analog to digital converter untuk plc menggunakan...

98
TUGAS AKHIR ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro Disusun oleh: ALEXANDER RAHMA ANGGA DEWANTA NIM : 145114024 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2018 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Upload: others

Post on 27-Nov-2020

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

TUGAS AKHIR

ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC

MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

Disusun oleh:

ALEXANDER RAHMA ANGGA DEWANTA

NIM : 145114024

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2018

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 2: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

ii

FINAL PROJECT

ANALOG TO DIGITAL CONVERTER FOR PLC

USING MIKROKONTROLER

Presented as partial fulfillment of the requirements

For the degree of Sarjana Teknik

In Electrical Engineering Study Program

ALEXANDER RAHMA ANGGA DEWANTA

NIM : 145114024

DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2018

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 3: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

iii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 4: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

iv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 5: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

v

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 6: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

vi

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO :

Percayalah kepada Tuhan

dengan segenap hatimu dan janganlah bersandar

kepada pengertianmu sendiri

Amsal 3:5

Skripsi ini ku persembahkan untuk :

Tuhan Yesus Kristus dan Bunda Maria

Bapak Rahmadi dan Mama Sudarsinah

Keluarga dan Kerabat serta orang Terkasih

Teman-teman Teknik Elektro

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 7: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

vii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 8: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

viii

INTISARI

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi untuk menghasilkan suatu produk,

menuntut teknologi yang mendukung. PLC Omron CPM2A dan sensor-sensor digital dan

analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

suatu Modul Analog Digital (MAD) agar dapat bekerja pada PLC Omron CPM2A. MAD

tersebut berfungsi untuk mengubah sinyal analog menjadi digital dan dapat diperoleh

dengan harga yang mahal. Selain itu teknologi sensor terus terbarukan seperti sensor

berbasis protokol I2C (Inter-Integrated Circuit) yang belum mendukung untuk digunakan

pada PLC Omron CPM2A .

Permasalahan tersebut perlu diatasi, dengan melakukan penelitian mengenai

konverter sinyal analog menjadi digital dan sensor berbasis I2C untuk PLC Omron

CPM2A. Selain dapat menghemat biaya, pengguna juga dapat menggunakan sensor

berbasis I2C untuk PLC CPM2A. Oleh sebab itu, dibuat sistem modul analog to digital

converter dan pengolahan data untuk sensor berbasis I2C agar dapat digunakan pada PLC

Omron CPM2A menggunakan mikrokontroler.

Modul analog to digital converter berhasil mengkonversi data analog menjadi digital

dari sensor berbasis analog dan menyimpannya di dalam memori PLC Omron CPM2A

dengan keberhasilan 100%. Modul analog to digital converter berhasil menggunakan

sensor berbasis protokol I2C dan mengirimkan data dari sensor untuk disimpan di dalam

memori PLC Omron CPM2A dengan keberhasilan 100%. Modul analog to digital

converter digunakan sebagai instrumentasi pengukuran cahaya (sensor LDR) dengan galat

2,78%, pengukuran suhu (sensor BMP180) dengan galat 10,76% .

Kata kunci : Analog to Digital Converter, Mikrokontroler, Sensor Berbasis Analog, Sensor

Berbasis I2C (Inter-Integrated Circuit) dan PLC Omron CPM2A.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 9: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

ix

ABSTRACT

The development of science and technology to produce a product, demanding

technology that supports. PLC Omron CPM2A and digital sensors and analog sensors can

support the advancement of production of the product. The analog sensor requires a Digital

Analog Modules (MAD) in order to work on the PLC Omron CPM2A. The MAD

functions to convert the analog signal into a digital and can be obtained at a great price. In

addition the sensor technology of renewable-based sensors such as continued Protocol I2C

(Inter-Integrated Circuit) that are not yet support for use on a PLC Omron CPM2A.

These problems need to be resolved, by doing research on the analog signal into a

digital converter and the I2C based sensors for the PLC Omron CPM2A. Besides being

able to save cost, users can also use the I2C based sensor to CPM2A PLC. Therefore,

created a system of modules of analog to digital converter and data processing for I2C

based sensor so it can be used on the PLC Omron CPM2A using microcontroller.

Module analog to digital converter success to converts the analog data into digital

from analog based sensor and stored it in PLC Omron CPM2A memory with the success of

100%. Analog to digital converter module is managed using the I2C Protocol based sensor

and transmits data from the sensor to be stored in PLC Omron CPM2A memory with the

success of 100%. Analog to digital converter module is used as a light measurement

instrumentation (sensors LDR) with error 2.78%, temperature measurement (BMP180

sensor) with error 10.76%.

Keywords: Analog to Digital Converter, Microcontroller, Analog Based Sensor, I2C Based

Sensor and the PLC Omron CPM2A.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 10: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

x

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan karunia yang telah

diberikan selama ini sehingga dapat menyelesaikan penelitian tugas akhir dengan judul

―ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN

MIKROKONTROLER‖ dengan baik. Dalam pengerjaan tugas akhir ini penulis diberi

dukungan moril dan materi dari banyak pihak hingga tugas akhir ini selesai. Oleh karena

hal tersebut, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada:

1. Kedua orang tua penulis, Bapak Rahmadi Purwanta dan Ibu Theresia Sudarsinah

serta adik Batista Rahma B, Rafael Ananda R dan simbah, kerabat keluarga yang

memberikan dukungan doa dan kekuatan semasa kuliah hingga menyelesaikan

tugas akhir.

2. Bapak Petrus Setyo Prabowo, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik

Elektro Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3. Bapak Djoko Untoro Suwarno S.Si. M.T., selaku Dosen Pembimbing yang

membimbing dengan penuh kesabaran, meluangkan waktu, memberikan ide, kritik

dan saran dalam menyelesaikan tugas akhir.

4. Bapak Martanto, S.T., M.T. dan Bapak Ir. Tjendro M.kom, selaku Dosen Penguji.

5. Bapak Dr. Samuel Kristiyana, S.T., M.T., yang telah membantu memberikan

pengajaran, pengetahuan, meluangkan waktu dan saran kepada penulis dalam masa

pengerjaan tugas akhir.

6. Ibu Wiwien Widyastuti ST., M.T., selaku Dosen pembimbing akademik Teknik

Elektro angakatan 2014 yang selalu memberikan saran dan perhatiannya

7. Seluruh dosen dan laboran Teknik Elektro yang dengan sabar mendidik serta

memberi pengetahuan.

8. Teman-teman group ―kontrakan‖ dan ―Pzinh‖ yang selalu memberikan semangat

dan hiburan yang menyehatkan.

9. Anna Clara Nilam P seorang wanita memberikan dukungan, semangat dan doa.

10. Sahabat-sahabat Teknik Elektro angkatan 2014 yang telah menjadi bagian dalam

proses perkuliahan dan hidup.

11. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu atas bantuan,

bimbingan, kritik, dan saran dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 11: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

xi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 12: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

xii

DAFTAR ISI

TUGAS AKHIR ..................................................................................................................... i

LEMBAR PERSETUJUAN .................................................................................................. ii

LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................................. iii

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ............................................................................... iv

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP ..................................................... vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH

UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ............................................................................ vii

INTISARI ........................................................................................................................... viii

ABSTRACT ......................................................................................................................... ix

KATA PENGANTAR ........................................................................................................... x

DAFTAR ISI ....................................................................................................................... xii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................... xv

DAFTAR TABEL ............................................................................................................ xviii

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang ............................................................................................................ 1

1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian ................................................................................... 2

1.3. Pembatasan Masalah ................................................................................................... 2

1.4. Metodologi Penelitian ................................................................................................. 3

BAB II DASAR TEORI ...................................................................................................... 5

2.1. Mikrokontroler AVR ATmega328 ............................................................................. 5

2.1.1 Memori .................................................................................................................. 7

2.1.2. Input dan Output................................................................................................... 7

2.1.3. Software Arduino ................................................................................................. 7

2.1.4. Analog to Digital Converter ................................................................................ 8

2.1.5. Komunikasi Arduino .......................................................................................... 12

2.2. Sensor berbasis I2C (Inter-Integrated Circuit) ........................................................ 12

2.2.1. Konfigurasi Komunikasi I2C ............................................................................. 13

2.2.2. Prosedur Komunikasi I2C [4] ............................................................................ 13

2.2.3. Protokol I2C ....................................................................................................... 14

2.2.4. Sensor Gyroscope dan Accelerometer type MPU – 6050 [11] ......................... 15

2.2.5. Barometric Pressure Sensor BMP180 [12] ........................................................ 17

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 13: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

xiii

2.3. PLC (Programmable Logic Controller) ................................................................... 19

2.3.1. PLC Omron CPM2A [13] .................................................................................. 20

2.3.2. Struktur Memori PLC Omron CPM2A [13] ...................................................... 20

2.4. Komunikasi Data ..................................................................................................... 23

2.4.1. Komunikasi Serial RS-232 ................................................................................. 23

2.4.2 Konfigurasi Konektor RS-232C [16] .................................................................. 24

2.4.3. Komunikasi Host-Link [13][17]......................................................................... 25

2.5. LDR (Light Dependent Resistor) .............................................................................. 28

BAB III PERANCANGAN PENELITIAN ....................................................................... 31

3.1 Konsep Perancangan .................................................................................................. 31

3.2 Perancangan dan Pemilihan Perangkat Keras ........................................................... 31

3.2.1 Desain Hardware ............................................................................................... 32

3.2.2 Rangkaian Elektronik ......................................................................................... 33

3.2.3. Sensor LDR ....................................................................................................... 34

3.2.4. Modul Sensor Type MPU 6050 dan BMP180 .................................................. 36

3.3 Perancangan Perangkat Lunak .................................................................................. 36

3.3.1. Diagram Alir pada Arduino............................................................................... 37

3.3.2. Diagram Alir Sub Rutin Input Sensor ............................................................... 38

3.3.3. Diagram Alir Mikrokontroler Memproses Data................................................. 39

3.3.4. Diagram Alir pada PLC...................................................................................... 41

3.4. Perancangan Komunikasi antara Mikrokontroler dengan PLC ............................... 41

3.4.1. Mode Operasi PLC ............................................................................................. 41

3.4.2. Pengaturan Komunikasi ..................................................................................... 42

3.4.3. Konfigurasi Koneksi Mikrokontroler ke PLC .................................................... 42

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................................... 43

4.1. Implementasi Sistem ................................................................................................ 43

4.1.1. Proses Monitoring Data ...................................................................................... 43

4.1.2. Bentuk Fisik dan Proses Kerja Perangkat Keras ............................................... 44

4.2. Hasil dan Analisis Pengujian Sistem ....................................................................... 45

4.2.1. Komunikasi Mikrokontroler dengan PLC. ......................................................... 45

4.2.2. Pengujian Sensor Cahaya(LDR) ........................................................................ 48

4.2.3. Pengujian Sensor Suhu dan Tekanan (BMP180) ............................................... 51

4.2.3.1. Komunikasi I2C Pada Sensor BMP180 ...................................................... 51

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 14: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

xiv

4.2.3.2. Hasil Pengujian Sensor Suhu BMP180 ....................................................... 53

4.2.3.3. Hasil Pengujian Sensor Tekanan BMP180 .................................................. 58

4.2.4. Pengujian Sensor Gyroscope (MPU6050) ......................................................... 59

4.2.4.1. Komunikasi I2C pada sensor MPU6050 ..................................................... 60

4.3. Pembahasan Perangkat Lunak .................................................................................. 61

4.3.1. Inisialisasi ........................................................................................................... 62

4.3.2. Program Perhitungan FCS .................................................................................. 62

4.3.3. Program Pengiriman Data .................................................................................. 63

4.3.3.1 Program Pendeteksi Sensor .......................................................................... 63

4.3.3.2 Program Pengiriman Data Sensor LDR dan BMP180 ................................. 64

4.3.4. Program Monitoring Data Memori PLC CPM2A .............................................. 68

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................................ 69

5.1. Kesimpulan ............................................................................................................... 69

5.2.Saran .......................................................................................................................... 69

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................................... 70

LAMPIRAN ........................................................................................................................ L1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 15: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. 1 Blok Perancangan Alat ..................................................................................... 3

Gambar 2. 1. Konfigurasi pin ATmega328 [5] .................................................................... 5

Gambar 2. 2. Board Arduino Uno R3 .................................................................................... 5

Gambar 2. 3. Tampilan Arduino Software (Arduino IDE) .................................................... 8

Gambar 2. 4. ADC saat (a) Sampling Rendah dan (b) Sampling Tinggi [7]......................... 8

Gambar 2. 5. ADC Multiplexing Selection Register [8] ....................................................... 9

Gambar 2. 6. ADC Control and Status Register A [8] ........................................................ 10

Gambar 2. 7. ADCL (a) dan ADCH (b) saat ADLAR bernilai 0 [8] .................................. 11

Gambar 2. 8. ADCL (a) dan ADCH (b) saat ADLAR bernilai 1 [8] .................................. 11

Gambar 2. 9. Digital Input Disable Register 0 .................................................................... 11

Gambar 2. 10. Konfigurasi I2C bus Master dan Slave[10] ................................................. 13

Gambar 2. 11. Protokol I2C keadaan START dan STOP. .................................................... 14

Gambar 2. 12. Proses Transfer Data[4] ............................................................................... 15

Gambar 2. 13. Modul MPU – 6050 ..................................................................................... 15

Gambar 2. 14. 3 –axis angular rate sensor ......................................................................... 16

Gambar 2. 15. 3 axis accelerometer .................................................................................... 16

Gambar 2. 16. BMP180 ....................................................................................................... 17

Gambar 2. 17. Flowchart pengukuran pada BMP180[12] .................................................. 17

Gambar 2. 18. Koefisien kalibrasi sensor BMP180[12] ...................................................... 18

Gambar 2. 19. Address BMP180[12] .................................................................................. 18

Gambar 2. 20. PLC OMRON CPM2A dengan 20 I/O ........................................................ 20

Gambar 2. 21 Level Logika Tegangan TTL dan RS 232 [15] ............................................ 23

Gambar 2. 22 Konektor RS 232 jenis DB9 ......................................................................... 24

Gambar 2. 23. Konfigurasi Konektor RS-232C [16]........................................................... 25

Gambar 2. 24. One to One Comminication [13] ................................................................. 26

Gambar 2. 25. One to N Communication [13] ..................................................................... 26

Gambar 2. 26. Blok diagram prosedur host link communication PLC CPM2A [13] .......... 27

Gambar 2. 27. Command Frame [13]................................................................................. 27

Gambar 2. 28. Response Frame [13] ................................................................................... 28

Gambar 2. 29. Perhitungan Frame Check Sequence (FCS) [13]. ........................................ 28

Gambar 2. 30. Sensor LDR [18] .......................................................................................... 29

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 16: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

xvi

Gambar 2. 31 Kurva Intensitas Cahaya vs Resistansi LDR ................................................ 29

Gambar 2. 32. Rangkaian Elektronik Sensor LDR ............................................................. 29

Gambar 3. 1. Diagram Blok Keseluruhan Sistem ............................................................... 31

Gambar 3. 2. Desain Hardware ........................................................................................... 32

Gambar 3. 3. Rangkain Elektronik ...................................................................................... 33

Gambar 3. 4. Rangkain Sensor LDR ................................................................................... 34

Gambar 3. 5. Diagram Alir pada Arduino dan PLC ............................................................ 37

Gambar 3. 6. Diagram Alir Sub Rutin Input Sensor ........................................................... 38

Gambar 3. 7. Diagram Alir Pemrosesan Data pada Mikrokontroler ................................... 39

Gambar 3. 8. Command Frame DM Area Write ................................................................. 40

Gambar 3. 9. Command Frame untuk pengaturan mode PLC ............................................ 42

Gambar 3. 10. Konfigurasi Konektor RS-232 ..................................................................... 42

Gambar 4. 1. Hasil Monitoring Menggunakan PC/laptop ................................................... 44

Gambar 4. 2. Hasil Monitoring Menggunakan Programming Console ............................... 44

Gambar 4. 3. Perangkat Keras Keseluruhan Sistem Menggunakan Laptop/PC atau

Programming Console ......................................................................................................... 44

Gambar 4. 4 Modul Analog to Digital Converter ............................................................... 45

Gambar 4. 5 Data terkirim dari mikrokontroler pada aplikasi Terminal ............................ 46

Gambar 4. 6 Data diterima PLC .......................................................................................... 46

Gambar 4. 7. Nilai BCD Terbaca sebagai Nilai Heksadesimal ........................................... 47

Gambar 4. 8 Pengambilan Data Sensor ............................................................................... 47

Gambar 4. 9. Monitoring Data DM 1 dan DM 9 ................................................................. 50

Gambar 4. 10. Grafik Perbandingan Data ADC .................................................................. 50

Gambar 4. 11. Gelombang Keseluruhan ............................................................................. 51

Gambar 4. 12. Kondisi Gelombang ―START‖ .................................................................... 52

Gambar 4. 13. Address dan Data Sensor ............................................................................. 52

Gambar 4. 14 Kondisi Gelombang ―STOP‖ ........................................................................ 52

Gambar 4. 15. Monitoring Data DM 2 dan DM 10 ............................................................. 54

Gambar 4. 16. Grafik Perbandingan Pengukuran Suhu....................................................... 58

Gambar 4. 17. Monitoring data sensor tekanan ................................................................... 59

Gambar 4. 18. Gelombang ―START‖ dan ―DATA‖ ........................................................... 60

Gambar 4. 19. Keadaan ―TIDAK ADA DATA‖................................................................. 60

Gambar 4. 20. Gelombang Kondisi ―STOP‖ ....................................................................... 60

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 17: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

xvii

Gambar 4. 21. Data Pengukuran Gyroscope ....................................................................... 61

Gambar 4. 22 Program Inisialisasi ...................................................................................... 62

Gambar 4. 23. Perhitungan FCS .......................................................................................... 63

Gambar 4. 24. Pendeteksi Sensor LDR ............................................................................... 63

Gambar 4. 25. Pendeteksi Sensor BMP180 ......................................................................... 64

Gambar 4. 26. Perintah Monitor .......................................................................................... 64

Gambar 4. 27. List Program Pengiriman Data Analog ........................................................ 65

Gambar 4. 28. Inisialisasi Suhu dan Tekanan ..................................................................... 65

Gambar 4. 29. List Program Suhu ....................................................................................... 66

Gambar 4. 30. List Program Tekanan.................................................................................. 67

Gambar 4. 31. List Program Pengiriman Data .................................................................... 68

Gambar 4. 32. Ladder monitoring Data Sensor................................................................... 68

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 18: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

xviii

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1 Spesifikasi board Arduino Uno [5] .................................................................... 6

Tabel 2. 2. Konfigurasi dan Deskripsi Pin Atmega328 [5] ................................................... 6

Tabel 2. 3. Pilihan Tegangan Referensi ADC [8].................................................................. 9

Tabel 2. 4. Pilihan Nilai Prescaler ADC [8] ........................................................................ 10

Tabel 2. 5. Pengaturan Kecepatan Sampling[12] ................................................................ 19

Tabel 2. 6. Pembagian SR, TR, HR, AR, LR, Timer/Counter area

PLC Omron CPM2A [13] ................................................................................................... 21

Tabel 2. 7. Pembagian IR area PLC Omron CPM2A [13] ................................................. 21

Tabel 2. 8. Pembagian DM area PLC Omron CPM2A [13] ............................................... 22

Tabel 3. 1. Hasil Perhitungan dengan resistansi pull-down 10Kῼ ...................................... 34

Tabel 3. 2. Hasil Perhitungan dengan resistansi pull-down 1Kῼ ........................................ 35

Tabel 3. 3. Hasil perhitungan ADC dan Vin ....................................................................... 36

Tabel 3. 4. Alamat memori penyimpanan data .................................................................... 41

Tabel 3. 5. Mode monitor PLC ............................................................................................ 42

Tabel 3. 6. Pengaturan Komunikasi Host Link [15] ............................................................ 42

Tabel 4. 1. Alamat Akses Data Sensor pada Memori DM PLC..........................................43

Tabel4.2. Data yang terkirim dan data yang tertampil .................................................... 47

Tabel 4. 3 Data Hasil Pengujian Sensor LDR ..................................................................... 49

Tabel 4. 4. Data Hasil Pengujian Sensor Suhu BMP180 .................................................... 55

Tabel 4. 5. (Lanjutan) Data Hasil Pengujian Sensor Suhu BMP180 ................................... 56

Tabel 4. 6. (Lanjutan) Data Hasil Pengujian Sensor Suhu BMP180 ................................... 57

Tabel 4. 7. Data Hasil Pengujian Sensor Tekanan BMP180 ............................................... 59

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 19: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Teknologi dan ilmu pengetahuan berkembang dengan cepat dan pesat. Kehidupan

manusia yang menuntut untuk bergerak cepat dan mudah menjadi salah satu penyebabnya.

Teknologi dapat ditemui dalam berbagai aspek untuk mendukung kesejahteraan manusia,

seperti bidang industri, otomotif dan lain-lain. Dalam bidang tersebut, salah satu penerapan

teknologi sebagai pengendali (control) untuk mengatur kerja sistem, salah satu

komponennya adalah PLC (Programmable Logic Controller).

PLC merupakan pengontrol berbasis mikroprosesor yang memanfaatkan memori

yang dapat diprogram untuk menyimpan instruksi-instruksi dan mengimplementasikan

fungsi-fungsi semisal logika, sequencing, timing, pencacah, counting dan aritmatika guna

mengontrol mesin dan proses-proses. PLC dapat dihubungkan dengan perangkat-perangkat

input, seperti sensor dan perangkat-perangkat output, seperti aktuator [1]. Data-data yang

masuk kedalam prosesor pusat (CPU) yang ada di dalam PLC adalah sinyal digital. Sinyal

digital akan diolah sesuai dengan program, kemudian akan disimpan di dalam memori [2].

PLC yang akan digunakan dalam perancangan adalah CPM2A. PLC CPM2A mempunyai

keterbatasan jumlah input dan output (I/O) analog maupun digital, sehingga untuk

mengatasi keterbatasan tersebut perlu ditambahkan dengan suatu sistem modular untuk

dapat mengatasi keterbatasan tersebut [1]. Sistem modular yang dapat digunakan adalah

MAD (Module Analog Digital). MAD berfungsi sebagai pengubah sinyal analog input ke

data biner (digital) dan sinyal digital ke analog output [3]. Penggunaan MAD untuk

beberapa kalangan dapat menimbulkan permasalahan, terutama untuk industri skala kecil

menengah dan untuk dunia pendidikan, karena harganya yang relatif mahal.

Perangkat-perangkat sensor dapat mendukung kinerja PLC. Sensor – sensor dapat

berperan sebagai input PLC. Perkembangan teknologi sensor semakin cepat dan menjadi

lebih efisien. Sensor berbasis I2C merupakan perkembangan teknologi sensor yang handal.

Komunikasi berbasis I2C (Inter-Integrated Circuit) menggunakan SDA (serial data) dan

SDL (serial clock) [4]. Fasilitas komunikasi menggunakan SDA dan SCL pada PLC

CPM2A belum tersedia.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 20: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

2

Berdasarkan beberapa permasalahan tersebut, maka diharapkan pengembangan suatu

sistem modular yang dapat berfungsi untuk mengubah sinyal analog ke digital dan

mempunyai fasilitas untuk komunikasi berbasis SDA dan SCL menggunakan

mikrokontroler, sehingga dapat digunakan sebagai input pada PLC. Mikrokontroler

memiliki fasilitas yang mendukung sebagai input analog, digital dan komunikasi berbasis

I2C. Fasilitas tersebut bermanfaat untuk mengolah data dari sensor berbasis digital, analog

dan sensor berbasis komunikasi SDA dan SCL [5]. Penggunaan mikrokontroler karena

memiliki harga yang lebih terjangkau jika dibandingkan MAD dan memiliki kemampuan

untuk berkomunikasi dengan sensor berbasis I2C. Pemrosesan data pada sensor berbasis

I2C dan sensor analog sampai menjadi masukan PLC dilakukan oleh program

mikrokontroler. Mikrokontroler akan mengkonversi sinyal analog yang dikirim oleh sensor

berbasis analog menjadi sinyal digital. Hasil konversi tersebut akan dikirim secara serial

untuk disimpan di dalam memori PLC. Pada sensor berbasis I2C, data hasil pembacaan

sensor akan diterima oleh mikrokontroler melalui komunikasi berbasis SDA dan SCL,

kemudian data berupa sinyal digital akan dikirim ke PLC. Komunikasi antara

mikrokontroler dengan PLC menggunakan komunikasi serial RS-232. Data hasil

pembacaan sensor akan disimpan di dalam memori PLC dan dapat dilihat melalui software

pemrograman untuk PLC.

1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah membuat suatu alat yang dapat digunakan sebagai

converter analog to digital signal menggunakan mikrokontroler Arduino, sehingga sensor

berbasis analog dan sensor berbasis I2C dapat digunakan sebagai input PLC.

Manfaat penelitian ini bagi penggunanya adalah menyediakan alat yang dapat

digunakan sebagai converter analog to digital signal menggunakan mikrokontroler

Arduino. Alat ini dapat membaca data dari input sensor berbasis analog dan mendukung

untuk sensor berbasis I2C, kemudian data akan disimpan di dalam memori PLC.

1.3. Pembatasan Masalah

Agar Tugas Akhir ini bisa mengarah pada tujuan dan untuk menghindari terlalu

kompleksnya permasalahan yang muncul, maka perlu adanya batasan-batasan masalah

yang sesuai dengan judul dari tugas akhir ini. Adapun batasan masalah adalah :

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 21: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

3

1. Menggunakan mikrokontroler ATmega328 dengan board Arduino Uno R3 untuk

pemrosesan data yang akan digunakan sebagai input PLC.

2. Menggunakan PLC Omron CPM2A sebagai tempat penyimpanan data.

3. Komunikasi serial RS232 digunakan sebagai penghubung antara mikrokontroler

dan PLC untuk proses pengiriman data.

4. Pengujian menggunakan 3 buah sensor, yaitu sensor cahaya, sensor suhu dan

tekanan serta sensor gyroscope.

5. Pengolahan data hasil pembacaan sensor akan selesai setelah data tersimpan di

dalam memori PLC.

1.4. Metodologi Penelitian

Dalam proses penelitian ini, metodologi yang digunakan untuk mempermudah

mencapai tujuan adalah sebagai berikut :

1. Studi Literatur

Tahap ini dilakukan dengan cara memahami dan membaca teori dari sumber

referensi berupa buku-buku, jurnal, artikel dan situs internet yang berkaitan dengan

PLC, komunikasi serial, sensor berbasis I2C, sensor berbasis analog, Arduino Uno

R3, komunikasi host-link. Skripsi-skripsi dari para peneliti juga digunakan sebagai

referensi dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Perancangan perangkat keras.

Input Kontroler Komunikasi Serial Output

RS232

Tahap ini bertujuan untuk mendapatkan model yang optimal dari sistem yang akan

dibuat dengan mempertimbangkan dari berbagai faktor permasalahan. Perancangan

Sensor

berbasis I2C

Mik

rokontro

ler

PLC

Sensor

berbasis

Analog

RS

232 to

TT

L

Converter

Adap

ter

RS

232

Mo

nito

r

Gambar 1. 1 Blok Perancangan Alat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 22: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

4

perangkat keras meliputi desain alat yang akan dibuat dan penentuan dimensi dari

alat tersebut. Gambar 1.1 adalah blok model perancangan alat.

3. Perancangan perangkat lunak.

Perancangan dilakukan dengan membuat diagram alir program PLC dan

mikrokontroler. Perancangan program pada mikrokontroler berkaitan dengan

proses pengolahan dan pengemasan data yang dibaca oleh sensor agar dapat

terkirim ke PLC. Perancangan program pada PLC adalah membuat ladder,

mengatur memori yang akan digunakan sebagai tempat penyimpanan data.

4. Pembuatan perangkat keras dan perangkat lunak.

Pembuatan dilakukan dengan mengimplementasikan rancangan perangkat keras

dan perangkat lunak yang akan saling bersinergi membentuk sistem yang

diinginkan. Pemrograman perangkat lunak dapat menggunakan Arduino Software

untuk program mikrokontroler dan Software pemograman untuk PLC.

5. Proses pengambilan data dan pengujian .

Pengambilan data dan pengujian dilakukan dengan cara sebagai berikut :

1) Pengujian dengan menjadikan sensor berbasis I2C sebagai input pin pada

mikrokontroler dengan address sensor yang berbeda.

2) Pengujian sensor analog dengan satu jenis/type sensor, untuk mengetahui

keberhasilan konversi dari sinyal analog ke digital lalu akan dilihat hasil

datanya.

3) Pengambilan data penelitian dilakukan ketika data yang terbaca oleh sensor-

sensor akan diolah oleh mikrokontroler kemudian akan dikirim ke PLC melalui

komunikasi serial. Data yang diterima PLC akan tersimpan di dalam memori

PLC.

6. Analisis dan pengambilan kesimpulan.

Analisis dilakukan dengan mengamati apakah yang diperintahkan oleh program

pada mikrokontroler dan PLC sesuai dengan perancangan dan apakah dapat

dilaksanakan dengan baik. Mengambil kesimpulan dapat dilakukan setelah

melakukan analisis.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 23: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

5

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Mikrokontroler AVR ATmega328

Penelitian ini, menggunakan mikrokontroler ATmega328. Mikrokontroler tersebut

diintegrasikan dengan board Ardunino Uno, sehingga mempermudah penggunaan dan

memiliki fitur dan spesifikasi yang lengkap [5].

Gambar 2.2 adalah board Arduino Uno R3 dengan menggunakan ATmega328

sebagai mikrokontrolernya. Pada board ini setiap pin AT mega328 sudah menjadi

rangkaian elektonik yang dapat digunakan dan dilengkapi dengan inputan model USB.

Spesifikasi Arduino Uno R3 dapat di lihat pada tabel 2.1.

Gambar 1. 2 Konfigurasi Pin ATmega328 [5]

Gambar 1. 3 Board Arduino Uno R3

Gambar 2. 1. Konfigurasi pin ATmega328

Gambar 2. 2. Board Arduino Uno R3

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 24: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

6

Board Arduino Uno memiliki spesifikasi sebagai berikut :

Tabel 2. 1 Spesifikasi board Arduino Uno [5]

Digital I/O Pin 14 Pin

Analog Input Pin 6 Pin

Operating Voltage 5 Volt

Input Voltage 7 – 12 Volt

Input Voltage (limit) 6 – 20 Volt

Arus DC setiap I/O Pin 20 mA

Clock Speed 16 MHz

Tabel 2. 2. Konfigurasi dan Deskripsi Pin Atmega328 [5]

No Parameter Keterangan

1 Jack USB Untuk komunikasi mikrokontroler

2 Jack Adaptor Masukan power eksternal bila Arduino bekerja mandiri

(tanpa komunikasi dengan PC melalui kabel serial USB).

3 Tombol Reset Tombol reset internal berfungsi untuk mereset modul

Arduino.

4 SDA dan SCL Komunikasi Two Wire Interface (TWI) atau Inter

Integrated Circuit (I2C) dengan menggunakan wire

library.

5 GND dan AREF GND = Pin ground dari regulator tegangan board

Arduino.

AREF = Tegangan Referensi untuk input analog.

6 Pin Digital Pin untuk menerima input digital dan memberi output

digital (0 dan 1 atau low dan high).

7 Pin Serial Digunakan untuk menerima dan mengirimkan data serial

TTL (Receiver Rx), Transmiter (Tx).

Pin 0 dan sudah terhubung ke pin serial USB to TTL

sesuai dengan pin ATmega.

8 Pin Power Vin = Masukan tegangan input bagi Arduino ketika

menggunakan sumber tegangan eksternal.

5 V = Sumber tegangan yang dihasilkan regulator

internal board Arduino

3,3 V = 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

9 Pin Analog in Menerima input dari perangkat analog

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 25: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

7

2.1.1 Memori

ATmega328 memiliki 32 KB dari memori flash untuk menyimpan kode (0.5 KB

digunakan untuk bootloader), untuk SRAM senilai 2 KB dan 1 KB EEPROM (dapat dibaca

dan ditulis dengan library EEPROM [5].

2.1.2. Input dan Output

Masing-masing dari 14 pin digital pada Uno dapat digunakan sebagai input atau

output, menggunakan pinMode(), digitalWrite() dan digitalRead() dengan tegangan operasi

5 volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima maksimum 20 mA dan memiliki

resistor pull-up internal yang (terputus secara default) 20-50 Kohm [5]. Selain itu, beberapa

pin memiliki fungsi khusus, yaitu :

a. Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk receive (RX) dan transmit (TX) data

TTL serial. Pin ini terhubung ke pin yang sesuai dari chip Atmega8U2 USB-to-

serial TTL.

b. Eksternal Interupsi : 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu interupsi

pada nilai yang rendah, tepi rising atau down atau perubahan nilai.

c. PWM : 3, 5, 6, 9, 10 dan 11 menyediakan 8 bit output PWM dengan fungsi

analogWrite().

d. SPI : 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mendukung komunikasi

SPI menggunakan library SPI. SPI (Serial Peripheral Interface) adalah sebuah

sinkronisasi serial data protocol yang digunakan oleh mikrokontroler untuk

melakukan komunikasi dengan satu atau lebih peripheral device secara cepat

berjarak pendek. SPI dapat digunakan untuk komunikasi antar dua mikrokontroler.

e. LED : 13. Ada built-in LED terhubung ke pin digital 13 pada board Arduino Uno.

Saat pin bernilai high, LED akan menyala, ketika pin bernilai low, LED akan off.

[5]

2.1.3. Software Arduino

Software untuk pemrograman Arduino Uno dapat dilakukan dengan Arduino IDE

yang dapat dioperasikan melalui komputer [5]. Arduino IDE bermanfaat untuk menuliskan

kode untuk mengontrol Arduino Uno dan mengirimkan hasil komplikasi ke papan Arduino

Uno [6]. Pengiriman dapat dilakukan melalui jack USB dan jack Adaptor. Software ini

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 26: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

8

memiliki tampilan yang mempermudah pemrograman. Tampilan jendela Arduino IDE

ditunjukkan pada gambar 2.3 :

2.1.4. Analog to Digital Converter

Analog to Digital Converter (ADC) adalah pengubah input analog menjadi kode –

kode digital. ADC banyak digunakan sebagai pengatur proses industri, komunikasi digital

dan rangkaian pengukuran/ pengujian yang menghubungkan sensor-sensor dengan sistem

komputer [7].

ADC mempunyai dua karakter prinsip, yaitu kecepatan sampling dan resolusi.

Kecepatan sampling ADC menyatakan seberapa sering sinyal analog di konversikan

menjadi sinyal digital pada selang waktu tertentu. Kecepatan sampling dinyatakan dengan

Sample per Second (SPS) [7].

Gambar 1. 4 Gambar 2. 3. Tampilan Arduino Software (Arduino IDE)

Gambar 2. 4. ADC saat (a) Sampling Rendah dan (b) Sampling Tinggi [7]

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 27: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

9

ATmega328 memiliki resolusi 10 bit, batasan tegangan masukan 0 – VCC. ADC

dapat beroperasi dengan memerlukan tegangan referensi (Vref), baik menggunakan

tegangan referensi internal atau eksternal. Tegangan referensi internal sebesar 1.1 V.Pada

pin Aref nilai tegangan referensi eksternal tidak boleh melebihi AVCC. Pin Aref dapat

didecouple dengan tegangan eksternal menggunakan kapasitor untuk mengurangi derau

[8].

Ketelitian hasil konversi ADC dapat dinyatakan dengan rumus ( 2 n

- 1 ), nilai n

merupakan nilai bit yang akan dihitung [7]. Ketelitian hasil konversi ADC pada

ATmega328 adalah sebesar 1024.

Hasil konversi ADC dapat dinyatakan dalam rumus [8] :

(2.1)

Mengaktifkan ADC pada ATmega328 memerlukan beberapa register, seperti ADMUX,

ADCSRB, ADCSRA, ADCL, ADCH dan DIDR0 [8].

Register ADMUX

Register ADMUX memiliki bit-bit seperti pada gambar .2.5 dengan keterangan sebagai

berikut:

1. Bit 7:6 – REF1 (1:0) Reference Selection Bits. Bit-bit ini berfungsi untuk

memilih tegangan referensi ADC (seperti Tabel 2.3 ).

2. Bit 5 – ADLAR : ADC Left Adjust Result. Berfungsi untuk mengatur penjajaran

hasil konversi ADC. Saat ADLAR bernilai 1, maka hasil konversi dimulai dari

MSB, sedangkan saat bernilai 0 maka akan dimulai dari LSB.

Tabel 2. 3. Pilihan Tegangan Referensi ADC [8]

REFS1 REFS0 Pilihan Tegangan Referensi

0 0 AREF, Vref Internal dimatikan

0 1 AVCC dengan kapasitor eksternal pada pin AREF

1 0 Belum Digunakan

1 1 Tegangan referensi internal 1.1 V dengan kapasitor

eksternal pada pin AREF

3. Bits 3:0 – MUXn: Analog Channel Selection. Bit-bit ini berguna untuk mengatur

masukan analog yang akan dihubungkan ke ADC.

Gambar 2. 5. ADC Multiplexing Selection Register [8]

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 28: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

10

Register ADCSRA

Pada register ADCSRA memiliki beberapa bit-bit, setiap bit dapat menunjukkan suatu

perintah, berikut ini adalah penjelasannya :

1. Bit 7 – ADEN: ADC Enable. Bit bernilai 1 untuk mengaktifkan ADC.

Memberikan nilai 0 akan mematikan fitur ADC. Nilai konversi akan langsung

berhenti jika fitur ADC dimatikan saat proses konversi dilakukan.

Kk

kkk

2. Bit 6 – ADSC : ADC Start Conversion. Memberikan nilai 1 pada bit ini untuk

memulai proses konversi pada masing-masing nilai jika menggunakan mode

konversi tunggal dan mengkonversi nilai awal jika menggunakan mode free

running.

3. Bit 5 – ADATE: ADC Auto Trigger Enable. Saat bit ini bernilai 1, picuan ADC

akan aktif. ADC memulai konversi nilainya pada pinggiran positif dari sinyal

picuan yang dipilih.

4. Bit 4 – ADIF: ADC Interrupt Flag. Bit ini bernilai 1 ketika konversi ADC sudah

selesai dan Register Data akan di perbaharui. Interupsi konversi selesai dieksekusi

jika bit ADIE dan I dalam register SREG bernilai.

5. Bit 3 – ADIE: ADC Interrupt Enable. Menuliskan nilai 1 dan mengatur bit I

dalam SREG akan mengaktifkan ADC Conversion Complete Interrupt.

Tabel 2. 4. Pilihan Nilai Prescaler ADC [8]

ADPS2 ADPS1 ADPS0 Faktor Pembagi

0 0 0 2

0 0 1 2

0 1 0 4

0 1 1 8

1 0 0 16

1 0 1 32

1 1 0 64

1 1 1 128

Gambar 2. 6. ADC Control and Status Register A [8]

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 29: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

11

6. Bits 2:0 – ADPSn: ADC Prescaler Select [n = 2:0]. Bit-bit ini menentukan nilai

pembagi antara frekuensi XTAL dan masukan pulsa pada ADC.

Register ADCL dan ADCH (ADC Data Register)

Hasil konversi nilai ADC berada di register ADCL dan ADCH. Kedua register ini

memiliki kapasitas 16 bit data. ADCL dan ADCH dipengaruhi oleh nilai bit ADLAR.

.

(a)

gGa

(b)

9(a)a)

(b)

Berikut penjelasan bit-bit pada kedua register tersebut [8] :

ADC9:0 - ADC Conversion Result 9:2. Bit-bit ini, di dalamnya berisi hasil konversi dari

nilai ADC.

Register DIDR0

Gambar 2. 7. ADCL (a) dan ADCH (b) saat ADLAR bernilai 0 [8]

Gambar 2. 8. ADCL (a) dan ADCH (b) saat ADLAR bernilai 1 [8]

Gambar 2. 9. Digital Input Disable Register 0

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 30: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

12

Pada saat masing-masing bit ditulis logika satu, maka penyangga masukan digital

pada pin ADC secara bersamaan akan tidak aktif. Bit pada Register PIN secara bersamaan

akan terbaca sebagai nilai 0 ketika bit di atur. Saat sinyal analog di gunakan pada pin

ADC7 hingga ADC0 dan input digital dari pin tersebut tidak perlu digunakan, untuk

menyatakannya bit itu dapat ditulis logika satu, untuk mengurangi konsumsi energi pada

penyangga masukan digital.

2.1.5. Komunikasi Arduino

Arduino Uno R3 memiliki fasilitas untuk berkomunikasi dengan mikrokontroler lain.

Fasilitas lain yang disediakan ATmega328 adalah fasilitas Universal Synchronous and

Asynchonous Serial Receiver and Transmiter ( USART ) pada pin D0 ( RX ) dan pin D1

(TX) [5]. Terdapat chip Atmega16U2 digunakan untuk komunikasi serial lewat USB dan

sebagai port virtual com untuk perangkat lunak pada komputer [5]. Komunikasi serial pada

arduino dapat dilakukan dengan menggunakan USB [6].

2.2. Sensor berbasis I2C (Inter-Integrated Circuit)

I2C bus menyediakan cara yang lebih sederhana agar IC (Inter-IC ) dapat saling

berkomunikasi dengan penggunaan jumlah pin yang minimum. Memiliki standar

Hardware yang sederhana dan standar Software yang sederhana [4]. Pada sensor berbasis

I2C memiliki fitur yang dirancang di dalamnya, seperti berikut ini:

Menggunakan SDA (Serial Data Line) dan SCL (Serial Clock Line) secara

bidirectional line untuk meningkatkan kemampuan [9].

Setiap device yang terkoneksi memiliki address yang unik dan sederhana.

Master/Slave dapat saling berhubungan setiap waktu. Master dapat dioperasikan

sebagai master-transmitters atau master-receivers [4].

Pada multi-master bus dapat meningkatkan deteksi dan arbitration untuk mencegah

data yang terkorupsi, jika dua atau lebih master secara serentak menginisialisasi

pengiriman data. [4].

Berorientasi 8 bit, serial, bidirectional data transfers sampai 100 kbit/s dalam mode

Standar, 400 kbit/s dalam mode Fast atau 3,4 Mbit/s dalam mode High-speed.

Sejumlah IC dapat terkoneksi pada segmen bus yang sama dengan pembatasan

maximum beban kapasitif 400 pF [4].

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 31: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

13

2.2.1. Konfigurasi Komunikasi I2C

Pada setiap IC agar dapat berkomunikasi, maka diperlukan Arbitration untuk

menentukan Master dan Slave pada sistem. Arbitration adalah prosedur yang telah diatur

sebelumnya, yang berwenang untuk memberi kuasa kepada satu master pada satu waktu

untuk mengambil kendali sistem bus. Master berperan sebagai komponen yang

menginisialisasi transfer, membangkitkan sinyal pulsa dan mengakhiri transfer. Master

dapat berfungsi sebagai transmitter atau receiver. Slave adalah perangkat yang

dialamatkan oleh master. Slave bisa sebagai receiver dan transmitter [4]. Gambar 2.10

konfigurasi I2C bus Master dan Slave.

Dalam satu komunikasi hanya melibatkan 2 chip saja, Master untuk memulai sinyal

dan Slave untuk menanggapi sinyal yang sudah dialamatkan. Namun ada beberapa Master

yang bisa mengendalikan satu Slave pada waktu yang berbeda. Kabel bus pada Gambar

2.10 memiliki konfigurasi yang sama. Keduanya memiliki konfigurasi logika level ‗high‘,

yang terhubung ke sumber suplai positif + 3,3 V atau +5V, bahkan semakin

berkembangnya waktu lebih hemat tegangan yang digunakan, yaitu berkisar +2,5 V sampai

1,8 V [4].

2.2.2. Prosedur Komunikasi I2C [4]

I2C dapat saling berkomunikasi, berikut adalah prosedurnya:

a. I2C bus tidak aktif, ketika SDA dan SCL dalam keadaan high (bus dalam keadaan

bebas) .

b. Saat bus telah diaktifkan ‗STARTED‘, maka semua IC akan menunggu dan bersiap-

siap untuk ―mendengarkan‖ data bus yang akan dipanggil, sesuai dengan address

yang masing-masing device .

Gambar 2. 10. Konfigurasi I2C bus Master dan Slave[10]

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 32: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

14

c. Menyediakan sinyal clock pada wire Clock (SCL). SCL digunakan untuk referensi

waktu untuk setiap bit data pada wire data (SDA). Data pada SDA harus valid pada

saat SCL beralih dari ‗low‘ ke ‗high‘ .

d. Keluaran dalam bentuk serial biner unik ‗address‘ IC yang ingin dikomunikasikan.

IC memiliki I2C address.

e. Beri tanda pesan (1 bit) pada bus yang memberitahukan bahwa data akan dikirim

atau diterima (read atau write) .

f. Meminta IC yang lain untuk menggunakan 1 bit (ACKNOWLEDGE) untuk

menandai address dan siap untuk melakukan komunikasi .

g. Setelah IC yang lain „acknowledge‟ semua sudah siap, data dapat dikirimkan .

h. IC pertama mengirim atau menerima 8 bit karakter data. Setelah setiap 8 bit data

dikirim, maka diharapkan ada pemberitahuan ‗acknowledge‘ bahwa pengiriman

sudah berhasil .

i. Pada saat semua data sudah selesai, maka chip pertama (tujuaan pertama) harus

mengirimkan pesan ‗STOP‘ .

2.2.3. Protokol I2C

Protokol pada I2C terdiri dari beberapa komponen yang perlu diperhatikan.

Komponen itu meliputi beberapa hal dan keadaan sinyal seperti berikut ini [4]:

a. Kondisi Start : Transisi high ke low pada SDA, sementara kondisi SCL adalah high.

b. Kondisi Stop : Transisi low ke high pada SDA, sementara itu kondisi SCL adalah

high.

c. Data : 8 bit karakter, untuk MSB (Address, Control, Data). Harus tetap

ketika SCL dalam kondisi high dan dapat berubah hanya ketika SCL

kondisi low. Jumlah byte transmitted tidak terbatas.

Gambar 2. 11. Protokol I2C keadaan START dan STOP.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 33: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

15

d. ACKNOWLEDGE: Selesai pada setiap 9 clock pulsa selama periode high.Transmitter

berhenti/lepas dari bus kondisi SDA adalah high.Receiver memberhentikan jalur bus

kondisi SDA adalah low.

e. CLOCK : Dibangkitkan oleh Master(s). Kecepatan maksimum yang

ditentukan, tetapi kecepatannya tidak minimum. Receiver dapat

mempertahankan kondisi SCL tetap low, saat sedang dijalankan

fungsi lain (Transmitter dalam keadaan Wait State). Master dapat

memperlambat waktu untuk memperlambat device.

f. Arbitration : Master dapat memulai pengiriman jika bus dalam kondisi free.

Beberapa master dapat memulai transfer pada waktu yang sama.

Arbitration selesai pada SDA line. Saat master kehilangan

arbitration maka pengiriman data harus berhenti.

2.2.4. Sensor Gyroscope dan Accelerometer type MPU – 6050 [11]

Modul sensor MPU – 6050 memiliki 6 axis Motion Tracking yang dikombinasikan

menjadi 3 axis gyroscope, 3 axis accelerometer dan Digital Motion Processor (DMP)

Gambar 2. 12. Proses Transfer Data[4]

Gambar 2. 13. Modul MPU – 6050

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 34: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

16

terlihat pada Gambar 2.13 . I2C adress MPU 6050 adalah 0 x 68 dan 0 x 69. Fitur pada

modul ini seperti gyroscope, accelerometer dan sensor suhu. Sensor-sensor tersebut

berkomunikasi menggunakan protokol I2C bus sehingga dibutuhkan 4 jalur, yaitu :

1. GND – Ground.

2. Supply Voltage VDD = +2.375 volt sampai 3.46 volt dan VLOGIC = 1.71 volt

sampai VDD

3. Kemampuan komunikasi I2C adalah 400kHz (Fast Mode) dan 100kHz (Standard

Mode).

4. SCL untuk I2C clock.

5. SDA untuk I2C data.

Sensor Gyroscope [11] :

Gyro Sensor memiliki 3- axis angular rate atau rate 3 sudut sumbu X, Y dan Z.

Sensor ini akan memberikan data jika terjadi perbandingan perubahan sensor terhadap

sumbu X, Y dan Z. Gambar 2.14 menunjukkan 3 –axis angular rate sensor.

Gyroscope memiliki beberapa fitur, seperti berikut ini :

1. Memiliki 4 pilihan skala dengan bandwidth ±250, ±500, ±1000, and ±2000° dps .

2. Pengambilan sampling data ADC sebesar 16 bit.

3. Bekerja pada arus 3.6mA.

4. Bekerja pada suhu -40°C sampai +85°C

Sensor Accelerometer[11] :

Acceleration sensor memiliki 3 axis accelerometer dengan 3 sudut arah percepatan

terhadap sumbu X, Y dan Z. Gambar 2.15 memperlihatkan 3 axis accelerometer..

Gambar 2. 14. 3 –axis angular rate sensor

Gambar 2. 15. 3 axis accelerometer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 35: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

17

Accelerometer memiliki beberapa fitur, seperti berikut ini :

1. Jarak full scale ±2g, ±4g, ±8g and ±16g.

2. Pengambilan sampling data ADC sebesar 16 bit.

3. Bekerja pada arus 500uA.

4. Memiliki beberapa mode arus saat sumber lemah : 10µA at 1.25Hz, 20µA at 5Hz,

60µA at 20Hz, 110µA at 40Hz.

5. Bekerja pada suhu -40°C sampai +85°C.

2.2.5. Barometric Pressure Sensor BMP180 [12]

BMP180 adalah sensor tekanan barometrik (digital barometric pressure sensor) dan

temperatur udara. Berikut ini adalah spesifikasi BMP180:

1. Pressure range 300 sampai 1100hPa (+9000m sampai -500m berdasarkan

tinggi permukaan laut)

2. Data untuk tekanan adalah 16 sampai 19 bit.

3. Data untuk suhu sebesar 16 bit.

4. Satuan suhu Celcius dan tekanan hPa.

5. 128 sample/detik (standard mode)

Gambar 2. 16 BMP180

Gambar 2. 17. Flowchart pengukuran pada BMP180[12]

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 36: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

18

Proses pengukuran suhu dan tekanan udara pada sensor BMP180 ditunjukkan pada

bagan alir Gambar 2.17.

Sensor yang akan digunakan perlu dilakukan kalibrasi. Kalibrasi memiliki beberapa

koefisien dengan jumlah bit data sebesar 16 bit. Gambar 2.18 menunjukkan koefisien

kalibrasi pada sensor BMP180.

Gambar 2.19 adalah addresses BMP180. Pada bagian LSB perintah read dengan

logika 1 dan untuk write logika 0, maka address yang sesuai adalah 0xEF (read) dan 0xEE

(write).

Perhitungan tekanan udara dan suhu menghasilkan 1Pa (0,01hPa = 0,01 mbar) setiap

langkahnya dan suhu 0,10 C. Gambar 2.20 adalah algoritma untuk pengukuran tekanan

udara dan suhu.

Tabel 2.5 digunakan sebagai pengatur kecepatan sampling. Kecepatan sampling

dapat diatur dengan mengatur control register berdasarkan tabel. Pengaturan sampling pada

suhu dan tekanan memiliki control register yang berbeda-beda dan juga memiliki konversi

waktu yang berbeda.

Gambar 2. 18. Koefisien kalibrasi sensor BMP180 [12]

Gambar 2. 19. Address BMP180[12]

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 37: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

19

.

2.3. PLC (Programmable Logic Controller)

Programmable Logic Controller adalah adalah pengontrol berbasis mikroprosesor

yang memanfaatkan memori yang dapat diprogram untuk menyimpan instruksi-instruksi

dan untuk mengimplementasikan fungsi-fungsi, semisal: sequencing, timing, counting dan

aritmatika guna mengontrol mesin dan proses dalam suatu sistem.

Pemrograman pada PLC menggunakan metode pemrograman tangga (ladder

programming), yang dapat dikonversikan menjadi kode mesin oleh suatu software,

sehingga dapat digunakan oleh mikroprosesor PLC [1]. Pada umumnya PLC memiliki 5

komponen dasar, yaitu [1] :

1. Unit prosesor/central prosesor (CPU) adalah unit yang berisi mikroprosesor yang

menginterpretasikan sinyal-sinyal input dan melaksanakan pengontrolan,

mengambil keputusan dan mengirim sinyal ke antarmuka output.

2. Unit catu daya diperlukan untuk mengkonversikan sumber tegangan AC menjadi

tegangan DC (5 volt) yang dibutuhkan CPU dan rangkaian- rangkaian di dalam

modul antarmuka input dan output.

3. Perangkat pemrograman dipergunakan untuk memasukkan program ke dalam

memori PLC.

4. Unit memori adalah tempat menyimpan program dan data-data dari modul

antarmuka input dan output.

5. Unit input dan output adalah antarmuka di mana prosesor menerima informasi

input dan mengirimkan informasi kontrol ke perangkat-perangkat eksternal.

Tabel 2. 5. Pengaturan Kecepatan Sampling[12]

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 38: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

20

2.3.1. PLC Omron CPM2A [13]

PLC Omron CPM2A memiliki beberapa tipe, berdasarkan jumlah terminal masukan

dan keluaranya. Tipe PLC OMRON CPM2A berdasarkan jumlah I/O nya antara lain :

CPM2A with 20 I/O, CPM2A with 30 I/O, CPM2A with 40 I/O dan CPM2A with 60 I/O.

Gambar 2.20 merupakan PLC OMRON CPM2A dengan jumlah input/output 30 buah.

2.3.2. Struktur Memori PLC Omron CPM2A [13]

PLC Omron CPM2A memiliki beberapa bagian yang di dalamnya terdapat fungsi-

fungsi khusus. Masing-masing lokasi memori memiliki ukuran 16 bit (1 word). Beberapa

word membentuk area yang memiliki fungsi-fungsi khusus. Area memori pada PLC

Omron diantaranya adalah sebagai berikut : IR, TR, HR, LR, TC, SR dan DM.

a. SR (Spesifik Relay) Area

Penggunaan SR area untuk fungsi spesifik misalnya status (flag) dan control bits. SR

area menyimpan data analog control pada alamat SR250 dan SR251.

b. TR (Temporary Relay) Area

Penggunaan TR area untuk menyimpan sementara status ON/OFF pada pencabangan

program.

c. HR (Holding Relay) Area

Penggunaan HR area untuk menyimpan data dan mempertahankan status ON/OFF

ketika catu daya dimatikan. Bit-bit HR dapat digunakan bebas pada program seperti

bit-bit kerja (work bits).

Gambar 2. 20. PLC OMRON CPM2A dengan 20 I/O

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 39: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

21

d. AR (Auxiliary Relay) Area

Penggunaan AR area untuk fungsi spesifik misalnya status (flag) dan control bits.

Status yang dapat disimpan pada AR area antara lain status PLC, kesalahan serta

waktu sistem. Pada saat catu daya dimatikan data pada AR area tidak akan hilang.

e. LR (Link Relay) Area

Penggunaan LR area untuk link 1:1 dengan PC yang lain.

f. TC (Timer/Counter) Area

Penggunaan bit-bit pada TC area untuk fungsi timer dan counter.

Tabel 2. 6. Pembagian SR, TR, HR, AR, LR, Timer/Counter area PLC Omron CPM2A

[13]

Data Area Words Bits

SR area SR 228 to SR 255

(28 words)

SR 22800 to SR 25515

(448 bits)

TR area ——

TR 0 to TR 7

(8 bits)

HR area HR 00 to HR 19

(20 words)

HR 0000 to HR 1915

(320 bits)

AR area AR 00 to AR 23

(24 words)

AR 0000 to AR 2315

(384 bits)

LR area LR 00 to LR 15

(16 words)

LR 0000 to LR 1515

(256 bits)

Timer/Counter area TC 000 to TC 255 (timer/counter numbers)

g. IR (Internal Relay) Area

Tabel 2. 7. Pembagian IR area PLC Omron CPM2A [13]

Data Area Words Bits

IR area

Input area IR 000 to IR 009

(10 words)

IR 00000 to IR 00915

(160 bits)

Output area IR 010 to IR 019

(10 words)

IR 01000 to IR 01915

(160 bits)

Work area IR 020 to IR 049

IR 200 to IR 227

(58 words)

IR 02000 to IR 04915

IR 20000 to IR 22715

(928 bits)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 40: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

22

Bagian memori ini digunakan untuk menyimpan status keluaran dan masukkan PLC.

Beberapa bit berhubungan langsung dengan terminal masukkan dan keluaran PLC. IR

area dibagi menjadi 3 bagian yaitu input area, output area dan work area. Input dan

output area berfungsi untuk mengalokasikan terminal I/O eksternal, sedangkan work

area digunakan bebas di dalam program. Tabel 2.6 menunjukkan pembagian IR area

pada PLC Omron CPM2A.

h. DM (Data Memory) Area

DM area memiliki kapasitas memori yang besar. Pembagian DM area pada PLC

Omron CPM2A ditunjukkan oleh Tabel 2.8. DM area dibagi menjadi 4 fungsi bagian

yaitu:

1. Read/Write merupakan memori yang hanya dapat diakses dengan unit word saja.

Data yang tersimpan tidak akan hilang walaupun PLC dimatikan, sehingga data

tetap berada dalam penyimpanan.

2. Error log berfungsi untuk menyimpan waktu dan error code yang ditemukan.

Word ini juga dapat digunakan sebagai DM Read/Write jika fungsi pencatat

kesalahan tidak digunakan.

3. Read only merupakan memori yang tidak dapat diisi program. Berfungsi hanya

untuk membaca program.

4. PC setup digunakan untuk menyimpan berbagai parameter yang mengontrol kerja

PLC.

Tabel 2. 8. Pembagian DM area PLC Omron CPM2A [13]

Data Area Words Bits

DM area

Read/Write DM 0000 to DM 1999

DM 2022 to DM 2047

(2,026 words)

——

Error log DM 2000 to DM 2021

(22 words) ——

Read-only DM 6144 to DM 6599

(456 words) ——

PC Setup DM 6600 to DM 6655 (56 words) ——

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 41: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

23

2.4. Komunikasi Data

Komunikasi data serial dapat dibedakan menjadi 2 macam, yaitu Sinkron dan

Asinkron. Komunikasi data serial sinkron, clock dikirimkan bersama-sama dengan data

serial, menggunakan clock yang dibangkitkan oleh bagian pengirim maupun penerima.

Komunikasi data serial asinkron pengiriman data dilakukan dengan kecepatan tertentu

pada bagian pengirim ataupun penerima [14].

2.4.1. Komunikasi Serial RS-232

Standar sinyal komunikasi serial yang banyak digunakan adalah Standar RS232 yang

dikembangkan oleh Electronic Industri Association (EIA/TIA) yang pertama kali

dipublikasikan pada tahun 1962. Ini terjadi jauh sebelum IC TTL populer sehingga sinyal

ini tidak ada hubungan sama sekali dengan level tegangan IC TTL [16] .RS-232 memiliki

memiliki port dengan 9 pin yang dikenal juga dengan nama DB9 dan dapat digunakan

sebagai komunikasi serial asinkron. Pin yang biasa digunakan adalah pin 2 sebagai

received data, pin 3 sebagai transmitted data dan pin 5 sebagai ground signal. Karakteristik

elektrik dari RS232 adalah sebagai berikut [15]:

Space (logic 0) mempunyai level tegangan sebesar +3 s/d +25Volt.

Mark (logic 1) mempunyai level tegangan sebesar -3 s/d -25 Volt.

Level tegangan antara +3 s/d -3 Volt tidak terdefinisikan.

Arus yang melalui rangkaian tidak boleh melebihi dari 500 mA .

Format pengiriman data dilakukan secara berurutan (serial) seperti yang ditunjukkan

pada gambar 2.21. Pada bit ‗Start‖ sebagai penanda awal dan bit ―Stop‖ sebagai penanda

akhir. Parameter komunikasidata serial meliputi baud rate, panjang data, paritas (ganjil,

genap atau tanpa paritas) dan jumlah bit ―Stop‖ .

Fungsi saluran RS232 pada konektor DB-9 adalah sebagai berikut [14]:

Gambar 2. 21 Level Logika Tegangan TTL dan RS 232 [15]

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 42: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

24

1. Received Line Signal Detect, dengan saluran ini DCE (Data Circuit Terminating

Equipment) memberitahukan ke DTE (Data Terminal Equipment) bahwa pada terminal

masukan ada data masuk.

2. Receive Data, digunakan DTE menerima data dari DCE.

3. Transmit Data, digunakan DTE mengirimkan data ke DCE.

4. Data Terminal Ready, pada saluran ini DTE memberitahukan kesiapan terminalnya.

5. Signal Ground, saluran ground.

6. DCE ready, sinyal aktif pada saluran ini menunjukkan bahwa DCE sudah siap.

7. Request to Send, dengan saluran ini DCE diminta mengirim data oleh DTE.

8.Clear to Send, dengan saluran ini DCE memberitahukan bahwa DTE boleh mulai

mengirim data.

9. Ring Indicator, pada saluran ini DCE memberitahukan ke DTE bahwa sebuah stasiun

menghendaki hubungan dengannya.

Pada penggunaan port serial, diperlukan pemberian alamat dari port serial tersebut.

Berikut adalah nama – nama register yang digunakan beserta alamatnya [14].

• RX Buffer , digunakan untuk menampung dan menyimpan data dari DCE.

• TX Buffer , digunakan untuk menampung dan menyimpan data yang akan dikirim ke port

serial.

• Baud Rate Divisor Latch LSB , digunakan untuk menampung byte bobot rendah untuk

pembagi clock pada IC UART agar didapat baud rate yang tepat.

• Baud Rate Divisor Latch MSB , digunakan untuk menampung byte bobot tinggi untuk

pembagi clock pada IC UART sehingga total angka pembagi adalah 4 byte yang dapat

dipilih dari 0001h sampai FFFFh.

2.4.2 Konfigurasi Konektor RS-232C [16]

PLC CPM2A dapat dihubungkan dengan PC atau perangkat lainya yang sesuai

dengan menggunakan kabel RS-232C. RS-232C dapat dihubungkan secara serial dengan

Gambar 2. 22 Konektor RS 232 jenis DB9

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 43: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

25

tipe pin sejumlah 9 dan 25 pin. Kabel ini akan menghubungkan PC atau perangkat

sejenisnya dengan PLC sehingga dapat saling berkomunikasi. Konfigurasi konektor RS-

232C dengan PC dapat ditunjukkan pada Gambar 2.23. PLC CPM2A dan PLC CPM1A

memiliki konfigurasi konektor yang sama [16].

Keterangan dari istilah yang digunakan pada bagian ―Signal‖ pada Gambar 2.23 adalah

sebagai berikut :

FG = Frame Grounding dan RD = Receive Data

SD = Send Data dan SG = Signal Ground.

RS = Send Request dan DSR= Data Set Ready.

CS = Send Possible.

2.4.3. Komunikasi Host-Link [13][17]

PLC Omron CPM2A memiliki beberapa tipe komunikasi, salah satunya adalah host

link communication. Host link merupakan komunikasi antara PC dengan PLC. PC

berfungsi sebagai master yang bertugas untuk memberikan perintah, seperti operasi write

dan read pada PLC. PLC berfungsi sebagai slave yang bertugas memberikan tanggapan

atas perintah yang diberikan oleh PC. Komunikasi Host-Link dapat dibedakan menjadi 2

macam, yaitu :

1. One-to-one communication (komunikasi antara sebuah PC dengan sebuah PLC) .

Gambar 2.24 menunjukkan One to One comminication.

2. One-to-N communication ( komunikasi antara sebuah PC dengan beberapa PLC ).

Komunikasi antara PC dengan beberapa PLC dapat membantu dalam sistem

kontrol dalam melaksanakan suatu instruksi. Pada PLC CPM2A sebuah PC dapat

Gambar 2. 23. Konfigurasi Konektor RS-232C [16]

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 44: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

26

mengontrol 32 PLC. PLC dapat mengirim data ke PC. Gambar 2.25 menunjukkan

One to N communication.

Komunikasi Host-Link dapat menggunakan perangkat tambahan dengan

menggunakan port peripheral yang tersedia pada PLC CPM2A. Port peripheral di

hubungkan dengan Adapter RS-232C dengan seri CPM1-C1F01 seperti pada gambar

2.24.CPM1-C1F01 memiliki port RS-232C sehingga dapat dilakukan komunikasi antara

perangkat dengan PLC.

Instruksi-instruksi yang dikirimkan dari PC ke PLC terdiri dari satu rangkaian data

yang harus dikirim dalam bentuk paket terstruktur yang disebut frame. Masing-masing

lokasi data atau memori data memiliki isi frame yang berbeda-beda. Pada suatu frame

memiliki panjang data maksimal 131 data karakter. Pada setiap frame memiliki format data

Gambar 2. 24. One to One Comminication [13]

Gambar 2. 25. One to N Communication [13]

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 45: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

27

yang sudah ditentukan. Host link communication pada PLC CPM2A memiliki suatu

prosedur. Gambar 2.26 menunjukkan blok diagram prosedur host link communication pada

PLC Omron CPM2A. Host akan mengirimkan suatu Command Frame dengan tujuan link,

setelah diterima data akan masuk ke Response Frame.

Standar parameter komunikasi host link pada PLC CPM2A yaitu: baud rate 9600bps,

1 start bit, 7 bit data, 2 stop bit, even parity. Pengiriman data yang akan dilakukan oleh

host komputer harus dalam format command frame. Gambar 2.27 menunjukkan Format

data command frame (dari komputer). Command frame memiliki beberapa bagian, yaitu :

a. @ : kode awal yang harus diberikan sebagai tanda komunikasi dengan PLC.

b. Node No : nomor node sebagai identitas PLC.

c. Header Code : penunjuk operasi write atau read dan penanda area memori PLC.

d. Text : alamat yang dituju dan jumlah word atau data yang akan dikirimkan ke PLC.

e. FCS (Frame Check Sequence) : untuk mengecek kesalahan frame data yang akan

dikirimkan.

f. Terminator : kode akhir dari sebuah frame berisi * dan (ASCII 13).

PC akan mengirimkan data dalam format command frame, selanjutnya PLC akan

memberi tanggapan dengan mengirimkan response frame. Data akan diinterpretasikan dan

diproses. Gambar 2.28 memperlihatkan response frame. Response frame terdiri dari

beberapa bagian, yaitu:

a. @ : kode awal yang harus diberikan sebagai tanda komunikasi dengan PLC.

Gambar 2. 26. Blok diagram prosedur host link communication PLC CPM2A [13]

Gambar 2. 27. Command Frame [13]

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 46: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

28

b. Node No : nomor node sebagai identitas PLC.

c. Header Code : kode yang sama pada Command frame.

d. End Code : kode yang menunjukkan pengiriman data berjalan baik atau tidak.

e. Text : data respon PLC.

f. FCS (Frame Check Sequence) : untuk mengecek kesalahan frame data yang akan

dikirimkan.

g. Terminator : kode akhir dari sebuah frame. berisi * dan (ASCII 13).

Pada perhitungan FCS akan dilakukan proses pengecekan kesalahan frame data yang

akan dikirim. Gambar 2.29 menunjukkan contoh perhitungan FCS. Perhitungan FCS pada

contoh merupakan hasil konversi 8-bit data menjadi 2 digit karakter ASCII. Secara

berurutan (sequence) mulai dari karakter pertama hingga karakter terakhir pada sebuah

frame akan di exclusive OR kan, dan menghasilkan 8 bit data.

2.5. LDR (Light Dependent Resistor)

Light Dependent Resistor adalah sensor yang dapat mendeteksi cahaya. LDR

merupakan jenis resistor yang dapat mengalami perubahan nilai resistansinya seiring

berubahnya intensitas cahaya yang diterima. Bahan pembuatan LDR adalah cadmium

Gambar 2. 28. Response Frame [13]

Gambar 2. 29. Perhitungan Frame Check Sequence (FCS) [13].

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 47: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

29

sulphida (CdS). Cadmium sulphida berbahan semikonduktor yang peka terhadap cahaya

perubahan cahaya [18]. Karakteristik sensor LDR adalah memiliki light resistance pada

saat 10 Lux sebesar 8 sampai 20Kῼ dan untuk dark resistance pada 0 Lux sebesar 1Mῼ

(minimal). Gambar 2.31 menunjukkan kurva pengaruh intensitas cahaya terhadap nilai

resistansi sensor LDR [19].

Gambar 2.32 menunjukkan rangkaian elektronik menggunakan sensor LDR. Sensor

LDR dihubungkan dengan sumber tegangan 3,3V- 5V. Pada sisi ground diberikan suatu

resistor pull-down (R) dan antara sensor LDR dan resistor pull-down dihubungkan dengan

input analog mikrokontroler. Pada sumber tegangan 100 volt, menggunakan kurang dari

1mA (tergantung pada sumbernya) [18].

Gambar 2. 30. Sensor LDR [18]

Gambar 2. 31 Kurva Intensitas Cahaya vs Resistansi LDR

Gambar 2. 32. Rangkaian Elektronik Sensor LDR

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 48: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

30

Persamaan 2.2 merupakan rumus membaca tegangan analog /analog input

berdasarkan rangkaian Gambar 2.32. Metode perhitungan pada persamaan 2.2 tidak

menyediakan tegangan linear terhadap tingkat kecerahan. Setiap sensor memiliki keadaan

yang berbeda. Keadaan tersebut seperti ketika cahaya meningkat, tegangan analog

meningkat meskipun resistansinya menurun. Persamaan 2.2 simbol R adalah resistor pull-

down dan LDR adalah resistansi sensor LDR berdasarkan jumlah cahaya yang terdeteksi

oleh sensor. Vout adalah tegangan analog [18].

(2.2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 49: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

31

BAB III

PERANCANGAN PENELITIAN

3.1 Konsep Perancangan

Perancangan alat converter analog to digital signal terdiri dari 3 bagian, yaitu unit

input, pengolah data dan output seperti ditunjukkan Gambar 3.1. Unit input terdiri dari 3

sensor, yaitu 2 sensor berbasis I2C dan satu sensor berbasis analog yang berperan untuk

memberikan masukan data ke unit pengolahan data. Sensor analog membaca intensitas

cahaya dan sensor berbasis I2C mendeteksi arah sudut (gyroscope sensor), suhu dan

tekanan. Pada sensor berbasis I2C data akan dikirim menggunakan ketentuan protokol

komunikasi I2C yaitu SDA dan SCL. Sensor berbasis I2C akan dihubungkan melalui pin

A4 untuk SDA dan A5 untuk SCL berdasarkan pada datasheet Arduino Uno, sedangkan

untuk sensor berbasis analog dapat menggunakan pin analog Arduino.

Pengolahan data menggunakan mikrokontroler Arduino Uno R3 dan PLC Omron

CPM2A yang akan dihubungkan secara serial dengan kabel RS-232. Komunikasi

keduanya memerlukan perangkat tambahan seperti CPM1-C1F01 dan RS232 to TTL

Converter. Data yang sudah diolah akan tertampil pada unit output. Monitor digunakan

untuk memantau hasil data. Tampilan pada monitor menggunakan program ladder

software PLC, contohnya seperti CX-Programmer.

3.2 Perancangan dan Pemilihan Perangkat Keras

Penggunaan sensor berbasis analog dan berbasis I2C ini bertujuan untuk membuat

lebih banyak variasi type data dari sensor yang akan diolah oleh mikrokontroler dan dapat

Gambar 3. 1. Diagram Blok Keseluruhan Sistem

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 50: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

32

memungkinkan pengambilan jumlah data yang lebih banyak. Pengolahan data

menggunakan mikrokontroler Arduino ATmega328, karena memiliki kemampuan untuk

mengubah sinyal analog dan digital dari masukan sensor berbasis analog dan tersedianya

port SDA dan SCL untuk mendukung komunikasi sensor berbasis I2C. Pada bagian output

untuk tampilan monitor menggunakan ladder program PLC karena sudah tersedia pada

instruksi-instruksi programnya. Tampilan ladder dapat memudahkan proses pengamatan

dan pengalamatan memori penyimpanan pada saat PLC menerima data dari Arduino.

Bagian utama converter analog to digital signal tersusun atas :

1. Sensor berbasis analog, menggunakan sensor LDR.

2. Sensor 1 berbasis I2C type MPU 6050.

3. Sensor 2 berbasis I2C type BMP180.

4. Arduino Uno R3 ATmega 328.

5. RS-232 to TTL Converter.

6. Kabel RS-232.

7. RS-232 Adapter model CPM1-CIF01.

8. PLC CPM2A.

9. Monitor PC atau Laptop.

3.2.1 Desain Hardware

Perancangan perangkat keras (hardware) untuk analog to digital converter

ditunjukkan pada Gambar 3.2. Desain hardware berbentuk box dengan panjang 10 cm,

lebar 8 cm dan memiliki tinggi 5 cm. Box tersebut di dalamnya terdapat Arduino Uno R3

Gambar 3. 2. Desain Hardware

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 51: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

33

dan RS-232 to TTL Converter. Pada box ini dilengkapi beberapa fitur pada sisi bagian atas

box (up), fitur tersebut meliputi 3 buat masukan untuk masukan sensor, yang terdiri dari 2

tempat untuk masukan sensor berbasis I2C dan satu tempat untuk masukkan sensor

berbasis analog. Box ini juga dilengkapi com port serial RS-232 untuk menghubungkan

kabel RS-232 ke masukan PLC.

3.2.2 Rangkaian Elektronik

Rangkaian elektronik pada Gambar 3.3 adalah rangkaian yang ada di dalam box.

Pada rangkaian tersebut sensor LDR dihubungkan dengan pin A1 pada Arduino Uno R3.

Pada rangkaian sensor LDR dan dilengkapi dengan resistor 10 kῼ untuk mengamankan

sensor LDR terhadap sumber VCC dan sebagai pembagi tegangan. Kedua sensor berbasis

I2C dihubungkan dengan pin Arduino SDA (A4) dan SCL (A5) sesuai dengan ketentuan

komunikasi I2C. Ketiga sensor mendapat supply tegangan dari pin VCC board Arduino

Uno.

Rangkaian IC MAX232 berfungsi untuk mengubah mengubah level sinyal dari

Arduino Uno agar sesuai dengan level port RS-232. Rangkaian IC MAX232 terdapat

dalam modul RS232 to TTL Converter yang akan dihubungkan pada PD0 (RX) dan PD1

(TX) Arduino Uno. Penggunaan pin TX dan RX karena merupakan jalur untuk dapat

melakukan mengirim (transmisi) dan menerima (receive) data. Port DB9 digunakan dalam

penelitian sebagai port komunikasi serial RS-232. Kabel RS-232 akan menghubungkan

antara mikrokontroler dengan PLC.

Gambar 3. 3. Rangkain Elektronik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 52: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

34

3.2.3. Sensor LDR

Sensor LDR berfungsi sebagai input berbasis analog. Rangkaian sensor LDR

menggunakan rangkaian pembagi tegangan untuk menghitung tegangan analog. Nilai dari

Vout dapat dipengaruhi oleh resistansi LDR dan resistor pull-down. Berdasarkan artikel

yang dibuat Lady Ada (Adafruit Industries) nilai resistor pull-down yang digunakan

adalah 10Kῼ dan 1Kῼ dengan sumber tegangan (VCC) sebesar 5 volt [18]. Gambar 3.4

menunjukkan rangkaian elektronik sensor LDR dengan nilai resistor pull-down 10Kῼ dan

1Kῼ.

(a) Pull-down 10 Kῼ (b) Pull-down 1 Kῼ

Kedua rangkaian pada gambar 3.4 memiliki perbedaan pada tegangan keluaran yang

dihasilkan. Berikut ini adalah perbandingan perhitungan tegangan keluaran dari rangkaian

(a) dan (b) menggunakan persamaan 2.2. Sebagai contoh untuk membandingankannya

dilakukan dengan menentukan nilai resistansi LDR yang sama yaitu 10Kῼ, 1.5Kῼ dan 200

ῼ .

Perhitungan dengan resistansi pull-down 10Kῼ :

Tabel 3. 1. Hasil Perhitungan dengan resistansi pull-down 10Kῼ

No Intensitas Cahaya (Lux) Resistansi LDR (ῼ) Vin (volt)

1 14 10.000 2,5

2 200 1.500 4,3

3 8500 200 4,9

Gambar 3. 4. Rangkain Sensor LDR

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 53: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

35

Perhitungan dengan resistansi pull-down 1Kῼ :

Tabel 3. 2. Hasil Perhitungan dengan resistansi pull-down 1Kῼ

Hasil perbandingan menunjukkan bahwa dengan menggunakan resistansi pull-down

10Kῼ untuk mencapai tegangan saturasi (5 volt) akan lebih cepat dibandingkan rangkaian

dengan menggunakan resistansi pull-down 1 Kῼ. Hasil perhitungan dengan menggunakan

resistansi pull-down 1 Kῼ menunjukkan tegangan keluaran yang dihasilkan (Vin) memiliki

jangkauan yang lebih lebar yaitu 0,45 volt sampai 4,16 volt ,selain itu masih dapat

menghasilkan intensitas cahaya sekitar 8500 lux, karena keadaan tegangan saturasinya 5

volt, sehingga tegangan keluaran (Vin) masih dapat digunakan sebesar 0,84 volt dari

perhitungan 5 – 4,16 = 0,84 volt. Berdasarkan hasil perbandingan yang diperoleh, maka

penelitian menggunakan rangkaian LDR pull-down 1 Kῼ.

Pada penelitian ini tegangan yang diinginkan sebagai input pin analog Arduino Uno

berkisar 0,15 volt saat intensitas cahaya berkurang (gelap) dengan nilai sebesar 25 Lux

sampai dengan 4,5 volt saat intensitas cahaya bertambah (terang) dengan nilai mencapai

lebih dari 8000 Lux. Perancangan sinyal ADC menggunakan konversi sebesar 10 bit atau 0

– 1023, karena ADC pada ATmega 328 memiliki resolusi 10 bit. Persamaan 2.1 untuk

menghitung nilai tegangan masukkan terhadap nilai ADC 10 bit. Pada penelitian nilai dari

tegangan referensi (Vref) menggunakan fitur yang sudah tersedia pada board Arduino Uno

yaitu sebesar 5 volt. Berikut ini adalah contoh perhitungan ADC dengan menggunakan

tabel 3.2 sebagai nilai tegangan inputnya (Vin) menggunakan persamaan 2.1 :

No Intensitas Cahaya (Lux) Resistansi LDR (ῼ) Vin (volt)

1 14 10.000 0,45

2 200 1.500 2

3 8500 200 4,16

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 54: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

36

Hasil contoh perhitungan tegangan masukan dapat dilihat pada Tabel 3.3. Perhitungan

diambil sejumlah 3 sample contoh data. Nilai ADC dapat di hasil melalui tegangan input

pada rangkaian LDR.

Tabel 3. 3. Hasil perhitungan ADC dan Vin

3.2.4. Modul Sensor Type MPU 6050 dan BMP180

Peneliti menggunakan modul MPU 6050 sebagai sensor gyroscope. Pergerakkan dari

sensor ini adalah terhadap sumbu X, Y dan Z, sehingga pemasangan pada alat (hardware)

ditambahkan dengan suatu kabel jumper agar dapat bergerak lebih fleksibel. MPU 6050

dapat digunakan secara baik dengan melakukan kalibrasi terlebih dahulu. Kalibrasi

dilakukan pada saat inisialisasi. Sensor MPU 6050 memiliki address I2C dengan alamat

sensor 0 x 68 atau 0 x 69, akan digunakan sebagai protokol I2C.

Modul BMP 180 digunakan untuk mendeteksi tekanan dan suhu. Sebelum

menggunakan sensor ini juga harus dilakukan kalibrasi terlebih dahulu. Sensor MPU 6050

dan BMP 180 menggunakan protokol I2C sebagai komunikasi data. Perhitungan sensor

sudah dilakukan di dalam modul, peneliti cukup melakukan kalibrasi untuk mendapatkan

data. Alamat sensor BMP 180 adalah 0 x 77. Pemograman dilakukan dengan memanggil

alamat address sensor.

3.3 Perancangan Perangkat Lunak

Diagram alir perancangan Analog to Digital Converter terdiri dari beberapa tahap

dan proses, mulai dari proses keseluruhan sistem, pengolahan data hingga output. Tahapan-

tahapan tersebut dilakukan didalam mikrokontroler dan juga PLC. Diagram alir pada

mikrokontroler menunjukkan pemrosesan data mulai dari data yang ditangkap oleh sensor

dan data yang akan dikirim menuju memori PLC. Diagram alir pada PLC menunjukkan

persiapan dalam menerima data yang dikirim oleh mikrokontroler agar dapat tersimpan

didalam memori PLC sesuai dengan alamat memori dari masing-masing sensor.

No Vin (volt) ADC

1 0,45 93

2 2 409

3 4,16 851

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 55: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

37

Perancangan perangkat lunak juga berkaitan dengan alur atau logika program pada

mikrokontroler dan PLC.

.

3.3.1. Diagram Alir pada Arduino

Gambar 3.5 pada sisi bagian kiri menunjukkan diagram alir pada mikrokontroler

Arduino. Program diawali dengan konfigurasi port A0 pada Arduino yang akan digunakan

sebagai masukan sensor LDR. Pengalamatan untuk sensor-sensor berbasis I2C. Inisialisasi

untuk menyatakan bahwa Arduino berperan sebagai master dan sensor-sensor sebagai

slave berdasarkan protokol I2C. Selanjutnya pengaturan komunikasi yang digunakan

sebagai proses pengiriman data. Konfigurasikan pin TX dan RX pada board Arduino

dengan menghubungkannya dihubungkan pada pin TX dan RX RS-232 to TTL Converter.

Komunikasi pada mikrokontroler disesuaikan dengan PLC yaitu memiliki baud rate 9600

bps, even parity dan bit data.

Gambar 3. 5. Diagram Alir pada Arduino dan PLC

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 56: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

38

3.3.2. Diagram Alir Sub Rutin Input Sensor

Terdapat 3 masukan sensor dengan type sensor yang berbeda. Sub rutin input sensor

seperti yang ditunjukkan gambar 3.6 menyatakan bahwa mikrokontroler akan

mendeteksi/membaca masukan sensor secara otomatis. Arti dari mendeteksi secara

otomatis adalah ketika port board Arduino yang sudah di inisialisasi pada awal proses akan

terpasang sesuai dengan sensor-sensor yang digunakan, kemudian data yang dibaca sensor

akan langsung diproses oleh mikrokontroler.

.

Gambar 3.6 menunjukkan urutan dari jenis sensor akan yang di eksekusi oleh

program ketika semua sensor terpasang sebagai input. Urutan tersebut juga memiliki

dominasi pengambilan data oleh sensor yang akan dikirm ke PLC. Dominasi pertama

adalah sensor cahaya, dominasi kedua adalah sensor gyroscope dan dominasi ketiga adalah

sensor suhu dan tekanan. Pada saat mikrokontroler mendeteksi bahwa ada masukan pada

Gambar 3. 6. Diagram Alir Sub Rutin Input Sensor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 57: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

39

port A0 dari sensor LDR, maka secara otomatis akan dilakukan proses pembacaan dan

pengolahan sinyal analog untuk diubah menjadi sinyal digital. Proses pendeteksian sensor

LDR oleh mikrokontroler berdasarkan pada tegangan yang masuk pada port A0 dari

rangkaian gambar 3.4. Pada sensor berbasis I2C, ketika mikrokontroler mendeteksi adanya

type sensor yang sesuai dengan address sensor yang sudah di inisialisasi pada I2C bus

(SCL dan SDA), maka akan dilakukan proses pengolahan data. Mikrokontroler dapat

membaca address sensor yang terdapat pada I2C bus melalui program I2C Scanner.

3.3.3. Diagram Alir Mikrokontroler Memproses Data

Gambar 3.7 menunjukkan perancangan pemrosesan data pada mikrokontroler.

Pemograman pengolahan data sensor pada mikrokontroler meliputi pengolahan data ADC,

pemrosesan data dari sensor berbasis I2C dan pengemasan data menyesuaikan dengan

format data yang dapat di baca PLC yaitu Command Frame. Pengolahan data ADC

merupakan pengubah data analog menjadi data digital. Resolusi ADC yang digunakan

adalah 10 bit, menyesuaikan dengan kemampuan ATmega382. Pada sensor berbasis I2C

mikrokontroler mempersiapkan pemanggilan I2C address sensor dan I2C bus sesuai

dengan protokol I2C. Data yang disiapkan untuk komunikasi I2C sejumlah 16 bit,

Gambar 3. 7. Diagram Alir Pemrosesan Data pada Mikrokontroler

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 58: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

40

menyesuaikan dengan kemampuan sensor yang digunakan. Proses komunikasi yang terjadi

adalah mikrokontroler (Master) melakukan pemanggilan terhadap sensor (Slave) melalui 7

bit data dari address sensornya. Mikrokontroler diatur pada mode Read (R) yang

menandakan mikrokontroler bertugas hanya membaca data. Jika pemanggilan di respon

oleh sensor dengan mengirim sinyal ACK maka komunikasi pengiriman data dapat

dilakukan.

Data dari sensor akan dikemas dalam bentuk command frame. Proses pengemasan

bertujuan agar data dapat diterima oleh response frame pada PLC. Proses pembentukan

command frame dimulai dengan memberi kode komunikasi PLC, kode ini berupa karakter

―@‖, selanjutnya pemberian identitas PLC yang akan digunakan dalam perancangan.

Mode operasi pada header code adalah DM Area Write dinyatakan dengan simbol WD,

karena PLC berperan menulis data didalam memori. Beggining word dalam command

frame yang dapat digunakan mulai dari DM 6144 sampai DM 6655. Pada akhir frame akan

dilakukan penggabungan FCS dan terminatornya.

Gambar 3.8 menunjukkan format data Command Frame DM Area Write. Berikut ini

adalah contoh pengemasan data dari sensor LDR dengan nilai 900 dan beginning word

ditetapkan pada DM 6145. Pengemasan datanya adalah @00 WD 6145 0900 FCS * .

Nilai FCS dari format data tersebut selalu berubah-ubah berdasarkan data yang diberikan

oleh sensor. Perhitungan FCS akan dilakukan menggunakan program pada mikrokontroler

dengan menggunakan logika XOR. Berdasarkan contoh tersebut maka logika pembentukan

FCS nya adalah @ XOR W XOR 6 XOR 1 sampai XOR 9 XOR 0 XOR 0, dengan

terlebih dahulu mengubah dalam bentuk ASCII dan untuk hasilnya atau nilai FCS nya

berupa hexadesimal. Pengemasan dilakukan untuk setiap data sensor yang akan

dikirimkan.

Gambar 3. 8. Command Frame DM Area Write

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 59: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

41

3.3.4. Diagram Alir pada PLC

Gambar 3.5 pada sisi bagian kanan menunjukkan diagram alir pemrosesan setelah

mikrokontroler mengirim data secara serial melalui kabel RS-232. Inisialisasi yang

dilakukan meliputi ketentuan komunikasi antara mikrokontroler dan PLC (Sub bab 3.4),

pembuatan ladder dan pengaturan alamat memori penyimpanan data pada PLC. DM

dipilih sebagai memori penyimpanan, karena memiliki kapasitas word yang banyak, yaitu

sejumlah 2,026 words (1 word = 16 bit). Tabel 3.4 menunjukkan alamat memori

penyimpanan dari masing-masing data sensor.

Tabel 3. 4. Alamat memori penyimpanan data

Setiap sensor disediakan satu alamat memori DM, sehingga setiap sensornya

memiliki kapasitas data sejumlah 16 bit. Jenis data yang disimpan adalah BCD (Binary

Coded Decimal). Konversi data BCD lebih memudahkan proses pengkonversiannya,

karena dilakukan secara tahap demi tahap untuk menghasilkan bilangan desimal.

3.4. Perancangan Komunikasi antara Mikrokontroler dengan PLC

Prosedur standar komunikasi host link yang akan dirancang pada PLC CPM2A

adalah memiliki baud rate 9600 bps, 1 start bit, 7 bit data, 2 stop bit, even parity.

Komunikasi host link akan diterapkan dalam perancangan, sebagai metode komunikasi

antara mikrokontroler dengan PLC CPM2A. Mikrokontroler berperan sebagai host dan

PLC berperan sebagai link tujuan dari pengiriman data. Command frame akan dikirim oleh

mikrokontroler menuju link (PLC). PLC akan menerima data dalam bentuk response

frame.

3.4.1. Mode Operasi PLC

Pengaturan mode operasi pada PLC merupakan bagian penting dalam komunikasi

antara mikrokontroler dengan PLC. Pada perancangan PLC akan diatur pada mode operasi

Jenis Sensor Alamat Memori

LDR DM 0001

Temperatur DM 0002

Pressure DM 0003

Gyroscope sudut X DM 0004

Gyroscope sudut Y DM 0005

Gyroscope sudut Z DM 0006

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 60: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

42

monitor. Pemilihan mode operasi monitor karena isi pada memori PLC dituntut untuk

selalu mengalami perubahan atau pembaharuan data. Mode operasi monitor juga dapat

memproses perintah command frame yang dibutuhkan dalam perancangan. Gambar 3.8

menunjukkan pengaturan command frame agar PLC dalam mode operasi monitor.

Instruksi untuk mengatur agar PLC berada pada mode monitor dapat dilihat pada

Tabel 3.5 Mode monitor dapat dilakukan dengan mengisi frame data dengan bilangan 02.

Tabel 3. 5. Mode monitor PLC

3.4.2. Pengaturan Komunikasi

Pada perancangan menggunakan PLC CPM2A yang memiliki 2 port, yaitu

peripheral port dan RS-232C port, sehingga dibutuhkan pengaturan untuk kedua port

tersebut. Pengaturan pada setiap port tersebut berkaitan dengan memori area PLC yang

dialamatkan pada alamat memori. Tabel 3.6 menunjukkan pengaturan komunikasi port

peripheral dan port RS-232C.

Tabel 3. 6. Pengaturan Komunikasi Host Link [15]

3.4.3. Konfigurasi Koneksi Mikrokontroler ke PLC

Koneksi antara mikrokontroler dengan PLC menggunakan kabel RS-232. Gambar

3.9 menunjukkan konfigurasi koneksi menggunakan RS-232. Jenis konektor yang

digunakan adalah DB9, karena menyesuikan port dari PLC CPM2A.

Instruksi Keterangan

@00SC02 Mode PLC I MONITOR

Pengaturan Peripheral port RS-232C port Pilih

Mode DM 6650 DM 6645 0 : Host Link

Baud Rate DM 6651 DM 6646 03 : 9,600

Gambar 3. 9. Command Frame untuk pengaturan mode PLC

Gambar 3. 10. Konfigurasi Konektor RS-232

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 61: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

43

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi proses monitoring data, Gambar hardware yang telah dibuat,

pengujian komunikasi mikrokontroler dengan PLC dalam proses pengiriman data sensor,

hasil pengambilan data, pembahasan data yang diperoleh, dan pembahasan program

mikrokontroler . Pembahasan data yang diperoleh meliputi hasil pengambilan data sensor,

dan penyimpanan data sensor di dalam memori PLC. Data-data yang diperoleh dapat

menunjukkan sistem bekerja dengan baik atau tidak.

4.1. Implementasi Sistem

4.1.1. Proses Monitoring Data

Penelitian ini dirancang menggunakan laptop/PC yang terhubung dengan PLC

melalui RS-232 Adapter model CPM1-CIF01 untuk memantau data sensor yang tersimpan

pada memori PLC. Berdasarkan referensi pada data sheet PLC OMRON proses monitoring

data juga dapat menggunakan OMRON Programming Console R001. Proses monitoring

dapat dilakukan dengan menggunakan laptop/PC dan OMRON Programming Console

R001. Setiap data sensor disimpan dalam bentuk heksadesimal dan BCD (Binary to

Decimal Converter), dengan alamat sensor yang berbeda-beda. Peneliti menempatkan

bentuk data heksadesimal dan BCD dalam memori yang berbeda karena data yang dikirim

oleh Arduino dalam bentuk heksadesimal sedangkan untuk mempermudah proses

pengamatan nilai setiap sensor menggunakan bilangan desimal (BCD). Alamat akses

format data heksadesimal dan BCD pada masing-masing sensor ditunjukkan pada tabel

4.1.

Tabel 4. 1. Alamat Akses Data Sensor pada Memori DM PLC

No Jenis Sensor

Alamat

Memori

(Heksadesimal)

Alamat

Memori

(BCD)

1 LDR DM1 DM9

2 Temperatur DM2 DM10

3 Pressure DM3 DM11

Gambar 4.1 menunjukkan monitoring data menggunakan ladder diagram CX-

Programmer pada laptop/PC. Ladder menunjukkan alamat memori DM PLC yang

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 62: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

44

digunakan sebagai penyimpanan data sensor. Peneliti dapat memantau nilai dari sensor-

sensor yang digunakan secara bersamaan dan real time.

Gambar 4.2 memperlihatkan proses monitoring data menggunakan OMRON

Programming Console R001. Programming Console menggunakan peripheral port,

sehingga penggunaan port bergantian dengan RS-232 Adapter model CPM1-CIF01. Data

yang ditampilkan bersifat real time sesuai dengan data yang dikirim. Cara untuk

mengakses alamat memori pada Programming Console dapat dilihat pada lampiran.

4.1.2. Bentuk Fisik dan Proses Kerja Perangkat Keras

Gambar 4. 1. Hasil Monitoring Menggunakan PC/laptop

Gambar 4. 2. Hasil Monitoring Menggunakan Programming Console

Gambar 4. 3. Perangkat Keras Keseluruhan Sistem Menggunakan

Laptop/PC atau Programming Console

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 63: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

45

Perangkat keras keseluruhan sistem terdapat pada gambar 4.3 yang terdiri dari suatu

box, PLC OMRON CPM2A, Kabel RS232 dan OMRON Programming Console R001 atau

laptop/PC. Permukaan atas box terdapat tempat yang digunakan untuk memasang sensor

tipe analog (sensor LDR) dan tipe I2C (modul BMP180). Kabel warna merah pada

permukaan box digunakan sebagai acuan pemasangan sensor. Kabel merah menandakan

tegangan masukan (Vin) untuk sensor yang akan dipasang. Kabel hitam sebagai input

analog pada bagian ―TIPE ANALOG‖ dan ground pada bagian ―TIPE I2C‖. Kabel hijau

untuk jalur SCL dan kabel kuning untuk jalur SDA. Gambar 4.5 memperlihatkan

permukaan box dan komponen-komponen yang terdapat di dalam box. Komponen itu

terdiri dari Arduino Uno, rangkaian elektronik sensor LDR, modul RS232 to TTL

Converter . Perangkat didalam box saling terhubung dengan menggunakan kabel sebagai

penghubung.

4.2. Hasil dan Analisis Pengujian Sistem

Analisis dan hasil implementasi sistem dapat diketahui setelah melakukan pengujian,

berikut ini adalah hasil dan analisisnya.

4.2.1. Komunikasi Mikrokontroler dengan PLC.

Pengujian komunikasi mikrokontroler Arduino Uno dengan PLC CPM2A dilakukan

dengan cara memantau data yang terkirim dari mikrokontroler dan data yang diterima oleh

PLC. Pengamatan data yang dikirim dari mikrokontroler menggunakan aplikasi Terminal

dan untuk mengetahui data yang diterima PLC menggunakan ladder pada laptop atau

Programming Console . Aplikasi Terminal dipilih untuk memantau data karena pada serial

monitor arduino memiliki konfigurasi default 8 bit data, no parity, 1 bit stop, sedangkan

konfigurasi komunikasi pada PLC menggunakan protokol Host-Link (7 data bit, even

parity, 2 bit stop). Konfigurasi serial komunikasi pada aplikasi Terminal dapat diatur

Gambar 4. 4 Modul Analog to Digital Converter

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 64: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

46

menyesuaikan konfigurasi protokol Host-Link. Pilih com port yang akan diamati untuk

komunikasi data, kemudian pilih ―Connected‖ untuk menghubungkan (Gambar 4.5).

.

Gambar 4.5 adalah proses monitoring data menggunakan aplikasi Terminal dan

Gambar 4.6 menunjukkan monitoring data tersimpan di dalam memori DM PLC

menggunakan Programming Console. Format data yang akan dikirim berdasarkan

perancangan BAB III gambar 3.8, sehingga data yang tertampil di aplikasi Terminal

berbeda dengan tampilan data yang ada di Programming Console (gambar 4.6). Aplikasi

Terminal dapat memantau data dengan menyesuaikan konfigurasi komunikasi yang

terdapat pada perancangan, yaitu baudrate 9600, 7 bit data, even parity, 2 bit stop.

Nilai yang tertampil pada aplikasi Terminal dan Programming Console akan berubah

mengikuti nilai data sensor yang diolah Arduino. Pengolahan data berupa data ADC untuk

sensor cahaya dan data sensor berbasis I2C. Pengiriman data sensor dari mikrokontroler

Arduino menuju PLC OMRON CPM2A dalam bentuk heksadesimal. Pengiriman data

Gambar 4. 5 Data terkirim dari mikrokontroler pada aplikasi Terminal

Gambar 4. 6 Data diterima PLC

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 65: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

47

dalam bentuk heksadesimal, berdasarakan referensi data sheet PLC dan pengujian

menunjukkan bahwa format penerimaan data oleh PLC dalam bentuk heksadesimal

(Gambar 4.7). Peneliti mencoba menguji dengan mengirim data dari mikrokontroler

Arduino dalam bentuk BCD (Binary to Decimal Converter) dan hasilnya seperti

ditunjukkan Gambar 4.7. Gambar 4.7 menunjukkan bahwa data BCD (Binary to Decimal

Converter) yang terkirim akan terbaca oleh PLC OMRON CPM2A sebagai data

heksadesimal.

Berdasarkan Tabel 4.1 memperlihatkan data yang terkirim dari Arduino dan data

yang diterima oleh PLC memiliki nilai yang sesuai. Data yang diterima berisi 4 karakter,

yaitu dapat berupa angka dan huruf dan setiap satu karakter menempati 4 bit (satu nibble)

dari memori DM PLC CPM2A, sehingga 16 bit (satu word) memori DM PLC CPM2A

dapat menampung 4 karakter. PLC akan merespons dari format data yang terkirim dan

akan mengambil 16 bit data (4 karakter) seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.8.

Tabel 4. 2. Data yang terkirim dan data yang tertampil.

No Data Terkirim Data Diterima

1 @00WD0001002B22* 002B

2 @00WD00020BC858* 0BC8

3 @00WD00030B7623* 0B76

4 @00WD0001034550* 0345

5 @00WD000211FF51* 11FF

Gambar 4. 7. Nilai BCD Terbaca sebagai Nilai Heksadesimal

Gambar 4. 8 Pengambilan Data Sensor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 66: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

48

4.2.2. Pengujian Sensor Cahaya(LDR)

Pengujian sensor LDR dilakukan dengan mengukur tegangan yang keluar dari

rangkaian elektronik LDR (gambar 3.4 (b)) menggunakan Multimeter Sanwa CD800A.

Rangkaian elektronik LDR menggunakan resistor pull-down 1Kῼ. Pengukuran tegangan

dilakukan mulai dari tegangan keluaran minimal rangkaian LDR sampai dengan tegangan

keluaran maksimalnya, yaitu mulai dari 0,201 volt hingga 4,204 volt. Peneliti

membandingkan perubahan nilai tegangan terhadap intensitas cahaya, dengan

menggunakan Lutron lx-100 Light Meter, didapat hasil saat tegangan 0,201 volt, intensitas

cahayanya 20 lux dan saat 4,204 volt, intensitas cahayanya 18350 lux. Nilai jangkauan

intensitas cahaya berbeda dengan perancangan, perbedaan dapat disebabkan oleh alat

instrumentasi yang berbeda ketika melakukan pengukuran. Pada saat perancangan peneliti

menggunakan aplikasi lux meter pada handphone sedangkan saat pengujian data

menggunakan Lutron lx-100 Light Meter. Peneliti memilih untuk mengganti alat

instrumentasi, karena lutron lx-100 Light Meter memiliki spesifikasi yang jelas. Batas

minimal dan maksimal pengukuran tegangan memiliki selisih dengan tabel 3.2, yaitu 0,249

volt (minimal 0,450 – 0,201 = 0,249) dan 0,044 volt (maksimal 4,204 - 4,160 = 0,044).

Pengambilan data tegangan keluaran sensor dilakukan setiap perubahan ± 0,2 volt. Tabel

4.3 menunjukkan hasil perhitungan perubahan nilai ADC berdasarkan nilai pengukuran

tegangan keluaran sensor. Perhitungan ADC menggunakan persamaan 2.1 didapat hasil

bahwa saat tegangan 0,201 volt nilai ADC = 41,12 dan ketika 4,204 volt nilai ADC =

860,14. Berikut ini adalah sample data perhitungan teori ADC menggunakan persamaan

2.1:

1) Perhitungan dengan tegangan keluaran terukur 0,203 volt.

2) Perhitungan dengan tegangan keluaran terukur 4,204 volt.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 67: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

49

Tabel 4. 3 Data Hasil Pengujian Sensor LDR

No Intensitas

Cahaya (lux)

Tegangan Keluaran Sensor

Cahaya (volt) Data Terkirim

Data Tersimpan Didalam Memori PLC Perhitungan Teori

ADC Galat ADC

Memori DM 1 (Heksadesimal)

Memori DM 9 (BCD)

1 20 0,201 @00WD0001002858* 0028 40 41,12 2,81%

2 40 0,401 @00WD0001005453* 0054 84 82,04 2,33%

3 80 0,604 @00WD000100815B* 0081 129 123,58 4,20%

4 120 0,801 @00WD000100AB51* 00AB 171 163,88 4,16%

5 190 1,053 @00WD000100E027* 00E0 224 215,44 3,82%

6 240 1,209 @00WD0001010053* 0100 256 247,36 3,37%

7 320 1,401 @00WD0001012859* 0128 296 286,64 3,16%

8 440 1,610 @00WD0001015553* 0155 341 329,41 3,40%

9 520 1,806 @00WD0001017054* 0170 368 369,51 0,41%

10 760 2,023 @00WD000101AF54* 01AF 431 413,91 3,97%

11 980 2,221 @00WD000101DA56* 01DA 474 454,42 4,13%

12 1290 2,411 @00WD0001020151* 0201 513 493,29 3,84%

13 1730 2,624 @00WD000102285A* 0228 552 536,87 2,74%

14 2090 2,816 @00WD000102485C* 0248 584 576,15 1,34%

15 2720 3,011 @00WD0001027453* 0274 628 616,05 1,90%

16 3880 3,223 @00WD000102A120* 02A1 673 659,43 2,02%

17 5410 3,432 @00WD000102C82B* 02C8 712 702,19 1,38%

18 8060 3,624 @00WD000102F620* 02F6 758 741,47 2,18%

19 1250 3,811 @00WD0001032053* 0320 800 779,73 2,53%

20 1530 4,010 @00WD000103485D* 0348 840 820,45 2,33%

21 18350 4,204 @00WD0001037157* 0371 881 860,14 2,37%

Rata-rata 2,78%

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 68: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

50

Pengujian keberhasilan proses pengiriman data ADC sensor LDR menuju PLC

dilakukan dengan cara membandingkan data yang dikirim oleh mikrokontroler dengan data

yang diterima PLC. Monitoring pengambilan data yang tersimpan didalam memori PLC

menggunakan ladder pada laptop seperti ditunjukkan gambar 4.9. Berdasarkan Tabel 4.3

kolom 4 (―Data Terkirim‖) data yang dikirim oleh mikrokontroler dan data yang tersimpan

di memori DM 1 PLC memiliki nilai yang sama, menunjukkan bahwa pengiriman data

berhasil dilakukan. Penyimpanan data sensor LDR dalam bentuk heksadesimal (DM 1) dan

BCD (DM 9). Modul Analog to Digital Converter dapat melakukan pengolahan data ADC

sensor LDR dan mengirimnya ke PLC untuk disimpan di memori DM PLC.

Gambar 4.10 menunjukkan grafik hasil perbandingan nilai ADC yang diperoleh dari

perhitungan secara teori dan pengamatan pada memori DM 9 (BCD) PLC. Grafik

menunjukkan bahwa nilai ADC linier. Data berdasarkan tabel 4.3 dan proses pengambilan

data dilakukan secara bersamaan sejumlah 21 data. Nilai galat terbesar adalah 4,20% dan

nilai galat terkecil adalah 0,41%, jika dirata-rata galat perbandingan ADC sebesar 2,78%.

Nilai galat dapat disebabkan oleh sensitivitas perubahan nilai sensor terhadap intensitas

cahaya, sehingga pengamatan ketika peneliti mengambil data kurang cermat dan terdapat

Gambar 4. 9. Monitoring Data DM 1 dan DM 9

Gambar 4. 10. Grafik Perbandingan Data ADC

0,00

200,00

400,00

600,00

800,00

1000,00

0 200 400 600 800 1000Per

hit

un

gan

Teo

ri A

DC

ADC pada Memori DM 9

Perbandingan Data ADC

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 69: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

51

tunda pada proses transmisi data. Berdasarkan grafik dan tabel 4.3 menunjukkan indikator

kesesuaian data ADC perhitungan dengan ADC sistem sebesar 97, 22%.

4.2.3. Pengujian Sensor Suhu dan Tekanan (BMP180)

Pengujian sensor BMP180 dilakukan untuk mengetahui berhasil atau tidak data

sensor berbasis I2C dikirim menggunakan mikrokontroler untuk disimpan pada memori

PLC Omron CPM2A. Sensor BMP180 dapat mendeteksi suhu dan tekanan secara

bersamaan. Pengambilan data dilakukan mulai dari sensor BMP180 berkomunikasi

menggunkan protol I2C hingga data tersimpan di memori DM PLC Omron. Pembacaan

nilai suhu pada sensor BMP180 akan dibandingkan dengan instrumentasi suhu, untuk

menguji jika sistem Modul Analog to Digital Converter diterapkan sebagai alat

instrumentasi.

4.2.3.1. Komunikasi I2C Pada Sensor BMP180

Pengujian protokol komunikasi I2C (Inter-Integrated Circuit) dilakukan dengan

mengamati jalur I2C (SDA dan SCL) menggunakan osiloskop untuk mengetahui paket

data yang dikirim menuju mikrokontroler. Setiap gelombang mewakili kondisi dan data

sensor yang dikirim dalam bentuk digital ( 0 dan 1). Paket data yang dikirm dalam bentuk

bilangan biner. Mikrokontroler mengirimkan sinyal clock (SCL) sebagai pemicu dan pada

jalur sinyal (SDA) sebagai jalur pengiriman data. Konversi ADC pada sensor BMP 180

adalah 16 bit (1 EEPROM = 16 bit), namun untuk menampung satu jenis data

menggunakan 8 bit. Gambar 4.13 menunjukkan satu paket data gelombang berisi 8 bit.

Gambar 4. 11. Gelombang Keseluruhan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 70: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

52

Gambar 4. 12. Kondisi Gelombang ―START‖

Gambar 4. 13. Address dan Data Sensor

Gambar 4. 14 Kondisi Gelombang ―STOP‖

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 71: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

53

Pengamatan dilakukan dengan dengan melihat setiap clock gelombang SCL

(gelombang ke-2 berwarna biru) terhadap gelombang SDA (gelombang ke-1 berwarna

kuning) yang ditunjukkan pada gambar 4.11. Dalam satu kali pengiriman paket data,

diawali dengan keadaan ―START‖ dilanjutkan alamat sensor, data sensor suhu dan data

sensor tekanan berakhir dengan keadaan ―STOP‖. Pada gelombang diawali dengan

keadaan ―IDLE‖, keadaan ini memperlihatkan kondisi tidak adanya proses pengiriman

data. Gambar 4.12 dan 4.14 memperlihatkan kondisi ―IDLE‖ terjadi sebelum pembentukan

paket data dan sesudah paket data selesai. Sensor BMP180 memiliki 3 bagian sinyal ,

masing-masing bernilai 8 bit data seperti ditunjukkan pada gambar 4.11.

Pengiriman data dimulai ketika keadaan ―START‖ terjadi, yaitu saat gelombang SCL

dalam kondisi ―high‖ dan SDA dalam kondisi ―falling edge‖ (gambar 4.12). Isi didalam

paket data menggunakan protokol I2C meliputi alamat data, data suhu dan data tekanan.

Slave address memiliki 7 bit data dapat ditunjukkan oleh nomer 1 (gambar 4.13) , pada bit

ke 8 (nomer 2 gambar 4.13) gelombang SDA berada pada kondisi 0, yang berarti sensor

dalam keadaan ―write‖. Setelah mengetahui slave address dan kondisi bit ke 8 maka

didapat nilai biner 11101110 (heksadesimal = 0xEE) merupakan address modul BMP180

[12]. Perubahan kondisi data (SDA) terjadi ketika sinyal clock (SCL) rising edge. Pada bit

ke 9 (nomer 3 gambar 4.13) menyatakan nilai acknowledge by slave (ACKS) agar address

sensor dapat dikenali. Pada gelombang ke dua dan ketiga (gambar 4.11) merupakan data

sensor, yaitu data suhu dan data tekanan. Setelah address sensor selesai dikirim, BMP180

sebagai slave akan menanggapi bahwa data telah diterima oleh master, dengan mengirim

sinyal acknowledge by slave (ACKS) pada bit ke 9, pembacaan dimulai dari kondisi SDA

“high” dan kondisi SCL ―low‖ (berdasarkan sinyal gambar 4.13) data akan diakhiri

dengan nilai ACK. Setelah itu BMP180 menanggapi bahwa data telah diterima oleh

master, dengan cara mengirim sinyal ACKS maka pembacaan tekanan dimulai dengan

kondisi SDA ―“high” dan kondisi SCL ―low‖. Paket data selesai pada keadaan ―STOP‖

saat kondisi SCL ―high‖ dan SDA ―rising edge‖ (gambar 4.14).

4.2.3.2. Hasil Pengujian Sensor Suhu BMP180

Pembacaan suhu pada BMP180 memiliki resolusi 0,1 C0 dan memiliki 16 bit data

[12], sehingga nilai data suhu memiliki ketelitian angka dibelakang koma. Data dengan

ketelitian angka dibelakang koma tidak dapat disimpan di dalam memori DM PLC

CPM2A. Peneliti mengubah tampilan angka output sensor suhu melalui program

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 72: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

54

mikrokontroler agar data sensor suhu dapat disimpan didalam memori DM PLC, sehingga

permasalahan tersebut dapat diselesaikan. Sebagai contoh, nilai sensor suhu = 29,30

setelah dilakukan pengubahan output sensor suhu = 2930 (tanda koma dihilangkan). Nilai

output sensor suhu yang telah dihilangkan tanda komanya akan diubah menjadi

heksadesimal untuk dikirim ke PLC. Data yang akan dikirim harus diubah menjadi

heksadesimal untuk menyesuaikan dengan penerima data (PLC).

Data dalam bentuk heksadesimal (DM 1) akan diubah menjadi data BCD untuk

mempermudah pengamatan dan untuk menyesuaikan dengan data keluaran sensor suhu.

Pada tabel 4.4 menunjukkan nilai BCD sensor suhu tersimpan didalam memori DM 10,

dan untuk melihat pembacaan nilai sensor suhu sesungguhnya (resolusi 0,1 C0) terdapat

pada tabel kolom ―Konversi Pembacaan Nilai BCD‖.

Pengujian suhu pada sensor BMP180 dilakukan dengan mengamati proses

pengiriman data suhu mulai dari mikrokontroler Arduino sampai dengan memori DM PLC.

Gambar 4.15 menunjukkan pengamatan data sensor suhu pada memori DM PLC

menggunakan ladder (laptop). Data sensor suhu yang dikirim dalam bentuk heksadesimal

dengan alamat penyimpanan memori DM 1 PLC. Pengujian terhadap data yang dikirim

dilakukan sejumlah 62 kali dan hasilnya sesuai. Berdasarkan data tabel 4.4, tabel 4.5 dan

tabel 4.6 menunjukkan bahwa pengiriman data sensor suhu berhasil dilakukan dan dapat

disimpan dimemori PLC. Pengambilan data suhu dimulai dari suhu 4,89 C0

(01E9

heksadesimal) sampai dengan 64,87 C0

(1957 heksadesimal) dengan perubahan suhu ±1

C0

. Perlakuan untuk mendukung perubahan suhu menggunakan air es dan lampu dimmer

100W. Modul Analog to Digital Converter berhasil menggunakan sensor berbasis protokol

I2C (sensor suhu BMP180) dan berhasil mengirim data dari sensor suhu untuk disimpan

di dalam memori DM PLC Omron CPM2A

Gambar 4. 15. Monitoring Data DM 2 dan DM 10

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 73: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

55

Tabel 4. 4. Data Hasil Pengujian Sensor Suhu BMP180

No

Data Terkirim

Data Tersimpan

Konversi Pembacaan Nilai

BCD (Celcius)

Termometer (Celcius)

Galat Sebagai Alat Ukur Memori DM2

(Heksadesimal) Memori DM 10

(BCD)

1 @00WD000201E92C* 01E9 489 4,89 3,9 20,25%

2 @00WD0002020556* 0205 517 5,17 4,1 20,70%

3 @00WD0002025A27* 025A 602 6,02 4,9 18,60%

4 @00WD000202C222* 02C2 706 7,06 5,1 27,76%

5 @00WD0002032858* 0328 808 8,08 6,6 18,32%

6 @00WD0002038F2C* 038F 911 9,11 7,5 17,67%

7 @00WD000203F420* 03F4 1012 10,12 8,5 16,01%

8 @00WD0002045150* 0451 1105 11,05 9,2 16,74%

9 @00WD000204B82F* 04B8 1208 12,08 10,3 14,74%

10 @00WD000205195C* 0519 1305 13,05 11,1 14,94%

11 @00WD0002057B21* 057B 1403 14,03 12,0 14,47%

12 @00WD000205E021* 05E0 1504 15,04 12,9 14,23%

13 @00WD0002064655* 0646 1606 16,06 14,2 11,58%

14 @00WD000206AB54* 06AB 1707 17,07 14,5 15,06%

15 @00WD0002071057* 0710 1808 18,08 14,8 18,14%

16 @00WD0002077051* 0770 1904 19,04 15,1 20,69%

17 @00WD000207D82A* 07D8 2008 20,08 15,4 23,31%

18 @00WD0002083852* 0838 2104 21,04 16,2 23,00%

19 @00WD0002089A21* 089A 2202 22,02 17,8 19,16%

20 @00WD000208FE5A* 08FE 2302 23,02 19,5 15,29%

21 @00WD000209635D* 0963 2403 24,03 22,1 8,03%

22 @00WD000209C72C* 09C7 2503 25,03 24,1 3,72%

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 74: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

56

Tabel 4. 5. (Lanjutan) Data Hasil Pengujian Sensor Suhu BMP180

No Data Terkirim

Data Tersimpan

Konversi Pembacaan Nilai

BCD (Celcius)

Termometer (Celcius)

Galat Sebagai Alat Ukur Memori DM2

(Heksadesimal) Memori DM 10

(BCD)

23 @00WD00020A2E57* 0A2E 2606 26,06 26,5 1,69%

24 @00WD00020AA352* 0AA3 2723 27,23 28,0 2,83%

25 @00WD00020AF751* 0AF7 2807 28,07 28,5 1,53%

26 @00WD00020B5620* 0B56 2902 29,02 29,1 0,28%

27 @00WD00020BC858* 0BC8 3016 30,16 29,5 2,19%

28 @00WD00020C2323* 0C23 3107 31,07 29,9 3,77%

29 @00WD00020C912A* 0C91 3217 32,17 30,4 5,50%

30 @00WD00020CEE22* 0CEE 3310 33,10 31,1 6,04%

31 @00WD00020D4A50* 0D4A 3402 34,02 31,7 6,82%

32 @00WD00020DAE21* 0DAE 3502 35,02 32,2 8,05%

33 @00WD00020E1C56* 0E1C 3612 36,12 32,9 8,91%

34 @00WD00020E7A52* 0E7A 3706 37,06 33,5 9,61%

35 @00WD00020EDF26* 0EDF 3807 38,07 34,2 10,17%

36 @00WD00020F4023* 0F40 3904 39,04 35,1 10,09%

37 @00WD00020FA157* 0FA1 4001 40,01 35,9 10,27%

38 @00WD0002100E25* 100E 4110 41,10 36,8 10,46%

39 @00WD0002106D22* 106D 4205 42,05 37,6 10,58%

40 @00WD000210D125* 10D1 4305 43,05 38,5 10,57%

41 @00WD000211385A* 1138 4408 44,08 39,2 11,07%

42 @00WD0002119F2E* 119F 4511 45,11 40,3 10,66%

43 @00WD000211FF51* 11FF 4607 46,07 41,2 10,57%

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 75: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

57

Tabel 4. 6. (Lanjutan) Data Hasil Pengujian Sensor Suhu BMP180

No Data Terkirim

Data Tersimpan

Konversi Pembacaan Nilai

BCD (Celcius)

Termometer (Celcius)

Galat Sebagai Alat Ukur

Memori DM2 (Heksadesimal)

Memori DM 10 (BCD)

44 @00WD0002126551* 1265 4709 47,09 42,0 10,81%

45 @00WD000212CA50* 12CA 4810 48,10 43,0 10,60%

46 @00WD0002132958* 1329 4905 49,05 44,1 10,09%

47 @00WD000213905A* 1390 5008 50,08 45,2 9,74%

48 @00WD000213F326* 13F3 5107 51,07 46,0 9,93%

49 @00WD0002145958* 1459 5209 52,09 47,3 9,20%

50 @00WD000214B721* 14B7 5303 53,03 48,3 8,92%

51 @00WD0002151D20* 151D 5405 54,05 49,6 8,23%

52 @00WD0002157E27* 157E 5502 55,02 50,6 8,03%

53 @00WD000215EC53* 15EC 5612 56,12 52,0 7,34%

54 @00WD000216485A* 1648 5704 57,04 52,9 7,26%

55 @00WD000216AC54* 16AC 5804 58,04 54,1 6,79%

56 @00WD0002171F20* 171F 5919 59,19 55,7 5,90%

57 @00WD0002177C23* 177C 6012 60,12 56,9 5,36%

58 @00WD000217D724* 17D7 6103 61,03 57,9 5,13%

59 @00WD000218405C* 1840 6208 62,08 58,8 5,28%

60 @00WD000218A128* 18A1 6305 63,05 60,0 4,84%

61 @00WD0002190A28* 190A 6410 64,10 61,0 4,84%

62 @00WD000219575B* 1957 6487 64,87 61,8 4,73%

Rata - rata 10,76%

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 76: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

58

Data sensor suhu BMP180 yang disimpan didalam memori PLC (BCD DM 10) akan

dibandingkan dengan termometer digital seri T110, untuk mengetahui kemampuan Modul

Analog to Digital Converter (ADC) sebagai instrumentasi pengukuran suhu. Gambar 4.16

menunjukkan grafik perbandingan suhu. Pembacaan suhu Termometer dan Modul ADC

memiliki nilai yang linier pada suhu 35 C0

hingga 62 C0 .Pengambilan data Modul ADC

dan termometer dilakukan secara bersamaan dengan perlakuan yang sama. Pembacaan

suhu menggunakan Modul ADC mulai dari 4,89 C0 sampai dengan 64,87 C

0 dan

pembacaan suhu termometer mulai dari 3,9 C0 hingga 61,8 C

0 (data pada tabel 4.4 – tabel

4.6). Hasil perbandingan pembacaan suhu Modul ADC dan termometer T110 memiliki

galat 10,76%. Nilai galat dapat disebabkan oleh perbedaan spesifikasi sensor suhu,

sensitivitas pembacaan suhu dan ketelitian angka dibelakang koma.

Gambar 4. 16. Grafik Perbandingan Pengukuran Suhu

4.2.3.3. Hasil Pengujian Sensor Tekanan BMP180

Pengujian tekanan udara dilakukan dengan membandingkan tekanan udara pada

ketinggian tempat yang berbeda-beda. Ketinggian diambil dari setiap lantai tingkat Gedung

Barat Kampus III Universitas Sanata Dharma sejumlah 4 tingkat. Tabel 4.7

memperlihatkan hasil pengujian mendeteksi tekanan udara dan penyimpanan nilai tekanan

udara didalam memori DM PLC Omron. Konsep pengiriman data sensor tekanan sama

seperti pengiriman data sensor suhu, yaitu dilakukan pengolahan data agar tidak terdapat

nilai bilangan koma kemudian mengubahnya menjadi heksadesimal dan mengirimnya ke

PLC untuk disimpan di dalam memori DM. Alamat memori DM 3 sebagai penyimpanan

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00Nil

ai

Su

hu

Ter

mom

eter

T110

Nilai Suhu Memori DM 10

Perbandingan Instrumentasi Nilai Suhu

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 77: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

59

data heksadesimal dan DM 11 untuk penyimpanan nilai BCD. Gambar 4.17

memperlihatkan monitoring data sensor tekanan.

Resolusi data output sensor tekanan adalah 0,01 hPa [12]. Penelitian menggunakan

satuan tekanan dalam inch mercury (inHg). Nilai konversi 1 hPa = 1 milibar = 0,0295301

inHg. Sensor Tekanan BMP180 memiliki nilai absolute accuracy pressure 300 sampai

dengan 1100 hPa [12]. Penggunaan satuan inHg karena menyesuaikan daya tampung

memori PLC. Memori PLC dapat menampung data sebanyak 4 karakter. Contoh nilai

tekanan 996,23 milibar, lalu diubah ke heksadesimal dengan menghilangkan koma, dari

99623 desimal menjadi 18527 heksadesimal (memiliki 5 karakter), sedangkan jika dalam

satuan inHg (996,23 milibar = 29,41 inHg) nilai heksadesimal dari 2941 adalah B7D (3

karakter). Berdasarkan tabel 4.7 menunjukkan bahwa Modul Analog to Digital Converter

berhasil menggunakan sensor berbasis protokol I2C (sensor tekanan BMP180) dan

berhasil mengirim data dari sensor tekanan untuk disimpan di dalam memori DM PLC

Omron CPM2A.

Tabel 4. 7. Data Hasil Pengujian Sensor Tekanan BMP180

4.2.4. Pengujian Sensor Gyroscope (MPU6050)

Pengujian data sensor gyroscope dilakukan dengan mengamati mulai dari

komunikasi protokol I2C pada sensor MPU6050 pengolahan data pada mikrokontroler

hingga pengujian pengiriman data menuju memori DM PLC. Data sensor gyroscope

berupa perubahan sumbu x, y dan z.

No

Tempat Pengambilan

Data

Data Terkirim

Data Tersimpan

Pembacaan Nilai Suhu pada Memori DM 11

(inHg) Memori DM 3

(Heksadesimal) Memori DM

11 (BCD)

1 Lantai 1 @00WD00030B7623* 0B76 2934 29,34

2 Lantai 2 @00WD00030B7623* 0B76 2934 29,34

3 Lantai 3 @00WD00030B7722* 0B77 2935 29,35

4 Lantai 4 @00WD00030B7B2C* 0B79 2937 29,37

Gambar 4. 17. Monitoring data sensor tekanan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 78: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

60

4.2.4.1. Komunikasi I2C pada sensor MPU6050

Pengamatan komunikasi menggunakan protokol I2C dengan menggukan osiloskop.

Gelombang akan menunjukkan data yang dikirim ke mikrokontroler dengan menggunakan

Gambar 4. 18. Gelombang ―START‖ dan ―DATA‖

Gambar 4. 19. Keadaan ―TIDAK ADA DATA‖

Gambar 4. 20. Gelombang Kondisi ―STOP‖

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 79: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

61

jalur SDA dan SCL. Berikut ini adalah hasil pengamatan pengiriman sinyal gyro sumbu x,

sumbu y dan sumbu z.

Gambar 4.18 memperlihatkan pengiriman data dimulai dari ―START‖ kemudian

address sensor dan data sensor. Sensor MPU 6050 dapat mengukur data gyroscope,

accelerometer. Penelitian hanya membutuhkan data gyroscope sehingga data yang dikirim

hanya untuk gyroscope seperti ditunjukkan pada gambar 4.19. Paket data diakhiri dengan

kondisi ―STOP‖ pada gambar 4.20.

Pengiriman data sensor gyroscope dari mikrokontroler ke dalam memori DM PLC

belum dapat dilakukan. Data gyroscope memiliki nilai negatif, sehingga pengolahan data

yang akan dikirim oleh mikrokontroler berbeda dengan sensor LDR dan BMP180. Data

sensor gyroscope pada mikrokontroler ditunjukkan pada gambar 4.23.

Gambar 4. 21. Data Pengukuran Gyroscope

Berdasarkan referensi pada datasheet PLC Omron CPM2A data dengan jenis signed

(negatif dan positif) dapat diubah dengan menggunakan perhitungan komplemen dua.

4.3. Pembahasan Perangkat Lunak

Perancangan sistem analog to digital converter dan pengiriman data sensor berbasis

I2C menggunakan mikrokontroler arduino uno sebagai pemrosesan data yang akan dikirim

ke memori DM PLC CPM2A. Pemrograman sistem menggunakan software Arduino IDE.

Pemograman memiliki beberapa bagian, yaitu Inisialisasi, Program Perhitungan FCS dan

Program Pengiriman Data Sensor. Monitoring data sensor pada PLC Omron CPM2A

menggunakan software CX-Programmer.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 80: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

62

4.3.1. Inisialisasi

Inisialisasi program dimulai dengan header code dan variabel global yang akan

digunakan untuk memasukkan perintah dan fungsi. Gambar 4.22 menunjukkan keterangan

inisialisasi yang digunakan dalam pemrograman, yaitu :

1. <AnalogScanner.h>, berisi parameter-parameter untuk mendeteksi sensor yang

terdapat pada pin analog. Pin A1 digunakan sebagai inisialisasi input sensor.

AnalogScanner scanner sebagai objek pemanggilan dari library.

2. <SFE_BMP180.h> header pengukuran menggunakan sensor BMP180.

SFE_BMP180 pressure sebagai objek data.

3. <Wire.h>. digunakan agar komunikasi I2C pada sensor BMP180 dapat dilakukan.

4. Konfigurasi komunikasi serial pada mikrokontroler adalah 9600 baud rate, 7 bit data

Even Parity dan 2 bit stop (9600, SERIAL_7E2).

5. Variabel tipe data ―scanOrder‖ , ―analog ― adalah integer, dan pada

―SCAN_COUNT‘ adalah konstanta integer.

4.3.2. Program Perhitungan FCS

Format data yang akan dikirim ke PLC harus memiliki Frame Chek Sequence

(FCS). Gambar 2.29 digunakan sebagai logika pembuatan program FCS. Berikut ini adalah

penjelasan program FCS pada gambar 4.23.

1. ―unsigned char HitungFCS(char *ubah, int panjangString )‖ . Tipe data yang

digunakan adalah char, karena data yang akan dihitung adalah karakter. ―char

*ubah‖ data pointer ―ubah‖ adalah data yang akan di hitung dan ―int

panjangString‖adalah jumlah data ―ubah‖.

2. ―unsigned char sum = 0‖ adalah tempat untuk menampung hasil data dari

perhitungan XOR pada setiap bitnya. Nilai didalam ―sum‖ akan terus berubah

seiring perhitungan XOR pada setiap bit data.

#include <AnalogScanner.h>

#include <SFE_BMP180.h>

#include <Wire.h>

AnalogScanner scanner;

SFE_BMP180 pressure;

int scanOrder[] = {A1};

const int SCAN_COUNT = sizeof(scanOrder) / sizeof(scanOrder[0]);

int analog = A1;

Gambar 4. 22 Program Inisialisasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 81: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

63

3. Logika ―for‖ pada program mulai dari ―int i‖ sampai dengan ―panjangString‖

menunjukkan setiap perhitungan bit data mulai dari 0 hingga panjang data

didalam variabel ―panjangString‖, looping data terus terjadi hingga akhir bit

pada data ―panjangString‖.

4.3.3. Program Pengiriman Data

4.3.3.1 Program Pendeteksi Sensor

Mikrokontroler akan mendeteksi apakah terdapat sensor pada masukan. Setelah

terbaca salah satu jenis sensor LDR atau BMP180 , dapat juga terdeteksi sensor LDR dan

BMP180 secara bersamaan. Program pembacaan sensor LDR ditunjukkan pada gambar

4.24 dan program pendeteksi sensor BMP180 terdapat pada gambar 4.25. Pada program

pendeteksi LDR, program akan membaca ―ada sensor ― jika terdapat tegangan masuk pada

pin A1 lebih dari atau sama dengan 0,10 volt, dan jika kurang dari 0,10 volt maka akan

terdeteksi ―tidak ada sensor LDR‖. Hasil dapat dilihat pada memori PLC, jika data pada

memori perubah ketika sensor diberikan perlakuan maka sensor berhasil dibaca dan data

dapat terkirim.

unsigned char HitungFCS(char *ubah, int panjangString )

{ unsigned char sum = 0;

for (int i = 0; i < panjangString; i++)

{ sum ^= *(ubah + i);

}

return sum;

}

void loop()

{

for (int a = 0; a < SCAN_COUNT; ++a) {

if (a >= 0)

{

float tegangan = scanner.getValue(scanOrder[a]) * (5.0 / 1023.0);

if (tegangan >= 0.10) {

Analog(); }

if (tegangan < 0.10) {

break; }

}

Gambar 4. 23. Perhitungan FCS

Gambar 4. 24. Pendeteksi Sensor LDR

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 82: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

64

4.3.3.2 Program Pengiriman Data Sensor LDR dan BMP180

Pengiriman data dari mikrokontroler dapat dilakukan dengan terlebih dahulu

mengirimkan perintah monitor ke PLC. Karakter ―@00SC0252‖ adalah perintah untuk

menghidupkan Mode Monitor PLC. Gambar 4.26 menunjukkan perintah monitor.

Serial.begin(9600, SERIAL_7E2);

Serial.print("@00SC0252");

Serial.println(char(13));

Gambar 4.27 menunjukkan list program untuk pengiriman data analog dari sensor

LDR. Pengolahan data sensor analog dilakukan didalam fungsi void Analog(). Pembacaan

nilai analog sensor menggunakan perintah ―analogRead‖ dengan tipe data String. Ubah

bentuk data analog dalam heksadesimal dengan huruf kapital menggunakan UpperCase().

PLC menerima data 4 karakter, sehingga data yang dikirim harus menyesuaikan. Program

untuk mengetahui panjang data sensor analog menggunakan length() pada baris

―intpanjangSen1‖. Panjang data heksadesimal dari sensor analog selalu berubah-ubah,

sehingga digunakan logika if dengan kondisi berdasarkan panjang datanya. Data (string1)

akan digabungkan dengan string ―@00WD0001‖ sebagai perintah Write DM PLC dan

alamat memori PLC (DM 1). Menyesuaikan daya tampung PLC (4 karakter) dengan cara

memberikan 3 logika if yaitu:―@00WD00010‖,―@00WD000100‖dan ―@00WD0001000‖.

Hasil penggabungan perintah Write DM PLC akan menjadi String3. String3 akan diubah

menjadi array dengan perintah string3.toCharArray dan akan menajadi variabel baru ―char

ubah‖. Elemen array berdasarkan panjang data string3. Selanjutnya perhitungan FCS dapat

dilakukan dengan memanggil fungsi Hitung FCS. Perhitungan FCS dilakukan pada array

―ubah‖ dan ―panjangString‖ sebagai jumlah batas eksekusi perhitungn FCS. Hasil

perhitungan FCS akan ditempatkan pada char buf[5]. Selanjutnya string3 digabungkan

dengan hasil perhitungan FCS (buf) dan penambahan terminator ―*‖. Hasil penggabungan

ditempatkan pada String data. Kirim String data menggunakan Serial.print(data) dan kirim

karakter 13 dengan Serial.println(char(13)).

while (!Serial);

if (pressure.begin());

else

{

while (1);

}

Gambar 4. 25. Pendeteksi Sensor BMP180

Gambar 4. 26. Perintah Monitor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 83: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

65

Pengolahan data sensor BMP180 sampai dengan pengiriman data suhu dan tekanan

dilakukan didalam void BMP180(). Tipe data sensor suhu dan tekanan menggunakan

double, dengan T sebagai variabel suhu dan P sebagai variabel tekanan seperti ditunjukkan

gambar 4.28.

void Analog()

{

String string1 = String(analogRead(analog), HEX);

string1.toUpperCase();

int panjangSen1 = string1.length();

String string3;

if (panjangSen1 == 3)

{

string3 = String("@00WD00010" + string1);

}

if (panjangSen1 == 2)

{

string3 = String("@00WD000100" + string1);

}

if (panjangSen1 == 1)

{

string3 = String("@00WD0001000" + string1);

}

int panjangString = string3.length();

char ubah [panjangString];

string3.toCharArray(ubah, panjangString + 1 );

unsigned char chek = HitungFCS (ubah, panjangString);

char buf[5];

int nilai = (chek);

snprintf(buf, sizeof(buf), "%X", nilai);

ubah[panjangString] = buf[0];

ubah[panjangString + 1] = buf[1];

String data = string3 + buf + '*' ;

Serial.print(data);

Serial.println(char(13));

delay(50);

}

Gambar 4. 27. List Program Pengiriman Data Analog

void BMP180()

{

char status;

double T, P;

Gambar 4. 28. Inisialisasi Suhu dan Tekanan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 84: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

66

Gambar 4.29 menunjukkan program pengolahan data suhu untuk menyesuaikan

dengan perintah Write DM PLC dan alamat memori PLC (DM 2). Satuan nilai suhu dalam

Celcius. Int suhu = (T*100) nilai suhu yang terbaca oleh sensor dikalikan 100 (T*100)

untuk menghilangkan tanda koma, sehingga menjadi bilangan bulat desimal dan

ditempatkan pada variabel ―suhu‖ (int suhu). Tanda koma dihilangkan karena

menyesuaikan dengan format penyimpanan PLC. Nilai pada variabel ―suhu‖ akan diubah

menjadi heksadesimal dan mengubahnya menjadi tipe data String. Nilai heksadesimal

dalam bentuk huruf kapital (string1.toUpperCase();). Panjang data heksadesimal sensor

suhu selalu berubah-ubah, pembacaan panjang data terdapat pada ―int panjangSen3 =

string1.length();‖. Logika if digunakan untuk menggabungkan perintah Write DM PLC dan

alamat memori PLC berdasarkan perubahan panjang data, sehingga data yang terkirim

memiliki 4 karakter (daya tampung memori PLC). Kondisi panjang data akan menentukan

penggabungan ―@00WD0002‖, ―@00WD00020‖ dan ―@00WD000200‖ dengan data

sensor (string1).

List program pengolahan sensor tekanan hingga penggabungan perintah Write DM

PLC dan alamat memori PLC terdapat pada Gambar 4.30. Satuan pembacaan tekanan

dalam Inch of mercury (inHg). Pada baris ―double inHg = (P * 0.0295333727); ― adalah

konversi dari milibar menjadi inHg. Pembacaan sensor dalam milibar dinyatakan pada

variabel P, sehingga untuk mengubahnya dikalikan dengan 0.0295333727 (1 milibar =

//Suhu

status = pressure.getTemperature(T);

if (status != 0)

{

int suhu = (T * 100);

String string1 = String (suhu, HEX);

string1.toUpperCase();

int panjangSen2 = string1.length();

String string3;

if (panjangSen2 == 4)

{

string3 = String("@00WD0002" + string1);

}

if (panjangSen2 == 3)

{

string3 = String("@00WD00020" + string1);

}

if (panjangSen2 == 2)

{

string3 = String("@00WD000200" + string1);

}

Gambar 4. 29. List Program Suhu

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 85: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

67

0.0295333727 inHg). Selanjutnya secara konsep sama seperti program pengolahan sensor

suhu yaitu data diubah menjadi heksadesimal (bentuk kapital), pembacaan panjang data

sensor tekanan serta penambahan perintah Write DM PLC dan alamat memori PLC (DM

3) dengan menerapkan logika if. Pada logika if dengan kondisi "@00WD00030" dan

"@00WD000300" akan digabungkan dengan data sensor tekanan (string1), sehingga

membentuk paket data.

Gambar 4. 30. List Program Tekanan

Program pengiriman data sensor suhu dan tekanan memiliki kemiripan secara konsep

logika. Kemiripan bagian program ditunjukkan pada gambar 4.31. Format data yang sudah

lengkap memiliki perintah Write DM PLC dan alamat memori PLC (contoh

:"@00WD0003002A"), selanjutnya akan diubah menjadi array dengan perintah

toCharArray. Pemanggilan fungsi Hitung FCS dilakukan untuk menghitung data yang

telah diubah menjadi array pada variabel ―ubah‖. Hasil perhitungan FCS akan ditampung

pada char buf[5]. Pada baris snprintf(buf, sizeof(buf), "%X", nilai) untuk mengubah

variabel buf dan check menjadi data string. Nilai hasil perhitungan FCS ditempatkan pada

buf[0] dan buf[1]. Pengiriman data dapat dilakukan setelah menggabungkan data sensor

dalam string (string3), hasil perhitungan FCS (buf) dan menambahkan terminator ―*‖.

Hasil penggabungan disimpan didalam String data. Data dikirim secara serial melalui

perintah Serial.print(data). Kirim karakter 13 sebagai carriage return dengan cara

Serial.println(char(13).

//Tekanan

status = pressure.getPressure(P, T);

if (status != 0)

{

double inHg = (P * 0.0295333727);

int tekanan = (inHg * 100);

String string1 = String (tekanan, HEX);

string1.toUpperCase();

int panjangSen3 = string1.length();

String string3;

if (panjangSen3 == 3)

{

string3 = String("@00WD00030" + string1);

}

if (panjangSen3 == 2)

{

string3 = String("@00WD000300" + string1);

}

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 86: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

68

4.3.4. Program Monitoring Data Memori PLC CPM2A

Program ladder untuk memantau data yang disimpan didalam memori PLC Omron

CPM2A ditunjukkan pada gambar 4.32. Contact untuk mengakses memori menggunakan

contact always on (P_On). Monitoring sensor cahaya terdapat pada alamat memori DM 1,

sensor suhu terdapat pada alamat memori DM 2 dan untuk sensor tekanan terdapat pada

alamat memori DM3. Bentuk data pada memori DM1, DM 2 dan DM 3 adalah

heksadesimal. Instruksi BCD digunakan untuk mengkonversi data heksadesimal menjadi

BCD. Data BCD sensor cahaya pada alamat memori DM 9, sensor suhu pada alamat

memori DM 10 dan sensor tekanan pada alamat memori DM 11.

int panjangString = string3.length();

char ubah [panjangString];

string3.toCharArray(ubah, panjangString + 1 );

unsigned char chek = HitungFCS (ubah, panjangString);

char buf[5];

int nilai = (chek);

snprintf(buf, sizeof(buf), "%X", nilai);

ubah[panjangString] = buf[0];

ubah[panjangString + 1] = buf[1];

String data = string3 + buf + '*' ;

Serial.print(data);

Serial.println(char(13));

delay(50);

Gambar 4. 31. List Program Pengiriman Data

Gambar 4. 32. Ladder monitoring Data Sensor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 87: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

69

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari hasil pengujian dan pengambilan data pada sistem analog to digital converter

untuk PLC menggunakan mikrokontroler, didapat kesimpulan sebagai berikut:

1. Komunikasi antara mikrokontroler dengan PLC Omron CPM2A melalui kabel RS232

berhasil dilakukan.

2. Mikrokontroler berhasil mengirim data analog dari sensor LDR (sensor berbasis

analog) untuk disimpan didalam memori DM PLC Omron CPM2A dengan

keberhasilan 100%.

3. Mikrokontroler berhasil melakukan pengiriman data suhu dan tekanan dari sensor

BMP180 (sensor berbasis I2C protokol) untuk disimpan didalam memori DM PLC

Omron CPM2A dengan keberhasilan 100%.

4. Modul Analog to Digital Converter berhasil mengolah data analog menjadi digital

dari sensor dan menyimpannya didalam memori PLC Omron CPM2A dengan

keberhasilan 100%.

5. Dari 3 buah sensor (LDR, BMP180 dan MPU6050) data yang berhasil disimpan

didalam memori DM PLC Omron CPM2A sejumlah 2 buah sensor yaitu sensor LDR

dan BMP180.

6. Modul Analog to Digital Converter dapat digunakan sebagai instrumentasi

pengukuran cahaya (sensor LDR) dengan galat 2,78%, pengukuran suhu (sensor

BMP180) dengan galat 10,76%.

5.2.Saran

Berikut ini dipaparkan beberapa saran untuk proses pengembangan penelitian

mengenai analog to digital converter untuk PLC menggunakan mikrokontroler:

1. Beberapa data sensor memiliki nilai signed (negatif atau positif), sehingga perlu

pengembangan dalam mengolah bilangan tipe signed.

2. Pertimbangkan pemilihan tipe dan jenis sensor untuk mendukung kinerja PLC,

sehingga dalam implementasi sensor yang digunakan dapat digunakan.

3. Sebaiknya ditambahkan suatu output atau aktuator agar data yang tersimpan dapat

diterapkan.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 88: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

70

DAFTAR PUSTAKA

[1] Bolton, William., 2004, Programmable Logic Controller (PLC): Sebuah Pengantar

(Edisi 3), Erlangga, Jakarta.

[2]Utomo, Hendro., Sadnowo, Ageng., S,Sri Ratna, -----,IMPLEMENTASI AUTOMATIC

TRANSFER SWITCH BERBASIS PLC PADA LABORATORIUM TEKNIK

ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS LAMPUNG, Jurusan

Teknik Elektro Universitas Lampung.

[3] -----, -----, Data Sheet CJ1W-AD/DA/MAD, OMRON.

[4] Irazabal, Jean-Marc., Blozis, Steve., 2003, AN10216-01 I2C MANUAL, Philips

Semiconductors.

[5] -----, -----, https://store.arduino.cc/usa/arduino-uno-rev3 diakses 3 November 2017.

[6] Bayle,Julien., 2013, C Programming for Arduino, Packt Publishing Ltd, Birmingham.

[7] Hariyanto, D., 2010, Analog to Digital Converter, http://staff.uny.ac.id/sites /default

/files /Teknik%20Antarmuka%20-%20ADC.pdf ,diakses pada 12 Februari 2018.

[8] ----, 2016 , Data Sheet Microcontroler ATmega382/P, Atmel.

[9] ------, ―Sensing and Control‖, www.honeywell.com/sensing, tanggal akses 5 November

2017.

[10] ----, -----, https://avrhelp.mcselec.com/index.html?using_the_i2c_protocol.htm diakses

3 November 2017.

[11] ----,2013, Data Sheet MPU-6000 and MPU-6050 Revision 3.4, Inven Sense Inc.

[12] ----,2013, Data Sheet BMP180 Digital Pressure Sensor, Bosch Sensortec.

[13]Omron. Sysmac CPM1/CPM1A/CPM2A/CPM2C/SRM1(-V2) Programmable

Controller: Programming Manual. Japan: Omron Corporation. 2008.

[14] Handajadi, Wiwik., Sholeh Ahmad., 2009, PEMBACAAN OUTPUT TIMBANGAN

DIGITAL JARAK JAUH DENGAN MENGGUNAKAN PEMPROGRAMAN VISUAL

BASIC 6.0, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri Institut Sains &

Teknologi AKPRIND Yogyakarta, vol. 2, no. 1, Juni 2009

[15] Juanda, Enjang Akhmad., 2010, Rancang Bangun Mesin Penjawab SMS Otomatis

Berbasis Mikrokontroler ATMega8535, Jurusan Pendidikan Teknik Elektro, FPTK

UPI. INKOM vol. IV, no. 2, Nov 2010.

[16] ---, ----, PLC Beginner Guide, http://dinus.ac.id/repository/docs /ajar /PLC_Beginner

_guide.pdf diakses 8 Februari 2018.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 89: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

71

[17] Kadang, Stenly., 2009, APLIKASI SCADA DALAM PROSES PASTEURISASI

PENGISIAN DAN PENGEPAKAN PRODUK SUSU KEMASAN PADA MINI DCS

BERBASIS PLC OMRON CPM2A, Tugas Akhir, Jurusan Teknik Elektro, FST,

Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

[18] Ada, L. (2017, Desember 26). Ada Fruit. Dipetik Maret 16, 2018, dari Ada Fruit

Learning System: https://learn.adafruit.com/photocells.

[19] ---, ---, CdS Photoresistor Manual GL55 Series, SENBA OPTICAL & ELECTRONIC

CO.,LTD..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 90: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

L1

LAMPIRAN

LISTING PROGRAM ARDUINO UNO

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 91: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

L2

#include <AnalogScanner.h>

#include <SFE_BMP180.h>

#include <Wire.h>

AnalogScanner scanner;

SFE_BMP180 pressure;

int scanOrder[] = {A1};

const int SCAN_COUNT = sizeof(scanOrder) / sizeof(scanOrder[0]);

int analog = A1;

void setup()

{

Serial.begin(9600, SERIAL_7E2);

Serial.print("@00SC0252");

Serial.println(char(13));

scanner.setScanOrder(SCAN_COUNT, scanOrder);

scanner.beginScanning();

while (!Serial);

if (pressure.begin());

else

{

while (1);

}

}

void loop()

{

for (int a = 0; a < SCAN_COUNT; ++a) {

if (a >= 0)

{

float tegangan = scanner.getValue(scanOrder[a]) * (5.0 / 1023.0);

if (tegangan >= 0.10) {

Analog();

}

if (tegangan < 0.10) {

break;

}

}

}

delay(50);

BMP180();

delay(50);

}

void Analog()

{

String string1 = String(analogRead(analog), HEX);

string1.toUpperCase();

int panjangSen1 = string1.length();

String string3;

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 92: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

L3

if (panjangSen1 == 3)

{

string3 = String("@00WD00010" + string1);

}

if (panjangSen1 == 2)

{

string3 = String("@00WD000100" + string1);

}

if (panjangSen1 == 1)

{

string3 = String("@00WD0001000" + string1);

}

int panjangString = string3.length();

char ubah [panjangString];

string3.toCharArray(ubah, panjangString + 1 );

unsigned char chek = HitungFCS (ubah, panjangString);

char buf[5];

int nilai = (chek);

snprintf(buf, sizeof(buf), "%X", nilai);

ubah[panjangString] = buf[0];

ubah[panjangString + 1] = buf[1];

String data = string3 + buf + '*' ;

Serial.print(data);

Serial.println(char(13));

delay(50);

}

void BMP180()

{

char status;

double T, P;

status = pressure.startTemperature();

if (status != 0)

{

delay(status);

//Suhu

status = pressure.getTemperature(T);

if (status != 0)

{

int suhu = (T * 100);

String string1 = String (suhu, HEX);

string1.toUpperCase();

int panjangSen2 = string1.length();

String string3;

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 93: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

L4

if (panjangSen2 == 4)

{

string3 = String("@00WD0002" + string1);

}

if (panjangSen2 == 3)

{

string3 = String("@00WD00020" + string1);

}

if (panjangSen2 == 2)

{

string3 = String("@00WD000200" + string1);

}

int panjangString = string3.length();

char ubah [panjangString];

string3.toCharArray(ubah, panjangString + 1 );

unsigned char chek = HitungFCS (ubah, panjangString);

char buf[5];

int nilai = (chek);

snprintf(buf, sizeof(buf), "%X", nilai);

ubah[panjangString] = buf[0];

ubah[panjangString + 1] = buf[1];

String data = string3 + buf + '*' ;

Serial.print(data);

Serial.println(char(13));

delay(50);

//Tekanan

status = pressure.startPressure(3);

if (status != 0)

{

delay(status);

status = pressure.getPressure(P, T);

if (status != 0)

{

double inHg = (P * 0.0295333727); //1 mbar = 0.02953 inHg; 1 inHg = 33.863753 mbar

int tekanan = (inHg * 100);

String string1 = String (tekanan, HEX);

string1.toUpperCase();

int panjangSen3 = string1.length();

String string3;

if (panjangSen3 == 3)

{

string3 = String("@00WD00030" + string1);

}

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 94: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

L5

if (panjangSen3 == 2)

{

string3 = String("@00WD000300" + string1);

}

//String string3 = String("@00WD0003" + string1);

int panjangString = string3.length();

char ubah [panjangString];

string3.toCharArray(ubah, panjangString + 1 );

unsigned char chek = HitungFCS (ubah, panjangString);

char buf[5]; //ubah check dalam HEX

//char fcs[3];

int nilai = (chek);

snprintf(buf, sizeof(buf), "%X", nilai);

ubah[panjangString] = buf[0];

ubah[panjangString + 1] = buf[1];

String data2 = string3 + buf + '*' ;

Serial.print(data2);

Serial.println(char(13));

delay(50);

}

}

}

}

}

unsigned char HitungFCS(char *ubah, int panjangString )

{ unsigned char sum = 0;

for (int i = 0; i < panjangString; i++)

{ sum ^= *(ubah + i);

}

return sum;

}

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 95: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

L6

LAMPIRAN

PROGRAM PLC

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 96: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

L7

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 97: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

L8

LAMPIRAN

CARA MEMANTAU DATA

MENGGUNAKAN PROGRAMMING

CONSOLE

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 98: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER UNTUK PLC MENGGUNAKAN ...repository.usd.ac.id/33257/2/145114024_full.pdf · analog dapat mendukung kemajuan produksi produk. Sensor analog tersebut membutuhkan

L9

Pemantauan Data Menggunakan Programming Console seperti berikut:

1. Pastikan arah kunci pada mode monitor.

2. Buka password dengan menekan keypad ―CLR‖ dilanjutkan ―MONTR‖.

3. Tekan ―MONTR‖ lalu tekan ―EM/DM‖ untuk memerintahkan monitoring memori

DM.

4. Pilih alamat memori yang akan diakses dengan menekan keypad angka (0-9).

5. Pada display Programming Console dapat menampilkan 3 akses alamat memori

dengan cara mengulang perintah no.3.

6. Menghapus atau mengurangi display alamat memori yang akan diakses dengan

menekan ―CLR‖.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI