Modul 4
[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]
- Mempermudah masuk pintu tanpa harus memegang ganggang pintu
- Menghemat waktu masuk ruangan
Arduinob. Sensor Ultrasonic
Sensor Ultrasonicc. Sensor LDR
Sensor LDRd. LCD
LCDe. LED
LEDf. Motor DCMotor DC
1. LDR (Light Dependent Resistor)
Light Dependent Resistor atau disingkat dengan LDR adalah jenis Resistor yang nilai hambatan atau nilai resistansinya tergantung pada intensitas cahaya yang diterimanya. Nilai Hambatan LDR akan menurun pada saat cahaya terang dan nilai Hambatannya akan menjadi tinggi jika dalam kondisi gelap. Dengan kata lain, fungsi LDR (Light Dependent Resistor) adalah untuk menghantarkan arus listrik jika menerima sejumlah intensitas cahaya (Kondisi Terang) dan menghambat arus listrik dalam kondisi gelap.
Prinsip kerja LDR sangat sederhana tak jauh berbeda dengan variable resistor pada umumnya. LDR dipasang pada berbagai macam rangkaian elektronika dan dapat memutus dan menyambungkan aliran listrik berdasarkan cahaya. Semakin banyak cahaya yang mengenai LDR maka nilai resistansinya akan menurun, dan sebaliknya semakin sedikit cahaya yang mengenai LDR maka nilai hambatannya akan semakin membesar. Naik turunnya nilai Hambatan akan sebanding dengan jumlah cahaya yang diterimanya. Pada umumnya, Nilai Hambatan LDR akan mencapai 200 Kilo Ohm (kΩ) pada kondisi gelap dan menurun menjadi 500 Ohm (Ω) pada Kondisi Cahaya Terang.
LDR (Light Dependent Resistor) yang merupakan Komponen Elektronika peka cahaya ini sering digunakan atau diaplikasikan dalam Rangkaian Elektronika sebagai sensor pada Lampu Penerang Jalan, Lampu Kamar Tidur, Rangkaian Anti Maling, Shutter Kamera, Alarm dan lain sebagainya.
- Bagian-Bagian LDR:
- Grafik respon LDR:
Dari grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa besarnya hambatan atau resistansi dari sensor ldr dipengaruhi oleh intensitas cahaya yang diberikan, dan dapat dilihat bahwa semakin besar intensitas cahaya maka nilai resistansinya akan semakin kecil dan begitu sebaliknya.
2. LCD (Liquid Crystal Display)
Liquid Crystal Display (LCD) adalah sebuah peralatan elektronik yang berfungsi untuk menampilkan output sebuah sistem dengan cara membentuk suatu citra atau gambaran pada sebuah layar.
Secara garis besar komponen penyusun LCD terdiri dari kristal cair (liquid crystal) yang diapit oleh 2 buah elektroda transparan dan 2 buah filter polarisasi (polarizing filter).
Keterangan:
1. Film dengan polarizing filter vertical untuk memolarisasi cahaya yang masuk.
2. Glass substrate yang berisi kolom-kolom elektroda Indium tin oxide (ITO).
3. Twisted nematic liquid crystal (kristal cair dengan susunan terpilin).
4. Glass substrate yang berisi baris-baris elektroda Indium tin oxide (ITO).
5. Film dengan polarizing filter horizontal untuk memolarisasi cahaya yang masuk.
6. Reflektor cahaya untuk memantulkan cahaya yang masuk LCD kembali ke mata pengamat.
Sebuah citra dibentuk dengan mengombinasikan kondisi nyala dan mati dari pixel-pixel yang menyusun layar sebuah LCD. Pada umumnya LCD yang dijual di pasaran sudah memiliki integrated circuit tersendiri sehingga para pemakai dapat mengontrol tampilan LCD dengan mudah dengan menggunakan mikrokontroler untuk mengirimkan data melalui pin-pin input yang sudah tersedia.
3. LED (Light Emitting Diode)
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.
4. Arduino
Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang di dalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Arduino yang kita gunakan dalam praktikum ini adalah Arduino Uno yang menggunakan chip AVR ATmega 328P. Dalam memprogram Arduino, kita bisa menggunakan komunikasi serial agar Arduino dapat berhubungan dengan komputer ataupun perangkat lain.
Adapun spesifikasi dari Arduino Uno ini adalah sebagai berikut :
Microcontroller ATmega328P |
Operating Voltage 5 V |
Input Voltage (recommended) 7 – 12 V |
Input Voltage (limit) 6 – 20 V |
Digital I/O Pins 14 (of which 6 provide PWM output) |
PWM Digital I/O Pins 6 |
Analog Input Pins 6 |
DC Current per I/O Pin 20 mA |
DC Current for 3.3V Pin 50 mA |
Flash Memory 32 KB of which 0.5 KB used by bootloader |
SRAM 2 KB |
EEPROM 1 KB |
Clock Speed 16 MHz |
Bagian-bagian Arduino UNO :
- Power USB
Digunakan untuk menghubungkan Papan Arduino dengan komputer lewat koneksi USB.
- Power Jack
- Crystal Oscillator
Jumlah cetak menunjukkan 16000 atau 16000 kHz, atau 16 MHz.
- Reset
- Digital Pins I / O
- Analog Pins
- LED Power Indicator
Lampu ini akan menyala dan menandakan Papan Arduino mendapatkan supply listrik dengan baik.
5. Motor DC
Motor DC adalah motor listrik yang memerlukan suplai tegangan arus searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi gerak mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Motor arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung/directunidirectional.
Motor DC adalah piranti elektronik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik berupa gerak rotasi. Pada motor DC terdapat jangkar dengan satu atau lebih kumparan terpisah. Tiap kumparan berujung pada cincin belah (komutator). Dengan adanya insulator antara komutator, cincin belah dapat berperan sebagai saklar kutub ganda (double pole, double throw switch). Motor DC bekerja berdasarkan prinsip gaya Lorentz, yang menyatakan ketika sebuah konduktor beraliran arus diletakkan dalam medan magnet, maka sebuah gaya (yang dikenal dengan gaya Lorentz) akan tercipta secara ortogonal diantara arah medan magnet dan arah aliran arus. Kecepatan putar motor DC (N) dirumuskan dengan Persamaan berikut.
6. Ultrasonic Sensor HC-SR04
Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya. Cara kerja sensor ini didasarkan pada prinsip dari pantulan suatu gelombang suara sehingga dapat dipakai untuk menafsirkan eksistensi (jarak) suatu benda dengan frekuensi tertentu. Disebut sebagai sensor ultrasonik karena sensor ini menggunakan gelombang ultrasonik (bunyi ultrasonik).
Cara Kerja 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.
Grafik Sensor :
Berdasarkan grafik di atas dapat disimpulkan bahwa bahwa sensor ultrasonik memiliki kinerja rendah dalam pengukuranpada jarak yang rendah. Kinerja sensor memiliki hasil yang akurat untuk pengukuran jarak jauh.
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.
7. UART
UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) 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. Jarak komunikasi yang digunakan tidak lebih dari 15 meter dengan kecepatan 20 kb/s.
Cara Kerja Komunikasi UART :
Data dikirimkan secara paralel dari data bus ke UART1. Pada UART1 ditambahkan start bit, parity bit, dan stop bit kemudian dimuat dalam satu paket data. Paket data ditransmisikan secara serial dari Tx UART1 ke Rx UART2. UART2 mengkonversikan data dan menghapus bit tambahan, kemudia di transfer secara parallel ke data bus penerima.
- Sediakan alat dan bahan yang diperlukan untuk merangkai project demo
- Rangkaian alat dan bahan seperti gambar rangkaian di bawah
- Hubungkan sumber semua alat bahan ke salah satu sumber arduino dan ground semua bahan ke ground salah satu arduino
- Jalankan simulasi rangkaian
- Jika rangkaian berjalan sesuai dengan kondisi yang diinginkan, maka lanjutkan dengan membuat protype dari project demo
Program Master:
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);
const int pinTrigger = 7;
const int pinEcho = 6;
float durasi, jarak, nilai;
int LDR = A4;
void setup() {
pinMode(pinEcho, INPUT);
pinMode (pinTrigger, OUTPUT);
lcd.begin(16, 2);
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
digitalWrite(pinTrigger, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(pinTrigger, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(pinTrigger, LOW);
delayMicroseconds(10);
durasi = pulseIn(pinEcho, HIGH);
jarak = ((durasi * 0.034) / 2);
nilai = analogRead(LDR);
float tegangan_hasil = 5.0 * nilai / 1024;
//Serial.print ("jarak: ");
//Serial.println(jarak);
//Serial.print ("Nilai: ");
//Serial.println(nilai);
if (jarak > 35 && nilai > 45) {
lcd.clear();
lcd.print("Automatic Door:");
lcd.setCursor (0, 2);
lcd.print("Door Closed");
lcd.setCursor(0, 1);
Serial.write(1);
delay (1000);
}
if (jarak < 35 && nilai < 45) {
lcd.clear();
lcd.print("Automatic Door:");
lcd.setCursor(0, 2);
lcd.print("Door Open");
lcd.setCursor(0, 1);
Serial.write(2);
delay (5000);
}
} Program Slave:
#include <Servo.h>
#define led 6
Servo servo;
void setup() {
servo.attach(5);
pinMode(led, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
if (Serial.available() > 0) {
int baca = Serial.read();
Serial.print ("baca:: ");
Serial.println(baca);
if (baca == 1) {
servo.write(0);
digitalWrite(led, LOW);
delay(1000);
}
if (baca == 2)
{
servo.write(90);
digitalWrite(led, LOW);
delay(5000);
}
}
}
c. Flowchart
- Master
- Slave
Prinsip pada simulasi rangkaian “Automatic Door”, menggunakan 2 arduino sebagai master dan slave dengan menggunakan komunikasi secara UART. Lalu menggunakan 2 buah sensor yaitu sensor LDR sebagai inputan analog dan sensor Ultrasonic HC-SR04 sebagai input digital. Sedangkan untuk output digital menggunakan LCD serta output analog menggunakan LED dan Motor DC.
Sensor LDR berfungsi sebagai input analog pada arduino master, sensor ini bekerja tergantung intensitas cahaya yang diterimanya. Semakin besar intensitas cahaya maka semakin kecil nilai resistansinya dan begitu sebaliknya. Data yang diterima dari analog pin ke master diolah oleh arduino master dengan fungsinya sebagai ADC dan dibaca oleh sistem, dengan menggunakan rumus 5.0*analogRead(LDR)/1024. Nilai analogRead memiliki rentang 0 sampai 1023, oleh karena itu, nilainya disederhanakan dengan membagi dengan 1024 dan didapatkan nilai pembacaan LDR dengan satuan volt.
Selanjutnya pada sensor ultrasonik, yang berfungsi sebagai input digital pada arduino master, terjadi pengesetan on-off pada pin trigger, sehingga timbul pulsa ke sensor, lalu, dibaca pada pin echo high. Pada potensiometer bernilai 0 maka tidak ada hambatan sehingga tegangan masuk ke sensor ultrasonic, dan sensor akan aktif. Apabila ada objek didekatnya maka akan dipantulkan kembali gelombang ultrasonic tersebut, sehingga dapat dibaca oleh sensor dan data akan diolah arduino master.
Jika jarak objek pada sensor ultrasonic berjarak kecil dari 30 cm dan hasil dari nilai yang terbaca oleh LDR kecil dari 30 maka LCD akan menampilkan “DOOR OPEN”. Lalu master akan mengirim data secara serial ke slave dengan kode 2. Jika salah satu atau kedua kondisi tidak terpenuhi, maka master mengirim data secara serial ke slave dengan kode 1 maka akan menampilkan “DOOR CLOSED” pada LCD.
%20(1).png)
Arduino slave akan menerima data serial yang dikirimkan oleh arduino master, pada saat data serial yang dibaca kode 2, maka arduino slave akan memerintahkan LED untuk menyala yang merupakan pertanda bahwa pintu terbuka dan motor DC berputar searah jarum jam, dan jika sebaliknya yang dibaca selain kode 1, maka LED akan mati dan motor DC akan berputar berlawanan dengan arah jarum jam. Keadaan LED digunakan sebagai penanda pintu membuka atau menutup dan motor DC digunakan untuk membuka/menutup pintu.
e. Hardware
Tidak ada komentar:
Posting Komentar