin 14 buah, 6 diantaranya menyediakan PWM output

Analog Input Pin 8 buah

Arus DC per pin I/O 40 mA

Memori Flash 32 KB, 2 KB telah digunakan untuk bootloader

SRAM 2 KB

EEPROM 1 KB

Clock Speed 16 MHz

Dimensi 0.73” x 1.70”

Gambar 2.3 Arduino Nano

9

2.3 Nodemcu V3

Nodemcu adalah sebuah modul platform IoT (Internet of Thing) yang

termasuk kedalam keluarga ESP8266 tipe ESP-12. Secara fungsi modul ini

menyerupai dengan modul arduino, tetapi yang membedakan yaitu modul ini

dikhususkan untuk dapat terkoneksi ke internet. Nodemcu dapat berdiri sendiri

sebagai mikrokontroler atau dapat juga hanya sebagai perantara untuk masuk

kedalam internet. Modul ini dapat diprogram dengan software Arduino IDE, jadi

lebih mudah untuk menggunakannya. Dibawah ini adalah spesifikasi dari

Nodemcu V3 Lolin:

Gambar 2.4 Nodemcu V3

Dibwah ini spesifikasi dari Nodemcu V3:

10

Tabel 2.5 Spesifikasi Nodemcu V3

SPESIFIKASI NODEMCU V3

Mikrokontroller ESP8266

Ukuran Board 57 mm x 30 mm

Tegangan Input 3.3 ~ 5V

GPIO 13 PIN

Kanal PWM 10 Kanal

10 bit ADC Pin 1 Pin

Flash Memory 4 MB

Clock Speed 40/26/24 MHz

WiFi IEEE 802.11 b/g/n

Frekuensi 2.4 GHz – 22.5 Ghz

USB Port Micro USB

Card Reader Tidak Ada

USB to Serial Converter CH340G

2.4 Optocoupler PC817

Optocoupler adalah salah satu gabungan dari LED dan phototransistor,

seperti pada gambar dibawah ini arus pada colector dapat mengalir menuju emitor

apabila terdapat arus pada basis. Cahaya LED akan jatuh pada area basis sehingga

arus basis dapat dibangkitkan. berfungsi sebagai pengaman untuk melindungi

bagian tegangan tinggi dan dapat mempengaruhi sistem di bagian yang

menggunakan tegangan rendah. Jenis dari optocoupler berbagai macam ada yang

menggunakan 4 kaki dan ada yang menggunakan 6 kaki tergantung dari

kegunaannya. Pada skripsi ini digunakan optocoupler PC817 sebagai pengaman

pada rangkaian pembacaan rotary encoder. Berikut adalah gambar dari optocoupler

817.

11

Gambar 2.5 Optocoupler PC817

2.5 Relay

Relay adalah komponen elektronika yang berupa saklar atau switch yang

dioperasikan secara elektrik dan memiliki 2 bagian utama yaitu Elektromagnet

(coil) dan Mekanikal (kontak saklar). Relay menggunakan prinsip elektromagnetik

untuk menggerakkan kontak saklar sehingga dengan arus yang kecil dapat

mehantarkan listrik ke tegangan yang lebih tinggi.

Relay memiliki 4 bagian dasar yaitu Elektromagnet (coil), Spring,

Armature, dan Switch contact point (saklar). Switch contact point (saklar) terdiri

dari 2 jenis yaitu Normally Close (NC) dan Normally Open (NO). Normally Close

(NC) yaitu saat kondisi awal sebelum diaktifkan pada kondisi tertutup, sedangkan

Normally Open (NO) yaitu saat kondisi awal sebelum diaktifkan pada kondisi

terbuka. Berikut ini adalah gambar dari bagian-bagian relay:

Gambar 2.6 Bagian-bagian relay

12

Dapat dilihat pada gambar 2.5 diatas pada saat kumparan coil dialiri arus listrik,

maka Iron Core (besi) akan menarik Armature berpindah posisi yang awalnya NC

(close) ke posisi NO (open) sehingga saklar yang menghasilkan arus listrik pada

posisi NO (open). Begitu juga sebaliknya ketika posisi awal NO (open) ke posisi

NC (close) sehingga saklar yang menghasilkan arus listrik pada posisi NC (close).

Pada skripsi ini menggunakan relay 24V karena semua proses pada mesin forming

dikendalikan oleh PLC dengan menggunakan tegangan kerja 24V. Berikut adalah

gambar dari relay 24V.

Gambar 2.7 Relay 24V

2.6 Real Time Clock DS3231

Real Time Clock atau yang sering disingkat RTC adalah jam elekronik

berupa chip yang dapat menghitung waktu mulai dari detik, menit, jam, hari, bulan,

dan tahun dengan akurat dan dapat menyimpan data waktu tersebut secara real-

time. Karena digunakan secara real-time maka keluarannya dapat ditampilkan

melalui device sistem antarmuka. Pada skripsi ini akan menggunakan RTC DS3231

untuk mengetahui waktu pada saat mesin sedang bekerja. Selain dapat menghitung

waktu dengan akurat RTC DS3231 juga dapat menghitung temperatur, itulah

kelebihan dari RTC DS3231. Berikut adalah gambar dari RTC DS3231.

13

Gambar 2.8 Modul RTC DS3231

2.7 Modul SD Card

Modul SD Card adalah sebuah modul yang berfungsi untuk membaca dan

menulis Micro SD, modul ini memiliki interface menggunakan komunikasi SPI.

Modul ini dapat langsung terkoneksi dengan arduino IDE yang dilengkapi dengan

kartu Micro SD. Tegangan kerja dari modul ini adalah 3.3 – 5V, dibawah ini adalah

gambar dari modul sd card.

Gambar 2.9 Modul SD Card

2.8 Modul Booster DC-DC Step Up

Modul Booster DC-DC Step Up adalah modul yang digunakan untuk

menaikkan teggangan dari tegangan rendah ke tegangan yang lebih tinggi. Modul

ini menggunakan IC LM2577 yang dapat menerima tegangan masukan (input

voltage) sebesar 3V – 34V DC dan akan diubah teganggannya menjadi lebih tinggi

dengan range tegangan dari 4V hingga 35V DC. Berikut adalah spesifikasi dari

14

modul Booster DC-DC Step Up sebagai berikut :

Tabel 2.6 Spesifikasi Booster DC-DC Step Up

Spesifikasi Modul Booster Step Up

Tegangan Masukan 3V – 34V DC

Tegangan Keluaran 4V – 35V DC

Arus Masukan 3A (max)

Arus Keluaran 2.5A (max)

Dimensi 49mm x 26mm

Gambar 2.10 Modul Booster Step Up

2.9 Modul Charger

Modul ini menggunakan IC pengisian baterai TP4056 dan dilengkapi juga

dengan perlindungan baterai DW01, IC DW01 ini akan bekerja ketika baterai

keadaan kosong dan akan otomatis terputus ketika baterai terisi penuh. Modul ini

dibekali muatan arus sebesar 1A dan tegangan masukan ke modul 5V. Dengan

spesifikasi modul charger sebagai berikut:

Input micro usb

Tegangan input 4,5 – 5,5V

Arus maksimal 1A

Suhu kerja -10ºC sampai 85ºC

15

Tegangan stop cas penuh 4,2V

Perlindungan over-discharge 2,5V

Perlindungan arus berlebih 3A

Dan berikut ini adalah gambar dari modul charger itu sendiri.

Gambar 2.11 Modul Charger

2.10 Baterai

Baterai adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia menjadi energi

listrik yang dapat digunakan sebagai sumber listrik. Baterai disini digunakan untuk

mensuplai tegangan pada mikrokontroler arduino dan rangkaian yang lainnya

apabila terjadi pemadaman, untuk menjaga hardware tetap hidup walaupun listrik

sedang padam.

Gambar 2.12 Baterai

16

2.11 Database

Database adalah kumpulan data-data yang tersimpan, tersusun dan saling

terhubung satu sama lain pada suatu komputer dengan menggunakan peraangkat

lunak untuk mengakses ataupun mengelolanya sehingga dapat menghasilkan

informasi. Database memiliki sistem keamanan data yang tinggi sehingga data

yang tersimpan tidak mudah untuk diakses oleh orang lain dan juga mempermudah

user dalam mengakses data yang diperlukan. Pada skripsi ini menggunakan

database untuk menyimpan data yang didapat dari pengiriman hardware yang

terpasang pada mesin untuk dapat diolah lebih lanjut pada bagian Middle-end dan

Front-end.