BAB II LANDASAN TEORI - Perpustakaan Digital...

Sistem Penyiraman Tanaman Jamur Tiram Otomatis Berbasis

Mikrokontroler ATmega32� 5�

BAB II

LANDASAN TEORI

Pada bab ini akan dibahas mengenai teori yang mendukung dalam pembuatan

proyek akhir. Materi yang akan dibahas adalah jamur tiram, kumbung jamur,

definisi sistem kendali, mikrokontroler, sensor suhu dan kelembaban, Real Time

Clock (RTC), motor DC, valve elektrik, relay, transistor, keypad, Liquid Crystal

Display (LCD), Protokol I2C dan pemrograman BASCOM.

2.1. Jamur Tiram

Jamur tiram/shimeji dengan nama ilmiah Pleurotus ostreatus ysng dikenal

pula dengan nama oyster mushroom diperoleh dari ciri batangnya berada sedikit

di pinggir (Latin: Pleurotus) dan bentuk tudungnya menyerupai tiram (Latin:

ostreatus) dengan bagian tengah agak cekung dan berwarna putih hingga cream.

Jamur tiram disusun atas beberapa rumpun yang tersusun dari cabang yang

menyatu, daging buahnya yang berwarna putih pucat dan menjadi keras jika

bertambah tua seperti ditunjukan pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Tubuh Buah Jamur Tiram

Jamur tiram yang tumbuh di daerah dingin biasanya memiliki ciri tudung

tebal dan lebar jika dibandingkan dengan jamur tiram yang tumbuh pada daerah

bersuhu lebih panas. Budi daya jamur tiram dapat tumbuh optimal sepanjang



tahun di dataran yang letaknya antara 400-800 meter di atas permukaan laut

(dapl). Suhu optimal yang diperlukan untuk pertumbuhan vegetatif/miselium yaitu

sekitar 22-28ºC. Sementara itu, untuk pertumbuhan tubuh buah yang diperlukan

suhu lebih rendah yaitu sekitar 20-26ºC. Syarat tumbuh lainnya yaitu diperlukan

kelembaban yang tinggi. Pada pembentukan miselium diperlukan kelembaban

relatif 70-80%. Sementara itu, saat pembentukan tubuh buah diperlukan

kelembaban sekitar 80-90%.

Teknik budi daya jamur tiram termasuk yang paling mudah di antara jamur

konsumsi lainnya. Hal ini karena masa inkubasinya relatif pendek, masa panennya

terbilang cepat dan pasarnya sudah jelas. Jamur tiram biasanya dipelihara dengan

media tanam serbuk gergaji steril yang dikemas dalam kantong plastik sehingga

lebih praktis dan aman yang biasa disebut baglog jamur.[1]

Gambar 2.2 merupakan

baglog jamur yang sudah dalam masa pertumbuhan.

Gambar 2.2 Baglog Jamur Dalam Fase Miselium

2.2. Kumbung Jamur

Kumbung adalah bangunan yang dibuat untuk keperluan budi daya jamur.

Tujuan dibangun kumbung adalah untuk melindungi baglog jamur dari hujan,

sinar matahari langsung, dan kemungkinan kontaminasi spora jamur. Disamping

itu, kumbung juga berguna untuk merekayasa kondisi iklim secara mikro di dalam

ruangan kumbung, sehingga budidaya jamur yang dilakukan tidak tergantung



kondisi musim dan cuaca di daerah sekitar. Dengan adanya bangunan kumbung

kita bisa merekayasa kondisi suhu dan kelembaban yang kita inginkan. Berikut

contoh bagian dalam dari kumbung jamur beserta susunan raknya pada Gambar

2.3.

Gambar 2.3 Susunan Rak Pada Kumbung Jamur[9]

Dalam menentukan lokasi untuk pembangunan kumbung harus

mempertimbangkan faktor-faktor penentu, antara lain ketinggian lahan, lokasi

yang dekat dengan sumber air, jauh dari sumber pencemaran, adanya pepohonan

di daerah sekitar, bahan baku pembuatan kumbung, jenis lantai yang digunakan

pada kumbung jamur, dan sebagainya. Fungsi tanah pada lantai kumbung jamur

sangatlah penting, karena sebagai pengatur kelembaban ruangan kumbung Maka

dari itu, lokasi dan keadaan lahan menentukan keberhasilan budidaya jamur tiram.

Bangunan kumbung bisa dibuat secara permanen atau semi permanen.

Bentuk, ukuran dan bahan yang digunakan untuk membuat kumbung disesuaikan

dengan jumlah baglog dan target produksi.[2]

Berikut pada Gambar 2.4 adalah

bangunan kumbung jamur semi-permanen.



Gambar 2.4 Bangunan Semi-Permanen Kumbung Jamur[2]

2.3. Definisi Sistem Kendali

Menurut Katsuhiko Ogata, 1993, dalam bukunya yang berjudul Teknik

Kontrol Automatik : ‘Sistem adalah kombinasi dari beberapa komponen yang

bekerja bersama-sama dan melakukan suatu sasaran tertentu’. Sehingga sistem

kendali dapat didefinisikan sebagai kumpulan komponen fisik yang tersusun

sedemikian rupa dan saling bekerja sama untuk mencapai suatu kondisi yang

diharapkan.

Sistem kendali secara umum terbagi dua menurut jenisnya yaitu bersifat

terbuka (open loop) dan tertutup (close loop). (Norman S Nise. Control Sistem

Engineering 4th Edition., 2004). Gambar diagram blok sistem kendali terbuka dan

tertutup dapat dilihat pada Gambar 2.5 dibawah ini.

Gambar 2.5 Diagram blok sistem kendali secara umum,(a) sistem kendali terbuka,

(b) sistem kendali tertutup.



Pada sistem kendali terbuka, pengendali (controller) harus memberikan

sinyal ke aktuator sesuai nilai masukan (set-point). Kelemahan dari sistem kendali

terbuka adalah pengendali tidak mengetahui sebenarnya apakah aktuator telah

melaksanakan apa yang harus dilaksanaan sehingga apabila terjadi sesuatu

gangguan pada proses maka sistem tidak memperbaiki proses secara otomatis.

Pada sistem kendali tertutup, pengendali mengetahui kondisi sebenarnya dari

proses dari perbedaan kondisi proses (yang diberi tahu oleh sensor) dengan nilai

set-point sehingga apabila dalam proses terjadi gangguan maka pengendali akan

memperbaiki proses dengan memberi sinyal ke aktuator yang sesuai perhitungan.

Sistem kendali dapat diterapkanpada suatu sistem yang berfungsi mengambil

data-data terukur dari lapangan yang dimasukkan kedalam pusat pemroses data-

data masukan lalu pusat pemroses data tersebut menghasilkan nilai keluaran untuk

kendali di lapangan sehingga diharapkan nilai keluaran sistem dapat ideal atau

sesuai harapan. Sistem kendali dapat berupa komputer sebagai pusat pengolah

data dan penampil data sehingga data-data di lapangan dapat lebih mudah

dimengerti oleh manusia dan dapat dikendalikan jarak jauh melalui saluran

komunikasi jarak jauh.

2.4. Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai

masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus

dengan cara khusus. Sederhananya, cara kerja mikrokontroler sebenarnya hanya

membaca dan menulis data. Mikrokontroler merupakan komputer didalam chip

yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan

efisiensi dan efektifitas biaya. Secara harfiahnya bisa disebut "pengendali kecil" di

mana sebuah sistem elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-

komponen pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapat direduksi/diperkecil dan

akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini. Dengan penggunaan

mikrokontroler ini maka :

• Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas

• Rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar

dari sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi.



• Pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang

kompak.

Berikut Gambar 2.6 dan 2.7 menunjukan fisik dari IC AVR Atmega32 dan

Konfigurasi Pin ATmega32.

Gambar 2.6 IC AVR ATmega32[3]

Gambar 2.7 Konfigurasi Pin ATmega32[3]

AVR merupakan seri mikrokontroller CMOS 8-bit buatan AMEL,

berbasisarsitektur RISC (Reduced Instruction Set Komputer). Hampir semua

instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. Alasan menggunakan ATmega32 ini

karena mikrokontroler mudah diperoleh di pasaran dan harganya yang terjangkau.


Mikrokontroler

Selain itu ATmega32 memiliki kapasitas

besar yaitu

itu mikrokontroler ATmega32 dipilih karena memiliki saluran I/O sebanyak 32

buah, yaitu

sebanyak 8 saluran.

ADC (

successive approximation

Penyiraman Tanaman Jamur Tiram Otomatis Berbasis

Mikrokontroler ATm


besar yaitu 32Kbytes


buah, yaitu Port A,

sebanyak 8 saluran. Pada

ADC (Analog to Digital Converter

successive approximation


ATmega32�


bytes sehingga dapat menampung banyak


A, Port B, Port

Pada Gambar 2.

Gambar 2.8

Analog to Digital Converter

successive approximation ADC yang mempunyai resolusi 10 bit. Didalam


�


sehingga dapat menampung banyak


Port C, Port

ambar 2.8 merupakan blok diagram dari IC Atmega32.

Gambar 2.8 Blok Diagram ATmega32

Analog to Digital Converter

ADC yang mempunyai resolusi 10 bit. Didalam


Selain itu ATmega32 memiliki kapasitas Flash Program Memory

sehingga dapat menampung banyak


Port D. selain itu memiliki ADC 10 bit

merupakan blok diagram dari IC Atmega32.

Blok Diagram ATmega32

Analog to Digital Converter) pada ATmega32 dibangun dari



Flash Program Memory

sehingga dapat menampung banyak routine


D. selain itu memiliki ADC 10 bit


Blok Diagram ATmega32[3]

) pada ATmega32 dibangun dari



Flash Program Memory yang cukup

program. Selain






11�

yang cukup

program. Selain








ATmega32 terdapat 8 jalur masukan untuk ADC yang dapat diaktifkan semuanya.

ADC tersebut dapat dikonfigurasi secara single ended input atau differential input.

Selain itu, ADC ATmega32 mempunyai keakurasian pembacaan mencapai +/- 2

LSB, maksimum kecepatan pengambilan sampel yaitu 15kSPS (15000 sampel per

detik), rentang kecepatan konversi satu jalur masukan ADC yaitu 13 – 260us dan

rentang tegangan masukan adalah 0V sampai VCC (5V).[3]

Pada ADC modus single ended input nilai desimal hasil dari konversi

analog ke digital adalah :

��

��

Vref = Tegangan referensi (5V)

Vin = Tegangan masukan

ADC = Nilai desimal hasil konversi ADC

TWI (Two-Wire Interface) pada mikrokontroler merupakan salah

satu perangakat komunikasi mikrokontroler tersebut ke perangkat luar yang

mendukung komunikasi TWI juga seperti serial EEPROM dan IC real

timeclock DS1307. Maksimum kecepatan pulsa yaitu sampai 400kHz.

Komunikasi TWI ini merupakan komunikasi dua arah (bi-directional)

antara master dan slave pada satu jalur (SDA) dan jalur SCL sebagai jalur

pulsanya. TWI dapat digunakan dalam sistem bus interconnection seperti

pada Gambar 2.3 yaitu beberapa perangkat yang mendukung TWI dapat

dihubungkan bersama-sama, satu perangkat harus menjadi master dan

perangkat lainnya harus menjadi slave.

AVR ATmega32 memiliki banyak fitur unggulan diantaranya:

• High-performance, Low-power Atmel® AVR® 8-bit Mikrokontroler

• Advanced RISC Architecture

• 131 Powerfull Instructions – Most Single-clock Cycle Execution

• 32 × 8 General Purpose Working Registers

• Up to 16 MIPS Throughput at 16MHz

• 32Kbytes of In-Sistem Self-programmable Flash program memory

• 1024Bytes EEPROM

• 2Kbytes Internal SRAM



• Write/Erase Cycles: 10,000 Flash/100,000 EEPROM

• Data retention: 20 years at 85°C/100 years at 25°C(1)

• In-Sistem Programming by On-chip Boot Program

• Operating Voltages = 4.5V - 5.5V

• Speed Grades = 0 - 16MHz

2.5. Sensor Suhu dan Kelembaban

Dalam kegiatan bertani jamur tiram, proses produksi tubuh buah jamur sangat

dipengaruhi oleh 2 hal, yaitu suhu dan kelembaban. Oleh karena itu dibutuhkan

sebuah sensor yang bisa mengetahui tingkat suhu dan kelembaban lingkungan

yang terukur di sekitar tubuh buah jamur.

2.5.1. Sensor Suhu

Yayan I.B, (1998), mengatakan suhu adalah kondisi penting dari suatu

substrat. Sedangkan “panas adalah salah satu bentuk energi yang

diasosiasikan dengan aktifitas molekul-molekul dari suatu substrat”.

Partikel dari suatu substrat diasumsikan selalu bergerak. Pergerakan

partikel inilah yang kemudian dirasakan sebagai panas. Sedangkan

menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia suhu adalah ukuran kuantitatif

terhadap temperatur; panas dan dingin, diukur dengan thermometer.

Jadi definisi sensor suhu adalah alat yang digunakan untuk

mengubah besaran panas menjadi besaran listrik yang dapat dengan

mudah dianalisis besarnya.[12]

2.5.2. Sensor Kelembaban

Kelembaban adalah persentasi jumlah air dalam udara. Kelembaban

ini terkait dengan suhu. Semakin rendah suhu, umumnya akan menaikkan

nilai kelembaban. Kelembaban dibagi 2 jenis, yaitu :

• Kelembaban absolut

bilangan yang menunjukkan berapa gram uap air yang tertampung

dalam satu meter kubik udara. Kelembaban absolut dapat diukur

dengan menggunakan rumus:



dw=m/v…………………………………………………….. (2-1)

di mana, m = massa uap air , v = volum gas basah

• Kelembaban relatif

bilangan yang menunjukkan berapa persen perbandingan antara

uap air yang ada dalam udara saat pengukuran dan jumlah uap air

maksimum yang dapat ditampung oleh udara tersebut.

Kelembaban relatif dalam persen didefinisikan sebagai berikut:

H=100��

��………………………………………………….. (2-2)

Di mana:

Pw : tekanan uap parsial

Ps : tekanan uap air jenuh pada temperatur yang diberikan.

H : persentase konsentrasi dari kandungan uap

Jadi sensor kelembaban adalah suatu alat ukur yang digunakan

untuk membantu dalam proses pengukuran atau pendifinisian yang

suatu kelembaban uap air yang terkandung dalam udara.[12]

2.5.3. Sensor SHT11

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 temperatur. Output kedua sensor digabungkan dan

dihubungkan pada ADC 14 bit dan sebuah interface serial pada satu chip

yang sama. Sensor ini mengahasilkan sinyal keluaran yang baik dengan

waktu respon yang cepat. SHT11 ini dikalibrasi pada ruangan dengan

kelembaban yang teliti menggunakan hygrometer sebagai referensinya.

Koefisien kalibrasinya telah diprogramkan kedalam OTP memory. Memori

OTP (One Time Programmable) adalah memori yang dapat ditulis 1 kali

oleh pengguna, setelah itu hanya dapat dibaca. Koefisien tersebut akan

digunakan untuk mengaklibrasi keluaran dari sensor selama proses

pengukuran.[6]

Berikut Gambar 2.9 dan 2.10 menunjukan gambar sensor

SHT11 dan konfigurasi pin sensor SHT11



Gambar 2.9 Sensor SHT11[6]

Spesifikasi dari SHT11 ini adalah sebagai berikut:

• Berbasis sensor suhu dan kelembaban Relative Sensirion SHT11.

• Mengukur suhu dari -40C hingga +123,8C, atau dari -40F hingga

+254,9F dan kelembaban relatif dari 0%RH hingga 100%RH.

• Memiliki ketetapan (akurasi) pengukuran suhu hingga 0,5C pada

suhu 25C dan ketepatan (akurasi) pengukuran kelembaban relatif

hingga 3,5%RH.

• Memiliki atarmuka serial synchronous 2-wire, bukan I2C.

• Jalur antarmuka telah dilengkapi dengan rangkaian pencegah

kondisi sensor lock-up.

• Membutuhkan catu daya +5V DC dengan konsumsi daya

rendah30 �W.

Gambar 2.10 Konfigurasi Pin Sensor SHT11 [6]

2.6.Real Time Clock (RTC)

Real time clock atau RTC adalah istilah untuk jam elektronik dalam bentuk

IC. RTC berfungsi untuk menyimpan informasi waktu yang dapat diatur ulang

oleh penggunanya. Oleh karena itu semua komputer menggunakan IC ini sebagai



informasi waktu terkini dari komputer yang bersangkutan. RTC dilengkapi

dengan baterai sebagai supply chip, sehingga jam akan tetap up-to-date walaupun

komputer dimatikan.[10]

Berikut Gambar 2.11 merupakan modul Real Time Clock

(RTC) 1307.

Gambar 2.11 Modul Real Time Clock DS1307 [10]

IC DS1307 merupakan produksi Dallas Semiconductor. RTC DS1307 ini

memiliki fitur antara lain:

• Real-time clock (RTC) ini dapat menghitung detik, menit, jam, tanggal

satu bulan itu, bulan, hari dalam seminggu, dan tahun dengan lompatan-

tahun dengan kompensasi waktu berlaku hingga 2100.

• 56-byte, baterai yang didukung, nonvolatile (NV) RAM untuk

penyimpanan data.

• Menggunakan komunikasi antarmuka two-wire serial.

• Pendeteksi kegagalan sumber listrik dan langsung mengalihkanya ke

sumber baterai, baterai yang digunakan adalah baterei jam dengan

tegangan 3V.

• Mengkonsumsi kurang dari 500nA pada baterai cadangan.

• Memiliki batas suhu k -40 ° C sampai +85 ° C.

2.7. Motor DC

Motor arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang

tidak langsung/direct-unidirectional. Motor DC digunakan pada penggunaan

khusus di mana diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau percepatan yang



tetap untuk kisaran kecepatan yang luas.[13] Gambar 2.12 memperlihatkan sebuah

motor DC yang memiliki tiga komponen utama dan Gambar 2.13 menunjukan

contoh sebuah motor DC:

Gambar 2.12 Tiga Komponen Utama Pada Motor DC

• Kutub medan

Secara sederhana digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan

menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan

yang stationer dan dinamo yang menggerakan bearing pada ruang diantara

kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara

dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi bukan diantara

kutub-kutub dari utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih

komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet menerima

listrik dari sumber daya dari luar sebagai penyedia struktur medan.[13]

• Dinamo

Bila arus masuk menuju dinamo, maka arus ini akan menjadi elektromagnet.

Dinamo yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk

menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo berputar

dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan

selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk

mengubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo. [13]

Dinamo

Kutub

Medan

Commutator



• Commutator

Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya adalah

untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo. Commutator juga

membantu dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya. [13]

Gambar 2.13 Contoh Motor DC [13]

2.8. Valve Elektrik

Solenoid valve adalah katup yang digerakan oleh energi listrik, mempunyai

kumparan sebagai penggeraknya yang berfungsi untuk menggerakan piston yang

dapat digerakan oleh arus AC maupun DC, solenoid valve atau katup (valve)

solenoida mempunyai lubang keluaran, lubang masukan dan lubang exhaust,

lubang masukan, berfungsi sebagai terminal / tempat cairan masuk atau supply,

lalu lubang keluaran, berfungsi sebagai terminal atau tempat cairan keluar yang

dihubungkan ke beban, sedangkan lubang exhaust, berfungsi sebagai saluran

untuk mengeluarkan cairan yang terjebak saat piston bergerak atau pindah posisi

ketika solenoid valve bekerja.[11]

Gambar 2.14 di bawah ini menunjukan selenoid

valve atau valve elektrik.

Gambar 2.14 Selenoid Valve[11]



Prinsip kerja dari solenoid valve/katup (valve) solenoida yaitu katup listrik

yang mempunyai koil sebagai penggeraknya di mana ketika koil

mendapat supply tegangan maka koil tersebut akan berubah menjadi medan

magnet sehingga menggerakan piston pada bagian dalamnya ketika piston

berpindah posisi maka pada lubang keluaran dari solenoid valve akan keluar

cairan yang berasal dari supply, pada umumnya solenoid valve mempunyai

tegangan kerja 100/200 VAC namun ada juga yang mempunyai tegangan kerja

DC. Gambar 2.15 menunjukan setiap bagian pada selenoid valve.

Gambar 2.15 Bagian-Bagian Pada Solenoid Valve[11]

Keterangan Gambar :

1. Valve Body

2. Terminal masukan (Inlet Port)

3. Terminal keluaran (Outlet Port)

4. Koil / koil solenoid

5. Kumparan gulungan

6. Kabel suplai tegangan

7. Plunger

8. Spring

9. Lubang / exhaust



2.9. Relay

Relay adalah saklar elektro-magnetik yang menggunakan tegangan DC rendah

untuk menghidupkan dan mematikan suatu alat atau sistem yang terhubung

dengan tegangan DC yang tinggi atau tegangan AC. Susunan relay yang paling

sederhana terdiri atas kumparan kawat penghantar yang dugulung pada inti besi.

Susunan kontak relay, secara umum terdiri dari:

• Normally Open (NO) : posisi saklar berada pada keadaan terbuka saat

relay dalam keadaan tidak dialiri arus.

• Normally Close (NC) : posisi saklar berada pada keadaan tertutup saat

relay dalam keadaan tidak dialiri arus. Gambar di bawah menunjukkan

kondisi relay dengan normally open.

Berdasarkan pada prinsip dasar cara kerjanya, relay dapat bekerja karena

adanya medan magnet yang digunakan untuk menggerakkan saklar. Saat

kumparan diberikan tegangan sebesar tegangan kerja relay maka akan timbul

medan magnet pada kumparan karena adanya arus yang mengalir pada lilitan

kawat. Kumparan yang bersifat sebagai elektromagnet ini kemudian akan menarik

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

maka medan magnet pada kumparan akan hilang sehingga pegas akan menarik

saklar ke kontak NC. Berikut Gambar 2.16 adalah konfigurasi pin relay.

Gambar 2.16 Konfigurasi Pin Relay

Pin Normally Close

(NC)

Pin Normally Open

(NO)

Pin Supply Relay

Common



2.10. Transistor

Transistor merupakan komponen semikonduktor yang biasanya digunakan

sebagai penguat dan sebagai rangkaian sakelar atau penyambung dan pemutus

rangkaian. Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B), Emitter

(E) dan Collector (C). Tegangan yang pada satu terminalnya misalnya Emitor

dapat dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar daripada arus

input Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus output Kolektor.

Transistor merupakan komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik

modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat).

Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil (stabilisator)

dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan

sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai

sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori dan fungsi

rangkaian-rangkaian lainnya.

2.10.1. Transistor Sebagai Sakelar

Telah dipaparkan sebelumnya bahwa salah satu fungsi dari transistor

adalah sebagai sakelar. Untuk menghasilkan kondisi on/off seperti pada

saklar, transistor dioperasikan pada salah satu titik kerjanya, titik saturasi

dan cut off.

Saat kondisi saturasi, transistor seperti sebuah saklar yg tertutup (on)

sehingga arus dapat mengalir dari kolektor menuju emitor. Sedangkan saat

kondisi cutoff, transistor seperti sebuah saklar yg terbuka (off) sehingga

tidak ada arus yg mengalir dari kolektor ke emitor.

Ic adalah arus beban yang akan mengalir dari kaki kolektor ke emitor.

Besarnya arus beban ini tidak boleh lebih besar dari Ic maksimum yang

dapat dilewatkan oleh transistor. Arus beban ini dapat dicari dengan

persamaan berikut :

Syarat : ��

!�"#"$%� �&''

() ............................................................. (2-3)



Setelah arus beban yang akan dilewatkan pada transistor diketahui

maka selanjutnya adalah menentukan transistor yg akan dipakai dgn syarat

seperti berikut :

*�� + ,� -�./��01023�

./�456� ................................................... (2-4)

Setelah transistor yang akan dipakai sebagai saklar telah ditentukan

maka selanjutnya adalah menentukan hambatan pada basis (Rb). Besarnya

Rb ini dapat dicari dengan persamaan berikut:

� 7 �./��01023�

89#.......................................................................... (2-5)

Untuk menentukan Rb rumusnya adalah sebagai berikut :

:7 ��&;;<&;=

.;......................................................................... (2-6)

2.11. Keypad

Keypad adalah tombol-tombol yang disusun secara maktriks (baris x kolom)

sehingga dapat mengurangi penggunaan pin input. Sebagai contoh, Keypad

Matriks 4×4 cukup menggunakan 8 pin untuk 16 tombol.[8]

Hal tersebut

dimungkinkan karena rangkaian tombol disusun secara horizontal membentuk

baris dan secara vertikal membentuk kolom, berikut pada Gambar 2.17 adalah

contoh keypad 4x4.

Gambar 2.17 Keypad 4x4 [8]



Namun demikian, sebagai konsekuensi dari penggunaan bersama satu jalur,

semisal baris satu (Row 1), maka tidak dimungkinkan pengecekkan dua tombol

sekaligus dalam satu slot waktu.

Proses pengecekkan dari tombol yang dirangkai secara maktriks adalah

dengan teknik scanning, yaitu proses pengecekkan yang dilakukan dengan cara

memberikan umpan-data pada satu bagian dan mengecek feedback (umpan-balik)

pada bagian yang lain. Dalam hal ini, pemberian umpan-data dilakukan pada

bagian baris dan pengecekkan umpan-balik pada bagian kolom. Pada saat

pemberian umpan-data pada satu baris, maka baris yang lain harus dalam kondisi

inversi-nya. Tombol yang ditekan dapat diketahui dengan melihat asal data dan di

kolom mana data tersebut terdeteksi, Berikut Gambar 2.18 merupakan proses

scanning keypad:

Gambar 2.18 Scanning Keypad

Pada Gambar 2.17 di atas, tombol yang ditekan adalah tombol “2”. Seperti

terlihat bahwa B1 bernilai nol, sedangkan B2, B3, dan B4 adalah satu. Kemudian

dengan mengetahui bahwa asal data dari B2, dan umpan-baliknya terdeteksi pada

K2, maka dapat disimpulkan bahwa tombol yang ditekan adalah tombol “2”.

0 1 1 1

1

1

1

0



2.12. Liquid Crystal Display (LCD)

Liquid Crystal Display atau disingkat LCD adalah sebuah media yang tipis

dan datar yang menggunakan media cair sebagai penghasil warna. LCD sendiri

tidak mengeluarkan cahaya, karena itu LCD memerlukan cahaya aktif atau pasif.

Hampir semua alat elektronik pada jaman ini menggunakan LCD sebagai media

informasinya, dari kalkulator sampai dengan komputer notebook.[5]

LCD berfungsi untuk menampilkan data yang telah diolah sebelumnya.

elemen penampil data. LCD dibagi menjadi dua jenis, yaitu LCD karakter dan

LCD grafik. Pada proyek akhir ini digunakan LCD karakter 4x20. LCD karakter

adalah LCD yang dapat menampilkan karakter ASCII dengan format dot matrix.

Untuk dapat mengirimkan sebuah karakter ke LCD, dapat dilakukan dengan dua

cara pengiriman, yaitu pengiriman data 4 bit dan pengiriman data 8 bit. Berikut

pada Gambar 2.18 adalah contoh dari LCD 4x20 dan pada Tabel 2.9 adalah daftar

konfigurasi LCD 4x20.

Gambar 2.19 Liquid Crystal Display (LCD) 4x20[5]



Tabel 2.1 Konfigurasi Pin LCD

No Simbol Level Fungsi

1 Vss - 0 Volt

2 Vcc - 5 + 10% Volt

3 Vee - Penggerak LCD

4 RS H/L H = memasukan data

L = memasukan instruksi

5 R/W H/L H = Memilih Baca

L = Memilih Tulis

6 E - Enable Signal

7 DB0 H/L

Data Bus

8 DB1 H/L

9 DB2 H/L

10 DB3 H/L

11 DB4 H/L

12 DB5 H/L

13 DB6 H/L

14 DB7 H/L

15 V+BL - Kecerahan LCD

16 V-BL -

2.13. Protokol I2C

Untuk mengatasi terbatasnya jumlah kaki IC prosesor, beberapa perusahaan

IC mengembangkan teknik transfer data secara seri untuk menghubungkan IC

prosesor ke IC pendukungnya, transfer data secara seri antar IC ini tidak ada

hubungannya dengan transfer data seri yang biasa dipakai untuk modem.

Sebuah IC memori dengan kapasitas 2 KiloByte yang dibentuk dengan teknik

transfer data secara pararel paling tidak mempunyai 24 kaki, yaitu :

• 8 kaki untuk jalur data,

• 11 kaki untuk jalur penomoran memori (jalur alamat),

• kaki untuk jalur kontrol,

• 2 kaki untuk catu daya.



Teknik transfer data secara seri antar IC dikembangkan oleh 3 perusahaan IC,

yang pertama adalah teknik I2C (Inter Integrated Circuit) yang dikenalkan oleh

Philips, teknik SPI (Serial Peripheral Interface) dari Motorola dan teknik

MicroWire ciptaan National Semiconductor.

Teknik I2C memakai 2 jalur untuk keperluan transfer data secara seri,

sedangkan SPI dan MicroWire memakai 3 jalur. Semua teknik mempunyai 1 jalur

untuk Clock, I2C hanya punya satu jalur data 2 arah, sedangkan SPI dan

MicroWire mempunyai 2 jalur data satu arah, masing-masing untuk jalur data

masuk dan jalur data keluar.

I2C termasuk jenis komunikasi serial dengan tipe protokol Synchronous, di

mana setiap bit data masuk atau data keluar seirama atau sinkron dengan

perubahan clock. Hal ini sangat beda dengan RS-232 dan tipe potrocol

asynchronous yang lain yang tidak mempunyai clock, akan tetapi pada tipe

asynchronous data masuk dan data keluar berdasarkan pada kecepatan tertentu

yang konstan. I2C versi 1.0 dikenalkan oleh Philips pada tahun 1992, direvisi

menjadi versi 2.0 pada tahun 1998, setahun kemudian direvisi lagi menjadi versi

2.1

Komunikasi data secara I2C dilakukan melalui dua saluran, masing-masing

adalah saluran data secara seri (SDA) = Serial Data dan saluran clock (SCL) =

Serial Clock, kedua saluran ini dikenal sebagai I2C Bus yang dipakai

menghubungkan banyak IC I2C untuk berbagai macam keperluan. IC-IC I2C itu

dibedakan menjadi induk (master) dan anak buah (slave), yang dimaksud dengan

induk adalah peralatan I2C yang memulai transfer data dan yang membangkitkan

clock (SCK).[7]

Gambar 2.20 merupakan contoh penggunaan protokol I2C.

Gambar 2.20 Contoh Penggunaan Protokol I2C pada Rangkaian[7]



2.14. Pemrograman BASCOM (Basic Compiler)

Software aplikasi yang digunakan untuk pemrograman ATmega32 adalah

BASCOM (Basic Compiler) AVR. BASCOM AVR ini menggunakan bahasa

tingkat tinggi yang merupakan pengembangan dari bahasa Basic. Compiler ini

berfungsi untuk mengubah format program kedalam format heksadesimal agar

program yang telah dibuat dapat dimengerti oleh mikrokontroler.

BASCOM (Basic Compiler) AVR merupakan suatu perangkat lunak untuk

memrogram hardware yang diimplementasikan pada mikrokontroler jenis AVR.

Kumpulan karakter pada BASCOM terdiri dari karakter alphabet, karakter angka,

dan karakter khusus. Karakter alphabet dalam BASCOM terdiri dari huruf kapital

(A-Z) dan huruf kecil (a-z). Sedangkan karakter angka pada BASCOM adalah 0-

9. Huruf A-H dapat digunakan sebagai bagian angka heksadesimal.

Perancangan perangkat lunak dilakukan dengan membuat diagram alir

terlebih dahulu dari perangkat lunak yang akan direalisasikan. Pemograman yang

akan dibuat adalah dalam bahasa Basic. [4]

2.14.1. Program GetADC

Untuk pemrograman konversi sinyal analog ke digital dengan

menggunakan software BASCOM-AVR version 1.11.9.5. terdapat perintah

“getadc” yang berfungsi sebagai konversi sinyal analog yang berasal dari

transducer ke sinyal digital. Pada ATmega32 terdapad 8 channel pin ADC

yang terdapat pada PORTA.[4]

2.14.2. Program GetKBD

Pada pemrograman BASCOM-AVR version 1.11.9.5. terdapat perintah

“getkbd” yang berfungsi sebagai program otomatis pembacaan keypad.

Program “getkbd” ini berfungsi untuk scan keypad matrix dan

mengembalikan nilai dari tombol yang ditekan. Untuk anti-bouncing

keypad, digunakan perintah “debounce”. Debounce berfungsi

menghilangkan bouncing pada keypad dengan sistem waktu tunda. Untuk

nilai debounce itu sendiri, default nya sebesar 20, untuk nilai maksimum

nya 255. Waktu tunda ini bersifat optional, bisa dipakai maupun tidak.[4]i

BAB II LANDASAN TEORI - Perpustakaan Digital...

Documents

Transcript of BAB II LANDASAN TEORI - Perpustakaan Digital...