5

BAB II

LANDASAN TEORI

Pada bab ini penulis akan membahas teori – teori dasar yang digunakan untuk

merealisasikan suatu alat pengawas kecepatan pada forklift berbasis mikrokontroler.

2.1 Gerak Melingkar Beraturan (GMB)

Gerak melingkar beraturan adalah gerak suatu benda yang membentuk suatu

lingkaran dengan kecepatan sudut yang tetap. Apabila suatu benda bermassa m yang

diikat pada seutas tali yang panjangnya r. Bola diputar vertikal, sehingga benda

mengalami gerak melingkar seperti tampak pada Gambar 2.1

Gambar 2.1 Gerak Melingkar Beraturan

2.1.1 Kecepatan Rotasi

Kecepatan rotasi atau sering disebut kecepatan sudut ω adalah suatu besaran

vektor yang merupakan perubahan sudut terhadap waktu[4] (Persamaan 2.1).

Kecepatan sudut mempunyai arah vektor tegak lurus dengan jari-jari rotasi, dalam arah

yang disebut kaidah tangan kanan. Kecepatan sudut menjelaskan laju dan orientasi

6

rotasi suatu benda pada sumbunya. Arah vektor kecepatan sudut berimpit dengan

sumbu rotasi pada Gambar 2.2 (rotasi berlawanan arah jarum jam) vektor naik.

� = d�

d� (2.1)

dimana:

� = kecepatan sudut (radian/ detik)

dθ = perubahan sudut (radian)

dt = perubahan waktu (detik)

Gambar 2.2 Kecepatan Rotasi

Kecepatan sudut suatu benda pada saat melakukan gerakan satu putaran penuh

sebesar 2π rad atau 360 derajat, dirumuskan pada Persamaan 2.2.

� = ��

� (2.2)

dimana:

� = kecepatan sudut (radian/ detik)

� = periode (detik)

7

2.1.2 Kecepatan Linear

Kecepatan linear didefinisikan sebagai hasil bagi panjang lintasan linear yang

ditempuh dengan selang waktu tempuhnya. Apabila benda bergerak melingkar

beraturan seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.3, lintasan benda tersebut adalah

sepanjang keliling lingkaran (2 π r). Adapun periode yaitu waktu yang diperlukan untuk

bergerak satu lingkaran penuh. Oleh karena itu, besar kecepatan linear pada gerak

melingkar beraturan dapat dinyatakan oleh Persamaan 2.3.

Gambar 2.3 Kecepatan Linear pada Gerak Melingkar Beraturan

� = � � �

� (2.3)

dimana:

� = kecepatan linear (meter/ detik)

� = jari-jari (meter)

� = periode (detik)

Dari Persamaan-Persamaan diatas didapatkan hubungan antara kecepatan sudut

dengan kecepatan linear pada gerak melingkar beraturan yang dapat dilihat pada

Persamaan 2.4.

� = � × � (2.4)

8

dimana:

� = kecepatan linear (meter/ detik)

� = kecepatan sudut (radian/ detik)

� = jari-jari (meter)

2.2 Mikrokontroler ATMega32

Pada perancangan alat ini digunakan mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s

Risc processor) yang berjenis ATmega32 yang merupakan IC (Integrated Circuit)

mikrokontroler buatan Atmel Corporation. AVR ini menggunakan arsitektur Havard

dimana kode program dan data disimpan dalam memori secara terpisah. Kedua jenis

memori yang berbeda ini adalah: EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read

Only Memory) dan SRAM (Static Random Access memory). EEPROM umumnya

digunakan untuk menyimpan data–data program yang bersifat permanen atau semi

permanen (non volatile), sedangkan SRAM digunakan untuk menyimpan data variabel

yang dimungkinkan berubah setiap saat (volatile). Selain mempunyai arsitektur yang

lebih terlindungi mikrokontroler ATMega32 juga ditunjang dengan fasilitas–fasilitas

sebagai berikut :

1. 32k byte Downloadable Flash Memory yang digunakan untuk penulisan program

dalam bentuk bahasa C.

2. 1024k byte EEPROM (Electrically Eraseable and Programmable Read Only

Memory) yang dapat digunakan sebagai penyimpan data. EEPROM ini mempunyai

keunggulan data tidak akan hilang walaupun catu daya dimatikan.

3. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya.

4. GND merupakan pin ground.

9

5. Memilki 32 I/O (input/output) yang dapat dipakai semua. I/O terdiri dari 4 buah

port.

6. Port A [PA0 … PA7] merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC.

7. Port B [PB0 … PB7] merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu

Timer / Counter, komparator analog dan SPI.

8. Port C [PC0 … PC7] merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu

komparator analog dan Timer .

9. Port D [PD0 … PD7] merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu

komparator analog, interupsi ekstemal, dan komunikasi serial.

10. RESET, digunakan untuk melakukan reset mikrokontroler.

11. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.

Gambar 2.4 Pin AVR ATMega32

Pada Gambar 2.4 dapat dilihat konfigurasi pin pada AVR ATMega32.

10

2.3 Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory (EEPROM)

EEPROM yang digunakan pada tugas akhir ini adalah AT24C64 (EEPROM 64

kbit). Berikut fitur yang dimiliki oleh EEPROM AT26C64 :

Waktu akses baca sangat cepat yaitu 50 ns.

Proteksi data secara hardware.

Menggunakan 2 jalur dalam komunikasi secara serial (SDA dan SCL).

Transfer data protocol bersifat bidirectional.

Waktu akses tulis yang sangat cepat

Page write cycle time maksimum 10 ms.

1 sampai 8 Byte page write operation.

Beroperasi pada low-Voltage dan standart-Voltage.

Versi 2.7 (Vcc = 2.7V – 5.5V).

Versi 1.8 (Vcc = 1.8V – 5.5V).

Keandalan teknologi yang tinggi.

Daya tahan pada AT24C64 adalah 1 juta write cycles.

Lama penyimpanan data selama 100 tahun.

ESD Protection lebih dari 3000V.

Bekerja pada temperature industrial dan komersial.

Maksimal 8 Device addres inputs.

EEPROM AT24C64 memiliki jumlah sebanyak 8 pin. Berikut adalah penjelasan

dari pin AT24C64:

Serial Clock (SCL) menggunakan sinyal positif untuk memasukan data kedalam

EEPROM dan menggunakan sinyal negatif untuk mengeluarkan data.

11

Serial Data (SDA) memiliki jalur yang dapat digunakan dalam dua arah

transfer data secara serial.

Device Addresses (A0, A1, A2) merupakan pin sebagai alamat device dari

AT24C64 dan maksimal alamat yang dapat digunakan adalah 8 alamat.

Write Protect (WP) merupakan pin perlindungan data secara hardware, bila pin

WP diberikan Vcc, maka akan menjalankan fungsi perlindungan data pada

AT24C64.

Gambar 2.5 Konfigurasi Pin pada AT24C64[5]

Tabel 2.1 Deskripsi Pin AT24C64[5]

.

2.4 Real Time Clock (RTC)

RTC yang digunakan dalam alat ini adalah DS1307 yang merupakan IC dengan

komunikasi secara serial melalui dua kabel bi-directional bus. RTC mempunyai sumber

clock sendiri dan internal baterai untuk menyimpan waktu dan tanggal apabila

mikrokontroler mati.

12

Gambar 2.6 Konfigurasi Pin DS1307[6]

Penjelasan masing – masing pin sebagai berikut:

Pin 1 – 2 : X1 dan X2, terhubung dengan Kristal osilator 32,768 kHz.

Pin 3 : Vbat, masukan standar baterai 3 volt.

Pin 4 : GND, terhubung ke Ground.

Pin 5 : SDA (Serial Data Input / Output).

Pin 6 : SCL (Serial Clock Input).

Pin 7 : SQW/ OUT (Square Wave Output Drive).

Pin 8 : VCC, catu daya IC sebesar 5 V.

2.5 Sensor Inductive Proximity

Proximity sensing adalah teknik pendeteksi dari keberadaan suatu obyek tanpa

sentuhan fisik. Inductive proximity sensor digunakan sebagai pengganti limit switch

untuk mendeteksi keberadaan suatu obyek logam. Inductive proximity sensor

beroperasi dengan menggunakan prinsip induktansi. Induktansi merupakan suatu

keadaan dimana terjadi suatu fluktuasi arus listrik yang mengalir pada sebuah bahan

magnetik dari sebuah obyek/ target berupa logam.

13

Gambar 2.7 Inductive Proximity sensor[7]

Inductive proximity sensor terdiri atas empat elemen dasar seperti terlihat pada

Gambar 2.7. Keempat elemen pada Inductive proximity sensor tersebut adalah:

1. Induction coil

2. Oscillator circuit

3. Detection circuit

4. Output circuit

Oscillator circuit menghasilkan frekuensi yang dilewatkan ke sensor coil yang

berupa kumparan. Saat tegangan dari oscillator circuit bernilai nol, sensor coil akan

menyimpan arus karena efek induktansi dari sebuah kumparan. Besarnya arus yang

disimpan oleh induktor tergantung besarnya induktansi dari induktor tersebut. Jika ada

obyek berupa logam didekatkan pada sebuah induktor/ kumparan tersebut, maka

induktansi dari induktor tersebut akan berubah yang menyebabkan arus induksi berubah

pula. Perubahan besarnya arus induksi ini dideteksi oleh detection circuit dan kemudian

diumpankan ke output circuit.

14

2.6 Forklift

Forklift adalah suatu alat bantu yang berfungsi untuk menaikkan atau

menurunkan barang dan memindahkan barang dari suatu tempat ke tempat lain. Forklift

mempunyai kegunaan yang luas dan biasanya digunakan untuk menangani material

unit load. Pada bagian depan forklift terdapat dua buah batang logam yang menyerupai

garpu untuk menahan beban yang diangkat dan digunakan sistem hydraulic untuk

mengangkat beban.

2.6.1 Ignition Switch

Pada sistem pengapian dan untuk memutus-hubungkan sumber catu daya pada

terminal fuse komponen elektrik pada forklift dibutuhkan ignition switch atau kunci

kontak. Ignition switch pada forklift mempunyai sistem yang sama seperti kendaraan

bermotor beroda empat pada umumnya yang mempunyai tiga posisi (OFF,ACC,ON)

seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.8. Ignition switch pada posisi OFF akan

mematikan mesin dan memutus sumber catu daya pada terminal fuse komponen-

komponen elektrik pada forklift, ignition switch pada posisi ACC akan menghubungkan

sumber catu daya pada terminal fuse yang memberikan akan catu daya pada komponen

elektrik, sedangkan ignition switch pada posisi ON berfungsi menghubungkan sumber

catu daya dengan koil pengapian untuk menghidupkan mesin.

15

Gambar 2.8 Diagram sistem Ignition Switch[8]

2.6.2 Accu

Accu atau adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi listrik yang

dihasilkan dari penyimpanan melalui proses kimia. Accu (Gambar 2.9) merupakan

sumber catu daya pada sistem kelistrikan pada forklift. Pada umumnya accu yang

digunakan pada forklift yaitu accu dengan tegangan keluaran 12V.

Di dalam accu terdapat sel-sel yang jumlahnya menyesuaikan jenis accu,

misalnya accu 6V mempunyai tiga buah sel (masing-masing sel menghasilkan tegangan

±2,1V) dan accu 12V mempunyai 6 buah sel yang berhubungan secara seri. Pada setiap

sel terdiri dari dua buah pelat yaitu pelat positif dan pelat negatif yang terbuat dari

timbal atau timah hitam (Pb) dan disusun bersebelahan antara pelat positif dan pelat

negatif. Di antara pelat-pelat tersebut, dipasang pemisah (separator) non konduktor

dengan jumlah pelat negatif lebih banyak daripada pelat positif untuk setiap selnya.

16

Gambar 2.9 Konstruksi Accu[9]