BAB II TINJAUAN PUSTAKA

5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Daya Listrik21 Daya ialah banyaknya perubahan energi terhadap waktu dalam besaran

tegangan dan arus. Daya listrik dapat dibagi menjadi 3 yaitu daya nyata (P), daya reaktif (Q), dan daya semu (S). -

Daya nyata P merupakan daya sebenarnya yang dibutuhkan oleh beban-beban listrik/peralatan rumah tangga. Satuan daya nyata adalah watt (W).

-

Daya reaktif Q adalah daya yang timbul karena adanya pembentukan medan magnet pada beban-beban induktif. Satuan dari daya reaktif adalah volt ampere reaktif (VAR).

-

Daya semu merupakan resultan antara daya nyata dan daya reaktif. Satuan dari daya semu adalah volt ampere (VA).

-

Faktor daya (Cos φ) merupakan suatu konstanta pengali dengan nilai 0 sampai 1, yang menunjukkan seberapa besar daya nyata yang diserap oleh beban resistif dari daya semu yang ada pada suatu beban total.

2.2

Segitiga Daya2 Daya semu (S) merupakan resultan dari dua komponen, yaitu daya nyata (P)

dan komponen daya reaktif (Q). Hubungan ini disebut dengan segitiga daya dan dalam bentuk vektor dapat digambarkan beserta rumus sebagai berikut:

Gambar 2.1 Segitiga daya beban listrik bersifat kapasitif 2

3

Cekmas Cekdin dan dan Taufik Barlian. (2013) Rangkaian Listrik. Yogyakarta: Andi Yoyakarta, hlm. 92-93

5

6

Gambar 2.2 Segitiga daya beban listrik bersifat induktif 2

𝑃 = 𝑉. 𝐼 𝐶𝑜𝑠 𝜑 ................................................................................................. (2.1) 𝑄 = 𝑉. 𝑖 𝑆𝑖𝑛 𝜑 .................................................................................................. (2.2) 𝑆 = √𝑃2 + 𝑄 2 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝑆 = 𝑉. 𝐼 ......................................................................... (2.3) 𝐹𝑎𝑘𝑡𝑜𝑟 𝐷𝑎𝑦𝑎 =

𝑃 𝑆

= 𝐶𝑜𝑠 𝜑 ............................................................................ (2.4)

Dimana:

2.3

P

= Daya nyata (Watt)

Q

= Daya reaktif (VAR)

S

= Daya semu (VA)

𝜑

= Beda sudut fasa (Rad/Deg)

V

= Tegangan (Volt)

I

= Arus (Amper)

Hubungan Fasa22 Ada tiga kemungkinan hubungan fasa antara arus dan tegangan dalam satuan

rangkaian, yaitu arus dan tegangan sefasa seperti pada gambar 2.3. 2.3.1

Elemen Tahanan Murni (R) Pada elemen tahanan murni R untuk arus dan tegangan dengan fungsi

sinusoidal, sudut fasanya adalah sefasa. Plot untuk arus dan tegangan pada tahanan murni R adalah seperti Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Arus dan tegangan sefasa2

3

Cekmas Cekdin dan dan Taufik Barlian. (2013) Rangkaian Listrik. Yogyakarta: Andi Yoyakarta, hlm. 92-93

7

2.3.2

Elemen Induktor Murni (L) Pada elemen induktor murni L untuk arus dan tegangan dengan fungsi

sinusoidal, arus ketinggalan terhadap tegangan sebesar sudut fasa 90° atau π/2 (lagging). Plot untuk arus dan tegangan pada induktor murni L adalah seperti Gambar 2.4. Magnitude impedansinya adalah 𝜔𝐿.

Gambar 2.4 Arus ketinggalan terhadap tegangan sebesar sudut fasa 90° atau π/2 (lagging)2

2.3.3

Elemen Kapasitor Murni (C) Pada elemen kapasitor murni C untuk arus dan tegangan dengan fungsi

sinusoidal, arus mendahului terhadap tegangan sebesar sudut fasa 90° atau π/2 (leading). Plot untuk arus dan tegangan pada kapasitor murni C adalah seperti Gambar 2.5. Magnitude impedansinya adalah 1/𝜔𝐿.

Gambar 2.5 Arus mendahului terhadap tegangan sebesar sudut fasa 90° atau π/2 (leading) 2

8

2.4

Perbaikan Faktor Daya23 Perbaikan faktor daya atau power factor (p.f) atau cos 𝜃 dalam sistem tenaga

listrik pada suatu industri adalah untuk meningkatkan faktor daya dari sistem tenaga listrik yang sebelumnya memiliki kualitas rendah. Beban-beban motor pada industri adalah beban induktif. Untuk mengubah faktor daya yang rendah ke faktor daya yang lebih baik pada beban motor adalah dengan menambahkan kapasitor (Qk) pada beban motor tersebut yang dipasang secara parallel. Gambar 2.6 adalah pemasangan kapasitor (Qk) untuk perbaikan faktor daya dengan sebuah motor (M) yang dipasang secara parallel. L

M

C

N Gambar 2.6 Pemasangan kapasitor (Qk) untuk perbaikan faktor daya dengan sebuah motor (M) yang dipasang secara parallel2

Besar harga kapasitor yang harus dipasang secara parallel dengan sebuah motor dapat ditentukan dengan, misalnya, daya aktif pada sebuah motor adalah P dalam killo watt (kW) dengan faktor daya pada kondisi pertama adalah p.f1 = cos 𝜃2 ketinggalan. Motor ini akan diperbaiki dengan faktor daya menjadi p.f2 = cos 𝜃2 ketinggalan. Untuk menentukan besar harga kapasitor yang harus dipasang, perhatikan Gambar 2.7.

Gambar 2.7 Untuk menentukan besar harga kapasitor yang harus dipasang2

3

Cekmas Cekdin dan dan Taufik Barlian. (2013) Rangkaian Listrik. Yogyakarta: Andi Yoyakarta, hlm. 92-93

9

Besar harga daya kompleks dan daya reaktif pada faktor daya kondisi pertama adalah: 𝑃

𝑃

𝑆1 = 𝑝.𝑓 = cos 𝜃 ............................................................................................. (2.5) 1

1

𝑃

𝑄1 = 𝑆1 sin 𝜃1 = (cos 𝜃 ) sin 𝜃1 = 𝑃 tan 𝜃1 .................................................... (2.6) 1

Besar harga daya kompleks dan daya reaktif pada faktor daya untuk perbaikan adalah: 𝑃

𝑃

𝑆2 = 𝑝.𝑓 = cos 𝜃 .............................................................................................. (2.7) 2

2

Sehingga besar harga kapasitor yang harus dipasang adalah: 𝑄𝑘 = 𝑄1 − 𝑄2 = 𝑃 (tan 𝜃1 − tan 𝜃2 ).............................................................. (2.8) 𝑄

𝐶 = 𝑠𝑢𝑝𝑝𝑙𝑦𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑔𝑒 2 𝑥 𝑘2 𝑥 𝜋 𝑥 𝑓𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑛𝑐𝑦 ................................................................ (2.9) Dimana:

2.5

S1

= Daya semu awal (sebelum dikompensasi) (VA)

P

= Daya aktif beban (Watt)

Cos 𝜑1

= Faktor daya awal (sebelum dikompensasi) (Rad/Deg)

Q1

= Daya reaktif (sebelum dikompensasi) (VAR)

S2

= Daya semu yang diinginkan (setelah dikompensasi) (VA)

Cos 𝜑2

= Faktor daya yang diharapkan (Rad/Deg)

Q2

= Daya reaktif yang setelah dikompensasi (VAR)

QC

= Rating kapasitor (KVAR)

C

= Nilai kapasitor (uF)

Transformator Ukur54 Transformator ukur didisain secara khusus untuk pengukuran dalam sistem

daya. Transformator ini banyak digunakan dalam sistem daya karena mempunyai keuntungan, antara lain: a. Memberikan isolasi elektrik bagi sistem daya b. Tahan terhadap beban untuk berbagai tingkatan c. Secara fisik lebih sederhana bentuknya

5

PT PLN (PERSERO), 2014, Buku Pedoman Pemeliharaan Transformator Tenaga, Jakarta Selatan, PT. PLN, hlm.1.

10

2.5.1

Transformator ukur tegangan Trafo merupakan peralatan statis dimana rangkaian magnetik dan belitan

yang terdiri dari 2 atau lebih belitan, secara induksi elektromagnetik, mentransformasikan daya (arus dan tegangan) sistem AC ke sistem arus dan tegangan lain pada frekuensi yang sama (IEC 60076 -1 tahun 2011). Trafo menggunakan prinsip elektromagnetik yaitu hukum hukum ampere dan induksi faraday, dimana perubahan arus atau medan listrik dapat membangkitkan medan magnet dan perubahan medan magnet / fluks medan magnet dapat membangkitkan tegangan induksi.

Gambar 2.8 Prinsip hukum elektromagnetik

Arus AC yang mengalir pada belitan primer membangkitkan flux magnet yang mengalir melalui inti besi yang terdapat diantara dua belitan, flux magnet tersebut menginduksi belitan sekunder sehingga pada ujung belitan sekunder akan terdapat beda potensial / tegangan induksi (Gambar 2.8). Belitan yang terdiri dari batang tembaga berisolasi yang mengelilingi inti besi, dimana saat arus bolak balik mengalir pada belitan tembaga tersebut, inti besi akan terinduksi dan menimbulkan flux magnetik.

Gambar 2.9 Elektromagnetik pada trafo5

11

2.5.2

Transformator ukur arus5 Trafo Arus (Current Transformator - CT) yaitu peralatan yang digunakan

untuk melakukan pengukuran besaran arus pada intalasi tenaga listrik disisi primer (TET, TT dan TM) yang berskala besar dengan melakukan transformasi dari besaran arus yang besar menjadi besaran arus yang kecil secara akurat dan teliti untuk keperluan pengukuran dan proteksi. Prinsip kerja trafo arus adalah sebagai berikut:

Gambar 2.10 Rangkaian pada CT5

2.6

Kapasitor15 Kapasitor atau kondensator adalah alat (komponen) yang dibuat sedemikian

rupa sehingga mampu menyimpan muatan listrik yang besar untuk sementara waktu. Lambang kapasitor adalah dua garis yang parallel dan tegak lurus dengan sambungan kabel seperti yang terlihat pada gambar 2.11. Lambang ini menunjukkan bahwa kapasitor pada dasarnya dibentuk oleh dua plat logam yang terpisah oleh isolator.

Gambar 2.11 Simbol Kapasitor1

2.6.1

Kapasitansi6 Kapasitansi adalah ukuran jumlah muatan listrik yang disimpan (atau

dipisahkan) untuk sebuah listrik potensial yang telah ditentukan. Bentuk paling umum dari penyimpanan muatan adalah sebuah kapasitor dua lempeng/ pelat/ keping. Ketika belum ada muatan pada plat logam, di antara plat logam belum terdapat medan listrik, maka belum juga terdapat tegangan di antara kedua plat logam tersebut. Karena belum terdapat tegangan antara kedua plat logam, jelas belum terdapat tegangan diantara kedua kaki-kaki kapasitor tersebut. Jika kapasitor 1

Bayu, 2013, Perbaikan Faktor Daya, Palembang, Politeknik Negeri Sriwijaya, hlm. 1.

12

ini dihubungkan dengan suatu rangkaian, maka akan ada arus yang mengalir. Tetapi karena diantara plat logam dipasang sebuah isolator, arus tidak akan dapat melewati isolator tersebut, sehingga muatan yang bergerak (arus) ha/nya bisa bergerak sampai ke plat logam saja. Disanalah muatan berkumpul, berarti pada plat logam akan ada semakin banyak muatan. Karena ada muatan pada plat logam, maka timbul medan listrik di antara plat logam, sehingga aka nada tegangan antara dua plat logam. Karena ada tegangan antara dua plat logam, berarti ada tegangan antara kaki sambungan kapasitor. Jika muatan di lempeng/pelat/keping adalam +Q dan –Q, dan V adalah tegangan listrik antar lempeng/pelat/keping, maka rumus kapasitansi adalah: 𝑄

𝑐 = 𝑉 ................................................................................................................ 2.10 Dimana: C = kapasitansi (Farad) Q = muatan (Coulumb) V = tegangan (Volt)

2.6.2

Jenis Kapasitor

a) Menurut polaritas 1. Kapasitor polar memiliki polaritas positif (+) dan negatif (-). Dalam pemasangannya harus diperhatikan polaritasnya dan tidak boleh dipasang terbalik. Pada bodinya terdapat tanda polaritasnya untuk menandai kaki yang berpolaritas positif (+) dan negatif (-).

Gambar 2.12 Kapasitor polar1

Gambar 2.13 Simbol kapasitor polar1

13

2. Kapasitor non-polar merupakan kapasitor yang pada kedua kutubnya tidak mempunyai polaritas artinya pada kutub-kutupnya dapat dipakai secara berbalik, dan biasanya kapasitor jenis ini mempunyai nilai kapasitansi yang kecil serta bahan dielektriknya terbuat dari kertas, keramik, mika, dll. Dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

Gambar 2.14 Kapasitor non-polar1

Gambar 2.15 Simbol kapasitor non-polar1

b) Menurut bahan pembuat dielektrik 1. Kapasitor elektrostatik Kapasitor elektrostatik adalah kelompok kapasitor yang dibuat dengan bahan dielektrik dari keramik, film, dan mika. Umumnya kapasitor kelompok ini adalah non-polar. 2. Kapasitor elektrolytik Kapasitor elektrolytik adalah kelompok kapasitor yang dibuat dengan bahan dielektriknya dari metal-oksida. Umumnya kapasitor yang termasuk kelompok ini adalah kapasitor polar, dengan tanda positif dan negatif dibadannya. Kapasitor ini dapat memiliki polaritas adalah karena proses pembuatannya menggunakan elektrolisa sehingga terbentuk kutub positif anoda dan kutub negatif katoda. 3. Kapasitor electrochemical Termasuk kapasitor jenis ini adalah baterai dan accu. Pada kenyataannya baterai dan accu adalah kapasitor yang sangat baik, karena memilki kapasitansi yang sangat besar dan arus bocor (leakage current) yang sangat kecil.

14

4. Kapasitor Tabung Kapasitor tabung atau silnder terdiri dari dua silinder konduktor berbeda jari-jari yang mengapit bahan dielektrik diantaranya.

c)

Menurut ketetapan nilai 1. Kapasitor tetap Kapasitor tetap adalah suatu kapasitor yang nilainya konstan dan tidak berubah-ubah (nilai kapasitasnya tetap tidak dapat diubah). Kapasitor tetap ada tiga macam: a. Kapasitor keramik Kapasitor keramik ada yang bebentuk bulat tipis, ada yang persegi empat berwarna merah, hijau, coklat, dan lain-lain. Dalam pemasangannya dipapan rangkaian (PCB), boleh dibolak-balik karena tidak mempunyai polaritas. Mempunyai kapasitas mulai dari beberapa piko Farad sampai ratusan Kilopik Farad (KpF). Dengan tegangan keja maksimal 25 volt sampai 1000 volt, tetapi ada juga yang sampai ribuan volt.

Gambar 2.16 Kapasitor keramik1

b. Kapasitor polyester Pada dasarnya sama dengan kapasitor keramik begitu juga cara menghitung nilainya. Bentuknya persegi empat seperti permen. Biasanya mempunyai warna merah, hijau, coklat, dan sebagainya.

15

Gambar 2.17 Kapasitor polyester1

c.

Kapasitor kertas Kapasitor kertas ini sering disebut sebagai kapasitor padder. Misalnya pada radio, dipasang seri dari spul osilator ke variable kapasitor. Nilai kapasitas pada sirkuit oscillator antara lain:

Gambar 2.18 Kapasitor Kertas1

2.

Kapasitor tidak tetap (variable dan trimmer) Kapasitor variable dan trimmer adalah jenis kapasitor yang kapasitasnya bisa diubah-ubah. Kapasitor ini dapat berubah kapasitasnya karena secara fisik mempunyai poros yang dapat diputar dengan menggunakan obeng.

Gambar 2.19 Kapasitor variable1

16

Kapasitor variabel (Varco) terbuat dari logam, mempunyai kapasitas maksimum sekitar 100 pF (pikoFarad) sampai 500 pF (100pF = 0.0001μF). Kapasitor variabel dengan spul antena dan spul osilator berfungsi sebagai pemilih gelombang frekuensi tertentu yang akan ditangkap.

Gambar 2.20 Lambang simbol Kapasitor Variable1

Sedangkan kapasitor trimer dipasang paralel dengan variabel kapasitor berfungsi untuk menepatkan pemilihan gelombang frekuensi tersebut, Kapasitor trimer mempunyai kapasitas dibawah 100 pF (pikoFarad).

Gambar 2.21 Lambang simbol Kapasitor Trimmer1

2.6.3

Pengkodean Nilai Kapasitansi Kapasitor17 Kapasitansi dari kapasitor memiliki satuan Farad. Rentang kapasitansi

kapasitor dari 0,015 pico farad sampai beberapa ribu Farad. Besarnya nilai kapasitansi biasanya diberikan pada kemasan kapasitor. Ada beberapa metode penulisan nilai kapasitansi dari kapasitor. Penulisan nilai sesungguhnya pada kemasan kapasitor. Untuk kapasitor dengan kemasan besar biasanya nilai kapasitansi dituliskan nilainya dengan satuannya contoh 1 uF, 10 uF dan seterusnya. Juga biasanya dituliskan juga tegangan kerja maksimum dari kapasitor. Untuk kapasitor polar juga akan diberikan tanda elektroda mana yang negatif atau positif (biasanya hanya salah satu saja tandanya negatif; contoh elco atau positif; contoh tantalum)

1

Bayu, 2013, Perbaikan Faktor Daya, Palembang, Politeknik Negeri Sriwijaya, hlm. 1.

17

Gambar 2.22 Contoh nilai kapasitansi yang langsung ditulis di kemasan kapasitor 1

a)

Penulisan dengan kode angka dua dan tiga digit Kapasitor yang memiliki kemasan kecil biasanya nilai kapasitansinya dituliskan dengan kode tertentu. Salah satu sistem pengkodean tersebut adalah dengan kode angka dua digit atau tiga digit. Pada sistim kode dua digit, maka angka dua digit terebut merupakan nilai kapasitansi dari kapasitor tersebut dengan satuan pico Farad. Contoh jika pada kapasitor tertulis 47 maka nilai kapasitansi dari kapasitor tersebut adalah 47 pico farad. Jika pada kemasan kapasitor tertulis kode tiga angka, maka dua digit pertama adalah nilai awal dari kapasitor sedangkan digit ketiga adalah pengali dari kelipatan pangkat 10 dan dengan satuan yang sama yaitu pico Farad. Contoh jika pada kemasan kapasitor terulis 332 berarti nilai kapasitansi kapasitor tersebut adalah 33 x 102 = 3300 pF = 3,3 nF

Gambar 2.23 Contoh kapasitor dengan penulisan kapasitansi menggunakan kode dua digit dan tiga digit1

18

b)

Penulisan kapasitansi dengan kode angka dan huruf Kadang-kadang nilai kapasitansi dari kapasitor dituliskan dikemasan kapasitor dengan kode huruf dan angka. Dimana angka menunjukan nilai kapasitansi sedangkan huruf menandakan satuan kapasitor. Contoh pada kemasan kapasitor tertulis 22n berarti nilai kapasitor tersebut adalah 22 nF.

Gambar 2.24 Contoh kapasitor dengan penulisan kapasitansi menggunakan kode huruf dan angka1

c)

Penulisan Kode Toleransi dan Tegangan kapasitor Pada gambar di atas setelah penulisan kode kapasitansi terdapat lagi kode huruf dan angka. Pada kapasitor pertama tertulis kode 100nJ 63. Kode 100n adalah nilai kapasitansi 100 nF sedangkan kode J menunjukan nilai toleransi suhu sedangkan kode 63 menunjukan nilai tegangan (63 V). Begitu pula pada kapasitor kedua terulis kode 33nK 100. Kode 33n adalah nilai kapasitansi 33 nF sedangkan kode J menunjukan nilai toleransi suhu sedangkan kode 100 menunjukan nilai tegangan (100 V). Besarnya kode toleransi suhu dapat dilihat pada tabel dibawah ini: Tabel 2.1 Toleransi koefisien suhu1

Toleransi Koefisien suhu Simbol

PPM/

C0

G

± 30

H

± 60

J

± 120

K

± 250

L

± 500

19

Terkadang sebelum nilai kode kapasitansi tertulis kode angka dan huruf seperti gambar dibawah ini. Kode tersebut merupakan kode nilai toleransi dari kapasitor dengan tabel kode seperti di bawah ini.

Gambar 2.25 Contoh kapasitor dengan penulisan toleransi dan tegangan kapasitor1

d)

Kapasitor dengan penulisan kapasitansi menggunakan kode warna Seperti pada resistor penulisan nilai kapasitansi ada juga yang menggunakan kode warna meskipun jarang digunakan. Terdapat dua macam kode warna yaitu dengan empat warna dan lima warna. Cara menghitung kode warna dapat dilihat pada tabel berikut ini: Tabel 2.2 Nilai kode warna pada kapasitor1

Warna ke-1

Warna Ke-2

Warna k-3

Warna ke-4

Digit 1

Digit 2

Pengali 10x

Toleransi %

Hitam

0

0

100 = 1

Coklat

1

1

101 = 10

Merah

2

2

102 = 100

Oranye

3

3

103 = 1000

Kuning

4

4

104 = 10000

Hijau

5

5

105 = 100000

Biru

6

6

106 = 1000000

Ungu

7

7

107 = 10000000

Abu-abu

8

8

108 = 100000000

Putih

9

9

109 = 1000000000

Warna

20

5

10

20

2.7

Optocoupler Optocoupler adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai

penghubung berdasarkan cahaya optik. Pada dasarnya Optocoupler terdiri dari dua bagian utama yaitu Transmitter yang berfungsi sebagai pengirim cahaya optik dan Receiver yang berfungsi sebagai pendeteksi sumber cahaya. Masing-masing bagian Optocoupler (Transmitter dan Receiver) tidak memiliki hubungan konduktif rangkaian secara langsung tetapi dibuat sedemikian rupa dalam satu kemasan komponen.

Gambar 2.26 Tampilan Konstruksi Optocoupler1

2.8

Relay Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan

merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi.

Gambar 2.27 Bentuk Fisik Relay

21

2.9

Mikrokontroler4 Mikrokontroler adalah salah satu dari bagian dasar dari suatu sistem

komputer. Meskipun mempunyai bentuk yang jauh lebih kecil dari suatu komputer pribadi dan komputer mainframe (komputer besar yang digunakan untuk memproses data dan aplikasi yang besar)8, mikrokontroler dibangun dari elemenelemen dasar yang sama. Secara sederhana, komputer akan menghasilkan keluaran data spesifik berdasarkan masukkan data yang diterima dan program yang dikerjakan. Seperti umumnya komputer, mikrokontroler adalah alat yang mengerjakan instruksi-instruksi yang diberikan kepadanya. Artinya, bagian terpenting dan utama dari suatu sistem terkomputerisasi adalah program itu sendiri yang dibuat oleh seorang programmer. Program ini menginstruksikan komputer untuk melakukan jalinan yang panjang dari aksi-aksi sederhana untuk melakukan tugas yang lebih kompleks yang diinginkan oleh programmer. Perkembangan

mikrokontroler

sangat

pesat.

Saat

ini

jenis-jenis

mikrokontroler memiliki berbagai macam jenis, bentuk, fungsi yang beragam. Mikrokontroler dapat diprogram sesuai dengan keinginan pengguna atau user dengan program tertentu yang akan dimasukkan kedalam mikrokontroler tersebut. Bahasa pemrograman untuk mikrokontroler tersebut bermacam-macam yang digunakan, sebagai contohnya bahasa C, C++, basic, dan assembly. Bahasa tersebut digunakan sesuai dengan mikrokontroler yang digunakan. Pada penelitian ini, penulis menggunakan mikrokontroler tertentu yaitu Arduino. Arduino adalah sebuah platform elektronik yang open source. Arduino yang digunakan adalah Arduino Mega2560 dan Arduino Uno. Bahasa pemrograman yang digunakan oleh Arduino adalah bahasa C. Arduino memiliki pemrograman sendiri yang dikenal dengan Integrated Development Environment (IDE). Pemrograman tersebut digunakan untuk menulis program yang nanti akan diunggah kedalam Arduino. Program tersebut dapat berfungsi pada beberapa sistem operasi seperti 4

Kusuma, 2015, Lengan Robot Peniru Gerakan Tangan Manusia, Yogyakarta, Universitas Sanata Dharma, hlm. 6-12.

22

Windows, Macintosh, dan Linux. Selain itu Arduino juga dapat saling berkomunikasi antar Arduino. Komunikasi tersebut dapat dilakukan dengan komunikasi Serial. Komunikasi tersebut memanfaatkan port Tx dan Rx pada Arduino. 2.10 Arduino4 Arduino adalah jenis suatu papan (board) yang berisi mikrokontroler. Dengan perkataan lain, Arduino dapat disebut sebagai sebuah papan mikrokontroler. Salah satu papan Arduino yang terkenal adalah Arduino Uno. Arduino Uno adalah mikrokontroler menggunakan ATMega328P. Uno memiliki 14 PIN input atau output digital (dimana 6 PIN dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack power, ICSP header, dan tombol reset. Secara spesifikasi, Arduino Uno sama dengan Duemilanove, dan Uno diluncurkan di tahun 2010 sedangkan Duemilanove diluncurkan di tahun 2009.

Gambar 2.28 Tampilan Arduino Uno4

23

Tabel 2.3 Keterangan PIN Arduino Uno4

No.

Parameter

1

ATMega328P

2

Jack USB

Keterangan IC mikrokontroler yang digunakan pada Arduino Uno . Untuk komunikasi mikrokontroler dengan PC. Masukan power eksternal bila Arduino bekerja mandiri

3

Jack Adaptor

(tanpa komunikasi dengan PC melalui kabel Serial USB).

4

Tombol Reset

5

PIN Analog

Tombol reset internal yang digunakan untuk me-reset modul Arduino. Menerima input dari perangkat analog lainnya. 

Vin = Masukan tegangan input bagi Arduino ketika menggunakan dumber daya eksternal.



5V = Sumber tegangan yang dihasilkan regulator internal board Arduino.

 6

PIN Power

3,3V = Sumber tegangan yang dihasilkan regulator internal board Arduino. Arus maksimal pada PIN ini adalah 50 mA.



GND = PIN ground dari regulator tegangan board Arduino.



IOREF = Tegangan Referensi.



AREF = Tegangan Referensi untuk input analog.

PIN yang digunakan untuk menerima input digital dan 7

PIN Digital

memberi output berbentuk digital (0 dan 1 atau low dan high) Digunakan untuk menerima dan mengirimkan data Serial

8

PIN Serial

TTL (Receiver (Rx), Transmitter (Tx)). PIN 0 dan 1 sudah terhubung kepada PIN Serial USB to TTL sesuai dengan PIN ATMega.

24

2.11 Perangkat Lunak Arduino49 Area pemrograman Arduino dikenal dengan Integrated Development Environment (IDE). Area pemrograman yang digunakan untuk menulis baris program dan mengunggahnya ke dalam board Arduino, disamping itu juga dibuat lebih mudah dan dapat berjalan pada beberapa sistem operasi seperti Windows, Macintosh, dan Linux. Gambar 2.29 dan Tabel 2.4 merupakan area pemrograman Arduino dan keterangan beberapa tombol utama. IDE Arduino membutuhkan beberapa pengaturan yang digunakan untuk mendeteksi board Arduino yang sudah dihubungkan ke komputer. Beberapa pengaturan tersebut adalah mengatur jenis board yang digunakan sesuai dengan board yang terpasang dan mengatur jalur komunikasi data melalui perintah Serial Port.

Gambar 2.29 Tampilan IDE Arduino4

4

Kusuma, 2015, Lengan Robot Peniru Gerakan Tangan Manusia, Yogyakarta, Universitas Sanata Dharma, hlm. 6-12.

25

Tabel 2.4 Keterangan tombol pada tampilan IDE Arduino4

No.

Nama

Fungsi Menguji apakah ada kesalahan pada program atau sketch. Apabila sketch

1

Verify

sudah benar, maka sketch tersebut akan dikompilasi. Kompilasi adalah proses mengubah kode program ke dalam kode mesin. Mengirimkan kode mesin hasil

2

Upload

3

New

Membuat sketch yang baru.

4

Open

Membuka sketch yang sudah ada.

5

Save

Menyimpan sketch.

6

Serial Monitor

kompilasi ke board Arduino

Menampilkan data yang dikirim dan diterima melalui komunikasi Serial.

2.11.1 Komunikasi Serial 4 Komunikasi Serial merupakan komunikasi data dengan pengiriman data secara satu per satu pada waktu tertentu. Komunikasi data Serial hanya menggunakan dua kabel yaitu kabel data untuk pengiriman yang disebut transmit (TX) dan kabel data untuk penerimaan yang disebut receive (RX). Kelebihan dari komunikasi Serial adalah jarak pengiriman dan penerimaan dapat dilakukan dalam jarak yang cukup jauh dibandingkan dengan komunikasi parallel tetapi kekurangannya kecepatannya lebih lambat dibandingkan komunikasi parallel. Dalam komunikasi Serial dikenal ada dua mode komunikasi Serial: a. Mode Sinkron Mode sinkron merupakan mode komunikasi yang pengiriman tiap bit data dilakukan dengan menggunakan sinkronisasi clock. Saat transmitter hendak mengirimkan data, harus disertai clock untuk sinkronisasi antara transmitter dan receiver.

26

b. Mode Asinkron Komunikasi asinkron Serial merupakan sebuah protocol transmisi asinkronous, dimana komunikasi ini tidak menggunakan clock, tetapi telah memiliki baudrate (kecepatan aliran data)410 yang telah disepakati oleh masing-masing sistem yang sedang berkomunikasi. Kerja dari komunikasi ini adalah, signal start dikirimkan pada saat sebelum data dikirimkan dan signal stop dikirimkan setelah setiap data selesai dikirimkan. Signal start digunakan untuk mempersiapkan mekanisme penerimaan untuk menerima dan memproses data yang akan dikirimkan dan signal stop berguna untuk mempersiapkan mekanisme penerimaan data berikutnya. 2.12 Perintah IF dan IF – ELSE3 Perintah IF memiliki beberapa kombinasi, bisa IF saja, IF-ELSE, IF-ELSE IF-ELSE, dan seterusnya. Semakin kompleks tentu logika yang dipakai akan tampak semakin rumit.

Hari Santoso, “Arduino Untuk Pemula”, www.elangsakti.com (diakses 27 Mei 2016)

3

27

Sketch di atas digunakan untuk mengontrol LED Flip-flop dengan prinsip kerja LED awalnya akan berkedip pelan, selanjutnya akan berkedip dengan cepat, dan akhirnya akan berkedip pelan kembali, berikut pembahasannya:

Ketika awal dinyalakan, maka timeDelay adalah 1000. Nilai tersebut diinisialisasi pada baris 14. Baris ini tidak dijadikan konstanta (const) sebagaimana pinLED karena nilai timeDelay akan diubah-ubah.

Setelah masuk ke bagian utama aplikasi, pada baris 18 nilai timeDelay dikurangi 100.

Sehingga timeDelay pertama yang digunakan untuk menyalakan dan mematikan LED adalah 900. Pada perulangan selanjutnya, timeDelay kembali dikurangi 100, sehingga perulangan ke dua menggunakan timeDelay 800 (lebih singkat dari timeDelay yang awal), begitu seterusnya hingga pada timeDelay 100. Pada waktu melewati timeDelay 100, ketika dikurangi dengan 100, maka time Delay bernilai 0. Kondisi ini cocok dengan baris ke 23.

Jika (IF) timeDelay lebih kecil atau sama dengan 0, maka timeDelay akan diisi dengan 1000. Sehingga nilai timeDelay tidak akan pernah negatif dan hal tersebut akan

28

berulang terus-menerus. Hal ini lah yang membuat durasi nyala hidup-mati LED bisa berubah lebih cepat.

Perintah IF pasti akan diikuti dengan kondisi yang bernilai True yang diapit dengan tanda kurung, if (kondisi). Pada Sketch di atas kondisi yang digunakan adalah timeDelay <= 0, timeDelay lebih kecil atau sama dengan nol. Artinya, jika timeDelay bernilai 0 atau lebih kecil dari 0, maka blok kode dalam if akan dieksekusi. Berikut beberapa operator matematika yang dibutuhkan dalam bahasa pemrograman yaitu: Tabel 2.5 Operator aritmatika3

Selain operator aritmatika, maka berikut ini adalah beberapa operator relasional yang biasa digunkan dalam bentuk perbandingan: Table 2.6 Operator relasional3