BAB II LANDASAN TEORI - Perpustakaan Digital Polban

2.1 Sistem SCADA

2.1.1 Pengertian sistem SCADA

SCADA merupakan

Acquisition yang merupakan sebuah sistem yang dapat mengu

atau data dari lapangan dan kemudian mengirimkannya ke sebuah

pusat, dimana komputer pusat tersebut akan mengatur dan mengontrol

datatersebut. Sistem SCADA tidak hanya digunakan dalam proses pembangkitan

dan pendistribusian tenaga listrik tetapi siste

pada proses-proses perindustrian.

Sebuah sistem SCADA biasanya memiliki perangkat keras sinyal untuk

memperoleh dan mengirimkan

pengguna dalam bentuk

beberapa perangkat lunak pendukung. Semua itu menjadi satu sistem, istilah

SCADA merujuk pada sistem pusat keseluruhan. Sistem pusat ini biasanya

melakukan pemantauan

dari tempat-tempat yang lebih jauh lagi.

sistem SCADA ditunjukkan pada gambar 2.1.

5

BAB IILANDASAN TEORI

Sistem SCADA

istem SCADA

merupakan singkatan dari Supervisory Control and

yang merupakan sebuah sistem yang dapat mengumpulkan informasi

dari lapangan dan kemudian mengirimkannya ke sebuah


tersebut. Sistem SCADA tidak hanya digunakan dalam proses pembangkitan

dan pendistribusian tenaga listrik tetapi sistem SCADA juga dapat digunakan

proses perindustrian.


memperoleh dan mengirimkan input/output, controller, jaringan, antarmuka

pengguna dalam bentuk Human Machine Interface (HMI), piranti komunikasi dan



melakukan pemantauan data dari berbagai macam sensor di lapangan atau bahkan

tempat yang lebih jauh lagi. Untuk lebih jelasnya, contoh model

sistem SCADA ditunjukkan pada gambar 2.1.

Gambar 2.1 Model Sistem SCADA

Supervisory Control and Data

mpulkan informasi

dari lapangan dan kemudian mengirimkannya ke sebuah unit prosesor


tersebut. Sistem SCADA tidak hanya digunakan dalam proses pembangkitan

m SCADA juga dapat digunakan


, jaringan, antarmuka

), piranti komunikasi dan



dari berbagai macam sensor di lapangan atau bahkan

Untuk lebih jelasnya, contoh model

6

Sistem pemantauan dan kontrol industri biasanya terdiri dari sebuah host

pusat atau master yang biasa dinamakan sebagai master station, master terminal

unit (MTU), sedangkan satu atau lebih unit-unit pengumpul dan kontrol data

lapangan biasa dinamakan remote station, remoter terminal unit (RTU) dan

sekumpulan perangkat lunak standar yang digunakan untuk memantau dan

mengontrol elemen-elemen datadi lapangan. Sebagian besar sistem SCADA

banyak menggunakan komunikasi jarak jauh, walaupun demikian ada beberapa

elemen yang menggunakan komunikasi jarak dekat.

Dengan sistem SCADA maka dispatcher dapat mendapatkan data dengan

cepat setiap saat (real time) bila diperlukan, disamping itu SCADA dapat dengan

cepat memberikan peringatan pada dispatcher bila terjadi gangguan pada sistem,

sehingga gangguan dapat dengan mudah dan cepat diatasi/dinormalkan.

2.1.2 Bagian-bagian yang terdapat dalam sistem SCADA

Bagian yang terpenting pada sistem SCADA terdapat 3 bagian yaitu :

1).Master Terminal Unit (MTU)

MTU atau biasa yang disebut dengan master station, merupakan unit

komputer yang digunakan sebagai pengolah data pusat dari sistem

SCADA. Unit master ini menyediakan Human Machine Interface

(HMI) yang berfungsi sebagai perantara antara dispatcher dengan

sistem komputer.

2).Remote Terminal Unit (RTU)

RTU merupakan unit-unit komputer kecil yang dilengkapi dengan

sistem mandiri yang ditempatkan pada lokasi dan tempat-tempat

tertentu di lapangan. RTU bertindak sebagai pengumpul data lokal yang

didapatkan dari sensor-sensor dan mengirimkan perintah ke peralatan di

lapangan. Pada sistem tenaga listrik, RTU terletak pada Gardu Induk,

Gardu Distribusi, dan Gardu Hubung yang bertugas mengeksekusi

semua perintah dari MTU dan untuk mengetahui setiap kondisi

7

peralatan yang ada pada gardu melalui pengumpulan data besaran-

besaran listrik, status peralatan, dan sinyal alarm yang kemudian

diteruskan ke MTU melalui jaringan komunikasi data.

3).Media Komunikasi Data

Media Komunikasi yaitu perangkat/sarana fisik yang menghubungkan

antara pusat kontrol dengan RTU di gardu distribusi. Pengiriman data

dari pusat kontrol ke RTU atau sebaliknya dari RTU ke pusat kontrol.

Sistem komunikasi ini adalah bagaimana dua perangkat komputer di

pusat kontrol dan RTU dapat saling dihubungkan dan dapat saling

berkomunikasi satu dengan yang lainnya.

2.1.3 SCADA pada sistem tenaga listrik

Fasilitas SCADA diperlukan untuk melaksanakan pengusahaan tenaga

listrik terutama pengendalian operasi secara realtime. Suatu sistem SCADA terdiri

dari sejumlah RTU, sebuah Master Station / Region Control Center (RCC), dan

jaringan telekomunikasi data antara RTU dan Master Station. RTU dipasang di

setiap gardu induk atau pusat pembangkit yang hendak dipantau. RTU ini

bertugas untuk mengetahui setiap kondisi peralatan tegangan tinggi melalui

pengumpulan besaran-besaran listrik, status peralatan, dan sinyal alarm yang

kemudian diteruskan ke RCC melalui jaringan telekomunikasi data. RTU juga

dapat menerima dan melaksanakan perintah untuk merubah status peralatan

tegangan tinggi melalui sinyal-sinyal perintah yang dikirim dari RCC.

Dengan sistem SCADA maka dispatcher dapat mendapatkan data dengan

cepat setiap saat (realtime) bila diperlukan, disamping itu SCADA dapat dengan

cepat memberikan peringatan pada dispatcher bila terjadi gangguan pada sistem,

sehingga gangguan dapat dengan mudah dan cepat diatasi/dinormalkan. Data yang

dapat diamati berupa kondisi On/Off peralatan transmisi daya, kondisi sistem

SCADA sendiri, dan juga kondisi tegangan dan arus pada setiap bagian di

komponen transmisi. Setiap kondisi memiliki indikator berbeda, bahkan apabila

8

terdapat indikasi yang tidak valid maka dispatcher akan dapat megetahui dengan

mudah.

Fungsi kendali pengawasan mengacu pada operasi peralatan dari jarak

jauh, seperti switching circuit breaker, pengiriman sinyal balik untuk

menunjukkan atau mengindikasikan kalau operasi yang diinginkan telah berjalan

efektif. Sebagai contoh pengawasan dilakukan dengan menggunakan indikasi

lampu, jika lampu hijau menyala menunjukkan peralatan yang terbuka (open),

sedangkan lampu merah menunjukkan bahwa peralatan tertutup (close), atau

dapat menampilkan kondisi tidak valid yaitu kondisi yang tidak diketahui apakah

open atau close. Saat RTU melakukan operasi kendali seperti membuka circuit

breaker, perubahan dari lampu merah menjadi hijau pada pusat kendali

menunjukkan bahwa operasi berjalan dengan sukses.

Operasi pengawasan disini memakai metode pemindaian (scanning) secara

berurutan dari RTU-RTU yang terdapat pada gardu induk-gardu induk. Sistem ini

mampu mengontrol beberapa RTU dengan banyak peralatan pada tiap RTU hanya

dengan satu Master Station. Lebih lanjut, sistem ini juga mampu mengirim dari

jarak jauh datahasil pengukuran oleh RTU ke Master Station, seperti data analog

frekuensi, tegangan, daya dan besaran-besaran lain yang dibutuhkan untuk

keseluruhan operasi pengawasan .

Keuntungan sistem SCADA lainnya ialah kemampuan dalam membatasi

jumlah data yang ditransfer antar Master Station dan RTU. Hal ini dilakukan

melalui prosedur yang dikenal sebagai exception reporting dimana hanya data

tertentu yang dikirim pada saat data tersebut mengalami perubahan yang melebihi

batas setting. Master Station secara berurutan memindai (scanning) RTU-RTU

dengan mengirimkan pesan pendek pada tiap RTU untuk mengetahui jika RTU

mempunyai informasi yang perlu dilaporkan. Jika RTU mempunyai sesuatu yang

perlu dilaporkan, RTU akan mengirim pesan balik pada Master Station, dan data

akan diterima dan dimasukkan ke dalam memori komputer. Jika diperlukan, pesan

akan dicetak pada mesin printer di Master Station dan ditampilkan pada layar

monitor.

9

Selain dengan sistem pemindaian, pertukaran data juga dapat terjadi secara

incidental (segera setelah aksi manuver terjadi) misalnya terjadi penutupan switch

circuit breaker oleh operator gardu induk, maka RTU secara otomatis akan segera

mengirimkan status CB di gardu induk tersebut ke Master Station. Dispatcher

akan segera mengetahui bahwa CB telah tertutup.

Ketika operasi dilakukan dari Master Station, pertama yang dilakukan

adalah memastikan peralatan yang dipilih adalah tepat, kemudian diikuti dengan

pemilihan operasi yang akan dilakukan. Operator pada Master Station melakukan

tindakan tersebut berdasar pada prosedur yang disebut metode “select before

execute (SBXC)“, seperti berikut :

1).Dispatcher di Master Station memilih RTU.

2).Dispatcher memilih peralatan yang akan dioperasikan.

3).Dispatcher mengirim perintah.

4).RTU mengetahui peralatan yang hendak dioperasikan.

5).RTU melakukan operasi dan mengirim sinyal balik pada Master Station

ditunjukkan dengan perubahan warna pada layar monitor dan cetakan

pesan pada printer logging.

Prosedur diatas meminimalkan kemungkinan terjadinya kesalahan operasi.

Jika terjadi gangguan pada RTU, pesan akan dikirim dari RTU yang mengalami

gangguan tadi ke Master Station, dan pemindaian yang normal akan mengalami

penundaan yang cukup lama karena Master Station mendahulukan pesan

gangguan dan menyalakan alarm agar operator dapat mengambil tindakan yang

diperlukan secepatnya. Pada saat yang lain, pada kebanyakan kasus, status semua

peralatan pada RTU dapat dimonitor setiap 2 detik, memberikan informasi kondisi

sistem yang sedang terjadi pada operator di Pusat Kendali (RCC).

Hampir semua sistem kendali pengawasan modern berbasis pada

komputer, yang memungkinkan Master Station terdiri dari komputer digital

dengan peralatan masukan keluaran yang dibutuhkan untuk mengirimkan pesan-

pesan kendali ke RTU serta menerima informasi balik. Informasi yang diterima

akan ditampilkan pada layar LCD dan/atau dicetak pada printer sebagai

permanent records. LCD juga dapat menampilkan informasi grafis seperti

10

diagram satu garis. Pada pusat kendali (RCC), seluruh status sistem juga

ditampilkan pada Diagram Dinding (mimic board), yang memuat data mengenai

aliran daya pada kondisi saat itu dari RTU.

2.2 Komponen Peralatan Kontrol

2.2.1 Mikrokontroler

Mikrokontroler dapat dianalogikan dengan sebuah sistem komputer yang

dikemas dalam sebuah chip. Artinya, didalam sebuah IC mikrokontroler

sebenarnya sudah terdapat fasilitas seperti mikroprosesor, ROM, RAM, I/O dan

clock seperti halnya yang dimiliki oleh sebuah komputer PC. Namun karena

kemasannya yang sangat kecil yaitu berupa sebuah chip, maka spesifikasi dan

kemampuan yang dimiliki oleh mikrokontroler masih sangat rendah dibandingkan

dengan sistem komputer seperti PC, baik dilihat dari segi kecepatannya, muatan

memorinya, maupun fitur-fitur yang dimilikinya. Walaupun dari segi kemampuan

lebih rendah, mikrokontroler ini mempunyai kelebihan yaitu bentuknya yang kecil

sehingga membuat mikrokontroler ini menjadi fleksibel dan praktis digunakan

unuk sistem–sistem yang relatif tidak terlalu kompleks.

2.2.2 Mikrokontroler ATMega 128

Mikrokontroler ATmega 128 merupakan mikrokontroler keluarga AVR

yang mempunyai kapasitas flash memory 128KB. Alf and Vegard’s Risc

Processor (AVR) merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit buatan Atmel,

berbasis arsitektur Reduced Instruction Set Computer (RISC). Secara umum,

AVR dapat terbagi menjadi 4 kelas, yaitu keluarga ATtiny, keluarga AT90Sxx,

keluarga ATMega, dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-

masing kelas adalah memori, peripheral dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan

instruksi yang digunakan, bisa dikatakan hampir sama. Semua jenis AVR

dilengkapi dengan flash memori sebagai memori program. Kapasitas dari flash

memori ini berbeda antara chip yang satu dengan chip yang lain. Tergantung dari

jenis IC yang digunakan. Untuk flash memori yang paling kecil adalah 1 KB

(ATtiny11, ATtiny12, dan ATtiny15) dan paling besar adalah 128KB (AT-

11

Mega128). Untuk gambar chip mikrokontroler ATMega 128 terdapat pada

gambar 2.2.

Gambar 2.2 Chip Mikrokontroler ATMega 128

Mikrokontroler AVR ATMega128 memiliki spesifikasi sebagai berikut:

1). Saluran I/O sebanyak 56 buah, yaitu port A, port B, port C, port D, port

E, port F dan port G.

2). ADC 10 bit sebanyak 8 saluran.

3). 2 buah Timer/Counter 8 bit dan 2 buah Timer/Counter 16 bit.

4). Dua buah PWM 8 bit.

5). Watchdog Timer dengan osilator internal.

6). Internal SRAM sebesar 4 kbyte.

7). Memori flash sebesar 128 kBytes.

8). Interupsi eksternal.

9). Port antarmuka SPI.

10). EEPROM sebesar 4 KB.

11). Real time counter.

12). 2 buah Port USART untuk komunikasi serial.

13). Enam kanal PWM.

14). Tegangan operasi sekitar 4,5 V sampai dengan 5,5V.

12

Untuk gambar konfigurasi pin ATMega 128 terdapat pada gambar 2.3.

Gambar 2.3 Konfigurasi Pin ATMega 128

Secara umum ATMega 128 memiliki kesamaan dengan Mikrokontroler

lainnya, yaitu memiliki beberapa bagian yang secara arsitektural dapat

dilihat pada gambar 2.3. AVR menggunakan arsitektur harvard dengan

memori dari bus terpisah untuk program dan data. Ketika satu instruksi

dieksekusi, intruksi selanjutnya diambil daro memori program. Konsep ini

menghasilkan instruksi yang dapat dieksekusi setiap siklus clock. Konsep

file register dengan akses cepat terdiri dari 32 x 8 bit register. Kerja serba

guna dengan mengakses satu siklus clock, diartikan bahwa dalam satu siklus

clock, sebuah operasi ALU dapat dieksekusi. Dua buah operand dari file

register dioperasikan ALU kemudian disimpan kembali ke file register

hanya dalam satu siklus clock. Gambar 2.4 merupakan gambar Arsitektur

ATMega 128.

13

Gambar 2.4 Arsitektur ATMega 128

Enam dari 32 register dapat digunakan sebagai tiga buah 16-bit

register. Pointer alamat tidak langsung digunakan untuk pengalamatan

ruang data. Satu dari tiga pointer ini dapat digunakan sebagai pointer alamat

untuk look up tables di dalam memori program flash.

ALU mendukung operasi aritmatika dan logika diantara register

diantara konstanta dan sebuah register. Operasi register tunggal juga dapat

dieksekusi di dalam ALU. Setelah operasi aritmatika, register status

diperbaharui untuk memberikan informasi hasil operasi. Aliran program

dilakukan oleh lompatan conditional dan unconditional maupun instruksi

kolom. ALU mampu mengalamati secara langsung seluruh ruang alamat,

dimana instruksi AVR memiliki sebuah format 16-bit. Setiap alamat

memori program terdiri dari instruksi 16 atau 32 bit.

Modul interrupt memiliki register control di dalam ruang I/O dengan

tambahan bit global interrupt enable didalam register status. Setiap

interrupt memiliki interrupt vector yang terpisah didalam table interupsi

vector. Interrupt memiliki polaritas berhubungan dengan posis interrupt

vectornya. Semakin rendah alamat interrupt vector, semakin tinggi

polaritasnya. Ruang memori I/O terdiri dari 64 alamat untuk berfungsi

14

peripheral CPU sebagai control register, SPI dan fungsi I/O lainnya.

Memori I/O dapat diakses secara langsung atau sebagai ruang data di dalam

file register 0x20-0x5f. Berikut ini merupakan penjelasan dari beberapa

arsitektur dari AVR ATMega 128.

1). Aritmatics Logic Unit

Kemampuan tinggi AVR dioperasikan dalam kondisi langsung

dengan seluruh 32 register saja. Dalam siklus clock tunggal, operasi

aritmatika antara register kerja atau antara sebuah register dan sebuah

kata dapat dieksekusi. Operasi ALU dibagi ke dalam tiga kategori :

fungsi aritmatika, osilator, dan bit. Beberapa implementasi dari

arsitektur juga menghasilkan fungsi baik atau tidak.

2). Status Register

Status register berisi informasi tentang hasil intruksi aritmatika

terbaru yang dieksekusi. Informasi ini dapat digunakan untuk merubah

aliran program dalam rangkaian menjalankan operasi pengkondisian.

Status register diperbaharui setelah operasi ALU sehingga dalam

banyak kasus dapat menghilangkan penggunaan intruksi compare

sehingga menghasilkan kode yang lebih cepat. Gambar 2.5 merupakan

gambar dari status register.

Gambar 2.5 Status Register

Status register tidak disimpan secara otomatis ketika

memasuki rutin interrupt dan di kembalikan setelah kembali dari

sebelum interrupt. Proses ini harus dilakukan oleh software.

3). File General Purpose Register

Seluruh operasi instruksi pada file register memiliki hubungan

langsung ke seluruh register dan sebagian besarnya adalah intruksi

15

siklus tunggal. Gambar 2.5 menunjukan setiap register juga diberikan

alamat memori data. Register dipetakan langsung ke dalam 32 lokasi

dari ruang data pengguna, walaupun tidak dialokasikan secara fisik

sehingga lokasi SRAM tetap berfungsi sebagai pengorganisasian

memori. Hal ini menghasilkan fleksibelitas yang tinggi dalam

mengakses register. Gambar CPU AVR file general purpose register

terdapat pada gambar 2.6.

Gambar 2.6 CPU AVR File General Purpose Register

4). Stack Pointer

Stack digunakan untuk menyimpan data sementara, menyimpan

variable local, menyimpan alamat kembali setelah interrupt, dan

panggilan subroutien. Register stack pointer selalu menunjukkan

puncak dari stack – stack yang dijalankan dari lokasi memori tinggi ke

lokasi memori yang lebih rendah.

Stack pointer menyimpan data pada area tumpukan data SRAM dimana

tumpukan subroutine dan interrupt dialokasikan pada ruang stack didalam

SRAM. Data harus didefinisikan oleh program sebelum panggilan subroutine

dieksekusi atau interrupt diaktifkan. Stack pointer harus diset pada nilai diatas

16

ordo. Stack pointer dikurangi satu ketika data masukan ke dalam stack. Instruksi

PUSH dikurangi dua ketika alamat kembali dimasukan kedalam stack dengan

panggilan subroutine/interrupt. Stack pointer dinaikan satu ketika data diambil

satu dari stack dengan instruksi POP. Stack pointer dinaikan dua ketika data

kembali dikeluarkan dari stack dengan cara kembali dari panggilan subroutine

RET atau kembali dari interrupt RETI.

a). Stack pointer AVR diimplementasikan sehingga 2 register 8 bit dalam

ruang I/O. Gambar 2.7 merupakan gambar register stack pointer.

Gambar 2.7 Stack Pointer

5). Memori ATMega 128

Arsitektur AVR memiliki dua ruang memori utama yaitu memori data

dan memori program. Sehingga tambahan juga memiliki memori EEPROM

untuk menyimpan data. Berikut ini merupakan penjabaran dari memori yang

dimiliki oleh ATMega 128.

a). Memori Program Flash

ATMega 128 memiliki input sistem reprogrammable flash memori

untuk menyimpan program. Karena instruksi AVR memiliki lebar 16/32 bit,

maka flash diatur sehingga 4 K x 16, untuk keamanan software memori.

Program flash memori dibagi kedalam dua bagian yaitu bott program dan

bagian program aplikasi.

Memori flash memiliki ketahanan sampai 10000 kali tulis dan hapus.

Program counter PLAT memiliki 12 bit intuk mengamati sampai 4K lokasi

memori program. Gambar 2.8 merupakan gambar dari peta memori program

yang dimiliki oleh ATMega 128.

17

Gambar 2.8 Peta memori program

b). Memori Data SRAM

Gambar 2.8 menunjukan memori SRAM A7 diatur 608 lokasi

memori data mengalamati file register, gambar I/O dan 512 lokasi

berikutnya mengalamati data internal SRAM.

c). Memori Data EEPROM

ATMega 128 memiliki 512 Byte memori data EEPROM. Memori

tersebut diatur sehingga ruang data terpisah dan setiap byte tungal dapat

dibaca dan ditulis. EEPROM memiliki ketahanan sampai 100000 siklus

tuli/hapus.

2.2.2.1 Sistem minimum ATMega 128

Sistem minimum adalah rangkaian elektronika yang terdiri dari

komponen–komponen dasar yang dibutuhkan oleh suatu mikrokontroler untuk

dapat berfungsi dengan baik. Pada umumnya, suatu mikrokontroler membutuhkan

tiga elemen untu berfungsi yaitu power supply, kristal oscillator (XTAL), dan

Rangkaian RESET.

18

1). Power Supply

Catu daya merupakan nyawa bagi sismin ATMega 128. Tanpa catu

daya, komponen sismin ini tidak akan pernah berfungsi. Catu daya untuk

sismin ini adalah tegangan DC yang inputnya diberi 5 Volt DC. Untuk itu

tegangan AC 220 Volt harus ditransformasikan ke 12 Volt dan selanjutnya

di searahkan sehingga bisa menyuplai kebutuhan sismin ATMega 128.

2). Oscillator

Analogi fungsi kristal oscillator adalah jantung pada tubuh manusia,

perbedaan jantung memompa darah dan seluruh kandungannya sedangkan

XTAL memompa data. Kristal yang digunakan 16 MHz, lebih daro 0,9

MHz sehingga kapasitor yang dipasang masing – masing bernilai 22 pF.

Mode operasi kristal dapat dilihat pada tabel 2.1.

Tabel 2.1 Mode operasi Oscillator kristal

Gambar rangkaian kristal terdapat pada gambar 2.9.

Gambar 2.9 Rangkaian Kristal

Untuk kombinasi asinkron maka digunakan seting baudrate 9600 bps

karena kristal yang digunakan 16 MHz sehingga error yang terjadi hanya

0,2%.

19

3). Reset

Fungsi rangkaian Reset adalah untuk membuat mikrokontroler memulai

kembali pembacaan program, hal tersebut dibutuhkan pada saat

mikrokontroler mengalami gangguan dalam mengeksekusi program atau

bisa saja ketika ON, mikrokontroler mengalami error sehingga eksekusi

program tidak dimulai dari awal. Dengan reset berperan untuk

mengembalikan mikrokontroler untuk mengeksekusi program secara

berurutan yang dimulai dari awal.

2.3 Komunikasi Data

Komunikasi data adalah merupakan bagian dari telekomunikasi yang

secara khusus berkenaan dengan transmisi atau pemindahan data dan

informasi diantara komputer-komputer dan piranti-piranti yang lain dalam

bentuk digital yang dikirimkan melalui media komunikasi data. Data berarti

informasi yang disajikan oleh isyarat digital. Komunikasi data merupakan

bagian vital dari suatu masyarakat informasi karena sistem ini menyediakan

infrastruktur yang memungkinkan komputer-komputer dapat berkomunikasi

satu sama lain. Gambar 2.10 merupakan gambar dari dasar komunikasi data.

Gambar 2.10 Dasar Komunikasi Data

20

2.3.1 Komponen komunikasi data

Adapun komponen pembentuk arsitektur sistem komunikasi data antara lain :

1).Pengirim, adalah piranti yang mengirimkan data

2).Penerima, adalah piranti yang menerima data

3).Data, adalah informasi yang akan dipindahkan

4).Media pengiriman, adalah media atau saluran yang digunakan untuk

mengirimkan data

5).Protokol, adalah aturan-aturan yang berfungsi untuk menyelaraskan

hubungan.

2.3.2 Model komunikasi data

Berikut merupakan jenis–jenis model komunikasi data yang sering digunakan adalah :

1). Komunikasi data simplex (satu arah)

Gambar 2.11 Komunikasi data Simplex

2). Komunikasi data half duplex (dua arah bergantian)

Gambar 2.12 Komunikasi data Half Duplex

21

3). Komunikasi data full duplex (dua arah bersamaan)

Gambar 2.13 Komunikasi data Full Duplex

2.3.3 Jenis komunikasi data

Terdapat dua jenis cara komunikasi data yaitu :

1). Komunikasi Data Parallel

Komunikasi data parallel adalah pengiriman data diantara

beberapa komputer dan ke terminal lainnya dengan merubah besaran

tegangan dan arus dalam kanal atau kabel. Dalam komunikasi data ini bit

berpindah secara satu demi satu melewati beberapa saluran pada saat

bersamaan.

2). Komunikasi Data Serial

Perbedaan yang paling mendasar antara komunikasi serial dengan

parallel adalah proses perpindahan bit melewati satu saluran saja. Ada 2

macam cara komunikasi data serial yaitu Sinkron dan Asinkron Pada

komunikasi data serial sinkron, clock dikirimkan bersama sama dengan

data serial, tetapi clock tersebut dibangkitkan sendiri-sendiri baik ada sisi

pengirim maupun penerima. Sedangkan pada komunikasi serial asinkron

tidak diperlukan clock karena data dikirimkan dengan kecepatan tertentu

yang sama baik pada pengirim dan penerima. Kecepatan pengiriman data

(atau yang sering disebut dengan baud rate) dan fasa clock pada sisi

transmitter dan sisi receiver harus sinkron. Untuk itu diperlukan

sinkronisasi antara Transmitter dan Receiver. Kecepatan transmisi (baud

rate) dapat dipilih bebas dalam rentang tertentu. Baud rate yang umum

dipakai adalah 110, 135, 150, 300, 600, 1200, 2400, 9600 dan 19200

(bit/detik), jadi jika waktu satu bit = 3,33 ms, maka baud rate-nya = 1/33

22

ms atau 300 baud. Dalam komunikasi data serial, baud rate dari kedua

alat yang berhubungan harus diatur pada kecepatan yang sama.

Selanjutnya harus ditentukan panjang data (6,7 atau 8 bit), paritas (genap,

ganjil, atau tanpa paritas), dan jumlah stop bit (1, 1 ½ , atau 2 bit).

2.3.4 Transmisi asynchronous dan synchronous

Data ditransfer melalui path komunikasi tunggal pada transmisi data

secara serial dimana tiap elemen pensinyalan dapat berupa :

1). Kurang dari 1 bit : misalnya dengan pengkodean Manchester

2). 1 bit : NRZ-L dan FSK adalah contoh-contoh analog dan digital

3). Lebih dari 1 bit : QPSK sebagai contohnya.

Dalam bahasan ini, kita menganggap satu bit per elemen pensinyalan kecuali jika

keadaan sebaliknya.

Sinkronisasi adalah salah satu tugas utama dari komunikasi data. Suatu

transmitter mengirim message 1 bit pada suatu waktu melalui suatu medium ke

receiver. Receiver arus mengenal awal dan akhir dari blok-blok bit dan juga harus

mengetahui durasi dari tiap bit sehingga dapat men-sampel line tersebut dengan

timing yang tepat untuk membaca tiap bit. Misalkan pengirim (sender)

mentransmisi sejumlah bit-bit data. Pengirim mempunyai suatu clock yang

mempengaruhi timing dari transmisi bit-bit. Sebagai contoh, jika data ditransmisi

dengan 10000 bits per second (bps), kemudian 1 bit akan ditransmisi setiap

1/10000 = 0,1 millisecond (ms), sebagai yang diukur oleh clock pengirim. Maka,

receiver akan menentukan waktu yang cocok untuk sampel-sampelnya pada

interval dari 1 bit time. Pada contoh ini, pen-sampling-an akan terjadi sekali setiap

0,1 ms. Jika waktu pen-sampling-an berdasarkan pada clocknya sendiri, maka

akan timbul masalah jika clock-clock transmitter dan reciver tidak disamakan

dengan tepat. Jika ada perbedaan 1 persen (clock receiver 1 persen lebih cepat

atau lebih lambat daripada clock transmitter ), maka pen-sampling-an pertama

0,001 ms meleset dari tengah bit (tengah bit adalah 0,05 ms dari awal dan akhir

bit). Setelah sampel-sampel mencapai 50 atau lebih, receiver akan error karena

pen-sampling-annya dalam bit time yang salah (50 x 0,001 = 0,05 ms). Untuk

23

perbedaan timing yang kecil, error akan terjadi kemudian, tetapi kemudian

receiver akan keluar dari step transmitter jika transmitter mengirim aliran bit

yang panjang dan jika tidak ada langkah-langkah yang mensinkronkan transmitter

dan receiver.

2.3.4.1 Transmisi asynchronous

Strategi dari metode ini yaitu mencegah problem timing dengan tidak

mengirim aliran bit panjang yang tidak putus -putusnya. Melainkan data

ditransmisi per karakter pada suatu waktu, dimana tiap karakter adalah 5 sampai 8

bit panjangnya. Timing atau sinkronisasi harus dipertahankan antara tiap karakter;

receiver mempunyai kesempatan untuk mensinkronkan awal dari tiap karakter

baru. Gambar 2.14 merupakan gambar dari teknik asynchronous.

Gambar 2.14 Teknik Asynchronous

Gambar 2.14a, ketika tidak ada transmisi karakter, line antara transmitter dan

receiver dalam keadaan "idle". Idle adalah ekuivalen untuk elemen pensinyalan

bagi binary '1'.

24

Awal dari suatu karakter diisyaratkan oleh suatu start bit dengan binary '0'.

Kemudian diikuti oleh 5 sampai 8 bit yang membentuk karakter tersebut. Bit-bit

dari karakter itu ditransmisi dengan diawali least significant bit (LSB). Biasanya,

bit-bit karakter ini diikuti oleh suatu parity bit yang berada pada posisi most-

significant-bit (MSB).

Parity bit tersebut diset oleh transmitter sedemikian seperti total jumlah

binary '1' dalam karakter; termasuk parity bit-nya, adalah genap (even parity) atau

ganjil (odd parity), tergantung pada konversi yang dipakai. Elemen terakhir yaitu

stop, yang merupakan suatu binary '1'. Panjang minimum dari stop biasanya 1;1,5

atau 2 kali durasi dari bit. Sedangkan maksimumnya tidak dispesifikasikan.

Karena stop sama dengan kondisi idle, maka transmitter akan melanjutkan

transmisi sinyal stop sampai siap untuk mengirim karakter berikutnya.

Gambar 2.14c memperlihatkan efek timing error yang menyebabkan error

pada penerimaan. Disini dianggap bahwa data ratenya 10000 bps; oleh karena itu

tiap bit mempunyai durasi 0,1 ms atau 100 s. Anggaplah receiver terlambat 7

persen atau 7 s per bit time. Dengan demikian receiver men-sampel karakter yang

masuk setiap 93 s (berdasarkan pada clock transmitter ). Seperti terlihat, sampel

terakhir mengalami error. Sebenarnya error ini menghasilkan dua macam error :

pertama, sampel bit terakhir diterima tidak tepat; kedua, perhitungan bit sekarang

keluar dari kesepakatan. Jika bit ke 7 adalah 1 dan bit ke 8 adalah 0 maka bit 8

akan dianggap suatu start bit. Kondisi ini diistilahkan framing error, yaitu

karakter plus start dan stop bit yang kadang-kadang dinyatakan suatu Frame.

Framing error juga jika beberapa kondisi noise menyebabkan munculnya

kesalahan dari suatu start bit selama kondisi idle.

Komunikasi asynchronous adalah sederhana dan murah tetapi memerlukan

tambahan 2 sampai 3 bit per karakter untuk sinkronisasi. Persentase tambahan

dapat dikurangi dengan mengirim blok-blok bit yang besar antara start dan stop

bit, tetapi akan memperbesar kumulatif timing error. Solusinya yaitu transmisi

synchronous.

25

2.3.4.2 Transmisi synchronous

Dengan transmisi synchronous, ada level lain dari sinkronisasi yang perlu

agar receiver dapat menentukan awal dan akhir dari suatu blok data. Untuk itu,

tiap blok dimulai dengan suatu pola preamble bit dan diakhiri dengan pola

postamble bit. Pola-pola ini adalah kontrol informasi.

Frame adalah data plus kontrol informasi. Format yang tepat dari frame

tergantung dari metode transmisinya, yaitu :

1). Transmisi character-oriented, (lihat gambar 2.15a)

Blok data diperlakukan sebagai rangkaian karakter-karakter (biasanya 8 bit

karakter).

Semua kontrol informasi dalam bentuk karakter.

Frame dimulai dengan 1 atau lebih 'karakter sinkronisasi' yang disebut

SYN, yaitu pola bit khusus yang memberi sinyal ke receiver bahwa ini

adalah awal dari suatu blok. Sedangkan untuk postamble-nya juga dipakai

karakter khusus yang lain. Jadi receiver diberitahu bahwa suatu blok data

sedang masuk, oleh karakter SYN, dan menerima data tersebut sampai

terlihat karakter postamble. Kemudian menunggu pola SYN yang

berikutnya. Alternatif lain yaitu dengan panjang Frame sebagai bagian

dari kontrol informasi; receiver menunggu karakter SYN, menentukan

panjang Frame, membaca tanda

sejumlah karakter dan kemudian menunggu karakter SYN berikutnya

untuk memulai Frame berikutnya.

2). Transmisi bit-oriented , (lihat gambar 2.15b)

Blok data diperlakukan sebagai serangkaian bit-bit.

Kontrol informasi dalam bentuk 8 bit karakter.

Pada transmisi ini, preamble bit yang panjangnya 8 bit dan dinyatakan

sebagai suatu flag sedangkan postamble-nya memakai flag yang sama

pula. Receiver mencari pola flag terhadap sinyal start dari frame. Yang

diikuti oleh sejumlah kontrol field. Kemudian sejumlah data field, kontrol

26

field dan akhirnya flag-nya diulangi. Perbedaan dari kedua metode diatas

terletak pada format detilnya dan kontrol informasinya.

Keuntungan transmisi synchronous :

1). Efisien dalam ukuran blok data; transmisi asynchronous memerlukan 20%

atau lebih tambahan ukuran.

2). Kontrol informasi kurang dari 100 bit.

Gambar 2.15 Teknik Synchronous

2.4 Protokol

Protokol adalah sebuah aturan yang mendefinisikan beberapa fungsi yang

ada dalam sebuah jaringan komputer, misalnya mengirim pesan, data, informasi

dan fungsi lain yang harus dipenuhi oleh sisi pengirim dan sisi penerima agar

komunikasi dapat berlangsung dengan benar, walaupun sistem yang ada dalam

jaringan tersebut berbeda sama sekali. Protokol ini mengurusi perbedaan format

data pada kedua sistem hingga pada masalah koneksi listrik. Standar protokol

yang terkenal yaitu Open System Interconnecting (OSI) yang ditentukan oleh

International Standart Organization (ISO).

Adapun komponen protokol adalah sebagai berikut :

1). Aturan atau prosedur

- Mengatur pembentukan/pemutusan hubungan

- Mengatur proses transfer data.

2). Format atau bentuk representasi pesan

27

3). Kosakata (vocabulary) jenis pesan dan makna masing-masing pesan.

Secara umum fungsi dari protokol adalah untuk menghubungkan sisi

pengirim dan sisi penerima dalam berkomunikasi serta dalam bertukar informasi

agar dapat berjalan dengan baik dan benar. Sedangkan fungsi protokol secara

detail dapat dijelaskan, sebagai berikut:

1). Fragmentasi dan reassembly

Fungsi dari fragmentasi dan reasembly adalah membagi informasi

yang dikirim menjadi beberapa paket data pada saat sisi pengirim

mengirimkan informasi dan setelah diterima maka sisi penerima

akan menggabungkan lagi menjadi paket informasi yang lengkap.

2). Encaptulation

Fungsi dari encaptulation adalah melengkapi informasi yang

dikirimkan dengan address, kode-kode koreksi dan lain-lain.

3). Connection control

Fungsi dari connection control adalah membangun hubungan

(connection) komunikasi dari sisi pengirim dan sisi penerima,

dimana dalam membangun hubungan ini juga termasuk dalam hal

pengiriman data dan mengakhiri hubungan.

4). Flow control

Berfungsi sebagai pengatur perjalanan datadari sisi pengirim ke sisi

penerima.

5). Error control

Dalam pengiriman data tak lepas dari kesalahan, baik itu dalam

proses pengiriman maupun pada waktu data itu diterima. Fungsi dari

error control adalah mengontrol terjadinya kesalahan yang terjadi

pada waktu data dikirimkan.

6). Transmission service

Fungsi dari transmission service adalah memberi pelayanan

komunikasi data khususnya yang berkaitan dengan prioritas dan

keamanan serta perlindungan data.

28

2.5 Recommended Standard 485

2.5.1 Recommended standard 485

Recommended Standard 485 (RS-485) adalah standar komunikasi yang

paling serbaguna dalam seri standar yang ditentukan oleh EIA. Itu sebabnya RS-

485 saat ini digunakan secara luas antarmuka komunikasi data akuisisi dan

kontrol aplikasi di mana beberapa node berkomunikasi satu sama lain.

Komunikasi RS-485 bisa mencapai jarak maksimal 4000 kaki, atau setara dengan

1,2 Km. Selain itu RS-485 merupakan standar komunikasi serial asynchronous

yang menyediakan kemampuan komunikasi, seperti kontrol aliran perangkat

keras, kontrol aliran perangkat lunak, dan paritas cek. Telah banyak digunakan

selama beberapa dekade. Gambar konfigurasi IC MAX485 terdapat pada gambar

2.16 dan gambar konfigurasi komunikasi RS-485 terdapat pada gambar 2.17.

Gambar 2.16 Konfigurasi IC MAX485

29

Gambar 2.17 Konfigurasi Komunikasi RS-485

Seperti yang telah disebutkan di atas bahwa jalur komunikasi untuk RS-485

terdiri dari pin TX, RX dan ground.

1). Pin TX merupakan pin untuk pengiriman data serial.

2). Pin RX merupakan pin untuk penerimaan data serial.

Berikut ini spesifikasi dari komunikasi RS-485 yang terdapat pada tabel 2.2.

Tabel 2.2 Spesifikasi Komunikasi RS-485

Spesifikasi RS-485

Mode Operasi Differential

Total Jumlah Driver dan Receivers pada Satu Jalur1 DRIVER

32 RECEIVER

Maksimum Panjang Kabel 4.000 FT.

Maximum Data Rate 10Mb / s

Voltase Driver Output Maksimum -7V s/d +12 V

Driver Output Signal Level (Loaded Min.) + /-1.5V

Driver Output Signal Level (diturunkan Max) + /-6V

Driver Load Impedance (Ohms) 54

Driver Current in High Z State Power On + /-100uA

Driver Current in High Z State POWER + /-100uA

Receiver Input Voltage Range -7V s/d +12 V

Receiver Input Sensitivity + /-200mV

Receiver Input Resistance (Ohms) > = 12k

2.5.2 Topologi jaringan RS

Topologi jaringan merupakan alasan mengapa

favorit dari empat interface

adalah satu-satunya dari

pemancar dan penerima dalam jaringan ya

RS-485 receiver dengan resistansi masukan dari 120 Ω adalah mungkin untuk

menghubungkan 32 perangkat ke jaringan.

untuk meningkatkan jumlah

kilometer. Ini adalah alasan mengapa

PLC, microcontroller

topologi jaringan RS-

Dalam gambar di atas merupakan topologi jaringan umum terhubung dalam jaringan

1). Single Twisted Pair

Dalam versi ini, semua perangkat yang terhubung ke satu

Pair. Dengan demikian, semuanya harus memiliki driver dengan

output

satu baris di kedua arah

pemancaran perangkat sekaligus (masalah perangkat lunak).

2). Double Tw

Jika menggunakan jenis ini tidak perlu menggunakan output

state, karena perangkat

kedua, yang dimaksudkan untuk mengirim data dari

aringan RS-485

Topologi jaringan merupakan alasan mengapa RS-485

interface dalam akuisisi data dan kontrol aplikasi.

satunya dari interface internet working yang mampu bekerja pada

pemancar dan penerima dalam jaringan yang sama. Bila menggunakan standar

dengan resistansi masukan dari 120 Ω adalah mungkin untuk

menghubungkan 32 perangkat ke jaringan. RS-485 repeater juga memungkinkan

untuk meningkatkan jumlah node menjadi beberapa ribu, dalam beberapa

eter. Ini adalah alasan mengapa RS-485 ini begitu populer dengan komputer,

microcontroller dan sensor cerdas dalam aplikasi ilmiah dan teknis.

-485 terdapat pada gambar 2.18.

Gambar 2.18 Topologi jaringan RS-485

Dalam gambar di atas merupakan topologi jaringan umum terhubung dalam jaringan RS-485 multipoint.

Single Twisted Pair RS-485

Dalam versi ini, semua perangkat yang terhubung ke satu

. Dengan demikian, semuanya harus memiliki driver dengan

output tri-state (termasuk Master). Komunikasi berjalan di atas

satu baris di kedua arah. Penting untuk mencegah lebih banyak dari


Double Twisted Pair RS-485

Jika menggunakan jenis ini tidak perlu menggunakan output

, karena perangkat slave mengirim lebih dari twisted pair

kedua, yang dimaksudkan untuk mengirim data dari

30

485 kini menjadi

dalam akuisisi data dan kontrol aplikasi. RS-485

yang mampu bekerja pada

ng sama. Bila menggunakan standar

dengan resistansi masukan dari 120 Ω adalah mungkin untuk

juga memungkinkan

menjadi beberapa ribu, dalam beberapa

ini begitu populer dengan komputer,

dan sensor cerdas dalam aplikasi ilmiah dan teknis. Gambar

Dalam gambar di atas merupakan topologi jaringan umum RS-485 yang

Dalam versi ini, semua perangkat yang terhubung ke satu Twisted

. Dengan demikian, semuanya harus memiliki driver dengan

). Komunikasi berjalan di atas

Penting untuk mencegah lebih banyak dari


Jika menggunakan jenis ini tidak perlu menggunakan output tri-

twisted pair yang

kedua, yang dimaksudkan untuk mengirim data dari Slave ke

31

Master. Solusi ini sering memungkinkan pelaksanaan dalam sistem

komunikasi multipoint, yang pada awalnya dirancang (HW dan

juga SW) untuk RS-232. Tentu saja, master perangkat lunak harus

dimodifikasi, sehingga master query secara periodik mengirim

paket ke semua perangkat slave. Peningkatan throughput data yang

jelas dalam volume besar. Kadang-kadang sistem RS-485 dapat

dilihat dalam sistem poin-to-sistem poin.

2.6 Radio Modem

Radio modem merupakan suatu media komunikasi data. Komunikasi radio

merupakan suatu bentuk komunikasi modern yang memanfaatkan gelombang

radio sebagai sarana untuk membawa suatu pesan atau data sampai ke tempat

penerima. Kualitas penerimaan sinyal radio berasal dari besarnya daya yang

diterima oleh antena receiver. Jauh dekatnya jarak penerimaan sinyal menentukan

frekuensi band seperti Very High Frequency (VHF) atau Ultra High Frequency

(UHF).

Secara umum dapat dijelaskan bahwa pada komunikasi data melalui radio

ini memiliki dua bagian utama, yaitu :

1). Bagian Pemodulasi, yaitu bagian yang digunakan untuk memberikan

modulasi pada sinyal digital agar dapat dikirim melalui radio.

2). Bagian Pembawa Modulasi, yaitu bagian yang mengirimkan data yang

telah dimodulasi ke tempat lain.

Dalam sistem pengendalian tenaga listrik penggunaan radio modem akan sangat

berguna apabila digunakan untuk sistem komunikasi antara terminal-terminal

yang tersebar luas pada jarak 100 sampai 200 km. Bahkan dengan menempatkan

statision pengulang (repeater) secara tepat jarak komunikasi dapat diperluas pada

jangkauan yang lebih jauh.

2.6.1 Frequency shift keying

Frequency shift Keying (FSK) adalah suatu metoda pengiriman sinyal

secara digital. Dua keadaan biner, logik 0 (low) dan logik 1 (high)

direpresentasikan kedalam bentuk gelombang analog. Logik 0 direperesentasikan

32

oleh gelombang pada frekuensi tertentu dan logik 1 direpresentasikan oleh

gelombang pada frekuensi tertentu yang berbeda dengan keadaan pada logika 0.

Modem berfungsi untuk mengubah data biner dari komputer ke FSK untuk

tranmisi melalui saluran telepon, kabel, optical fiber, atau media wireless. Modem

juga dapat berfungsi untuk mengubah sinyal FSK yang diterima oleh penerima ke

dalam bentuk digital low dan high yang dapat dimengerti oleh komputer.

1). Modulator FSK

Modulasi adalah proses menumpangkan sinyal informasi pada sinyal lain

yang memiliki frekuensi lebih besar. Proses modulasi dilakukan untuk

memudahkan proses transmisi, sehingga didapat efisiensi perangkat transmisi

serta jarak jangkauannya juga akan lebih jauh. Modulasi terdiri atas dua macam,

yaitu modulasi sinyal analog dan modulasi sinyal digital. Modulasi analog adalah,

menumpangkan sinyal informasi dalam bentuk analog kedalam sinyal pembawa

yang juga dalam bentuk sinyal analog. Contohnya modulasi FM. Sedangkan

modulasi digital adalah menumpangkan sinyal informasi dalam bentuk digital

kedalam sinyal pembawa yang dalam bentuk sinyal analog. Contohnya adalah

modulasi FSK Contoh aplikasi modulasi adalah modem (modulator/demodulator)

untuk mengirimkan sinyal digital dari komputer melalui media gelombang radio

yang hanya dapat dilewati oleh sinyal analog.

2). Demodulator FSK

Fungsi demodulator FSK adalah untuk mengubah sinyal analog kedalam

sinyal digital yang berasal dari Radio Transceiver sebelum masuk ke Port Serial

Komputer. Prosesnya disebut demodulasi. Deteksi sinyal FSK biasa menggunakan

PLL (phase looked loop). PLL merupakan rangkaian osilator yang terkontrol,

dalam hal ini yang terkontrol adalah pada bagian keluaran yang berupa frekuensi,

sehinga dengan menggunakan PLL ini frekuensi keluaran menjadi konstan.

2.6.2 YS 1020 UB RF data transceiver

Pada proyek akhir ini media komunikasi melalui radio modem

menggunakan hardware modem YS1020 UB yang merupakan modul RF yang

dirancang untuk sistem transmisi data UART dalam jarak dekat. Modul RF ini

33

dapat mengirimkan dan menerima data serial melalui media udara, dengan

frekuensi 433MHz ISM band dan baud rate sebesar 9600 bps.

Fitur Utama :

1). Carrier frequency : 433/450/868/915 MHz

2). Interface : RS-232/RS-485/ TTL

3). Baud rate : 1200/2400/4800/9600/38400 bps

4). Half duplex

5). Interface formate : 8N1/8E1/801

6). Modulation : GFSK

Gambar modul RF YS 1020 UB terdapat pada gambar 2.19.

Gambar 2.19 Modul RF YS 1020 UB

Gambar dimensi instalasi terdapat pada gambar 2.20.

Gambar 2.20 Dimensi Instalasi

34

2.7 Recommended Standard 232

2.7.1 Recommended standard 232 (RS-232)

RS-232 merupakan metoda dan standar transmisi serial yang ditetapkan

Electical Industri Association (EIA) yang dapat digunakan sebagai aturan dalam

pertukaran data antar komputer. Standar RS-232 mempunyai beberapa

karakteristik sinyal listrik, yaitu:

1). Keadaan logic high (mark) ditandai dengan tegangan yang lebih negatif

dari -3 volt. Pada logic high besarnya tegangan harus antara -5 V dan -15

V.

2). Keadaan logic low (space) ditandai dengan tegangan yang lebih positif

dari +3 volt. Pada logic low besarnya tegangan harus antara +5 V dan

+15 V.

Jadi, sinyal maksimum RS232 terlalu tinggi untuk Mikrokontroler, begitu

juga untuk sinyal negatif RS232 tidak dapat terdeteksi sama sekali dengan logika

Mikrokontroler. Oleh karena itu, untuk menerima data serial dari antarmuka

tegangan RS232, tegangan harus disesuaikan dengan tegangan input dan output

mikrokontroler. Max232 adalah driver yang digunakan sebagai pengirim dan

penerima sinyal dari RS232. Max232 dapat menyesuaikan level tegangan dari

RS232 untuk selanjutnya diterima oleh mikrokontroler. Dengan kata lain, Max232

dapat mengkonversi tegangan dari RS232 menjadi sinyal logika yang dapat dibaca

oleh Mikrokontroler. Max232 maksimal dapat mengirim data pada jarak kurang

dari 15 m (sumber dari DataSheet Texas Instruments). Gambar konfigurasi

komunikasi RS-232 ditunjukan pada gambar 2.21.

Gambar 2.21 Konfigurasi Komunikasi RS-232

35

Seperti yang telah disebutkan di atas bahwa jalur komunikasi untuk RS-232

terdiri dari pin TX, RX dan ground.

1). Pin TX merupakan pin untuk pengiriman data serial.

2). Pin RX merupakan pin untuk penerimaan data serial.

2.7.2 Operasi kerja RS-232 dan transmisi data

Rangkaian komunikasi serial RS-232 membutuhkan sebuah IC tambahan

Max232 yaitu suatu piranti yang digunakan untuk mengubah atau lebih tepatnya

mengkonversi tegangan TTL dan RS-232 dan sebaliknya. Sebagaimana diketahui

dalam dunia komputer tegangan tingkat RS-232 sangat jauh berbeda dengan

tingkat TTL. Jika TTL bekerja dengan tegangan antara 0 sampai dengan 5 volt,

dengan tegangan sekitar 0 volt dianggap sebagai logika ‘0’ dan tegangan sekitar 5

volt sebagai logika ‘1’, sedangkan untuk tingkat RS232 tegangan kerjanya antara

-15 sampai +15 volt dan cara menterjemahkan logika ‘0’ dan ‘1’-nya sangat

berbeda, untuk itu diperlukan suatu piranti khusus yang digunakan untuk

melakukan konversi tingkat tegangan TTL dan RS-232.

Transmisi biasanya menggeser 2 bit dari 10 bit hingga transmisi yang

digunakan adalah 8 bit, satu di master dan satu di slave dan antara master juga

slave terdapat jalur penghubung. Biasanya data yang dikirim pertama kali adalah

MSB (Most Significant Byte) sampai akhirnya ada bit yang dikirim dengan

register yang sama. Setelah data register tergeser, master dan slave harus bertukar

nilai register. Kemudian kedua perangkat tersebut mengambil nilai dan

melakukan sesuatu pada nilai tersebut, seperti menulis nilai tersebut pada memory.

Bila ada data lebih yang ditukar, maka pergeseran register akan memuat data baru

dan akan terus mengulang proses. Gambar TTL/CMOS Serial Logic Waveform

terdapat pada gambar 2.22, gambar RS-232 Logic Waveform terdapat pada

gambar 2.23, gambar Pin I/O Max232 terdapat pada gambar 2.24 dan gambar

Konfigurasi Max 232 terdapat pada gambar 2.25.

36

Gambar 2.22 TTL/CMOS Serial Logic Waveform

Gambar 2.23 RS-232 Logic Waveform

Gambar 2.24 Pin I/O Max 232

Gambar 2.25 Konfigurasi Max 232

1). Keuntungan Komunikasi Serial

Keuntungan dari penggunaan komunikasi serial adalah sebagai berikut:

37

a). Kabel untuk komunikasi serial bisa lebih panjang dibandingkan dengan

pararel.

Data-data dalam komunikasi serial dikirimkan untuk logika ‘1’

sebagai tegangan -3 s/d -25 volt dan untuk logika ‘0’ sebagai tegangan

+3 s/d +25 volt, dengan demikian tegangan dalam komunikasi serial

memiliki ayunan tegangan maksimum 50 volt, sedangkan pada

komunikasi pararel hanya 5 volt. Hal ini menyebabkan gangguan pada

kabel-kabel panjang lebih mudah diatasi dibanding dengan pararel.

b). Jumlah kabel serial lebih sedikit.

Dua perangkat komputer yang berjauhan dengan hanya tiga kabel

untuk konfigurasi null modem, yakni TxD (saluran kirim), RxD (saluran

terima) dan ground, akan tetapi jika menggunakan komunikasi pararel

akan terdapat dua puluh hingga dua puluh lima kabel.

c). Komunikasi serial dapat menggunakan udara bebas sebagai media

transmisi.

Pada komunikasi serial hanya satu bit yang ditransmisikan pada

satu waktu sehingga apabila transmisi menggunakan media udara bebas

(free space) maka dibagian penerima tidak akan muncul kesulitan untuk

menyusun kembali bit-bit yang ditransmisikan.

d). Komunikasi serial dapat diterapkan untuk berkomunikasi dengan

mikrokontroler.

Hanya dibutuhkan dua pin utama TxD dan RxD (diluar acuan

ground).

2). Kekurangan Komunikasi Serial

Kekurangan dari penggunaan komunikasi serial adalah sebagai berikut:

a). Panjang media/kabel maks 15 meter.

b).Sinyal mudah mendapat gangguan.

c). Short circuit maks 500 mA.

38

2.7.3 Aplikasi RS-232

Aplikasi untuk RS-232 banyak digunakan untuk komunikasi antara dua

mikrokontroler. Beberapa aplikasi lain yang menggunakan jalur RS-232 antara

lain:

1). Komunikasi Ethernet, USB, UART.

2). Perancangan berbagai aplikasi sederhana seperti inisialisasi modem, mouse

dan transfer data antar komputer.

3). Komunikasi antara PLC dengan komputer.

2.8 Bahasa Pemograman Basic

1). Tipe Data

Tipe data merupakan bagian program yang paling penting karena

pemilihan tipe data yang tepat akan membuat operasi data menjadi lebih

efisien dan efektif. Untuk jenis tipe data terdapat pada tabel 2.3.

Tabel 2.3 Tipe Data

No Tipe Jangkauan1 Bit 0 atau 12 Byte 0 – 2553 Integer -32.768 s/d +32.7684 Word 0 – 655355 Long -2147483648 s/d +21474836486 Single 1,5x10-45 s/d 3,4x1038

7 Double 5x10-324 s/d 1,7x10308

8 String >254 byte

2). Konstanta

Konstanta merupakan suatu nilai yang tidak dapat diubah selama proses

pemograman berlangsung. Konstanta nilainya tetap dan harus didefinisikan

terlebih dahulu di awal program. Konstanta dapat bernilai integer, pecahan,

karakter, dan string.

3). Variabel

Variabel adalah suatu pengenal (identifier) yang digunakan dalam

mewakili suatu nilai tertentu di dalam proses program. Nilai dari suatu

39

variabel bisa diatur sesuai dengan kebutuhan. Nama dari suatu variabel dapat

ditentukan sendiri oleh pemrogram dengan aturan sebagai berikut:

a). Nama variabel hanya boleh terdiri dari abjad, bilangan, dan tanda

hubung.

b).Panjangnya maksimum 32 karakter

c). Tidak boleh menggunakan spasi

d).Tidak boleh menggunakan simbol khusus seperti : !,@,#,$,%,^,&,*,-

,+,=, dan sebagainya.

4). Deklarasi

Deklarasi diperlukan bila kita akan menggunakan pengenal (identifier)

dalam program. Identifier dapat berupa variabel, konstanta, dan fungsi.

Macam-macam deklarasi antara lain:

a). Deklarasi Variabel

Bentuk Umum pendeklarasian suatu variabel adalah:Contoh : Dim x As Integer ‘Deklarasi x bertipe integer’

b). Deklarasi Konstanta

Dalam Bahasa Basic, konstanta dideklarasikan secara langsung

Contoh : S = “Test” ‘Assign string’

c). Deklarasi Fungsi

Fungsi merupakan bagian yang terpisah dari program dan dapat

diaktifkan atau dipanggil dimanapun dalam program. Fungsi

dalam Bahasa Basic ada yang sudah disediakan sebagai fungsi

pustaka seperti print, input, data, dan untuk menggunakannya

tidak perlu dideklarasikan. Sedangkan fungsi yang perlu

dideklarasikan terlebih dahulu adalah fungsi yang dibuat oleh

pemrogram. Bentuk umum deklarasi sebuah fungsi adalah :

TEST [ ( [BYREF/BYVAL] ) var as type] As type

40

5). Penyeleksian kondisi

Penyeleksian kondisi digunakan untuk mengarahkan perjalanan suatu

proses. Fungsi penyeleksian kondisi mempunyai arti penting dalam

penyusunan Bahasa Basic terutama untuk program yang kompleks.

Penyeleksian kondisi terdiri atas :

a). Struktur Kondisi “IF…THEN…”

Struktur if…then… dibentuk dari pernyataan if dan sering

digunakan untuk menyeleksi suatu kondisi tunggal. Bila proses yang

diseleksi terpenuhi atau bernilai benar, maka pernyataan yang ada

dalam blok if akan diproses dan dikerjakan. Bentuk umum struktur

kondisi if adalah :

If (kondisi) then (pernyataan);

b).Struktur Kondisi “IF…ELSE…”

Dalam struktur kondisi if…else… minimal terdapat dua

pernyataan. Jika kondisi yang diperiksa bernilai benar atau terpenuhi

maka pernyataan pertama yang akan dilaksanakan dan jika kondisi

yang diperiksa bernilai salah, maka pernyataan kedua yang

dilaksanakan. Bentuk umumnya adalah sebagai berikut:

If (kondisi) pernyataan -1

Else pernyataan -2

c). Struktur Kondisi “SWITCH…CASE…”

Struktur kondisi switch…case…default dapat digunakan untuk

penyeleksian kondisi dengan kemungkinan terjadi cukup banyak.

Struktur ini akan melaksanakan salah satu dari beberapa pernyataan

‘case’ tergantung nilai kondisi yang ada dalam switch. Selanjutnya

proses diteruskan hingga ditemukan pernyataan ‘break’. Jika tidak ada

nilai pada case yang sesuai dengan nilai kondisi, maka proses akan

diteruskan kepada pernyataan yang ada dibawah default. Bentuk

umum dari struktur kondisi ini adalah :

41

Select case (kondisi)

{

case 1 : pernyataan -1;

break;

case 2 : pernyataan -2;

break;

……….

case n : pernyataan -n;

break;

default : pernyataan –m

}

6). Perulangan

Dalam Bahasa Basic tersedia suatu fasilitas yang digunakan untuk

melakukan proses yang berulang-ulang sesuai dengan kebutuhan. Struktur

perulangan Bahasa Basic mempunyai bentuk bermcam-macam, antara lain:

a). Struktur Perulangan “WHILE”

Perulangan while banyak digunakan pada program yang

terstruktur. Perulangan ini banyak digunakan bila jumlah

perulangannya belum diketahui. Proses perulangan akan terus

berlanjut selama kondisinya bernilai benar (true) dan akan berhenti

bila kondisinya bernilai salah.

b). Struktur Perulangan “DO…LOOP”

Struktur perulangan do…loop digunakan untuk proses

perulangan sekurang-kurangnya satu kali perulangan.

c). Struktur Perulangan “FOR”

Struktur perulangan for biasa digunakan untuk mengulang

proses yang telah diketahui jumlah perulangannya. Dari segi

penulisan, struktur perulangan for lebih efisien karena susunannya

lebih sederhana. Bentuk umum perulangan for adalah sebagai berikut :

FOR var = start TO end [STEP value]

42

2.9 Liquid Crystal Display

Liquid crystal display (LCD) adalah suatu jenis media tampilan yang

menggunakan kristal cair sebagai penampil utamanya. LCD dalam kehidupan

sehari-hari digunakan seperti untuk tampilan di kalkulator, jam digital, timer pada

microwave dan proyek mikrikontroler. Salah satu output berupa tampilan yang

sering digunakan pada proyek mikrokontroler adalah jenis LCD dengan karakter

16x2, 20x2, 16x4, dan 20x4. Gambar liquid crystal display (LCD) terdapat pada

gambar 2.26.

Gambar 2.26 Liquid Crystal Display (LCD)

Tampilan LCD lebih mudah dalam penggunaannya dibandingkan dengan

tampilan berupa seven segment. Pada LCD telah ada kontroler yang akan

mengatur tampilannya, sedangkan pada seven segment harus menggunakan sistem

scanning dan latch atau membuat kontrol sendiri. Di sisi lain untuk pemrograman

LCD cenderung lebih rumit dibanding pemrograman seven segment. Namun

sekarang sudah banyak library atau buku-buku yang menjelaskan bagaimana cara

memprogram LCD. Untuk penjelasan konfigurasi pin liquid crystal display (LCD)

terdapat pada tabel 2.4.

Tabel 2.4 Konfigurasi Pin Liquid Crystal Display (LCD)

No Pin Simbol Fungsi

1 Vss Ground

2 Vdd +5 V

3 Vo LCD Contrast Adjust

43

Lanjutan Tabel 2.4 Konfigurasi Pin Liquid Crystal Display (LCD)

4 RS Register Select

5 R/W Read/Write

6 E Enable

7 DB0 Data Bit 0

8 DB1 Data Bit 1

9 DB2 Data Bit 2

10 DB3 Data Bit 3

11 DB4 Data Bit 4

12 DB5 Data Bit 5

13 DB6 Data Bit 6

14 DB7 Data Bit 7

+ BL + Power Supply for BL+

- BL - Power Supply for BL-

BAB II LANDASAN TEORI - Perpustakaan Digital Polban

Documents