BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Perangkat keras

Perangkat keras atau disebut juga hardware adalah semua bagian fisik

komputer, dan dibedakan dengan data yang berada di dalamnya atau yang

beroperasi di dalamnya, juga dibedakan dengan perangkat lunak (software) yang

menyediakan instruksi untuk perangkat keras dalam menyelesaikan tugasnya.

Batasan antara perangkat keras dan perangkat lunak akan sedikit buram kalau kami

berbicara mengenai firmware, karena firmware ini adalah perangkat lunak yang

"dibuat" ke dalam perangkat keras. Firmware ini merupakan wilayah dari bidang

ilmu komputer dan teknik komputer, yang jarang dikenal oleh pengguna umum.

Berikut adalah perangkat keras, jenis tegangan, komponen elektronik yang

digunakan dalam pembuatan alat Pemantauan ketinggian air berbasis

mikrokontroller.

2.1.1 Mikrokontroller

Menurut (Wahyuni, 2015) : “Mikrokontroler adalah suatu chip berupa Intergrated

Circuit (IC) yang dapat menerima sinyal input, mengolahnya dan memberikam sinyal

output di tunjukan kepada actuator yang dapat memberikan efek ke lingkungan. Jadi

secara sederhana mikrokontroler dapat diibaratFkan sebagai otak dari suatu

perangkat/produk yang mampu berinteraksi dengan lingkungan sekitarnya”.

Berdasarkan definisi yang dikemukakan di atas dapat disimpulkan bahwa

mikrokontroller adalah suatu IC yang didesain atau dibentuk dengan kepadatan yang

sangat tinggi, dimana semua bagian yang diperlukan suatu kontroler sudah dikemas

5

6

dalam satu keping, biasanya terdiri dari Central Processing Unit (CPU), Random

Access Memory (RAM), EEPROM/EPROM/PROM/ROM, I/O, Serial & Parallel,

Timer, Interupt Controller dan berfungsi sebagai pengontrol rangkaian elektronik

serta umunya dapat menyimpan program didalamnya.

1. Aplikasi dan Fungsi IC (Integrated Circuit)

Berdasarkan Aplikasi dan Fungsinya, IC (Integrated Circuit) dapat dibedakan

menjadi IC Linear, IC Digital dan juga gabungan dari keduanya.

a. IC Linier

IC Linear atau disebut juga dengan IC Analog adalah IC yang pada

umumnya berfungsi sebagai:

1) Penguat Daya (Power Amplifier)

2) Penguat Sinyal (Signal Amplifier)

3) Penguat Operasional (Operational Amplifier / Op Amp)

4) Penguat Sinyal Mikro (Microwave Amplifier)

5) Penguat RF dan IF (RF and IF Amplifier)

6) Voltage Comparator

7) Penerima Frekuensi Radio (Radio Receiver)

8) Regulator Tegangan (Voltage Regulator)

b. IC Digital

IC Digital pada dasarnya adalah rangkaian switching yang tegangan

Input dan Outputnya hanya memiliki 2 (dua) level yaitu “Tinggi” dan

“Rendah” atau dalam kode binary dilambangkan dengan “1” dan “0”.

7

IC digital pada umumnya berfungsi sebagai :

1) Flip-flop

2) Gerbang Logika (Logic Gates)

3) Timer

4) Counter

5) Multiplexer

6) Calculator

7) Memory

8) Clock

9) Microprocessor (Mikroprosesor)

10) Microcontroller

Hal yang perlu dingat bahwa Integrated circuit (IC) merupakan Komponen

Elektronika Aktif yang sensitif terhadap pengaruh Electrostatic Discharge (ESD).

Jadi, diperlukan penanganan khusus untuk mencegah terjadinya kerusakan pada IC

tersebut.

2.1.2 Sumber tegangan

Menurut (Fadlilah & Arifudin, 2018) : “Arduino uno dapat diberi daya melalui

koneksi Universal Serial Bus (USB) atau melalui power supply eksternal. Jika

arduino uno dihubungkan ke kedua sumber daya tersebut secara bersamaan

maka arduino uno akan memilih salah satu sumber daya secara otomatis untuk

digunakan. Power supply eksternal (yang bukan melalui USB) dapat berasal dari

adaptor AC ke DC atau baterai. Adaptor dapat dihubungkan ke soket power

pada arduino uno. Jika menggunakan baterai, ujung kabel yang dibubungkan ke

baterai dimasukkan kedalam pin GND dan Vin yang berada pada konektor

power. Arduino uno dapat beroperasi pada tegangan 6 sampai 20 volt. Jika

arduino uno diberi tegangan di bawah 7 volt, maka pin 5V pada board arduino

akan menyediakan tegangan di bawah 5 volt dan mengakibatkan arduino uno

mungkin bekerja tidak stabil. Jika diberikan tegangan melebihi 12 volt, penstabil

tegangan kemungkinan akan menjadi terlalu panas dan merusak arduino uno.

Tegangan rekomendasi yang diberikan ke arduino uno berkisar antara 7-12

volt.”

8

Pin-pin catu daya adalah sebagai berikut:

1. Vin adalah pin untuk mengalirkan sumber tegangan ke arduino uno ketika

menggunakan sumber daya eksternal (selain dari koneksi USB atau sumber

daya yang teregulasi lainnya). Sumber tegangan juga dapat disediakan

melalui pin ini jika sumber daya yang digunakan untuk arduino uno

dialirkan melalui soket power.

2. 5V adalah pin yang menyediakan tegangan teregulasi sebesar 5 volt berasal

dari regulator tegangan pada arduino uno.

3. 3V3 adalah pin yang meyediakan tegangan teregulasi sebesar 3,3 volt

berasal dari regulator tegangan pada arduino uno.

4. GND adalah pin ground.

2.1.3 Komponen elektronika

Komponen-komponen elektronika yang digunakan pada pembuatan alat

pemantauan ketinggian air adalah sebagai berikut :

1. Komponen Aktif

A. Transistor

Menurut (Ats, M., & Budi, E. S. 2018) : “Transistor adalah komponen

elektronika yang memiliki 3 kaki, yaitu emitor, basis dan kolektor. Komponen

ini digunakan sebagai pemutus, penyambung, stabilitasi tegangan, dan masih

banyak lagi fungsi lainnya. Selain itu, transistor juga bisa digunakan sebagai

kran listrik sehingga dapat mengalirkan listrik dengan sangat akurat”.

Adapun fungsi dari transistor diantaranya sebagaimana di bawah ini:

9

a. Transistor sebagai saklar elektronik, yaitu dengan mengatur bias dari

sebuah transistor sampai transistor jenuh maka didapat hubungan

singkat antar kaki konektor dan emitor, dengan memanfaatkan kejadian

ini maka transistor bisa digunakan sebagai saklar.

b. Transistor sebagai penguat arus, lalu fungsi dari transistor lainnya

adalah dapat di gunakan sebagai penguat arus. Dengan fungsi ini

transistor dapat digunakan sebagai rangkaian power supply tentunya

dengan tegangan yang di setting. Untuk dapat digunakan sebagai

fungsi penguat arus transistor harus dibias tegangan yang constant

pada basisnya, agar pada emitor keluar tegangan yang tetap.

Sumber: (Saptadi, A. H, dkk 2014).

Gambar: II.1. Transistor

1. Dioda

Menurut (Ats, M., & Budi, E. S. 2018). : “Dioda merupakan komponen

elektronika yang dibuat dari semikonduktor. Secara umum (berdasarkan

bahan yang membuatnya) dioda dibagi menjadi dioda germanium dan

dioda silicon. Semikonduktor adalah bahan yang dibuat dari bahan PN

Junction, yiatu bahan campuran yang terdiri bahan positif (P Type) yang

bermuatan negatif dan bahan positif dan bahan negatif (N Type) yang

10

bermuatan negatif. Bahan positif (P Type) adalah bahan campuran terdiri

dari germanium atau silicon dengan aluminium dan merupakan bahan

yang kekurangan elektron dan bersifat positif. Bahan negatif (N Type)

adalah bahan campuran yang terdiri dari germanium atau silicon dengan

fosfor dan merupakan bahan yang kelebihan elektron dan bersifat negatif.

Jika kedua bahan tersebut dipertemukan, maka akan terbentuklah sebuah

komponen aktif yang disebut dioda. Dalam kegunaannya, dioda akan

bekerja jika diberikan arus bolak-balik (AC) selain itu juga dapat berfungsi

sebagai penyearah. Sifat dioda hanya dapat mengalirkan arus listrik dalam

satu arah saja, apabila kutub anoda diberi sumber arus positif (+) dan

kutub katoda diberi sumber arus negatif (-) sedangkan bila kutub anoda

diberi arus negatif (-) dan kutub katodanya diberi arus positif (+) maka

dioda akan bersifat menahan arus listrik”.

Berdasarkan Fungsi Dioda, Dioda dapat dibagi menjadi beberapa Jenis,

diantaranya adalah :

1) Dioda Penyearah (Dioda Biasa atau Dioda Bridge) yang berfungsi

sebagai penyearah arus AC ke arus DC.

2) Dioda Zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga

sebagai penstabil tegangan.

3) Dioda LED yang berfungsi sebagai lampu Indikator ataupun lampu

penerangan

4) Dioda Photo yang berfungsi sebagai sensor cahaya

5) Dioda Schottky yang berfungsi sebagai Pengendali

Sumber: (Saptadi, A. H, dkk 2014)

Gambar: II.2. Dioda

11

2. IC (integrated circuit)

Menurut (Ats, M., & Budi, E. S. (2018) : “IC (Integrated Circuit) adalah

suatu komponen elektronika yang mempunyai bentuk kaki mirip dengan

binatang kaki seribu. Dalam bidang elektronika sering ditemukan berbagai

jenis komponen IC yang dipasang, baik dalam rangkaian populer maupun

rangkaian logika komputer. Jenis IC dapat dikelompokan berdasarkan

pemakaiannya dan bahan semikonduktor yang dipergunakan, yaitu :

Rangkaian digital (logika) dan Rangkaian analog (linier)”.

Sumber: (Maulana, E., & Purnama, R. A. 2017).

Gambar: II.3 IC

A. Komponen Pasif

1. Resistor

Menurt Ats, M., & Budi, E. S. (2018) : “Resistor merupakan komponen

elektronika dasar yang paling banyak dipakai. Resistor digunakan untuk

membatasi arus dalam sebuah rangkaian. Resistor ini memiliki kode warna

pada badannya untuk menunjukkan nilai dari resistor tersebut. Satuan

yang dipakai untuk menentukan besar kecilnya nilai resistor adalah Ohm

atau disingkat dengan huruf Yunani OMEGA (Ω)” .)” .

Sumber : (Maulana, E., & Purnama, R. A. 2017).

Gambar : II.4 Resistor

12

2. Kapasitor

Menurut (Ats, M., & Budi, E. S. 2018) : “Fungsi dari kapasitor adalah

menyimpan arus listrik. Seperti juga halnya resistor, kapasitor termasuk

salah satu komponen pasif yang banyak dipergunakan dalam membuat

rangkaian elektronika. Kapasitor sendiri berasal dari kata kapasitance atau

kapasitas yang artinya kemampuan untuk menyimpan arus listrik”.

Sumber: Maulana, E., & Purnama, R. A. (2017).

Gambar: II.5 Kapasitor

3. Induktor

Menurut (Safei. ,2017) : “Induktor merupakan komponen Elektronika

Pasif yang sering ditemukan dalam Rangkaian Elektronika, terutama pada

rangkaian yang berkaitan dengan Frekuensi Radio. Induktor atau dikenal

juga dengan Coil adalah Komponen Elektronika Pasif yang terdiri dari

susunan lilitan Kawat yang membentuk sebuah Kumparan”.

Sumber: (Saputra, A. T., Sari, A., & Anisah, N. 2017)

Gambar: II.6 Induktor

13

2.1.4 Sensor Ultrasonik

Sensor yang digunakan pada alat perancangan sistem pemantauan air adalah

sensor ultrasonik dengan tipe HC-SR04. Sensor ultrasonik adalah peralatan yang

digunakan untuk mengubah suatu besaran fisik menjadi besaran listrik sehingga

dapat dianalisa dengan rangkain listrik tertentu. Sensor ultrasonik terdiri dari 2

unit yaitu unit pemancar dan unit penerima, prinsip kerjanya merupakan pantulan

gelombang. Unit pemancar akan memancarkan gelombang ultrasonik melalui

medium udara, jika gelombang tersebut mengenai suatu objek, maka gelombang

akan dipantulkan kembali dan diterima oleh unit penerima pada sensor, sehingga

akan menghasilkan tegangan bolak-balik dengan frekuensi yang sama. Pantulan

gelombang ultrasonik tersebut dapat dimanfaatkan untuk mengukur jarak antara

sensor.

Sumber: (Arasada, B., & Suprianto, B. 2017).

(Gambar II.7. Sensor ultrasonik)

14

2.1.5 Buzzer

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang mengubah energi listrik

menjadi energi Mekanik atau getaran. Energi getaran ini akan mengahasilkan

suara. Buzzer juga biasanya digunakan untuk indicator suara untuk alarm. Buzzer

ini biasanya memiliki tegangan kerja antara 3 volt sampe dengan 12 volt, biasanya

jika kita beli sudah di jelaskan tegangan kerja nya. jika teganga kerja di bawah 5

volt bisa kita langsung hubungkan ke Arduino. Tapi jika tegangan kerja nya

menggunakan 12 volt, maka kita membutuhkan rangkaian driver untuk buzzer.

Sumber: (Mubarok, A., Sofyan, I., Rismayadi, A. A., & Najiyah, I. 2018).

(Gambar II.8 Buzzer)

2.1.6 Arduino UNO ATmega328

Menurut Chtiarsa & Supriadi, (2016). : “Arduino Uno adalah sebuah borad

mikrokontroler yang didasarkan pada Atmega328. Arduino UNO mempunyai 14

pin digital input/output (6 diantaranya dapat digunakan sebagai luaran PWM), 6

masukan analog, sebuah osilator 16 MHz, sebuah koneksi USB, sebuah power

jack, sebuah ICSP header, dan sebuah tombol reset. Arduino UNO mampu men-

support mikrokontroler, dan dapat dikoneksikan dengan komputer

menggunakan kabel USB” .

Arduino memiliki kelebihan tersendiri di banding board mikrokontroler yang

lainya selain bersifat open source, arduino juga mempunyai bahasa pemogramanya

sendiri yang berupa bahasa C. Salain itu dalam board arduino sendidri sudah

terdapat loader yang berupa USB sehingga memudahkan kita-kita memporgram

15

mikrokontroler didalam arduino. Sedangakan pada kebanyakan board

mikrokontroler yang lainya yang masih membutuhkan rangkaian loader terpisah

untuk memasukan program ketika kita mempogram mikrokontroler. Port USB

tersebut selain untuk loader kita mempogram, bisa juga dipungsikan sebagai port

komunikasi serial.

Untuk mendukung mikrokontroler agar dapat digunakan, cukup hanya

menghubungkan Board Arduino Uno ke komputer dengan menggunakan kabel

USB atau listrik dengan tegangan AC yang di ubah menggunakan adaptor sehingga

outputnya menjadi DC atau baterai untuk menjalankannya. Uno berbeda dengan

semua board sebelumnya dalam hal koneksi USB-to-serial yaitu menggunakan fitur

Atmega8U2 yang diprogram sebagai konverter USB-to-serial berbeda dengan

board sebelumnya yang menggunakan chip FTDI driver USB-toserial. Nama

“Uno” berarti satu dalam bahasa Italia, untuk menandai peluncuran Arduino 1.0.

Uno dan versi 1.0 akan menjadi versi referensi dari Arduino kedepanya. Arduino

Uno R3 adalah revisi terbaru dari serangkaian board Arduino, dan model referensi

untuk platform Arduino. Tampak atas dari arduino uno dapat dilihat pada Gambar

II.9.

Sumber: https://www.arduino.cc/en/Products/Counterfeit, 2016

Gambar II.9 Arduino UNO ATmega328P

16

2.2 Tools yang digunakan

Perangkat lunak disebut juga software adalah istilah khusus untuk data yang

disimpan secara digital, termasuk program komputer, dokumentasinya, dan

berbagai informasi yang bisa dibaca, dan ditulis oleh komputer. Dengan kata lain,

bagian sistem komputer yang tidak berwujud. Istilah ini menonjolkan perbedaan

dengan perangkat keras komputer. Software atau perangkat lunak yang digunakan

dalam pembuatan alat ini adalah software Arduino IDE, Aplikasi ini berguna

sebagai text editor untuk membuat, membuka, mengedit, dan juga mevalidasi kode

serta untuk di upload ke board Arduino. Program yang digunakan pada Arduino

disebut dengan istilah “sketch” yaitu file source code arduino dengan ekstensi .ino.

2.2.1 Bahasa pemrograman yang di gunakan

Menurut (Gustian, Triyanto, & Rismawan, 2016). : “Bahasa C digolongkan

dalam middle level language (bahasa tingkat menengah),mudah dipelajari jika

dibandingkan dengan bahasa tingkat rendah seperti Assembly. Bahasa C yang

dituliskan untuk memprogram mikrokontroler tidak memiliki perbedaan yang

signifikan dengan bahasa C pada umumnya. Untuk penulisan program pada

mikrokontroler lebih sederhana dibandingkan dengan penulisan program

untuk komputer desktop”.

Sebagaimana diketahui, ada bermacam-macam bahasa manusia, sepeti bahasa

Inggris, bahasa Indonesia, ataupun bahasa Batak. Kumpulan instruksi dalam bahasa

manusia yang berupa sejumlah kalimat dapat dianalogikakan dengan suatu

program. Manusia dapat mengerjakan suatu intruksi berdasarkan kalimat-kalimat

dan komputer dapat menjalankan suatu instruksi program.

Dalam konteks pemrograman, terdapat sejumlah bahasa pemrograman,

seperti Pascal, C, C++, dan BASIC. Secara garis besar, bahasa-bahsa pemrograman

dapat dikelompokan menjadi :

1. Bahasa beraras-tinggi (high-level language)

17

2. Bahasa beraras-rendah (low-level language)

Bahasa beraras tinggi adalah bahasa pemrograman yang berorientasi kepada bahasa

manusia. Program dibuat dengan menggunakan bahasa pemrograman yang mudah

dipahami oleh manusia, biasanya menggunakan kata-kata bahasa Inggris; misalnya

IF untuk menyatakan “jika” dan AND untuk menyatakan “dan”. Yang termasuk

dalam kelompok bahasa ini adalah bahasa C, C++, Pascal dan BASIC.

Bahasa beraras rendah adalah bahasa pemrograman yang berorientasi kepada

mesin. Bahasa ini menggunakan kode biner (yang hanya mengenal kode 0 dan 1)

atau suatu kode sederhana untuk menggantikan kode-kode tertentu dalam sistem

biner. Yang tergolong dalam kelompok bahasa ini adalah bahasa mesin dan bahasa

rakitan. Bahasa-bahasa itu ini sangat sulit untuk dipahami oleh orang awam dan

sangat membosankan bagi pemrogram yang sudah terbiasa dengan bahasa beraras

tinggi. Pemrogram harus benar-benar mengusai operasi komputer secara teknis.

Namun bahasa generasi ini memberikan eksekusi program yang sangat cepat.

Selain itu bahasa mesin sangat bergantung pada mesin (machine dependent);

artinya, bahasa mesin antara satu mesin dengan mesin yang lain jauh berbeda.

2.2.2 Aplikasi Editor

Menurut (Rahman & Alfaizi, 2014). : “perangkat lunak adalah program

komputer yang berfungsi sebagai sarana interaksi (penghubung) antara

pengguna (user) dan perangkat keras (hardware). Software bisa juga

dikatakan sebagai "penerjemah" perintah-perintah yang dijalankan

pengguna komputer untuk diteruskan atau diproses oleh perangkat keras

(Hardware). Software adalah program komputer yang isi intruksinya dapat

diubah dengan mudah. Software pada umumnya digunakan untuk

mengontrol perangkat keras (yang sering disebut device driver), melakukan

proses perhitungan, berinteraksi dengan Software yang lain dan lebih

mendasar (seperti sistem operasi, dan bahasa pemrograman), dan

lainlainSS”.

Arduino uno dapat diprogram dengan perangkat lunak Arduino. Pada

Atmega328 di arduino terdapat bootloader yang memungkinkan untuk meng-

18

upload kode baru itu tampa menggunakan programer hardware eksternal.

IDE Arduino adalah software yang sangat cangih ditulis dengan menggunakan

java. IDE Arduino terdidri dari :

1. Editor program, sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan

mengedit program dalam bahasa processing.

2. Compile, sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa processing)

menjadi kode biner. Bagai mnapun sebuah mikrokontroler adalah kode biner

memahami bahasa processing. Yang bisa dipahami oleh mikrokontroler adalah

kode biner. Itulah sebabnya compile diperlukan dalam hal nia.

3. Uploader, sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer kedalam

memory didalam papan Arduino. Sebuah kode program Arduino umumnya

disebut dengan istilah sketch. Kata “sketch” digunakan secara bergantian

dengan “kode program” dimna keduanya memiliki arti yang sama.

19

Sumber: (Alfannizar, I., dkk. 2018)

Gambar: II.10 Arduino Software

Arduino IDE dibuat dari bahasa pemrograman JAVA. Arduino

IDE juga dilengkapi dengan library C/C++ yang biasa disebut Wiring

yang membuat operasi input dan output menjadi lebih mudah. Arduino

IDE ini dikembangkan dari software Processing yang dirombak

menjadi Arduino IDE khusus untuk pemrograman dengan Arduino.