- Arduino Uno
- Ultrasonic Sensor (HC-SR04)
- Infra Red Sensor
- Sensor Magnetik
- LCD (LM016L)
- Papan Breadboard
- Jumper
- Motor Servo
- Buzzer
1.1.1
PWM
PWM merupakan sebuah
mekanisma untuk membangkitkan sinyal keluaran yang periodenya berulang antara
high dan low dimana kita dapat mengontrol durasi sinyal high dan low sesuai
dengan yang kita inginkan. Duty cycle merupakan prosentase periode sinyal high
dan periode sinyal, prosentase duty cycle akan bebanding lurus dengan tegangan
rata-rata yang dihasilkan. Berikut ilustrasi sinyal PWM, misalkan kondisi high
5 V dan kondisi low 0 V.
Pengaturan lebar pulsa
modulasi atau PWM merupakan salah satu teknik yang “ampuh” yang digunakan dalam
sistem kendali (control system) saat ini. Pengaturan lebar modulasi dipergunakan
di berbagai bidang yang sangat luas, salah satu diantaranya adalah: speed
control (kendali kecepatan), power control (kendali sistem tenaga), measurement
and communication (pengukuran atau instrumentasi dan telekomunikasi).
Prinsip Dasar PWM
Modulasi lebar pulsa
(PWM) dicapai/diperoleh dengan bantuan sebuah gelombang kotak yang mana siklus
kerja (duty cycle) gelombang dapat diubah-ubah untuk mendapatkan sebuah
tegangan keluaran yang bervariasi yang merupakan nilai rata- rata dari
gelombang tersebut.
Gambar
1.1 Bentuk gelombang kotak (pulsa) dengan kondisi high 5V dan low 0V.
Ton adalah waktu dimana tegangan keluaran berada pada posisi tinggi
(baca: high atau 1) dan, Toff adalah waktu dimana tegangan
keluaran berada pada posisi rendah (baca: low atau 0).
Anggap Ttotal
adalah waktu satu siklus atau penjumlahan antara Ton dengan Toff
, biasa dikenal dengan istilah “periode satu gelombang”.
Siklus kerja atau duty
cycle sebuah gelombang di definisikan sebagai,
Tegangan keluaran dapat
bervariasi denganduty-cycledan dapat dirumusan sebagai berikut,
Sehingga:
Dari
rumus diatas dapat ditarik kesimpulan bahwa tegangan keluaran dapat diubah-ubah
secara langsung dengan mengubah nilai Ton.
Apabila Ton adalah 0, Vout juga akan 0. Apabila
Ton adalah Ttotal maka Vout
adalah Vin.
1.1.2 ADC (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.
Umumnya ADC digunakan sebagai perantara antara sensor yang kebanyakan analog
dengan sistim komputer seperti sensor suhu, cahaya, tekanan/ berat, aliran dan
sebagainya kemudian diukur dengan menggunakan sistim digital (komputer).
ADC (Analog to Digital Converter) memiliki 2 karakter prinsip, yaitu kecepatan sampling dan resolusi. Kecepatan sampling suatu ADC menyatakan seberapa sering sinyal analog dikonversikan ke bentuk sinyal digital pada selang waktu tertentu. Kecepatan sampling biasanya dinyatakan dalam sample per second (SPS).
Gambar 1.2 ADC dengan kecepatan sampling rendah dan kecepatan sampling tinggi
Resolusi ADC menentukan ketelitian nilai hasil konversi ADC. Prinsip kerja ADC adalah mengkonversi sinyal analog ke dalam bentuk besaran yang merupakan rasio perbandingan sinyal input dan tegangan referensi.
1.1.3 Komunikasi UART
Universal Asynchronous Receiver Transmitter atau biasa
disingkat UART adalah bagian perangkat keras komputer yang menerjemahkan antara
bit-bit paralel data dan bit-bit serial. UART biasanya berupa sirkuit
terintegrasi yang digunakan untuk komunikasi serial pada komputer atau port
serial perangkat periperal. UART sekarang ini termasuk di dalam beberapa
mikrokontroler. Keping UART biasanya terdiri dari:
1. Penyangga
(buffer) Transmit/Receive
2. Pengendali
(control) Transmit/Receive
3. Penyangga
Bus Data
4. Logika
Kendali Read/Write
5. Kendali
Modem
Universal
Asynchronous Receiver Transmitter adalah protokol komunikasi yang umum
digunakan dalam pengiriman data serial antara device satu dengan yang lainnya.
Sebagai contoh komunikasi antara sesama mikrokontroler atau mikrokontroler ke
PC. Dalam pengiriman data, clock antara pengirim dan penerima harus sama karena
paket data dikirim tiap bit mengandalkan clock tersebut. Inilah salah satu
keuntungan model asynchronous dalam pengiriman data karena dengan hanya satu
kabel transmisi maka data dapat dikirimkan.
Gambar 1.3 Format Data UART
Pada
Gambar 1.3 terdapat beberapa parameter yang dapat diatur yaitu start bit,
parity bit, dan stop bit. Pengaturan ini harus sama antara pengirim dan
penerima karena jika tidak maka data tidak akan diterima. Data yang dikirim
adalah data berukuran 8 bit atau 1 byte. Jika ditambah dengan 3 parameter
diatas maka total bit data yang dikirim adalah 11 bit. Dari format data inilah
setiap data yang terbaca dapat diterjemahkan menjadi bit-bit yang
merepresentasikan data tertentu.
Sebenarnya
tidak semua terdapat error dalam pengiriman data UART. Terjadinya error hanya
terjadi ketika kita menggunakan clock mikrokontroler untuk nilai tertentu saja.
Pada paket data UART, clock yang dikirimkan bergantung dari nilai baud rate.
Karena protokol ini universal, maka baud rate yang ada adalah nilai-nilai tetap
yang tidak bisa diubah ubah dari kisaran nilai 110 sampai 11059200 bps (bit per
sekon) atau lebih. Semakin cepat clock yang digunakan maka baud rate akan
semakin cepat juga.
1.1.4 Arduino UNO
Arduino Uno adalah salah satu produk berlabel Arduino
yang sebenarnya adalah papan elektronik yang terdapat mikrokontroller ATmega
328 (sebuah keping yang secara fungsional bertindak seperti sebuah komputer).
Arduino ini memiliki pin 14 digital input/output (6 pin dapat digunakan sebagai
output PWM), 6 analog input, frekuensi clock 16 MHz, koneksi USB, jack power,
ICSP header, dan tombol reset. Untuk menggunakannya tinggal melakukan koneksi
USB dengan komputer atau menggunakan adaptor AC ke DC.
Terdapat
bagian-bagian pada papan Arduino Uno dimana memiliki fungsinya yang membentuk
satu kesatuan dalam menjalankan kerja alat dan progam. Gambar 1.4 merupakan
bagian-bagian yang terdapat pada papan Arduino Uno.
Gambar 1.4 Bagian Arduino Uno
a. Pin
input/output digital (0-13)
Terdapat 14 pin yang berfungsi sebagai input atau
output, dapat diatur oleh program. Untuk 6 buah pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11,
dapat juga berfungsi sebagai pin analog output dimana tegangan output-nya dapat
diatur. Nilai sebuah pin output analog dapat diprogram antara 0–255, dimana hal
itu mewakili nilai tegangan 0-5V.
b. USB
(Universal SerialBus)
Fasilitas USB yang diberikan oleh Arduino Uno ini
memiliki fungsi sebagai berikut:
1) Memuat
progam dari komputer kedalam papan.
2)
Komunikasi serial antara papan dan komputer.
3)
Memberikan daya listrik kedalam papan.
c.
Sambungan SV1
Merupakan sambungan atau jumper untuk memilih sumber
daya papan, apakah dari sumber eksternal atau menggunakan USB. Sambungan ini
tidak diperlukan lagi pada papan Arduino versi terakhir karena pemilihan sumber
daya eksternal atau USB dilakukan secara otomatis.
d.
Q1 – Kristal (quartz crystaloscillator)
Kristal merupakan komponen yang menghasilkan
detak-detak yang dikirim pada mikrokontroller agar melakukan sebuah operasi
untuk setiap detak-nya. Kristal ini dipilih yang berdetak 16 juta kali per
detik (16MHz).
e.
Tombol reset S1
Tombol ini berfungsi untuk me-reset papan sehingga
program akan mulai lagi dari awal, tombol reset ini bukan untuk menghapus
program atau mengosongkan microcontroller.
f.
In-Circuit Serial Programming (ICSP)
Port ICSP memungkinkan pengguna untuk memprogram
microcontroller secara langsung, tanpa melalui bootloader. Umumnya pengguna
Arduino tidak melakukan ini sehingga ICSP tidak terlalu dipakai walaupun disediakan.
g.
IC 1 – Mikrokontroller ATmega
Komponen utama papan Arduino, di dalamnya terdapat
CPU, ROM dan RAM.
h.
X1 – sumber daya eksternal
Jika hendak disuplai dengan sumber daya eksternal,
papan Arduino dapat diberikan tegangan DC antara 9-12V.
i.
6 pin input analog (0-5)
Pin ini
sangat berguna untuk membaca tegangan yang dihasilkan oleh sensor analog,
seperti sensor suhu. Program dapat membaca nilai sebuah pin input antara 0 –
1023, dimana hal itu mewakili nilai tegangan 0 – 5V.
Tabel 1.1 Spesifikasi Arduino Uno
|
Microcontroller |
Atmega 328P |
|
Operating
Voltage |
5V |
|
Input
Voltage (Recommended) |
7-12 V |
|
Input
Voltage (Limit) |
6-20 V |
|
Digital
I/O Pins |
14 (of
which 6 provide PWM ouput) |
|
PWM
Digital I/O Pins |
6 |
|
Analog
Input Pins |
6 |
|
DC Current
per I/O Pin |
20 mA |
|
DC Current
for 3.3 V Pin |
50 mA |
|
Flash Memory |
32 Kb (Atmega 328P) |
|
EEPROM |
1 Kb (Atmega
328P) |
|
Clock
Speed |
16 Mhz |
a.
Power
Arduino dapat diberikan power melalui koneksi USB atau
power supply. Power dapat diatur secara otomatis. Power supply dapat
menggunakan adaptor DC atau baterai. Adaptor dapat dikoneksikan dengan mencolok
jack adaptor pada koneksi port input supply. Papan arduino uno dapat
dioperasikan menggunakan supply dari luar sebesar 6 - 12 volt. Jika supply kurang
dari 7V, kadangkala pin 5V akan menyuplai kurang dari 5 Volt dan board bisa
menjadi tidak stabil. Jika menggunakan lebih dari 12 V, tegangan di regulator
bisa menjadi sangat panas dan menyebabkan kerusakan pada board. Rekomendasi
tegangan ada pada 7 sampai 12 volt.Penjelasan pada pin power sebagai berikut:
1. Pin Vin
Tegangan input ke board arduino ketika menggunakan
tegangan dari luar (seperti yang disebutkan 5 Volt dari koneksi USB atau
tegangan yang diregulasikan). Pengguna dapat memberikan tegangan melalui pin ini,
atau jika tegangan suplai menggunakan power jack, aksesnya menggunakan pin ini.
2. Pin 5V
Regulasi power supply digunakan untuk power
mikrokontroller dan komponen lainnya pada papan Arduino Uno.Daya sebesar 5 Volt
dapat melalui Vin menggunakan regulator pada board, atau supply oleh USB atau
supply regulasi 5 Volt lainnya.
3. Pin 3.3V
Suplai tegangan 3,3 Volt didapat oleh FTDI chip yang
ada di board. Arus maximumnya adalah 50 mA.
4. Pin Ground
Pin ground berfungsi sebagai jalur ground pada
arduino.
b.
Memori
ATmega328
memiliki 32 KB flash memori untuk menyimpan kode, juga 2 KB yang digunakan
untuk bootloader. ATmega328 memiliki 2 KB untuk SRAM dan 1 KB untuk EEPROM.
c.
Input dan Output
Setiap 14 pin digital pada arduino dapat digunakan
sebagai input atau output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan
digitalRead(). Input/output dioperasikan pada 5 Volt. Setiap pin dapat
menghasilkan atau menerima maximum 20 mA dan memiliki internal pull-up resistor
(disconnected oleh default) 20-50 KOhms. Beberapa pin memiliki fungsi sebagai
berikut:
1. Serial: 0
(RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirim (TX) TTL data
serial. Pin ini terhubung pada pin yang koresponding daya USB FTDI ke TTL chip
serial.
2. Interrupt eksternal:
2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasikan untuk trigger sebuah interap pada low
value, rising atau falling edge, atau perubahan nilai.
3. PWM: 3, 5,
6, 9, 10, dan 11. Mendukung 8bit output PWM dengan fungsi analog write.
4. SPI: 10
(SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mendukung komunikasi SPI, yang
mana masih mendukung hardware, yang tidak termasuk pada bahasa arduino.
5. LED: 13.
Ini adalah dibuat untuk koneksi LED ke digital pin 13. Ketika pin bernilai
HIGH, LED hidup, ketika pin LOW, LEDmati.
6. Uno
memiliki 6 analog input tertulis di label A0 hingga A5, masing- masingnya
memberikan 10 bit resolusi (1024). Secara asal input analog tersebut terukur
dari 0 (ground) sampai 5 volt, itupun memungkinkan perubahan teratas dari jarak
yang digunakan oleh pin AREF dengan fungsi analog Reference().
Arduino Uno
mengandung mikroposesor (berupa Atmel AVR) dan dilengkapi dengan oscillator
16MHz (yang memungkinkan operasi berbasis waktu dilaksanakan dengan tepat), dan
regulator (pembangkit tegangan) 5 Volt. Sejumlah pin tersedia di papan. Pin 0
hingga 13 digunakan untuk isyarat analog. Arduino Uno dilengkapi dengan static
random-access memory (SRAM) berukuran 2KB untuk memegang data, flash memory
berukuran 32KB, dan erasable programmable read-only memory untuk menyimpan
program.
1.1.5 Sensor
Ultrasonik
Sensor ultrasonik adalah sensor yang mengeluarkan
gelombang suara pada frekuensi ultrasonik dan menangkap kembali pantulan
gelombang tersebut. Sensor ini berguna untuk mendeteksi jarak antara posisi
dengan benda apapun yang ada di depannya. Sensor ultrasonik kerap digunakan
pada aplikasi robotik untuk membuat obstacle avoiding robot.
Sensor ultrasonik berkode HC-SR04 ini memiliki 4 buah
kaki masing-masing dengan label Vcc, Trig, Echo, dan Gnd. Vcc artinya sensor
ini membutuhkan tegangan tambahan untuk beroprasi, besarnya 5 volt. Trig adalah
kaki yang digunakan untuk T, sedangkan kaki Echo bertanggung jawab untuk
menangkap glombang yang dipantulkan. Gnd adalah kutub negatif untuk sensor.
HC-SR04
adalah modul ultrasonik yang menyediakan fungsi pengukuran non-kontak 2 cm
sampai 400 cm. Ketepatan pengukuran jarak mencapai 3mm.
Gambar 1.5 Sensor Ultrasonik
Pada
sensor ultrasonik, gelombang ultrasonik dibangkitkan melalui sebuah alat yang
disebut dengan piezoelektrik dengan frekuensi tertentu. Piezoelektrik ini akan
menghasilkan gelombang ultrasonik (umumnya berfrekuensi 40kHz) ketika sebuah
osilator diterapkan pada benda tersebut. Secara umum, alat ini akan menembakkan
gelombang ultrasonik menuju suatu area atau suatu target. Setelah gelombang
menyentuh permukaan target, maka target akan memantulkan kembali gelombang
tersebut. Gelombang pantulan dari target akan ditangkap oleh sensor, kemudian
sensor menghitung selisih antara waktu pengiriman gelombang dan waktu gelombang
pantul diterima (Gambar 1.6).
Gambar 1.6 Cara kerja sensor ultrasonik
Secara detail, cara kerja sensor ultrasonik adalah
sebagai berikut:
Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan
frekuensi tertentu dan dengan durasi waktu tertentu. Sinyal tersebut
berfrekuensi diatas 20kHz. Untuk mengukur jarak benda (sensor jarak), frekuensi
yang umum digunakan adalah 40kHz.
Sinyal yang dipancarkan akan merambat sebagai
gelombang bunyi dengan kecepatan sekitar 340 m/s. Ketika menumbuk suatu benda,
maka sinyal tersebut akan dipantulkan oleh benda tersebut.
Setelah gelombang pantulan sampai di alat penerima,
maka sinyal tersebut akan diproses untuk menghitung jarak benda tersebut. Jarak
benda dihitung berdasarkan rumus:
S = 340.t/2
Dimana S merupakan
jarak antara sensor ultrasonik dengan benda (bidang pantul), dan t adalah
selisih antara waktu pemancaran gelombang oleh transmitter dan waktu ketika
gelombang pantul diterima receiver.
1.1.6 Sensor
Infrared
Sensor infrared adalah perangkat elektronik, yang
memancarkan cahaya dari led dan cahaya diterima oleh photodioda. Sensor ini
juga dapat mendeteksi panas serta pergerakan pada benda. Jenis sensor ini hanya
mengukur radiasi pancaran. Biasanya benda yang dipancarkan memiliki pengaruh
panas yang berbeda terhadap sensor. Sinyal yang dipancarkan oleh transmitter
diterima oleh receiver infrared dan kemudian didecodekan sebagai sebuah paket
data biner.
Sensor
Infrared adalah suatu gelombang cahaya yang mempunyai panjang gelombang lebih
tinggi dari pada cahaya merah. Tabel 2.1 menunjukkan spektrum cahaya tampak dan
cahaya merah.
Tabel 1.2 Spektrum Cahaya
|
Warna |
Panjang
Gelombang (nm) |
|
Ungu |
400 |
|
Biru |
470 |
|
Hijau |
565 |
|
Kuning |
590 |
|
Jingga |
630 |
|
Merah |
780 |
|
Infrared |
800-1000 |
Sinar infrared tergolong ke dalam sinar yang tidak
tampak. Jika dilihat dengan spektroskop sinar maka radiasi sinar infrared
tampak pada spektrum gelombang elektromagnet dengan panjang gelombang diatas
panjang gelombang sinar merah. Dengan panjang gelombang ini, sinar infrared
tidak dapat dilihat oleh mata tetapi radiasi panas yang ditimbulkannya masih
terasa.
Gambar 1.7 Sensor Infrared
Sensor
infrared ini terdiri dari komponen-komponen berikut :
1.
LM358
IC 2 IR pasangan pemancar dan penerima
2.
Resistor
dari kisaran kilo ohm.
3.
Resistor
variabel.
4.
LED
(Light Emitting Diode).
Gambar 1.8 Sirkuit Rangkaian Infrared
Bagian pemancar termasuk sensor infrared, yang mentransmisikan sinar infrared terus menerus untuk diterima oleh transmitter (photodioda). Terminal keluaran pada penerima bervariasi tergantung pada penerimaan sinar infrared. Karena variasi ini tidak dapat dianalisis, maka output ini dapat dimasukkan ke rangkaian komparator. Di sini penguat operasional (op-amp) dari LM 339 digunakan sebagai rangkaian pembanding. Ketika penerima IR tidak menerima sinyal, potensi pada input pembalik akan lebih tinggi daripada input non-pembalik dari IC komparator (LM339). Dengan demikian output komparator rendah, tetapi LED tidak menyala. Ketika modul penerima IR menerima sinyal ke potensial pada input pembalik, sinyal akan turun. Dengan demikian output komparator (LM 339) menjadi tinggi dan LED mulai menyala. Resistor R1 (100), R2 (10k) dan R3 (330) digunakan untuk memastikan bahwa arus minimum 10 mA melewati Perangkat infrared LED seperti Photodiode dan LED normal masing-masing. Resistor VR2 (preset = 5k) digunakan untuk menyesuaikan terminal output. Resistor VR1 (preset = 10k) digunakan untuk mengatur sensitivitas Diagram sirkuit.
Karakteristik Infrared
1.
Bentukya tidak terlihat dengan kasat
mata atau mata telanjang.
2.
Timbulnya diakibatkan oleh
komponen-komponen pendukung seperti panas.
3.
Tidak dapat menembus materi yang
tidak tembus pandang.
4.
Merupakan salah satu teknologi yang
tembus pandang.
5.
Panjang gelombang pada infra merah
memiliki hubungan yang berlawanan atau berbanding terbalik dengan suhu. Ketika
suhu mengalami kenaikan, maka panjang gelombang mengalami penurunan.
Gambar 1.9 Respon penerimaan sensor infrared
Prinsip kerja sensor
infrared
Ketika gelombang
infrared membentur suatu penghalang maka sebagian gelombang tersebut akan
dipantulkan sebagian diserap dan sebagian yang lain akan diteruskan. Proses ini
ditunjukkan pada gambar berikut:
Gambar 1.10 Proses pemantulan gelombang infrared
1.1.7
Sensor Magnetik
Reed switch
terdiri dari dua kawat feromagnetik nikel-besi dan pisau kontak berbentuk
khusus (buluh) diposisikan dalam kapsul kaca tertutup rapat dengan celah antara
mereka dan dalam pelindung [3]. Kapsul kaca diisi dengan gas inert untuk
mencegah aktivasi kontak. Ruthenium atau rhodium berlapis permukaan kontak
terisolasi dari lingkungan luar, yang melindungi kontak dari kontaminasi.
Reed switch
dapat dioperasikan dengan menggunakan medan magnet yang dihasilkan oleh salah
satu magnet permanen atau arus pembawa coil. Mereka mendorong kutub utara (N)
dan kutub selatan (S) kutub pada buluh. Kekuatan menarik magnet mengarah ke
penutupan kontak buluh. Setelah penghapusan medan magnet, hubungi terbuka lagi
karena elastisitas alang-alang. Ada Reed Switch yang beroperasi dengan magnet
permanen, sementara ada Reed Switch beroperasi dengan gulungan yang dapat
magnet dengan mengirimkan arus melalui mereka.
1.1.8 Motor Servo
Motor servo adalah jenis motor DC dengan sistem umpan
balik tertutup yang terdiri dari sebuah motor DC, serangkaian gear, rangkaian
kontrol, dan juga potensiometer. Jadi motor servo sebenarnya tak berdiri
sendiri, melainkan didukung oleh komponen-komponen lain yang berada dalam satu
paket.
Gambar 1.11 Motor Servo
Berikut ini beberapa kelebihan dan kekurangan motor
servo.
1. Kelebihan
Motor Servo
a. Daya yang
dihasilkan sebanding dengan berat atau ukuran motor.
b. Penggunaan
arus listrik sebanding dengan beban.
c. Tidak
bergetar saat digunakan.
d. Tidak
mengeluarkan suara berisik saat dalam kecepatan tinggi.
e. Resolusi
dan akurasi dapat diubah dengan mudah.
2. Kekurangan
Motor Servo
a. Harga
relatif lebih mahal dibanding motor DC lainnya.
b. Bentuknya
cukup besar karena satu paket.
Prinsip Kerja Motor Servo
Sebenarnya
prinsip kerja dari motor servo tak jauh berbeda dibanding dengan motor DC yang
lain. Hanya saja motor ini dapat bekerja searah maupun berlawanan jarum jam.
Derajat putaran dari motor servo juga dapat dikontrol dengan mengatur pulsa
yang masuk ke dalam motor tersebut.
Motor servo
akan bekerja dengan baik bila pin kontrolnya diberikan sinyal PWM dengan
frekuensi 50 Hz. Frekuensi tersebut dapat diperoleh ketika kondisi Ton duty
cycle berada di angka 1,5 ms. Dalam posisi tersebut rotor dari motor berhenti
tepat di tengah-tengah alias sudut nol derajat atau netral.
Pada saat
kondisi Ton duty cycle kurang dari angka 1,5 ms, maka rotor akan berputar
berlawanan arah jarum jam. Sebaliknya pada saat kondisi Ton duty cycle lebih
dari angka 1,5 ms, maka rotor akan berputar searah jarum jam. Berikut ini
adalah gambar atau skema pulsa kendali motor servo.
Gambar 1.12 Skema Kendali Motor Servo
1.1.9 LCD
LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik.
Gambar 1.13 LCD (Liquid Cristal
Display)
Lapisan
LCD terdiri dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda
transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan
elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik
(tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan
elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal
depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan
reflektor. Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang
telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan
membentuk karakter data yang ingin ditampilkan.
Prinsip kerja LCD yaitu
dengan memberika tegangan Vdd sebesar 5Vdc untuk mengaktifkan layar LCD, dan
mengatur pin R/W dengan memberikan logika 0 agar LCD dapat menulis instruksi ke
modul, R/W dalam kondisi 1 berfungsi untuk membaca data dari LCD seperti
perintah untuk membersihkan layar. Selanjutnya pin RS diatur menjadi nilai
logika 1 agar dapat mengirim instruksi ke LCD, pengiriman data ke LCD dapat dilakukan
dengan dua cara, yaitu dengan metode 4 bit atau 8 bit, metode 4 bit yaitu
pengiriman data dikirim melalui 4 jalur bus dari mikrokontroller, dimana jalur
yang tersedia untuk melakukan pengiriman data memiliki keterbatasan yaitu
berjumlah 4 bus, oleh karena itu data akan dikirim sebanyak 2 kali agar sesuai
dengan instruksi nya, hal ini akan menghasilkan waktu delay yang cukup lama,
berbeda dengan metode 8 bit, pengiriman data dengan metode ini dapat dilakukan
dengan 1 kali pengiriman karena jalur bus yang tersedia cukup untuk melakukan
penngiriman data sebesar 8 bit dalam 1 waktu.
1.1.10 Potensiometer
Potensiometer adalah sebuah jenis resistor yang nilai
tahanannya atau hambatannya (resistansi) dapat diubah atau diatur (adjustable).
Potensiometer memiliki 3 terminal, 2 terminal terhubung ke kedua ujung elemen
resistif, dan terminal ketiga terhubung ke kontak geser yang disebut wiper.
Posisi wiper menentukan tegangan keluaran dari potensiometer.
Potensiometer pada dasarnya berfungsi sebagai pembagi
tegangan variabel. Unsur resistif dapat dilihat sebagai dua resistor seri,
dimana posisi wiper menentukan rasio resistensi dari resistor pertama ke
resistor kedua.
Sebuah potensiometer (POT) terdiri dari sebuah elemen resistif yang membentuk jalur (track) dengan terminal di kedua ujungnya. Sedangkan terminal lainnya (biasanya berada di tengah) adalah penyapu (Wiper) yang dipergunakan untuk menentukan pergerakan pada jalur elemen resistif (Resistive). Pergerakan penyapu (Wiper) pada jalur elemen resistif inilah yang mengatur naik-turunnya nilai resistansi sebuah potensiometer.
1.1.11 Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang
berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya
prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri
dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut
dialiri arus sehingga menjadi electromagnet.
Kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).
Gambar 1.14 Buzzer
Konfigurasi
pin Buzzer :
1.
Kutub
negatif buzzer dihubungkan dengan keluaran rangkaian pengontrol buzzer.
2. Kutub positif buzzer dihubungkan power supply 12V.
1.1.12 LED
LED adalah suatu semikonduktor yang memancarkan cahaya, LED mempunyai kecenderungan polarisasi. LED mempunyai kutub positif dan negatif (p-n) dan hanya akan menyala bila diberikan arus maju. Ini dikarenakan LED terbuat dari bahan semikonduktor yang hanya akan mengizinkan arus listrik mengalir ke satu arah dan tidak ke arah sebaliknya. Bila LED diberikan arus terbalik, hanya akan ada sedikit arus yang melewati LED. Ini menyebabkan LED tidak akan mengeluarkan emisi cahaya.
Gambar 1.15 LED
Prinsip
Kerja LED:
Karena LED adalah salah satu jenis dioda maka 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 terebalik karena apabila terbalik kutubnya maka LED tersebut tidak akan menyala. 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 1,6V – 3,5 V menurut karakter warna yang dihasilkan. Apabila arus yang mengalir lebih dari 20mA maka led akan terbakar. Untuk menjaga agar LED tidak terbakar perlu kita gunakan resistor sebagai penghambat arus.
//master
#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial mySerial(11,
12);
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(2,
3, 5,
6, 7,
8);
int trigPin = 9;
int echoPin = 10;
long duration;
int distance;
void setup()
{
lcd.begin(16,
2);
pinMode(trigPin,
OUTPUT);
pinMode(echoPin,
INPUT);
Serial.begin(9600);
// mySerial.begin(9600);
}
void loop()
{
digitalWrite(trigPin,
LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(trigPin,
HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trigPin,
LOW);
duration = pulseIn(echoPin,
HIGH);
distance = duration * 0.034
/ 2;
// Serial.println(distance);
// Serial.println(distance);
if ((distance
<=9) && (distance
>= 0))
{
Serial.print("1");
//
Serial.println("terdeteksi");
lcd.clear();
lcd.setCursor(0,
0);
lcd.print("KAPASITAS");
lcd.setCursor(0,
1);
lcd.print("FULL");
}
else
{
// Serial.println("kurang");
Serial.print("2");
delay(100);
lcd.clear();
lcd.setCursor(0,
0);
lcd.print("MASUKkAN");
lcd.setCursor(0,
1);
lcd.print("SAMPAH");
}
}
SLAVE
//slave
#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial mySerial(11,
12);
#include <Servo.h>
Servo myservo;
#define buzzer 5
#define infra 2
#define Sensor 7
#define LED 8
void setup()
{
myservo.attach(6);
myservo.write(180);
pinMode(buzzer,
OUTPUT);
Serial.begin(9600);
// mySerial.begin(9600);
pinMode(infra,
INPUT);
Serial.begin(9600);
pinMode(Sensor,
INPUT);
pinMode(LED,
OUTPUT);
}
void loop()
{
if (Serial.available()
> 0)
{
char
data = Serial.read();
if (data
== '1')
{
digitalWrite(buzzer,
HIGH);
Serial.println("terdeteksi");
}
else if (data
== '2')
{
digitalWrite(buzzer,
LOW);
Serial.println("tidak
terdeteksi");
}
}
int
nilai = !digitalRead(infra);
Serial.println(nilai);
if (nilai
== 1)
{
Serial.println("servo
hiduik");
myservo.write(0);
delay(3000);
myservo.write(90);
delay(1500);
}
int
value = digitalRead(Sensor);
Serial.println(value);
if (value
== 0)
{
digitalWrite(LED,
HIGH);
Serial.println("LED
on");
}
else if(value
== 1) {
digitalWrite(LED,
LOW);
Serial.println("LED
off");
}
}
MASTER
SLAVE
Pada projek "Tempat Sampah Otomatis" ini terdapat beberapa komponen, yaitu sensor infrared, sensor ultrasonik, sensor magnetik, arduino uno, LCD, buzzer, LED, potensiometer, dan motor servo. Dimana sensor infrared, ultrasonik, dan magnetik sebagai input, sedangkan LCD, buzzer, LED, dan motor servo sebagai output.
Pada projek ini digunakan 2 buah arduino uno dengan komunikasi UART. Pada komunikasi serial UART, dalam melakukan proses komunikasinya hanya digunakan satu pin saja. Jika mengirim data digunakan pin TX dan jika menerima data digunakan pin RX. Ketika ingin mengirimkan data dari perangkat A ke perangkat B, maka pin yang digunakan pada perangkat A adalah pin TX dan perangkat B adalah pin RX. Begitu juga sebaliknya, jika ingin mengirimkan data dari perangkat B ke perangkat A, maka pin yang digunakan pada perangkat B adalah pin TX dan perangkat A adalah pin RX.
Pada sensor infrared, pin Vcc dihubungkan ke power supply, pin GND dihubungkan ke ground, dan pin OUT dihubungkan ke pin 2 arduino slave. Pada sensor ultrasonik, pin +5V dihubungkan ke power supply, pin trigger dihubungkan ke pin 9 arduino master, pin echo dihubungkan ke pin 10 arduino master, dan pin GND dihubungkan ke ground. Pada sensor magnetik pin D0 dihubungkan ke pin 7 arduino slave, pin GND dihubungkan ke ground, dan pin Vcc dihubungkan ke power supply.
Pada LCD, pin VSS, VEE, dan RW dihubungkan ke ground. Pin VDD dihubungkan ke power supply, pin E dihubungkan ke pin 3 arduino master. Pin D4, D5, D6, dan D7 dihubungkan ke pin 5, 6, 7, dan 8 arduino master. Lalu pin 0 (RX) arduino master dihubungkan ke pin 1 (TX) arduino slave, sedangkan pin 1 (TX) arduino master dibungkan ke pin 0 (RX) arduino slave. Pada arduino slave pin 6 dihubungkan ke motor servo, pin 5 dihubungkan ke buzzer, dan pin 8 dihubungkan ke LED.
Untuk cara kerjanya yaitu pada saat sensor infrared mendeteksi orang yang akan membuang sampah makan motor servo akan bergerak dan LCD menampilkan tulisan “Masukkan Sampah” menandakan tempat sampah belum penuh. Ketika tempat sampah penuh maka sensor ultrasonik akan mendeteksinya dan buzzer akan menyala, sedangkan LCD menampilkan tulisan “Kapasitas Full” dan motor servo tidak akan bergerak meskipun sensor infrared mendeteksi orang. Saat sensor magnetik mendeteksi sampah logam maka LED akan menyala sebagai penanda bahwa pada tempat sampah terdapat sampah logam.
Dengan melakukan perancangan dan pengujian sistem kerja tempat sampah otomatis ini, maka dapat ditarik sebuah kesimpulan yaitu:
- Sensor infrared mendeteksi adanya pergerakan dan secara otomatis motor servo akan membuka tutup tempat sampah sehingga sampah bisa dimasukkan.
- Sensor ultrasonik dapat mendeteksi kapasitas tempat sampah, jika kondisi tempat sampah penuh maka buzzer akan berbunyi dan pada LCD akan menampilkan “Kapasitas Full”.
- Sensor magnetik dapat mendeteksi sampah logam dan LED akan menyala menandakan pada tempat sempah terdapat sampah logam.
Rangkaian Proteus [disini]Video [disini]HTML [disini]Datasheet Arduino Uno [disini]
Datasheet sensor infrared [disini]Datasheet sensor ultrasonik [disini]Datasheet sensor magnetik [disini]Datasheet motor servo [disini]Datasheet buzzer [disini]Datasheet LCD 16x2 [disini]Datasheet potensiometer [disini]Datasheet LED [disini]Library sensor ultrasonik [disini]Library sensor infrared [disini]Library sensor magnetik [disini]
Tidak ada komentar:
Posting Komentar