bab ii dasar teori 2.1 tinjauan pustaka - repository.ump.ac.idrepository.ump.ac.id/558/3/dwi sahidin...

7

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi salah satunya bertujuan untuk

mempermudah dalam menyelesaikan suatu pekerjaan manusia. Sistem pemindah

bahan atau transportasi yang efektif dan efisien sangat dibutuhkan untuk menunjang

kemajuan dibidang perindustrian dan pembangunan gedung bertingkat, seperti

perhotelan, pusat perbelanjaan, perkantoran dan perumahan. Hal ini disebabkan

karena jumlah penduduk yang terus meningkat sementara lahan yang tersedia

semakin sempit, terutama didaerah lingkungan perkotaan sehingga gedung-gedung

bertingkat menjadi semakin banyak menjulang tinggi. Maka dengan membuat gedung

bertingkat bisa menjadi solusi dalam menanggulangi masalah kepadatan penduduk,

terutama di lingkungan perkotaan karena jumlah penduduk akan selalu terus

bertambah.

Pada setiap gedung bertingkat dibutuhkan suatu mesin/alat sebagai mesin

pengangkat untuk mendukung aktivitas pada gedung bertingkat dan disebut juga

sebagai transportasi pemindah vertikal. Salah satu sistem pengangkat yang sangat

penting dalam bidang perindustrian dan pembangunan gedung bertingkat dan

fasilitas pendukung gedung bertingkat adalah elevator atau lift. Lift dipergunakan

7

Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016

8

untuk mengefisiensikan waktu, jarak tempuh dan tenaga bagi manusia untuk menuju

lantai tujuan yang diinginkan dalam suatu gedung bertingkat tinggi.

Untuk perancangan pergerakan lift yang diatur secara otomatis tentu saja akan

merepotkan apabila simulasi kontrol otomatis dilakukan secara langsung pada lift

yang sesungguhnya. Maka dibuatlah perangkat simulasi lift gedung 3 lantai dirancang

sebagai simulator lift sehingga dapat diperhitungkan efisiensi, efektifitas, dan

fleksibilitas metode kontrol pada lift.

Materi yang berhubungan dengan sistem kendali simulasi lift banyak diangkat

sebagai judul untuk menyelesaikan studi di bidang Teknik, baik jurusan Teknik

Elektro, Teknik Informatika maupun Teknik Mesin. Tugas Akhir mahasiswa Teknik

Elektro Universitas Muhammadiyah Purwokerto (Asron, 2006), mengangkat judul

Simulasi Lift Berbasis Programmable Logic Controller (PLC) dalam tulisannya

Asron tidak membahas software apa yang digunakan dalam membuat diagram ladder

untuk mensimulasi lift dan tidak membahas karakteristik motor arus searah secara

mendalam, walaupun secara fisik kelengkapan lift Tugas Akhirnya sudah cukup baik

dengan adanya sensor berat, buka dan tutup pintu, serta LED indikator lantai lift.

Tugas Akhir lainnya misalnya dibuat oleh mahasiswa Sekolah Tinggi

Manajemen Informatika dan Teknik Komputer, Surabaya (Izuddin. Yasluk, 1998)

dengan judul Simulasi Pengontrolan Lift Menggunakan Progammable Logic

Controller (PLC). Tugas Akhir ini dibuat hanya sebagai cara kerja sistem lift yang

sebenarnya tanpa menggunakan sensor berat dalam simulasi lift.


9

Tugas Akhir yang dibuat mahasiswa Teknik Informatika Fakultas Teknik

Informatika Universitas Telkom, Bandung (Pernando, Diono, Tri Brotoharsono dan

Maman Abdurohman. 2010) dengan judul Analisis dan Perancangan Miniatur Lift

Menggunkan Mikrokontroler. Secara teknis pengontrolan mesin atau plant dengan

mikrokontroler relative lebih sulit. Hal ini terkait dengan perangkat keras dan

perangkat lunak dari mikrokontroler tersebut. Pengontrolan mesin atau plant dengan

mikrokontroler memerlukan perancangan pengkondisi sinyal tambahan pada port I/O

nya, dan umumnya pemrograman mikrokontroler ini dilakukan dengan menggunakan

bahasa C atau assembly yang relatif sulit dipelajari

Dalam penelusuran pustaka yang telah dilakukan, khususnya yang

berhubungan dengan materi PLC, dalam Tugas Akhir ini dibahas secara mendalam

tentang PLC yang digunakan dalam kendali lift dan software yang digunakan dalam

pembuatan program kendali lift.

2.2 Catu Daya

Catu daya atau power supply adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk

menyediakan daya yang dibutuhkan oleh rangkaian. Catu daya yang digunakan dalam

perancangan simulasi lift ini menggunakan transformator step down dengan

menggunakan teknik penyearahan.

Catu daya merupakan suatu rangkaian yang paling penting bagi sistem

elektronika. Ada dua sumber catu daya yaitu sumber AC dan sumber DC. Sumber


10

AC yaitu sumber tegangan bolak – balik, sedangkan sumber tegangan DC merupakan

sumber tegangan searah.

Gambar 2.1 Grafik Tegangan AC dan DC

Sumber tegangan AC berayun sewaktu-waktu pada kutub positif dan sewaktu-

waktu pada kutub negatif, sedangkan sumber DC selalu pada satu kutub saja, positif

saja atau negatif saja. Dari sumber AC dapat disearahkan menjadi sumber DC dengan

menggunakan rangkaian penyearah yang dibentuk dari dioda. Ada tiga macam

rangkaian penyearah dasar yaitu penyearah setengah gelombang, penyearah

gelombang penuh 2 dioda dan penyearah gelombang penuh sistem jembatan.


11

2.2.1 Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan

Penyearah sistem jembatan (bridge rectifier) adalah sebuah penyearah yang

menggunakan empat buah blok dioda yang disusun model jembatan. Penyearah

sistem jembatan mampu menghasilkan output gelombang penuh dari satu

gulungan transformator.

Gambar 2.2 Penyearah dengan Sistem Jembatan

Penyearah sistem jembatan disusun oleh empat blok dioda yang bekerja

secara bergantian pada tiap fase sinyal sinus. Prinsip kerja rangkaian penyearah

gelombang penuh sistem jembatan dapat dijelaskan melalui Gambar 2.3.


http://nulis-ilmu.blogspot.com/2015/06/mengenal-komponen-transformator.html

12

Gambar 2.3 Prinsip Kerja Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan

Pada rangkaian jembatan mendapatkan bagian positif dari siklus sinyal AC.

Maka D1 dan D3 hidup (on), karena mendapat bias maju. D2 dan D4 mati (off),

karena mendapat bias mundur. Sehingga arus i1 mengalir melalui D1, RL, dan D3.

Sedangkan apabila jembatan memperoleh bagian siklus negatif. Maka D2 dan D4

hidup (on), karena mendapat bias maju. D1 dan D3 mati (off), karena mendapat bias

mundur. Sehingga arus i2 mengalir melalui D2, RL, dan D4.

Arah arus i1 dan i2 yang melewati RL sebagaimana terlihat Pada Gambar 2.3

adalah sama, yaitu dari ujung atas RL menuju ground. Dengan demikian arus yang

mengalir ke beban merupakan penjumlahan dari dua arus i1 dan i2, dengan

menempati paruh waktu masing-masing.


13

Bentuk gelombang yang dihasilkan oleh penyearah gelombang penuh sistem

jembatan terkadang masih kasar, sehingga diperlukan adanya filter untuk membuang

bagian yang kasar. Filter yang paling sederhana adalah dengan memasang

kondensator paralel dengan beban. Misalnya dipasang pada rangkaian penyearah

gelombang penuh dengan sistem jembatan, maka rangkaiannya akan seperti gambar

di bawah ini :

Gambar 2.4 Filter Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan

Fungsi kapasitor pada rangkaian di atas untuk menekan ripple yang terjadi

dari proses penyearahan gelombang AC. Setelah dipasang filter kapasitor maka


14

output dari rangkaian penyearah gelombang penuh ini akan menjadi tegangan DC

(Direct Current).

2.2.2 Regulator Tegangan

Regulator tegangan adalah bagian power supply yang berfungsi untuk

memberikan stabilitas output pada suatu power supply. Output tegangan DC dari

penyearah tanpa regulator mempunyai kecenderungan berubah harganya saat

dioperasikan. Adanya perubahan pada masukan AC dan variasi beban merupakan

penyebab utama terjadinya ketidakstabilan pada power supply.

Pada sebagian peralatan elektronika, terjadinya perubahan catu daya akan

berakibat cukup serius. Untuk mendapatkan catu daya yang stabil diperlukan

regulator tegangan. Regulator tegangan untuk suatu power supply biasanya

menggunakan sirkuit terintegrasi (IC) atau menggunakan dioda zener. IC regulator

tegangan yang banyak dijumpai di pasaran antara lain IC regulator keluarga 78xx dan

LM317.

2.3 Saklar Tombol Tekan (Push Button Switch)

Saklar tombol tekan (Push button switch) adalah saklar sederhana yang

berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik dengan sistem

kerja tekan unlock (tidak mengunci). Sistem kerja unlock disini berarti saklar akan

bekerja sebagai device penghubung atau pemutus aliran arus listrik saat tombol


http://pcb.hol.es/index.php?option=com_content&view=article&id=5:sirkuit-terintegrasi-integrated-circuit-ic&catid=10:komponen-elektronika&Itemid=104

15

ditekan, dan saat tombol tidak ditekan (dilepas) maka saklar akan kembali pada

kondisi normal. Berdasarkan fungsi kerjanya yang menghubungkan dan memutuskan,

saklar tombol tekan mempunyai 2 tipe kontak yaitu NC (Normally Close) dan NO

(Normally Open).

1. NO (Normally Open), merupakan kontak terminal dimana kondisi normalnya

terbuka (aliran arus listrik tidak mengalir). Dan ketika tombol saklar ditekan,

kontak yang NO ini akan menjadi menutup (close) dan mengalirkan atau

menghubungkan arus listrik. Kontak NO digunakan sebagai penghubung atau

menyalakan sistem circuit (push button on).

2. NC (Normally Close), merupakan kontak terminal dimana kondisi normalnya

tertutup (mengalirkan arus litrik). Dan ketika tombol saklar ditekan, kontak NC

ini akan menjadi membuka (open), sehingga memutus aliran arus listrik. Kontak

NC digunakan sebagai pemutus atau mematikan sistem circuit (push button off).

Gambar 2.5 Kondisi Push Button Switch


16

2.4 Programmable Logic Controller (PLC)

Programmable logic controller (PLC) adalah perangkat untuk melaksanakan

fungsi kendali dan juga monitor yang dapat diprogram. Selain dikenal sebagai PLC,

perangkat ini juga disebut sebagai programmable controller atau programmable

binary system.

Pada dasarnya PLC merupakan suatu bentuk komputer. Perbedaan dengan

komputer pada umumnya (PC) adalah PLC ditujukan khusus untuk aplikasi industri

sehingga mempunyai beberapa karakteristik khusus. PLC telah dilengkapi dengan I/O

digital dengan koneksi dan level sinyal yang standar sehingga dapat langsung

dihubungkan dengan berbagai macam perangkat seperti saklar, lampu, relay ataupun

berbagai macam sensor dan aktuator.

Konstruksi PLC bersifat modular sehingga memudahkan dalam penggantian dan

penambahan fasilitas yang diperlukan. PLC juga relatif lebih tahan terhadap keadaan

di pabrik, misalnya kelembaban dan temperatur yang tinggi, serta gangguan dan

derau yang mungkin terdapat pada berbagai peralatan industri. Rangkaian kontrol

menggunakan PLC dibuat dengan software, sehingga bersifat fleksibel dan mudah

untuk dimodifikasi.


17

2.4.1 Struktur PLC

Komponen dari suatu PLC tidak jauh berbeda dengan komponen komputer pada

umumnya. Struktur dasar suatu PLC terdiri atas central processing unit, memori dan

modul input/output.

2.4.1.1 Central Processing Unit

Central Processing Unit (CPU) adalah otak dari suatu PLC yang bertugas

mengendalikan dan memonitor seluruh operasi PLC dengan cara melaksanakan

program yang terdapat pada memori. Sistem bus internal digunakan untuk

menghubungkan antara CPU dengan memori dan modul I/O di bawah kendali

CPU. CPU memerlukan detak (clock) dengan frekuensi tertentu yang dapat

dihasilakan oleh krisal kuarts eksternal ataupun rangkaian osilator RC. Detak

tersebut menentukan kecepatan operasi PLC dan dapat digunakan untuk

sinkronisasi semua elemen dalam sistem. Seluruh PLC modern menggunakan

mikroprosesor sebagai CPU.

2.4.1.2 Memori

Memori adalah peranti yang digunakan sebagai media penyimpanan, baik

program maupun data. PLC menggunakan piranti memori semikonduktor berupa

RAM ataupun ROM. Pada kebanyakan PLC RAM digunakan untuk

pengembangan program dan uji coba karena kemudahan dalam perubahan

program. Untuk mencegah hilangnya program dari RAM saat dilepas catu


18

dayanya sering kali PLC dilengkapi dengan batere. Setelah program dibuat dan

diuji coba, program dapat dimasukan ke EEPROM yang bersifat tetap.

Selain untuk menyimpan program memori pada PLC juga digunakan untuk

penyimpanan sementara status jalur I/O dan variabel fungsi internal seperti timer,

counter, penanda relay, hasil operasi aritmatika/logika dan lain-lain. Untuk

keperluan ini digunakan RAM.

2.4.1.3 Modul I/O

Modul I/O adalah pintu keluar/masuknya informasi dari dan ke PLC. Modul

ini dapat bergabung menjadi satu unit PLC ataupun berupa modul yang terpisah.

Modul input dan output berfungsi sebagai antarmuka antara komponen internal

PLC dengan piranti lain di luar PLC sehingga didalamnya terdapat fungsi

pengkondisian sinyal dan isolasi.

Modul I/O yang paling umum adalah modul I/O digital yang hanya

menerima/mengirim sinyal on/off saja. Meski kebanyakan komponen internal

PLC bekerja pada level tegangan TTL dan CMOS, yang berkisar antara 5 – 15

Volt, namun sinyal yang diproses dari/ke I/O digital biasanya berkisar antara 24

Volt sampai 240 Volt pada arus besar (hingga beberapa ampere). Dengan adanya

unit I/O ini PLC dapat langsung dihubungkan dengan piranti input dan output

tanpa harus melalui rangkaian perantara atau relay.


19

Setiap modul I/O dirancang untuk memudahkan proses koneksi peranti input

dan output dengan PLC. Untuk itu seluruh PLC dilengkapi dengan terminal

sekrup standar sehingga mudah dan cepat saat proses pengkabelan. Setiap

terminal I/O mempunyai alamat ataupun nomor jalur yang unik yang digunakan

saat pemrograman untuk mengidentifikasi masing-masing input dan output.

2.4.2 Operasi PLC

PLC mempunyai 3 operasi dasar yang dilakukan secara berurutan, yaitu :

1. Monitor input, yaitu membaca keadaan piranti input dan menyalin nilainya ke

memori.

2. Eksekusi program, yaitu melaksanakan program berdasarkan nilai input yang

terdapat pada memori untuk menghasilakan nilai output. Program berupa diagram

ladder dieksekusi dari kiri ke kanan, dari atas ke bawah.

3. Mengubah kondisi output berdasarkan hasil eksekusi program.

Ketiga proses tersebut membentuk siklus yang disebut proses scanning,

proses ini dilaksanakan secara berulang-ulang selama PLC beroperasi. Waktu yang

dibutuhkan pada satu kali scanning disebut waktu scanning (scanning time).


20

2.4.3 Pemrograman PLC TWIDO

Pada PLC ada empat metode/tipe bahasa pemrograman yang bisa digunakan,

namun keempat bahasa pemrograman tersebut tidak semua didukung oleh suatu PLC,

bahasa pemrograman yang digunakan tersebut adalah ladder diagram languages

(LD), Instruction list languages (IL)/statement list (SL), sequential function chart

(SFC)/grafcet languages, dan high-level languages (biasanya Visual Basic).

Namun umumnya bahasa pemrograman yang banyak didukung oleh PLC adalah

ladder diagram languages (LD) dan instruction list languages (IL). Bahasa diagram

ladder pada dasarnya adalah suatu perangkat simbol dari perintah yang digunakan

untuk menciptakan program pengontrol. Bahasa pemrograman tersebut dirancang

untuk mewakili sedekat mungkin penampakan sistem relay yang diberi pengawatan

yang secara garis besar berfungsi untuk mengontrol output yang didasarkan pada

kondisi input.

Program diagram ladder dapat ditampilkan pada layar monitor kemudian

elemen-elemen seperti kontak normally open, kontak normally closed, timer, counter,

compare blok, relay, dan lain-lain dinyatakan dalam bentuk gambar.

2.4.3.1 Pemrograman Menggunakan Diagram Ladder

Diagram ladder merupakan salah satu bahasa pemrograman yang didukung oleh

PLC Twido yang pembuatannya dapat dibuat melalui software TwidoSuite.

Pembuatan diagram ladder pada TwidoSuite terdiri dari beberapa rung, dan dari


21

masing-masing rung tersebut dapat dibuat diagram ladder yang dimulai dari bar sisi

kiri dan berakhir pada bar sisi kanan. Untuk menggunakan Twidosuite, klik icon

Twidosuite pada desktop seperti pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Icon Twidosuite

Untuk pertama kalinya, Twidosuite akan menampilkan tampilan seperti pada

Gambar 2.7. Pilihlah „Programming Mode‟ untuk memprogram PLC.

Gambar 2.7 Tampilan Menu Twidosuite


22

Layar program akan menuju ke Gambar 2.8, yaitu layar project management.

Programmer diberi pilihan untuk membuat program baru atau membuka program

yang sudah jadi. Pilih “Create a new Project”.

Gambar 2.8 Pilihan Project Management

Tentukan nama project dan directory tempat project disimpan pada menu project

information seperti pada Gambar 2.9, kemudian klik tombol „Create‟.


23

Gambar 2.9 Mengisikan Nama Project dan Directory

Pada tampilan berikutnya pilih „Describe‟ seperti pada Gambar 2.10.

Gambar 2.10 Pilih „Describe‟ Untuk Setting PLC

Tampilan berikutnya adalah layar untuk setting PLC seperti pada Gambar

2.11.


24

Gambar 2.11 Layar Setting PLC

Pada Layar Setting PLC, pilih di kotak sebelah kanan (catalog) Bases –

Compact – TWDLCAE40DRF, kemudian lakukanlah drag and drop ke kotak sebelah

kiri pada gambar PLC-nya. Setelah setting PLC selesai, pilih pada bagian kiri atas

„Program‟ untuk menuju editor program PLC.

Gambar 2.12 Pilih Program Untuk Membuat Program PLC

Hasilnya akan tampil editor diagram ladder seperti Gambar 2.13.


25

Gambar 2.13 Tampilan Pertama Editor Diagram Ladder

Untuk memulai menggambar ladder, klik icon „add section‟ seperti pada objek

yang dilingkari pada Gambar 2.13, sampai muncul tampilan pada Gambar 2.14.


26

Gambar 2.14 Editor Ladder Beserta Fungsi Dasar PLC

2.4.3.2 Instruksi Utama Diagram Ladder

2.4.3.2.1 Kontak

Memungkinkan untuk masukan kontak seperti tombol tekan

dan internal variable contacts. Kontak terdiri dari dua jenis kontak yaitu :

1. Kontak Normally open (NO) dengan notasi :


27

2. Kontak Normally Closed (NC) dengan notasi :

2.4.3.2.2 Coil

Secara umum coil berhubungan langsung dengan keluaran yang akan

mengerjakan semua perintah sesuai dengan yang diinginkan. Pada software

TwidoSuite, coil terdiri dari empat jenis, yaitu :

1. Direct coils dengan notasi :

2. Reverse coils dengan notasi :

3. Set coils dengan notasi :

4. Reset coils dengan notasi :


28

2.4.3.3 Link Elements

Berupa garis penghubung antara kontak dengan kontak atau sebagai garis

penghubung antara kontak dengan coil. Ada dua jenis garis penghubung yang

digunakan yaitu garis yang berbentuk vertikal dan garis berbentuk horizontal.

1. Horizontal conection

Digunakan untuk hubungan secara seri .

2. Vertical Conection

Digunakan untuk membuat hubungan secara paralel.

Adapun cara membuat diagram ladder dengan Twidosuite sebagai

berikut diagram ladder program dinyatakan dalam suatu bentuk umum simbolik

untuk relay yang dikontrol oleh rangkaian elektrik. Program ditampilkan pada layer

dan elemen-elemen seperti kontak normally open, kontak normally close, counter,

sequencer (rotary switch), relay dan lain-lain, dinyatakan dalam bentuk gambar.

Listrik mengalir dari sisi kiri ke sisi kanan yang disebut ladder line (terdiri dari

beberapa rung). Adapun aturan umum menggambarkan suatu program diagram

ladder adalah :

1. Aliran listrik/tenaga dari rel kiri ke rel kanan.

2. Suatu coil keluaran tidak dihubungkan langsung ke rel (rail) sebelah kiri.

3. Tidak ada kontak yang ditempatkan di kanan dari suatu coil keluaran.

4. Hanya satu dari coil keluaran dalam suatu ladder line.

5. Tiap coil keluaran umumnya hanya satu kali dalam suatu program.

2.4.3.4 Prinsip Pemrograman TwidoSuite


29

Pada dasarnya pemrograman PLC menggunakan TwidoSuite

dibagi atas 7 dasar komponen, yaitu : input, output, internal bits,

membuat pengalamatan (addressing ), timer, counter, dan compare

block.

2.4.3.4.1 Input

Input merupakan masukan yang berupa signal yang diterima dari sensor luar.

Sintaksis yang digunakan pada Twido adalah sebagai berikut :

% I y . z

% = Menunjukkan objek.

I = Menunjukkan masukan.

y = Nomor/jumlah modul.

z = Nomor/jumlah saluran.

2.4.3.4.2 Output

Output adalah sinyal yang dihasilkan oleh PLC yang dikirim ke relay dan

lain sebagainya. Sintaksis yang digunakan adalah sebagai berikut :

% Q y . z


Q = Menunjukkan keluaran.


30

y = Nomor/jumlah modul.

z = Nomor/jumlah saluran.

2.4.3.4.3 Internal Bits

Internal bits merupakan wilayah memori yang dialokasikan oleh PLC. Internal

bits ini dapat dipakai sebagai output internal dan hanya dapat digunakan untuk

keperluan internal. Dengan kata lain, output internal tidak langsung mengendalikan

peranti output. Pada PLC Twido compact type TWDLCAE40DRF internal bits yang

bisa digunakan yaitu mulai dari %M0 sampai %M255. Sintaksis yang digunakan

adalah sebagai berikut:

% M n


M = Menunjukkan bit di dalam memori internal.

N = Nomor/Jumlah bit internal.

2.4.3.4.4 Membuat Pengalamatan (Addressing)


31

Pengalamatan adalah memberi notasi input dan output pada kontak dan coil

diagram ladder.

1. Format umum pengalamatan I/O :

% I, Q x . y . z

I = Input

Q = Output

x = Master (0)/Slave (1 – 7) controller

y = Base (0)/Expansion (1 – 7) I/O

z = I/O chanel number

2. Format umum pengalamatan bit :

% M, S, or X, i

M = Internal bits

S = Sistem bits

X = Step bits

i = Number

3. Format umum pengalamatan word :


32

% M, K, or S, W, i

M = Internal word

K = Konstanta word

S = Sistem word

W = Word (16 bit)

i = Number

2.4.3.4.5 Timer

Timer digunakan sebagai pengatur waktu proses, dapat digunakan sebagai

komponen tundaan (timer on delay). Umumnya merupakan kontak fungsi yang dapat

diatur memberikan suatu keluaran kondisi on selama selang waktu tertentu (timer off

delay). Dapat digunakan untuk membuat pulsa dengan lebar tertentu/timer pulsa (ini

termasuk ke dalam fitur tambahan/hanya terdapat pada PLC tertentu saja).

Dalam timer terdapat input, konstanta timer, output. Input berfungsi memulai

aktifnya timer untuk mulai menghitung waktu. Konstanta timer memberikan nilai

berapa lama timer aktif. Output memberikan keluaran logika 1 atau 0 bila waktu yang

dinyatakan dalam konstanta timer telah tercapai.


33

Gambar 2.15 Blok Fungsi Timer

2.4.3.4.6 Counter

Counter berfungsi untuk menghitung jumlah perubahan input, dapat untuk

membatasi banyaknya perubahan input. Ada dua jenis counter yaitu menghitung naik

(up-counter) dan turun (down-counter). Dalam kehidupan sehari-hari terdapat juga

counter mekanik dan elektronik. Counter akan mengeluarkan nilai 0 atau 1 bila nilai

preset telah tercapai. Ada juga step counter dimana perubahan input akan ditampilkan

pada setiap alamat output tertentu.

Gambar 2.16 Blok Fungsi Counter


34

2.4.3.4.7 Compare Block

Instuksi compare block yang ada pada PLC Twido digunakan untuk

membandingkan dua operand. Tabel dibawah ini merupakan daftar tipe dari instruksi

perintah compare block.

Tabel 2.1 Daftar Tipe Instruksi Compare Block

Instruksi Fungsi

> Digunakan jika operand satu lebih besar dari operand dua.

>= Digunakan jika operand satu lebih besar atau sama dengan

operand dua.

< Digunakan jika operand satu lebih kecil dari operand dua.

< = Digunakan jika operand satu lebih kecil atau sama dengan operand

dua.

= Digunakan jika operand satu lebih sama dengan operand dua.

< > Digunakan jika operand satu lebih berbeda dengan operand dua.

2.5 Mikrokontroler ATTINY 2313

Mikrokontroler adalah komputer mikro dalam satu chip tunggal.

Mikrokontroler memadukan CPU, ROM, RWM, I/O paralel, I/O seri, counter-timer,

dan rangkaian clock dalam satu chip. Dengan kata lain, mikrokontroler adalah suatu

alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan


35

program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus. Cara kerja mikrokontroler

sebenarnya membaca dan menulis data.

Gambar 2.17 Blok Diagram Mikrokontroler

Fungsi utama dari mikrokontroler adalah mengontrol kerja mesin atau sistem

menggunakan program yang disimpan pada sebuah ROM. Mikrokontroler merupakan

komputer didalam chip yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang

menekankan efisiensi dan efektifitas biaya. Mikrokonktroler digunakan dalam produk

dan alat yang dikendalikan secara automatis. Mikrokontroler adalah versi mini atau

mikro dari sebuah komputer karena mikrokontroler telah mengandung beberapa

periferal yang langsung bisa dimanfaatkan.

ATtiny2313 merupakan seri mikrokontroler dengan arsitektur AVR 8 bit.

ATTINY 2313 memiliki memori flash sebesar 2 KB. Kecepatan maksimal ATTINY

2313 sampai 8 MHz. Konfigurasi pin dari mikrokontroler ATTINY 2313 dapat

dilihat pada gambar dibawah ini :


http://www.immersa-lab.com/wp-content/uploads/2014/06/Blok-Diagram-Mikrokontroler.jpg

36

Gambar 2.18 Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATtiny2313

2.6 Relay

Relay adalah saklar (switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan

komponen elektromekanikal yang terdiri dari 2 bagian utama yakni elektromagnet

(coil) dan mekanikal (seperangkat kontak saklar/switch). Relay menggunakan prinsip

elektromagnetik untuk menggerakkan kontak saklar sehingga dengan arus listrik yang

kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Pada

dasarnya, relay terdiri dari 4 komponen dasar , yaitu :

1. Electromagnet (Coil)

2. Armature

3. Switch Contact Point (Saklar)

4. Spring


http://www.immersa-lab.com/wp-content/uploads/2014/06/Konfigurasi-Pin-Mikrokontroler-ATtiny2313.gif

37

Kontak poin (contact point) relay terdiri dari 2 jenis, yaitu :

1. Normally close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di

posisi close (tertutup).

2. Normally open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di

posisi open (terbuka).

Gambar 2.19 Bagian-bagian Relay

Berdasarkan gambar di atas, sebuah besi (iron core) yang dililit oleh sebuah

kumparan coil yang berfungsi untuk mengendalikan besi tersebut. Apabila kumparan

coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya elektromagnet yang kemudian

menarik armature untuk berpindah dari posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO)

sehingga menjadi saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya

(NO). Posisi dimana armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi open

atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, armature akan kembali lagi


38

ke posisi awal (NC). Coil yang digunakan oleh relay untuk menarik contact point ke

posisi close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.

Relay merupakan salah satu jenis dari saklar, maka istilah pole dan throw yang

dipakai dalam saklar juga berlaku pada relay. Pole adalah banyaknya kontak yang

dimiliki oleh sebuah relay, sedangkan throw adalah banyaknya kondisi yang dimiliki

oleh sebuah kontak. Berdasarkan penggolongan jumlah pole dan throw-nya sebuah

relay, maka relay dapat digolongkan menjadi :

1. Single Pole Single Throw (SPST). Relay golongan ini memiliki 4 terminal, 2

terminal untuk saklar dan 2 terminalnya lagi untuk coil.

2. Single Pole Double Throw (SPDT). Relay golongan ini memiliki 5 terminal, 3

terminal untuk saklar dan 2 terminalnya lagi untuk coil.

3. Double Pole Single Throw (DPST). Relay golongan ini memiliki 6 terminal,

diantaranya 4 terminal yang terdiri dari 2 pasang terminal saklar sedangkan 2

terminal lainnya untuk coil. Relay DPST dapat dijadikan 2 saklar yang

dikendalikan oleh 1 coil.

4. Double Pole Double Throw (DPDT). Relay golongan ini memiliki terminal

sebanyak 8 terminal, diantaranya 6 terminal yang merupakan 2 pasang relay

SPDT yang dikendalikan oleh 1 (single) coil. Sedangkan 2 terminal lainnya untuk

coil.


39

Selain golongan relay diatas, terdapat juga relay-relay yang pole dan throw-nya

melebihi dari 2. Misalnya 3PDT (Triple Pole Double Throw) ataupun 4PDT (Four

Pole Double Throw) dan lain sebagainya.

Beberapa fungsi relay yang diaplikasikan kedalam peralatan elektronika

diantaranya adalah :

1. Relay digunakan untuk menjalankan fungsi logika (logic function)

2. Relay digunakan untuk memberikan fungsi penundaan waktu (time delay

function)

3. Relay digunakan untuk mengendalikan sirkuit tegangan tinggi dengan bantuan

dari sinyal tegangan rendah.

4. Relay berfungsi untuk melindungi motor atau komponen lainnya dari kelebihan

tegangan ataupun hubung singkat (short).

2.7 Sensor Reed Switch

Sensor adalah alat untuk mendeteksi/mengukur sesuatu, yang digunakan untuk

mengubah variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan kimia menjadi tegangan dan

arus listrik. Dalam lingkungan sistem pengendali, sensor memberikan kesamaan yang

menyerupai mata, pendengaran, hidung, lidah yang kemudian akan diolah oleh

kontroler sebagai otaknya.

Salah satu sensor yang sering digunakan dalam pengaplikasian dunia elektronika

adalah sensor magnet. Sensor reed switch atau disebut juga relai buluh, merupakan


40

alat yang akan terpengaruh medan magnet dan akan memberikan perubahan kondisi

pada keluaran. Seperti layaknya saklar dua kondisi (on/off) yang digerakkan oleh

adanya medan magnet di sekitarnya. Biasanya sensor ini dikemas dalam bentuk

kemasan yang hampa dan bebas dari debu, kelembaban, asap ataupun uap.

Sensor reed switch adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai saklar

magnetik dimana saklar membuka/menutup tergantung pada keberadaan medan

magnet di dekatnya. Dengan demikian komponen ini dapat berfungsi sebagai sensor

magnetik dan dapat diaplikasikan untuk berbagai kebutuhan. Komponen elektronika

ini dibuat dengan kontak berbahan Rutenium (Ru, elemen logam dengan nomor atom

44) dalam selubung gelas yang sepenuhnya terisolasi (hermetically sealed). Ukuran

dari komponen ini sepanjang 4,5 cm (termasuk kawat terminal) dengan selubung

gelas berdiameter 2 mm sepanjang 14 mm.

Gambar 2.20 Magnetic Reed Switch


41

2.8 Motor Stepper

Motor stepper adalah motor yang digunakan sebagai penggerak/pemutar.

Prinsip kerja motor stepper mirip dengan motor DC, sama-sama dicatu dengan

tegangan DC untuk memperoleh medan magnet. Bila motor DC memiliki magnet

tetap pada stator, motor stepper mempunyai magnet tetap pada rotor. Motor stepper

tidak dapat bergerak sendirinya, tetapi bergerak secara per-step sesuai dengan

spesifikasinya, dan bergerak dari satu step ke step berikutnya memerlukan waktu,

serta menghasilkan torsi yang besar pada kecepatan rendah. Motor stepper juga

memiliki karakteristik yang lain yaitu torsi penahan, yang memungkinkan menahan

posisinya. Hal ini sangat berguna untuk aplikasi dimana suatu sistem memerlukan

keadaan start dan stop.

Motor stepper tidak merespon sinyal clock dan mempunyai beberapa lilitan

dimana lilitan-lilitan tersebut harus dicatu (tegangan) dahulu dengan suatu urutan

tertentu agar dapat berotasi. Membalik urutan pemberian tegangan tersebut akan

menyebabkan putaran motor stepper yang berbalik arah. Jika sinyal kontrol tidak

terkirim sesuai dengan perintah maka motor stepper tidak akan berputar secara tepat,

mungkin hanya akan bergetar dan tidak bergerak. Untuk mengontrol motor stepper

digunakan suatu rangkaian driver yang menangani kebutuhan arus dan tegangan.

Karakteristik dari motor stepper adalah sebagai berikut:


42

1. Tegangan

Tiap motor stepper mempunyai tegangan rata-rata yang tertulis pada tiap

unitnya atau tercantum pada datasheet masing-masing motor stepper. Tegangan rata-

rata ini harus diperhatikan dengan seksama karena bila melebihi dari tegangan rata-

rata ini akan menimbulkan panas yang menyebabkan kinerja putarannya tidak

maksimal atau bahkan motor stepper akan rusak dengan sendirinya.

2. Resistansi

Resistansi per lilitan adalah karakteristik yang lain dari motor stepper.

Resistansi ini akan menentukan arus yang mengalir, selain itu juga akan

mempengaruhi torsi dan kecepatan maksimum dari motor stepper.

3. Derajat per step

Derajat per step adalah faktor terpenting dalam pemilihan motor stepper

sesuai dengan aplikasinya. Tiap-tiap motor stepper mempunyai spesifikasi masing-

masing, antara lain: 0.72° per step, 1.8° per step, 3.6° per step, 7.5° per step, 15° per

step, dan bahkan ada yang 90° per step. Dalam pengoperasiannya kita dapat

menggunakan 2 prinsip yaitu full step atau half step. Dengan full step berarti motor

stepper berputar sesuai dengan spesifikasi derajat per stepnya, sedangkan half step

berarti motor stepper berputar setengah derajat per step dari spesifikasi motor stepper

tersebut.


43

Motor stepper dibedakan menjadi dua kategori, yaitu magnet permanen dan

reluktansi variabel. Tipe magnet permanen terbagi menjadi dua motor stepper yaitu

motor stepper unipolar dan bipolar. Motor stepper unipolar sangat mudah untuk

dikontrol dengan menggunakan rangkaian counter „-n‟. Motor stepper unipolar

mempunyai karakteristik khusus yaitu berupa lilitan center-tapped dan 1 lilitan

sebagai common. Lilitan common akan mencatu tegangan pada center-tapped dan

sebagai ground adalah rangkaian drivernya.

Motor stepper unipolar dapat dikenali dengan mengetahui adanya lilitan

center-tapped. Jumlah phase dari motor stepper adalah dua kali dan jumlah koilnya.

Umumnya pada motor stepper unipolar terdapat dua buah koil.

Gambar 2.21 Susunan Koil Motor Stepper Unipolar


44

Tabel 2.2 Pola 1-Phase Putaran Motor Stepper Unipolar

Index 1a 1b 2a 2b

1 1 0 0 0

2 0 1 0 0

3 0 0 1 0

4 0 0 0 1

5 1 0 0 0

6 0 1 0 0

7 0 0 1 0

8 0 0 0 1

Pada prinsipnya ada dua macam cara kerja motor stepper unipolar, yaitu full-

step dan half-step.

Tabel 2.3 Pemberian Tegangan untuk Operasi Full-Step

Full-Step

Tegangan yang diberikan pada lilitan

Arah putar searah jarum jam Arah putar melawan jarum jam

L3 L2 L1 L0 L3 L2 L1 L0

1 1 0 0 0 0 0 0 1

2 0 1 0 0 0 0 1 0

3 0 0 1 0 0 1 0 0

4 0 0 0 1 1 0 0 0

Pada full step, suatu titik pada sebuah kutub magnet di rotor akan kembali

mendapat tarikan medan magnet stator pada lilitan yang sama setelah step ke-4, dan

berikutnya dapat diberikan lagi mulai dari step 1. Setiap step, rotor bergerak searah

atau berlawanan dengan jarum jam sebesar spesifikasi derajat per step dari motor

stepper. Setiap step hanya menarik sebuah kutub saja. Tegangan „1‟ adalah

menunjukkan logika dalam level transistor-transistor logic (TTL). Besar tegangan

sesungguhnya diatur dengan spesifikasi motor stepper yang dipakai.


45

Tabel 2.4 Pemberian Tegangan untuk Operasi Half-Step

Half-Step

Tegangan yang diberikan pada lilitan

Arah putar searah jarum jam Arah putar melawan jarum jam

L3 L2 L1 L0 L3 L2 L1 L0

1 1 0 0 0 0 0 0 1

2 1 1 0 0 0 0 1 1

3 0 1 0 0 0 0 1 0

4 0 1 1 0 0 1 1 0

5 0 0 1 0 0 1 0 0

6 0 0 1 1 1 1 0 0

7 0 0 0 1 1 0 0 0

8 1 0 0 1 1 0 0 1

Untuk half step, setiap kutub magnet pada rotor akan kembali mendapatkan

tarikan dari medan magnet lilitan yang sama setelah step ke 8, berikutnya kembali

mulai step 1. Setiap step posisi rotor berubah sebesar setengah derajat dan spesifikasi

derajat per step motor stepper.

2.9 Light Emitting Diode (LED)

Pada dasarnya Light emitting diode (LED) merupakan komponen elektronika

yang terbuat dari bahan semi konduktor jenis dioda yang mampu memencarkan

cahaya. LED memiliki 2 kutub yaitu anoda dan katoda. Dalam hal ini LED akan

menyala bila ada arus listrik mengalir dari anoda menuju katoda. Pemasangan kutub

LED tidak boleh terbalik karena apabila terbalik kutubnya maka LED tersebut tidak

akan menyala.


46

Gambar 2.22 Susunan LED

LED memiliki karakteristik berbeda-beda menurut warna yang dihasilkan.

Semakin tinggi arus yang mengalir pada LED maka semakin terang pula cahaya yang

dihasilkan, namun perlu diperhatikan bahwa besarnya arus yang diperbolehkan

10mA-20mA dan pada tegangan 1,6 V – 3,5 V menurut karakter warna yang

dihasilkan. Apabila arus yang mengalir lebih dari 20 mA maka LED akan terbakar.

Untuk menjaga agar LED tidak terbakar perlu kita gunakan resistor sebagai

penghambat arus.


https://rasapas.files.wordpress.com/LED-rasapas.jpg

bab ii dasar teori 2.1 tinjauan pustaka - repository.ump.ac.idrepository.ump.ac.id/558/3/dwi sahidin...

Documents