Modul 4 (demo Project)

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Prinsip Kerja

6. Hardware

7. Listing Program

8. Flowchart

9. Video

10. Link Download

SMART HOME SYSTEM

1. Tujuan Perancangan [KEMBALI]

     1.     Memenuhi syarat untuk Modul 4 Praktikum Mikrokontroller & Mikroprosesor.

     2.     Mempermudah lansia atau orang-orang disabilitas khususnya kesulitan dalam berjalan.

     3.     Mempermudah pengguna untuk menghidupkan dan mematikan kipas saat kondisi terpenuhi.

     4.     Membuka dan menutup gorden saat suatu kondisi terpenuhi.

 

2. Alat dan Bahan [Kembali]

a. Alat    

·       Probes

1.     Jumper

Gambar 1. Jumper

 

2.     Adaptor

Gambar 2. Adaptor

b. Bahan

1. Resistor

Resistor merupakan komponen penting dan sering dijumpai dalam sirkuit Elektronik. Boleh dikatakan hampir setiap sirkuit Elektronik pasti ada Resistor. Tetapi banyak diantara kita yang bekerja di perusahaan perakitan Elektronik maupun yang menggunakan peralatan Elektronik tersebut tidak mengetahui cara membaca kode warna ataupun kode angka yang ada ditubuh Resistor itu sendiri. Seperti yang dikatakan sebelumnya, nilai Resistor yang berbentuk Axial adalah diwakili oleh Warna-warna yang terdapat di tubuh (body) Resistor itu sendiri dalam bentuk Gelang. Umumnya terdapat 4 Gelang di tubuh Resistor, tetapi ada juga yang 5 Gelang. Gelang warna Emas dan Perak biasanya terletak agak jauh dari gelang warna lainnya sebagai tanda gelang terakhir. Gelang Terakhirnya ini juga merupakan nilai toleransi pada nilai Resistor yang bersangkutan. Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di Tubuh Resistor:

Tabel Kode Warna ResistorPerhitungan untuk Resistor dengan 4 Gelang warna :

Cara menghitung nilai resistor 4 gelang Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama) Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2 Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n) Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Contoh:

Gelang ke 1: Coklat = 1

Gelang ke 2: Hitam = 0

Gelang ke 3: Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4: Perak = Toleransi 10%

Maka nilai Resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%. Perhitungan untuk Resistor dengan 5 Gelang warna :

Cara Menghitung Nilai Resistor 5 Gelang Warna

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-3

Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)

Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Contoh:

Gelang ke 1: Coklat = 1

Gelang ke 2: Hitam = 0

Gelang ke 3: Hijau = 5

Gelang ke 4: Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 5: Perak = Toleransi 10%

Maka nilai Resistor tersebut adalah 105 * 105 = 10.500.000 Ohm atau 10,5 MOhm dengan toleransi 10%.

Contoh-contoh perhitungan lainnya:

Merah, Merah, Merah, Emas → 22 * 10² = 2.200 Ohm atau 2,2 Kilo Ohm dengan 5% toleransi

Kuning, Ungu, Orange, Perak → 47 * 10³ = 47.000 Ohm atau 47 Kilo Ohm dengan 10% toleransi

Cara menghitung Toleransi:

2.200 Ohm dengan Toleransi 5% =

2200 – 5% = 2.090

2200 + 5% = 2.310

ini artinya nilai Resistor tersebut akan berkisar antara 2.090 Ohm ~ 2.310 Ohm                                            

2.     Potensiometer

      Potensiometer adalah resistor tiga terminal dengan sambungan geser yang membentuk pembagi tegangan dapat disetel. Jika hanya dua terminal yang digunakan (salah satu terminal tetap dan terminal geser), potensiometer berperan sebagai resistor variabel atau Rheostat. Potensiometer biasanya digunakan untuk mengendalikan peranti elektronik seperti pengendali suara pada penguat.

    Spesifikasi :

 

 

 c. Komponen Input

1.     Sensor LDR

   

Umumnya Sensor LDR memiliki nilai hambatan 200 Kilo Ohm pada saat dalam kondisi sedikit cahaya (gelap), dan akan menurun menjadi 500 Ohm pada kondisi terkena banyak cahaya. Tak heran jika komponen elektronika peka cahaya ini banyak diimplementasikan sebagai sensor lampu penerang jalan, lampu kamar tidur, alarm dan lain-lain.            

Adapun spesifikasi atau karakteristrik umum dari sensor cahaya LDR adalah sebagai berikut :

·         Tegangan maksimum (DC): 150V

·         Konsumsi arus maksimum: 100mW

·         Tingkatan Resistansi/Tahanan : 10Ω sampai 100KΩ

·         Puncak spektral: 540nm (ukuran gelombang cahaya)

·         Waktu Respon Sensor : 20ms – 30ms

·         Suhu operasi: -30° Celsius – 70° Celcius.

 

2.     Sensor Ultrasonic

 

Gambar 12. Sensor Ultrasonik

 

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).

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.

Tabel 1. Sensor Ultrasonik

  

            Fungsi Pin-pin HC-SR04

1.               VCC = 5V Power Supply. Pin sumber tegangan positif sensor.

2.               Trig = Trigger/Penyulut. Pin ini yang digunakan untuk membangkitkan sinyal ultrasonik.

3.               Echo = Receive/Indikator. Pin ini yang digunakan untuk mendeteksi sinyal pantulan ultrasonik.

4.               GND = Ground/0V Power Supply. Pin sumber tegangan negatif sensor.

 

           

Grafik respon sensor Ultrasonik :

 

Gambar 13. Grafik Sensor Ultrasonic

 

3.     Sensor DHT 11

Sensor DHT11 adalah salah satu jenis sensor yang banyak digunakan pada project berbasis Arduino. Sensor ini memiliki keunikan yaitu dapat membaca suhu (temperature) ruangan dan kelembapan udara (humidity). Sensor ini dikemas dalam bentuk kecil dan ringkas, serta harganya yang terjangkau. Harga sensor DHT11 ini hanya 1,2$ USD atau sekitar 15 ribu rupiah saja. Kegunaan sensor DHT11 ini biasanya dipakai pada project monitoring suhu ruangan maupun kelembapan udara pada ruangan oven.

Gambar 14. Sensor DHT11

Spesifikasi:

 

·          Tegangan Input 3-5V

·          Arus 0.3mA, Iddle 60uA

·          Periode sampling 2 detik

·          Output data serial

·          Resolusi 16bit

·          Temperatur antara 0°C sampai 50°C (akurasi 1°C )

·          Kelembapan antara 20% sampai 90% (akurasi 5%)

 

 DHT11 adalah salah satu sensor yang dapat mengukur dua parameter lingkungan sekaligus, yakni suhu dan kelembaban udara (humidity). Dalam sensor ini terdapat sebuah thermistor tipe NTC (Negative Temperature Coefficient) untuk mengukur suhu, sebuah sensor kelembaban tipe resisitif dan sebuah mikrokontroller 8-bit yang mengolah kedua sensor tersebut dan mengirim hasilnya ke pin output dengan format single-wire bi-directional (kabel tunggal dua arah). Jadi walaupun kelihatannya kecil, DHT11 ini ternyata melakukan fungsi yang cukup kompleks. Kita tinggal ambil outputnya aja, untuk kemudian dimasukkan ke sistem kita.

Sebelum kita bekerja dengan sensor DHT11, ada baiknya kita ketahui dulu spesifikasinya agar tidak salah mengolah hasil pengukurannya : 

1. Resolusi pengukuran: 16Bit
2. Repeatability: ±1% RH
3. Akurasi pengukuran:  25? ±5% RH
4. Interchangeability: fully interchangeable
5. Waktu respon: 1 / e (63%) of 25? 6 detik
6. Histeresis: <± 0.3% RH 
7. Long-term stability: <± 0.5% RH / yr in

Pengukuran Temperatur

1. -Resolusi pengukuran: 16 Bit
2. -Repeatability: ±0.2?
3. -Range: At 25? ±2?
4. -Waktu Respon: 1 / e (63%) 10 detik

Karakteristik Electrikal

1. -Power supply: DC 3.5 – 5.5V
2. -Konsumsi arus: measurement 0.3mA, standby 60µ A
3. -Periode sampling : lebih dari 2 detik

Di pasaran terdapat dua macam tipe DHT11 yang umumnya sudah berupa modul, yakni DHT11 dengan 3 pin dan 4 pin. Intinya sih sama saja, karena pada modul DHT11 yang berkaki 4 ada satu pin yang tidak digunakan. Berikut ini adalah fungsi/konfigurasi dari pin-pin tersebut.

Pin 1: Vcc 3.5 – 5.5V DC

Pin 2:  DATA/serial data (single bus)

Pin 3: NC, not used

Pin 4: GND/ground

Cara identifikasi pin, hadapkan sensor menghadap kita, nah pin yang paling kiri adalah pin 1. Kalau Anda bingung, biasanya di modul DHT11 sudah ada tulisan angka (1,2,3,4) atau fungsinya (Vcc, Data, Gnd).

Gambar 15. Susunan pin DHT11

 

Grafik Respon :

 

 

 

d. Komponen Output

1.     Motor DC

Gambar 18. Motor DC

 

Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya

Motor Listrik DC atau DC Motor ini menghasilkan sejumlah putaran per menit atau biasanya dikenal dengan istilah RPM (Revolutions per minute) dan dapat dibuat berputar searah jarum jam maupun berlawanan arah jarum jam apabila polaritas listrik yang diberikan pada Motor DC tersebut dibalikan. Kebanyakan Motor Listrik DC memberikan kecepatan rotasi  sekitar 3000 rpm hingga 8000 rpm dengan tegangan operasional dari 1,5V hingga 24V. Apabila tegangan yang diberikan ke Motor Listrik DC lebih rendah dari tegangan operasionalnya maka akan dapat memperlambat rotasi motor DC tersebut sedangkan tegangan yang lebih tinggi dari tegangan operasional akan membuat rotasi motor DC menjadi lebih cepat. Namun ketika tegangan yang diberikan ke Motor DC tersebut turun menjadi dibawah 50% dari tegangan operasional yang ditentukan maka Motor DC tersebut tidak dapat berputar atau terhenti. Sebaliknya, jika tegangan yang diberikan ke Motor DC tersebut lebih tinggi sekitar 30% dari tegangan operasional yang ditentukan, maka motor DC tersebut akan menjadi sangat panas dan akhirnya akan menjadi rusak.

                       

            Spesifikasi Motor DC :

Spesifikasi:

2.     Motor Servo

Motor servo adalah motor yang mampu bekerja dua arah (CW dan CCW) dimana arah dan sudut pergerakan rotornya dapat dikendalikan dengan memberikan variasi lebar pulsa (duty cycle) sinyal PWM pada bagian pin kontrolnya.

Gambar 21. Motor Servo

Spesifikasinya kurang lebih sebagai berikut :

·        tegangan kerja : 4,8 – 6 Vdc

·        torsi : 1,6 kg/cm

·        arus : < 500 mA

·        dimensi : 22 x 12,5 x 29,5 cm

·        berat : 9 gr

·        kecepatan putaran: 0,12 detik/60 derajat

 

 

Konfigurasi Pin :    

Motor Servo

 

3.     LCD

LCD atau Liquid Crystal Display adalah suatu jenis media display (tampilan) yang menggunakan kristal cair (liquid crystal) untuk menghasilkan gambar yang terlihat. Teknologi Liquid Crystal Display (LCD) atau Penampil Kristal Cair sudah banyak digunakan pada produk-produk seperti layar Laptop, layar Ponsel, layar Kalkulator, layar Jam Digital, layar Multimeter, Monitor Komputer, Televisi, layar Game portabel, layar Thermometer Digital dan produk-produk elektronik lainnya.

Spesifikasi dari LCD 16×2

Adapun fitur – fitur yang tersedia antara lain

• Terdiri dari 16 kolom dan 2 baris
• Dilengkapi dengan back light
• Mempunyai 192 karakter tersimpan
• Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit
• Terdapat karakter generator terprogram

Pin – pin LCD 16×2 dan keterangannya

Keterangan :

1. GND : catu daya 0Vdc
2. VCC : catu daya positif
3. Constrate : untuk kontras tulisan pada LCD
4. RS atau Register Select :
   • High : untuk mengirim data
   • Low : untuk mengirim instruksi
5. R/W atau Read/Write
   • High : mengirim data
   • Low : mengirim instruksi
   • Disambungkan dengan LOW untuk pengiriman data ke layar
6. E (enable) : untuk mengontrol ke LCD ketika bernilai LOW, LCD tidak dapat diakses
7. D0 – D7 = Data Bus 0 – 7
8. Backlight + : disambungkan ke VCC untuk menyalakan lampu latar
9. Backlight – : disambungkan ke GND untuk menyalakan lampu lata

Fitur LCD 16x2

Fitur-fitur LCD ini terutama meliputi yang berikut.

·        Tegangan operasi LCD ini adalah 4.7V-5.3V

·        Ini termasuk dua baris di mana setiap baris dapat menghasilkan 16 karakter.

·        Pemanfaatan arus adalah 1mA tanpa backlight

·        Setiap karakter dapat dibangun dengan kotak 5 × 8 piksel

·        Huruf & angka LCD alfanumerik

·        Tampilan ini dapat bekerja pada dua mode seperti 4-bit & 8-bit

·        Ini dapat diperoleh dalam Backlight Biru & Hijau

·        Ini menampilkan beberapa karakter yang dibuat khusus

 

 

e. Komponen Lainnya

 

1.     Arduino Uno

 

 

Tabel 2. Spesifikasi Arduino Uno

SPESIFIKASI
Arduino Uno
Microcontroller	ATmega328P
Operating Voltage	5V
Input Voltage (recommended)	7-12V
Input Voltage (limit)	6-20V
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	(ATmega328P)
SRAM	2 KB (ATmega328P)
EEPROM	1 KB (ATmega328P)
Clock Speed	16 MHz
LED_BUILTIN	13
Length	68.6 mm
Width	53.4 mm
Weight

 

Arduino Uno dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal (otomatis). Daya Eksternal (non-USB) dapat berasal baik dari AC-ke adaptor-DC atau baterai. Adaptor ini dapat dihubungkan dengan menancapkan plug jack pusat-positif ukuran 2.1mm konektor POWER. Ujung kepala dari baterai dapat dimasukkan kedalam Gnd dan Vin pin header dari konektor POWER. Kisaran kebutuhan daya yang disarankan untuk board Uno adalah7 sampai dengan 12 V, jika diberi daya kurang dari 7 V kemungkinan pin 5 V Uno dapat beroperasi tetapi tidak stabil kemudian jika diberi daya lebih dari 12V, regulator tegangan bisa panas dan dapat merusak board Uno.

Pin listrik adalah sebagai berikut:

a)     VIN. Tegangan masukan kepada board Arduino ketika itu menggunakan sumber daya eksternal (sebagai pengganti dari 5volt koneksi USB atau sumber daya lainnya).

b)     5V. Catu daya digunakan untuk daya mikrokontroler dan komponen lainnya.

c)     3v3. Sebuah pasokan 3,3volt dihasilkan oleh regulator on-board.

d)     GND. Ground pin.Input dan Output

Masing-masing dari 14 pin digital di Uno dapat digunakan sebagai input atau output, dengan menggunakan fungsi pinMode (), digitalWrite (), dan digitalRead (), beroperasi dengan daya 5 volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima maksimum 40 mA dan memiliki internal pull-up resistor (secara default terputus) dari 20-50 kOhms. Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus:

e)     Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirimkan (TX) TTL data serial. Pin ini dihubungkan ke pin yang berkaitan dengan chip Serial ATmega8U2 USB-to-TTL.

f)      Eksternal menyela: 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu interrupt pada nilai yang rendah, dengan batasan tepi naik atau turun, atau perubahan nilai. Lihat (attachInterrupt) fungsi untuk rincian lebih lanjut.

g)     PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Menyediakan output PWM 8-bit dengan fungsi analogWrite ().

h)     SPI: 10 (SS), 11 (Mosi), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mendukung komunikasi SPI menggunakan SPI library.

i)      LED: 13. Ada built-in LED terhubung ke pin digital 13. Ketika pin bernilai nilai HIGH, LED on, ketika pin bernilai LOW, LED off.

Arduino Uno memiliki 6 masukan analog, berlabel A0 sampai dengan A5, yang masing-masing menyediakan 10 bit dengan resolusi (yaitu 1024 nilai yang berbeda). Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus:

j)      I2C: A4 (SDA) dan A5 (SCL). Dukungan I2C (TWI) komunikasi menggunakan perpustakaan Wire.

k)     Aref. Tegangan referensi (0 sampai 5V saja) untuk input analog. Digunakan dengan fungsi analogReference ().

l)      Reset. Bawa baris ini LOW untuk me-reset mikrokontroler.

 

2.     Arduino Nano

Konfigurasi pin Arduino Nano. Arduino Nano memiliki 30 Pin. Berikut Konfigurasi pin Arduino Nano.

1.     VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya digital.

2.     GND merupakan pin ground untuk catu daya digital.

3.     AREF merupakan Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan fungsi analogReference().

4.     RESET merupakan Jalur LOW ini digunakan untuk me-reset (menghidupkan ulang) mikrokontroler. Biasanya digunakan untuk menambahkan tombol reset pada shield yang menghalangi papan utama Arduino

5.     Serial RX (0) merupakan pin sebagai penerima TTL data serial.

6.     Serial TX (1) merupakan pin sebagai pengirim TT data serial.

7.     External Interrupt (Interupsi Eksternal) merupakan pin yang dapat dikonfigurasi untuk memicu sebuah interupsi pada nilai yang rendah, meningkat atau menurun, atau perubahan nilai.

8.     Output PWM 8 Bit merupakan pin yang berfungsi untuk dataanalogWrite().

9.     SPI merupakan pin yang berfungsi sebagai pendukung komunikasi.

10.  LED merupakan pin yang berfungsi sebagai pin yag diset bernilai HIGH, maka LED akan menyala, ketika pin diset bernilai LOW maka LED padam. LED Tersedia secara built-in pada papan Arduino Nano.

11.  Input Analog (A0-A7) merupakan pin yang berfungsi sebagi pin yang dapat diukur/diatur dari mulai Ground sampai dengan 5 Volt, juga memungkinkan untuk mengubah titik jangkauan tertinggi atau terendah mereka menggunakan fungsi analogReference().

 

Adapun spesifikasi yang dimiliki oleh Arduino Nano:

1.     Chip Mikrokontroller menggunakan ATmega328p atau Atmega168.

2.     Tegangan operasi sebesar 5volt.

3.     Tegangan input (yang disarankan) sebesar 7volt – 12 volt.

4.     Terdapat pin digital I/O 14 buah dan 6 diantaranya sebagai output PWM.

5.     8 Pin Input Analog.

6.     40 Ma Arus DC per pin I/O

7.     Flash Memory16KB (Atmega168) atau 32KB (Atmega328) 2KB digunakan oleh Bootloader.

8.     1 KbyteSRAM (Atmega168) atau 2 Kbyte 32KB (Atmega328).

9.     512 Byte EEPROM (Atmega168) atau 1 Kbyte (Atmega328).

10.  16MHz Clock Speed.

11.  Ukuran 1.85cm x 4.3cm.

 

3.     Driver Motor (L298N)

Modul Driver Motor L298N ini adalah sebuah sebuah H-Bridge Dual Motor Controller 2A yang memungkinkan kita untuk mengatur arah putaran maupun kecepatan dari satu atau dua motor DC. Selain itu, dengan modul driver motor ini kita juga dapat mengontrol sebuah motor stepper bipolar dengan mudah.

Fitur Module Driver Motor L298N

·        Tegangan operasi 0-46v

·        tegangan logic 4,5-7v

·        Arus 4A

·        heatsink untuk membuang panas

·        Regulator 7805 dengan keluaran 5v

·        Dioda proteksi

·        mampu mengontrol 2 motor DC

Modul driver motor ini dapat digunakan untuk motor dengan rentang tegangan DC antara 5 Volt - 35 Volt. Pada modul ini terdapat regulator 5V sehingga jika membutuhkan sumber tegangan 5V kita bisa mendapatkannya dari board ini. Berikut ini adalah spesifikasi dari Modul Driver Motor L298N:

1. Double H-Bridge drive chip L298N

2. Logical voltage 5V

3. Logical Current antara 0-36 mA

4. Drive voltage antara 5V sampai dengan 35V

5. Drive current sebesar 2A untuk setiap motor DC

6. Ukuran sebesar 43x43x27 mm

7. Berat 30 gram

Berikut ini adalah bentuk fisik dari Modul Driver Motor L298N :

3. Dasar Teori [KEMBALI]

1. Arduino Uno 

Arduino Uno adalah board mikrokontroler berbasis ATmega328 (datasheet). Memiliki 14 pin input dari output digital  dimana 6 pin input tersebut dapat digunakan sebagai output PWM dan 6 pin input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack power, ICSP header, dan tombol reset. Untuk mendukung mikrokontroler agar dapat digunakan, cukup hanya menghubungkan Board Arduino Uno ke komputer dengan menggunakan kabel USB atau listrik dengan AC yang-ke adaptor-DC atau baterai untuk menjalankannya. Uno berbeda dengan semua board sebelumnya dalam hal koneksi USB-to-serial yaitu menggunakan fitur Atmega8U2 yang diprogram sebagai konverter USB-to-serial berbeda dengan board sebelumnya yang menggunakan chip FTDI driver USB-to-serial.

Nama “Uno” berarti satu dalam bahasa Italia, untuk menandai peluncuran Arduino 1.0. Uno dan versi 1.0 akan menjadi versi referensi dari Arduino. Uno adalah yang terbaru dalam serangkaian board USB Arduino, dan sebagai model referensi  untuk platform Arduino, untuk perbandingan dengan versi sebelumnya, lihat indeks board Arduino.

SPESIFIKASI
Arduino Uno
Microcontroller	ATmega328P
Operating Voltage	5V
Input Voltage (recommended)	7-12V
Input Voltage (limit)	6-20V
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	(ATmega328P)
SRAM	2 KB (ATmega328P)
EEPROM	1 KB (ATmega328P)
Clock Speed	16 MHz
LED_BUILTIN	13
Length	68.6 mm
Width	53.4 mm
Weight

Tabel 1. Spesifikasi Arduino Uno

 

Arduino Uno dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal (otomatis). Daya Eksternal (non-USB) dapat berasal baik dari AC-ke adaptor-DC atau baterai. Adaptor ini dapat dihubungkan dengan menancapkan plug jack pusat-positif ukuran 2.1mm konektor POWER. Ujung kepala dari baterai dapat dimasukkan kedalam Gnd dan Vin pin header dari konektor POWER. Kisaran kebutuhan daya yang disarankan untuk board Uno adalah7 sampai dengan 12 V, jika diberi daya kurang dari 7 V kemungkinan pin 5 V Uno dapat beroperasi tetapi tidak stabil kemudian jika diberi daya lebih dari 12V, regulator tegangan bisa panas dan dapat merusak board Uno.
Pin listrik adalah sebagai berikut:

a)     VIN. Tegangan masukan kepada board Arduino ketika itu menggunakan sumber daya eksternal (sebagai pengganti dari 5volt koneksi USB atau sumber daya lainnya).

b)     5V. Catu daya digunakan untuk daya mikrokontroler dan komponen lainnya.

c)     3v3. Sebuah pasokan 3,3volt dihasilkan oleh regulator on-board.

d)     GND. Ground pin.Input dan Output

Masing-masing dari 14 pin digital di Uno dapat digunakan sebagai input atau output, dengan menggunakan fungsi pinMode (), digitalWrite (), dan digitalRead (), beroperasi dengan daya 5 volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima maksimum 40 mA dan memiliki internal pull-up resistor (secara default terputus) dari 20-50 kOhms. Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus:

e)     Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirimkan (TX) TTL data serial. Pin ini dihubungkan ke pin yang berkaitan dengan chip Serial ATmega8U2 USB-to-TTL.

f)      Eksternal menyela: 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu interrupt pada nilai yang rendah, dengan batasan tepi naik atau turun, atau perubahan nilai. Lihat (attachInterrupt) fungsi untuk rincian lebih lanjut.

g)     PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Menyediakan output PWM 8-bit dengan fungsi analogWrite ().

h)     SPI: 10 (SS), 11 (Mosi), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mendukung komunikasi SPI menggunakan SPI library.

i)      LED: 13. Ada built-in LED terhubung ke pin digital 13. Ketika pin bernilai nilai HIGH, LED on, ketika pin bernilai LOW, LED off.

Arduino Uno memiliki 6 masukan analog, berlabel A0 sampai dengan A5, yang masing-masing menyediakan 10 bit dengan resolusi (yaitu 1024 nilai yang berbeda). Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus:

j)      I2C: A4 (SDA) dan A5 (SCL). Dukungan I2C (TWI) komunikasi menggunakan perpustakaan Wire.

k)     Aref. Tegangan referensi (0 sampai 5V saja) untuk input analog. Digunakan dengan fungsi analogReference ().

l)      Reset. Bawa baris ini LOW untuk me-reset mikrokontroler.

Arduino Uno memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer, Arduino lain, atau mikrokontroler lainnya. Atmega328 menyediakan UART TTL (5V) untuk komunikasi serial, yang tersedia di pin digital 0 (RX) dan 1 (TX). Sebuah Atmega8U2 sebagai saluran komunikasi serial melalui USB dan sebagai port virtual com untuk perangkat lunak pada komputer. Firmware ’8 U2 menggunakan driver USB standar COM, dan tidak ada driver eksternal yang diperlukan. Namun, pada Windows diperlukan, sebuah file inf.

Perangkat lunak Arduino terdapat monitor serial yang memungkinkan digunakan memonitor data tekstual sederhana yang akan dikirim komputer dari board Arduino. LED RX dan TX di papan tulis akan berkedip ketika data sedang dikirim melalui chip USB-to-serial dengan koneksi USB ke komputer (tetapi tidak untuk komunikasi serial pada pin 0 dan 1). Sebuah SoftwareSerial library memungkinkan untuk berkomunikasi secara serial pada salah satu pin digital pada board Uno. Atmega328 juga mendukung I2C (TWI) dan komunikasi SPI. Perangkat lunak Arduino termasuk perpustakaan Kawat untuk menyederhanakan penggunaan bus I2C, lihat dokumentasi untuk rincian. Untuk komunikasi SPI, menggunakan perpustakaan SPI 

 

      2.     Arduino Nano

Arduino Nano adalah salah satu board mikrokontroler yang berukuran kecil, lengkap dan mendukung penggunaan breadboard. Arduino Nano diciptakan dengan basis microcontroler ATmega328 (untuk Arduino Nano versi 3.x) atau Atmega 16(untuk Arduino versi 2.x). Arduino Nano kurang lebih memiliki fungsi yang sama dengan Arduino Duemilanove, tetapi dalam paket yang berbeda. ArduinoNano tidak menyertakan colokan DC berjenis Barrel Jack, dan dihubungkan ke komputer menggunakan port USB Mini-B. Arduino Nano dirancang dan diproduksi oleh perusahaan Gravitecth.

Gambar 12. Pin Konfigurasi Arduino Nano

Konfigurasi pin Arduino Nano. Arduino Nano memiliki 30 Pin. Berikut Konfigurasi pin Arduino Nano.

1.     VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya digital.

2.     GND merupakan pin ground untuk catu daya digital.

3.     AREF merupakan Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan fungsi analogReference().

4.     RESET merupakan Jalur LOW ini digunakan untuk me-reset (menghidupkan ulang) mikrokontroler. Biasanya digunakan untuk menambahkan tombol reset pada shield yang menghalangi papan utama Arduino

5.     Serial RX (0) merupakan pin sebagai penerima TTL data serial.

6.     Serial TX (1) merupakan pin sebagai pengirim TT data serial.

7.     External Interrupt (Interupsi Eksternal) merupakan pin yang dapat dikonfigurasi untuk memicu sebuah interupsi pada nilai yang rendah, meningkat atau menurun, atau perubahan nilai.

8.     Output PWM 8 Bit merupakan pin yang berfungsi untuk dataanalogWrite().

9.     SPI merupakan pin yang berfungsi sebagai pendukung komunikasi.

10.  LED merupakan pin yang berfungsi sebagai pin yag diset bernilai HIGH, maka LED akan menyala, ketika pin diset bernilai LOW maka LED padam. LED Tersedia secara built-in pada papan Arduino Nano.

11.  Input Analog (A0-A7) merupakan pin yang berfungsi sebagi pin yang dapat diukur/diatur dari mulai Ground sampai dengan 5 Volt, juga memungkinkan untuk mengubah titik jangkauan tertinggi atau terendah mereka menggunakan fungsi analogReference().

Tabel 2. Konfigurasi Pin Arduino Nano

Adapun spesifikasi yang dimiliki oleh Arduino Nano:

1.     Chip Mikrokontroller menggunakan ATmega328p atau Atmega168.

2.     Tegangan operasi sebesar 5volt.

3.     Tegangan input (yang disarankan) sebesar 7volt – 12 volt.

4.     Terdapat pin digital I/O 14 buah dan 6 diantaranya sebagai output PWM.

5.     8 Pin Input Analog.

6.     40 Ma Arus DC per pin I/O

7.     Flash Memory16KB (Atmega168) atau 32KB (Atmega328) 2KB digunakan oleh Bootloader.

8.     1 KbyteSRAM (Atmega168) atau 2 Kbyte 32KB (Atmega328).

9.     512 Byte EEPROM (Atmega168) atau 1 Kbyte (Atmega328).

10.  16MHz Clock Speed.

11.  Ukuran 1.85cm x 4.3cm.

     3.     Ultrasonic Sensor

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.

Gambar Cara Kerja Sensor Ultrasonic

Grafik Sensor :

Gambar Grafik Respon Sensor Ultrasonic

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:

l  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.

l  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.

l  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.

 

     4.     LDR Sensor

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.

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.

Adapun grafik respon sensor adalah:

Gambar 15. Grafik Sensitifitas LDR

Gambar 15. Grafik Spektral LDR

Sebutan lain untuk LDR (Light Dependent Resistor) adalah Photo Resistor, Photo Conduction ataupun Photocell.

     5.     DHT 11 Sensor

Sensor DHT11 adalah salah satu jenis sensor yang banyak digunakan pada project berbasis Arduino. Sensor ini memiliki keunikan yaitu dapat membaca suhu (temperature) ruangan dan kelembapan udara (humidity). Sensor ini dikemas dalam bentuk kecil dan ringkas, serta harganya yang terjangkau. Harga sensor DHT11 ini hanya 1,2$ USD atau sekitar 15 ribu rupiah saja. Kegunaan sensor DHT11 ini biasanya dipakai pada project monitoring suhu ruangan maupun kelembapan udara pada ruangan oven.

Gambar 14. Sensor DHT11

Spesifikasi:

 

·          Tegangan Input 3-5V

·          Arus 0.3mA, Iddle 60uA

·          Periode sampling 2 detik

·          Output data serial

·          Resolusi 16bit

·          Temperatur antara 0°C sampai 50°C (akurasi 1°C )

·          Kelembapan antara 20% sampai 90% (akurasi 5%)

 

 

Konfigurasi Pin Sensor DHT11

Sensor DHT11 memiliki 2 versi, yatu versi 4 pin dan versi 3 pin. Tidak ada perbedaan karakteristik dari 2 versi ini. Pada versi 4 pin,. Pin 1 adalah tegangan sumber, berkisar antara 3V sampai  5V. Pin 2 adalalah data keluaran (output) . Pin ke 3 adalah pin NC (normall y close ) alias tidak digunakan dan pin ke 4 adalah Ground. Sedangkan pada versi 3 kaki, pin 1 adalah VCC antara 3V sampai 5V, pin 2 adalah data keluaran dan pin 3 adalah Ground.

Gambar 15. Susunan pin DHT11

 

Grafik Respon :

 

gambar 16. Grafik DHT 11

6. Driver Motor (L298N)

Gambar 17. Driver Motor

Driver Motor adalah salah satu part mesin produksi sebagai motor penggerak yang berfungsi untuk menggerakkan sebuah benda kerja baik secara langsung ke beban kerja atau melalui perantara beban kerja. aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
Adapun contoh fungsi dari aplikasi motor drive di beberapa benda kerja adalah sebagai berikut:

• Sebagai penggerak utama gear box.
• Sebagai penggerak utama roll line unit.
• Sebagai penggerak utama roll calender unit.
• Sebagai Penggerak utama pengaduk.
• Sebagai penggerak utama chain atau rantai.
• Sebagai penggerrak utama V Belt drive.
• Sebagai penggerak cyclo drive.
• Dan lain - lain.

Bagian - bagian part dari motor drive adalah sebagai berikut:

• Casing Motor drive, yang berfungsi sebagai rumah kumparan rotor dan stator sekaligus melindungi kumparan unit dari kebocoran barang asing masuk ke area kumparan seperti air.
• Cover Bearing depan dan belakang, yang berfungsi sebagai penutup ruang casing motor bagian depan dan belakang, sekaligus sebagai dudukan bearing shaft rotor.
• Ball Bearing, yang berfungsi sebagai tumpuan pokok dari shaft rotor sekaligus sebagai bagian yang berputar untuk memperingan beban putar dari shaft rotor.
• Terminal kabel joint, Yang berfungsi untuk joint kabel antara motor dengan power supply utama.
• Baut dan nut pengikat, yang berfungsi sebagai pengikat antara cover bearing depan dan belakang dengan casing motor sehingga motor unit terikat kencang menjadi unit.
• Shaft Rotor, yang berfungsi sebagai shaft bagian yang berputar setelah mendapat arus listrik dari kumparan stator.
• Kumparan Stator, yang berfungsi sebagai pembangkit arus untuk di salurkan ke shaft rotor.
• Kipas baling-baling, yang berfungsi sebagai pendingin atau pembuang panas yang timbul akibat proses kerja antara stator dengan rotor.

Menurut Datasheet IC L293D adalah suatu bentuk rangkaian Daya tinggi terintegrasi yang mempu melayani empat buah beban dengan arus antara 600mA sampai dengan 1.2A. Keempat pin Inputnya di desain untuk dapat menerima masukan level logika TTL. IC L293D dapat dipakai sebagai Driver Relay, Motor DC, motor Stepper maupun sebagai pengganti saklar dengan kecepatan switching mencapai 5KHz.

Pada dasarnya, L293D merupakan dua buah rangkaian jembatan-H yang dikemas dalam paket Integrated Circuit. Kedua rangkaian H bridge ini dikontrol oleh sebuah pin bernama Enable.

Gambar 18.Struktur L293D

Cara kerja rangkaian Driver motor menggunakan IC ini adalah:

• IC akan merespon sinyal input 1 dan input 2 ketika pin Enable 1 diberi logika HIGH. Jika diberi logika Low maka Motor 1 tidak akan berputar. 
• Ketika Input 1 dan input 2 diberikan input logika yang berbeda (Low dan high atau sebaliknya) maka motor akan berputar.
• Ketika Ketika Input 1 dan input 2 diberikan logika yang berlawanan maka motor akan berputar berlawanan arah dari sebelumnya.
• IC akan merespon sinyal input 3 dan input 4 ketika pin Enable 2 diberi logika HIGH. Jika diberi logika Low maka Motor 2 tidak akan berputar. 
• Ketika Input 3 dan input 4 diberikan input logika yang berbeda (Low dan high atau sebaliknya) maka motor akan berputar.
• Ketika Ketika Input 3 dan input 4 diberikan logika yang berlawanan maka motor akan berputar berlawanan arah dari sebelumnya.
• Syarat motor motor berputar adalah logika input berlawanan. Jika logika input sama-sama High atau sama-sama Low maka Motor tidak akan berputar. 
• Putaran motor searah jarum jam disebut Clock Wise (CW), sedangkan putaran motor yang berlawanan arah jarum jam disebut Counter Clock Wise (CCW).

7.      Motor

Gambar 19. Motor

Motor listrik adalah mesin yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik atau tenaga penggerak atau tenaga pemutar. Dalam peralatan rumah tangga motor listrik dapat ditemukan contohnya: pengering rambut kipas angin, mesin cuci, mesin jahit, pompa air, blender, mixer, bor listrik, lemari es, dan penyedot debu. Sedangkan dalam industri motor listrik digunakan untuk impeller pompa, fan, blower, menggerakan kompresor, mengangkat beban dan lain-lain. 

John Ambrose Fleming diakhir abad 19, memperkenalkan sebuah cara untuk memudahkan memahami cara kerja motor listrik. Yang disebut kaidah tangan kiri, kaidah ini memudahkan untuk mengetahui arah gaya dorong/lorentz, arah medan magnet dan arah arus listrik pada sebuah sistem induksi elektromagnetik. Berikut gambar kaidah tangan kiri.

Gambar 20.Aturan Tangan Kiri

            Prinsip kerja motor listrik adalah mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik. Perubahan dilakukan dengan merubah tenaga listrik menjadi magnet yang disebut elektromagnit. Menurut sifatnya, kutub-kutub magnit senama akan tolak-menolak dan kutub-kutub tidak senama akan tarik-menarik. Sehingga jika sebuah magnet ditempatkan pada sebuah poros yang berputar dan magnet lainnya pada suatu kedudukan yang tetap maka akan diperoleh gerakan atau putaran.

Ada banyak bagian motor listrik tapi, sejatinya motor listrik hanya memiliki komponen utama yaitu stator dan rotor. Berikut ini bagian-bagian motor listrik:

·         Stator.Adalah bagian dari motor listrik yang tidak bergerak stator penghasil medan magnet, baik itu elekromagnetik ataupun medan magnet tetap. Stator terdiri dari beberapa bagian yaitu :

a)      Badan Motor, adalah tempat lilitan stator.terdiri dari rumah dengan alur-alurnya yang dibuat dari pelat-pelat yang dipejalkan berikut tutupnya.

b)       Kumparan Stator, adalah elektromagnetik berfungsi sebagai penghasil medan magnet bias diganti dengan medan magnet tetap yang memiliki dua kutub magnet yang saling berhadapan, kutub utara dan kutub selatan

·         Rotor. adalah bagian dari motor listrik yang bergerak, rotor terdiri dari beberapa bagian yaitu

a)      Sikat, untuk menghubungkan arus dari sumber tegangan ke komutator dari kumparan.

b)      Komutator, untuk mengubah/membalik arah arus yang mengalir pada kumparan agar putaran motor dapat terjadi. (Tidak bergerak bolak-balik) dan membantu dalam transmisi arus antara rotor dengan sumber daya.

·         Terminal adalah titik penyambungan sumber tenaga listrik dengan ujung kumparan motor.

·         Bearing adalah bantalan AS motor

·         Body Motor adalah tutup motor untuk pelindung dari lingkungan.

·         Celah Udara adalah jarak antara kedudukan stator dengan rotor.

Berikut ini gambar bagian-bagian motor listrik:

Gambar 21. Struktur Motor

Pada dasarnya motor listrik dibedakan dari jenis sumber tegangannya motor listrik terbagi 2 yaitu: Motor AC {Alternating Current} atau Motor Listrik Arus Bolak-Balik danMotor DC {Direct Current} atau Motor Listrik Arus Searah. Dari 2 jenis motor listrik tersebut terdapat klasifikasi jenis-jenis motor listrik berdasarkan prinsip kerja, konstruksi, operasi dan karakternya. Seperti yang terlihat gambar dibawah ini:

Gambar 22. Jenis-Jenis Motor

Motor DC adalah jenis motor listrik yang memerlukan sumber tegangan DC untuk beroperasi. Motor DC dibedakan lagi dari sumber dayanya yaitu sebagai berikut:

·         Separately Excited atau Motor DC Sumber Daya Terpisah.

·         Self Excited atau Motor DC Sumber Daya Sendiri berdasarkan konfigurasi supply medan dengan kumparan motor, Motor DC Self Excited dibedakan lagi yaitu sebagai berikut :

1. Motor DC Seri. Jenis motor yang gulungan medannya dihubungkan secara seri dengan gulungan kumparan motor,
2. Motor DC Shunt. Jenis motor yang gulungan medannya dihubungkan secara pararel dengan gulungan kumparan motor
3. Motor DC Campuran/Kompon. Jenis motor yang gulungan medan dihubungkan secara pararel dan seri dengan gulungan motor listri.

Motor AC adalah jenis motor listrik yang memerlukan sumber tegangan AC untuk beroperasi. Motor AC dibedakan lagi dari sumber dayanya yaitu sebagai berikut:

·         Motor Sinkro (Motor Serempak), jenis motor ac yang bekerja pada kecepatan tetap pada sistem frekuensi tertentu, motor jenis memiliki torsi yang rendah dan memerlukan arus dc untuk pembangkitan daya.

·         Motor Induksi (Motor Tak Serempak), merupakan motor listrik AC yang bekerja berdasarkan induksi medan magnet antara rotor dan stator. Motor induksi dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok utama sebagai berikut :

a)      Motor 1 Fasa, motor yang beroperasi dengan daya 1 fasa untuk menghasilkan tenaga mekanik.

b)      Motor 3 Fasa, motor yang beroperasi dengan daya 3 fasa untuk menghasilkan tenaga mekanik.

 8. Motor PWM-Servo

Motor servo menggunakan dengan sistem umpan balik tertutup, di mana posisi dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo. Motor ini terdiri dari sebuah motor DC, serangkaian gear, potensiometer dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran servo. Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel motor. Karena motor DC servo merupakan alat untuk mengubah energi listrik menjadi energy mekanik, maka magnit permanent motor DC servolah yang mengubah energi listrik ke dalam energi mekanik melalui interaksi dari dua medan magnit. Salah satu medan dihasilkan oleh magnit permanent dan yang satunya dihasilkan oleh arus yang mengalir dalam kumparan motor. Resultan dari dua medan magnit tersebut menghasilkan torsi yang membangkitkan putaran motor tersebut. Saat motor berputar, arus pada kumparan motor menghasilkan torsi yang nilainya konstan.

Untuk dapat mengontrol motor servo kita perlu memberikan pulsa high dan pulsa low dengan lebar tertentu. Frekuensi yang diperlukan adalah 50 Hz. Pulsa ini dapat dihasilkan dengan port I/O biasa pada mikrokontroler. Namun terkadang dengan cara ini pergerakan servo menjadi kurang akurat. Oleh karena itu digunakan metode Pulse Width Modulation (PWM). Dengan metode PWM dapat dihasilkan gerakan servo yang cukup akurat dengan resolusi yang kita sesuaikan dengan keinginan kita.

Berikut ini adalah salah satu contoh pulsa yang dihasilkan untuk menggerakan servo dengan sudut 0^o,90^o, dan 180^o

Gambar 23. Pensinyalan Motor Servo

Pulsa ini dapat dihasilkan dari pin OCR pada mikrokontroler. Perlu pengaturan register timer pada mikrokontroler agar dapat dihasilkan pulsa dengan lebar yang sesuai kita inginkan. Hal yang sangat penting adalah pengaturan frekuensi dan lebar pulsa on dan pulsa off. Oleh karena itu perlu dihitung berapa konstanta-konstanta timer yang di atur pada mikrokontroler.

Dua parameter utama yang diperlukan untuk mencari konstanta-konstanta timer adalah nilai clock mikrokontroler dan nilai clock timer (ditentukan dari prescaler). Dari kedua parameter itu kita dapat merancang lebar pulsa high dan pulsa low dengan frekuensi tertentu yang sesuai untuk menggerakan motor servo, seperti pulsa pada gambar di atas.

9.      LCD

Gambar 24.LCD

 

LCD atau Liquid Crystal Display adalah suatu jenis media display (tampilan) yang menggunakan kristal cair (liquid crystal) untuk menghasilkan gambar yang terlihat. Teknologi Liquid Crystal Display (LCD) atau Penampil Kristal Cair sudah banyak digunakan pada produk-produk seperti layar Laptop, layar Ponsel, layar Kalkulator, layar Jam Digital, layar Multimeter, Monitor Komputer, Televisi, layar Game portabel, layar Thermometer Digital dan produk-produk elektronik lainnya.

Teknologi Display LCD ini memungkinkan produk-produk elektronik dibuat menjadi jauh lebih tipis jika dibanding dengan teknologi Tabung Sinar Katoda (Cathode Ray Tube atau CRT). Jika dibandingkan dengan teknologi CRT, LCD juga jauh lebih hemat dalam mengkonsumsi daya karena LCD bekerja berdasarkan prinsip pemblokiran cahaya sedangkan CRT berdasarkan prinsip pemancaran cahaya. Namun LCD membutuhkan lampu backlight (cahaya latar belakang) sebagai cahaya pendukung karena LCD sendiri tidak memancarkan cahaya. Beberapa jenis backlight yang umum digunakan untuk LCD diantaranya adalah backlight CCFL (Cold cathode fluorescent lamps) dan backlight LED (Light-emitting diodes).
LCD atau Liquid Crystal Display pada dasarnya terdiri dari dua bagian utama yaitu bagian Backlight (Lampu Latar Belakang) dan bagian Liquid Crystal (Kristal Cair). Seperti yang disebutkan sebelumnya, LCD tidak memancarkan pencahayaan apapun, LCD hanya merefleksikan dan mentransmisikan cahaya yang melewatinya. Oleh karena itu, LCD memerlukan Backlight atau Cahaya latar belakang untuk sumber cahayanya. Cahaya Backlight tersebut pada umumnya adalah berwarna putih. Sedangkan Kristal Cair (Liquid Crystal) sendiri adalah cairan organik yang berada diantara dua lembar kaca yang memiliki permukaan transparan yang konduktif.

Bagian-bagian LCD atau Liquid Crystal Display diantaranya adalah:

• Lapisan Terpolarisasi 1 (Polarizing Film 1)
• Elektroda Positif (Positive Electrode)
• Lapisan Kristal Cair (Liquid Cristal Layer)
• Elektroda Negatif (Negative Electrode)
• Lapisan Terpolarisasi 2 (Polarizing film 2)
• Backlight atau Cermin (Backlight or Mirror)

Dibawah ini adalah gambar struktur dasar sebuah LCD:

Gambar 25.Struktur LCD

LCD yang digunakan pada Kalkulator dan Jam Tangan digital pada umumnya menggunakan Cermin untuk memantulkan cahaya alami agar dapat menghasilkan digit yang terlihat di layar. Sedangkan LCD yang lebih modern dan berkekuatan tinggi seperti TV, Laptop dan Ponsel Pintar menggunakan lampu Backlight (Lampu Latar Belakang) untuk menerangi piksel kristal cair. Lampu Backlight tersebut pada umumnya berbentuk persegi panjang atau strip lampu Flourescent atau Light Emitting Diode (LED). Cahaya putih adalah cahaya terdiri dari ratusan cahaya warna yang berbeda. Ratusan warna cahaya tersebut akan terlihat apabila cahaya putih mengalami refleksi atau perubahan arah sinar. Artinya, jika beda sudut refleksi maka berbeda pula warna cahaya yang dihasilkan.

Backlight LCD yang berwarna putih akan memberikan pencahayaan pada Kristal Cair atau Liquid Crystal. Kristal cair tersebut akan menyaring backlight yang diterimanya dan merefleksikannya sesuai dengan sudut yang diinginkan sehingga menghasilkan warna yang dibutuhkan. Sudut Kristal Cair akan berubah apabila diberikan tegangan dengan nilai tertentu. Karena dengan perubahan sudut dan penyaringan cahaya backlight pada kristal cair tersebut, cahaya backlight yang sebelumnya adalah berwarna putih dapat berubah menjadi berbagai warna.

Jika ingin menghasilkan warna putih, maka kristal cair akan dibuka selebar-lebarnya sehingga cahaya backlight yang berwarna putih dapat ditampilkan sepenuhnya. Sebaliknya, apabila ingin menampilkan warna hitam, maka kristal cair harus ditutup serapat-rapatnya sehingga tidak adalah cahaya backlight yang dapat menembus. Dan apabila menginginkan warna lainnya, maka diperlukan pengaturan sudut refleksi kristal cair yang bersangkutan.

 

     10.      Potensiometer

Gambar 26.Potensiometer

Potensiometer adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Potensiometer merupakan Keluarga Resistor yang tergolong dalam Kategori Variable Resistor. Secara struktur, Potensiometer terdiri dari 3 kaki Terminal dengan sebuah shaft atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya. Gambar dibawah ini menunjukan Struktur Internal Potensiometer beserta bentuk dan Simbolnya.
Pada dasarnya bagian-bagian penting dalam Komponen Potensiometer adalah:

·         Penyapu atau disebut juga dengan Wiper

·         Element Resistif

·         Terminal

Berdasarkan bentuknya, Potensiometer dapat dibagi menjadi 3 macam, yaitu:

1.      Potensiometer Slider, yaitu Potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara menggeserkan Wiper-nya dari kiri ke kanan atau dari bawah ke atas sesuai dengan pemasangannya. Biasanya menggunakan Ibu Jari untuk menggeser wiper-nya.

2.      Potensiometer Rotary, yaitu Potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara memutarkan Wiper-nya sepanjang lintasan yang melingkar. Biasanya menggunakan Ibu Jari untuk memutar wiper tersebut. Oleh karena itu, Potensiometer Rotary sering disebut juga dengan Thumbwheel Potentiometer.

3.      Potensiometer Trimmer, yaitu Potensiometer yang bentuknya kecil dan harus menggunakan alat khusus seperti Obeng (screwdriver) untuk memutarnya. Potensiometer Trimmer ini biasanya dipasangkan di PCB dan jarang dilakukan pengaturannya.

      

Gambar 27. Jenis-Jenis Potensometer

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.

Elemen Resistif pada Potensiometer umumnya terbuat dari bahan campuran Metal (logam) dan Keramik ataupun Bahan Karbon (Carbon). Berdasarkan Track (jalur) elemen resistif-nya, Potensiometer dapat digolongkan menjadi 2 jenis yaitu Potensiometer Linear (Linear Potentiometer) dan Potensiometer Logaritmik (Logarithmic Potentiometer).

Dengan kemampuan yang dapat mengubah resistansi atau hambatan, Potensiometer sering digunakan dalam rangkaian atau peralatan Elektronika dengan fungsi-fungsi sebagai berikut:

·         Sebagai pengatur Volume pada berbagai peralatan Audio/Video seperti Amplifier, Tape Mobil, DVD Player.

·         Sebagai Pengatur Tegangan pada Rangkaian Power Supply

·         Sebagai Pembagi Tegangan

·         Aplikasi Switch TRIAC

·         Digunakan sebagai Joystick pada Tranduser

·         Sebagai Pengendali Level Sinyal

      

4. Percobaan [KEMBALI]

a) Percobaan preosedur

1. Hubungkan Master ke slave

2. Hubungkan 2 buah Sensor LDRdan Sensor DHT 11 ke master sebagai input. Sedangkan LCD dan Motor Driver Dihubhubungkan ke master sebagai output

3. Hubungkan 2 buah Motor PWM-Servo ke slave sebagai output dan sensor ultrasonic sebagai input. 

4. Masukkan listing program ke master dan slave 

b) Rangkaian Simulasi

Smart Room System adalah sebuah system untuk ruangan dimana terdapat kontrol gorden otomatis dengan memanfaatkan sensor Ultrasonik dengan prinsip kerja membandingkan itensitas cahaya dari sensor LDR yang dipasang diluar dan didalam ruangan. Selanjutnya terdapat sistem kontrol kipas angin otomatis dengan memanfaat sensor suhu DHT11 yang mana ketika suhu diatas 33°C maka kipas angin akan hidup dan jika suhu dibawah 33°C maka kecepatan kipas angin akan bertambah. Selain itu, terdapat kontrol pintu otomatis yang memanfaatkan sensor Ultrasonik yang mana nantinya akan memutar motor servo sebesar 90° sehingga pintu pun terbuka lalu ketika sensor tidak lagi mendeteksi manusia maka motor servo akan kembali keposisi awal dan pintu pun akan tertutup. 

5. Prinsip Kerja [KEMBALI]

Rangkaian ini berfungsi untuk membuat sebuah smart room system dimana terdapat kontrol motor yang terhubung ke gorden dan kontrol motor yang terhubung ke kipas angin, serta kontrol pintu otomatis yang menggunakan motor PWM-servo. Pada rangkaian terdapat sebuah arduino uno dan sebuah arduino nano, dimana arduino uno bertindak sebagai master dan arduino nano bertindak sebagai slave. Master terhubung ke LDR1, LDR2, DHT11, LCD, dan driver motor untuk control motor kipas angin. Slave  terhubung ke sensor sentuh dengan output motor servo untuk control pintu serta terdapat driver motor untuk control gorden otomatis yang mana input ldr berada pada master dan dihubungkan dengan komunikasi I2C.

Pada rangkaian kontrol gorden, digunakan perbandingan intensitas cahaya yang diterima LDR1 dan LDR2. LDR1 mendapat cahaya dari cahaya yang ada di dalam ruangan, sedangkan LDR2 mendapatkan cahaya dari cahaya matahari di luar ruangan. Saat intensitas cahaya yang diterima LDR1 (dalam ruangan) lebih kecil dari LDR2 (luar ruangan) menandakan matahari sudah terbit maka intensitas cahaya yang diterima LDR2 lebih besar. Data tersebut dikirimkan dari master ke slave, motor yang terhubung ke gorden akan berputar searah jarum jam dan membuka gorden. Pada ramgkaian ini juga menggunakan sebuah limit switch dimana limit switch ini berfungsi untuk memberhintkan motor pembuka gorden. Untuk kondisi sebaliknya, saat intensitas cahaya yang diterima LDR1 (dalam ruangan) lebih besar dari LDR2 (luar ruangan) menandakan matahari sudah mulai terbenam maka intensitas cahaya yang diterima LDR2 lebih kecil, data kemudian dikirimkan dari master ke slave , motor yang terhubung ke gorden akan berputar berlawanan dari arah jarum jam dan menutup gorden.

Pada rangkaian kontrol kipas, digunakan hasil pembacaan dari sensor DHT11. Saat DHT11 mengukur suhu ruangan yang mana hasil pembacaan akan ditampilkan pada lcd. Saat DHT11 mengukur suhu besar dari 33°C motor kipas akan berputar. Untuk kondisi lain, ketika suhu berada dibawah 33°C, motor kipas akan berhenti berputar.

Pada rangkaian kontrol pintu, digunakan sensor ultrasonik dimana ketika sensor ultrasonic transmitter  memancarkan gelombang ultrasonik dengan frekuensi 40 KHz kemudian ultrasonic receiver menangkap hasil pantulan gelombang ultrasonik yang mengenai suatu objek maka motor servo akan berputar 90° sehingga pintu akan terbuka. Dan ketika tidak ada lagi sentuhan pada sensor maka sensor berlogika low dan motor servo akan berputar keposisi awal dan pintu akan menutup.

6. Hardware [KEMBALI]

7. Listing Program [Kembali]

1. Master

#include <Wire.h>

#include <DHT.h>

#include <Servo.h>

#include <LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal lcd(13, 12, 11, 10, 9, 8);

#define ldr_out A1

#define ldr_in A2

//dht11

#define ENA 3

#define in1 5

#define in2 4

#define DHTTYPE DHT11   // DHT 11

DHT dht(7, DHT11);

int valueldr_out, valueldr_in, valueldr;

boolean x; //slave1 transmision

void setup() {

  // put your setup code here, to run once:

  Serial.begin(9600);

  pinMode(in1, OUTPUT);

  pinMode(in2, OUTPUT);

  pinMode(ENA, OUTPUT);

  pinMode(ldr_out, INPUT);

  pinMode(ldr_in, INPUT);

  dht.begin();

  lcd.begin(16, 2);

  Wire.begin();

}

void slave1() {

  Wire.beginTransmission(1);

  Wire.write(x);

  Wire.endTransmission();

}

void loop() {

  // put your main code here, to run repeatedly:

  valueldr_out = analogRead(ldr_out);

  valueldr_in = analogRead(ldr_in);

  if (valueldr_out > valueldr_in) {

    x = true;

  }

  else {

    x = false;

  }

  float humidity_1 = dht.readHumidity();

  float celcius_1 = dht.readTemperature();

  float fahrenheit_1 = dht.readTemperature(true);

  if (isnan(humidity_1) || isnan(celcius_1) || isnan(fahrenheit_1)) {

    Serial.println("Pembacaan data dari module sensor gagal!");

    return;

  }

  float htof = dht.computeHeatIndex(fahrenheit_1, humidity_1);

  float htoc = dht.computeHeatIndex(celcius_1, humidity_1, false);

  lcd.setCursor (0, 0);

  lcd.print ("SUHU RUANGAN :");

  lcd.setCursor (0, 1);

  lcd.print(celcius_1);

    if (celcius_1 > 33 && humidity_1 > 25){

    digitalWrite (ENA, 10);

    digitalWrite (in1, HIGH);

    digitalWrite (in2, LOW);

    delay(100);

  }

  else {

    digitalWrite (ENA, 0);

    digitalWrite (in1, LOW);

    digitalWrite (in2, LOW);

  }

  delay(250);

  slave1();

}

2. Slave

//Slave1

#include <Wire.h>

#include <Servo.h>

#define echoPin 7

#define trigPin 6

#define in1 5

#define in2 4

#define ENA 3

int x;

const byte slaveId = 1;

//ultrasonic

Servo servo1;

Servo servo2;

float read_srf(int pintriger, int pinecho) {

  long durasi;

  float jarak;

  digitalWrite(pintriger, LOW);

  delayMicroseconds(2);

  digitalWrite(pintriger, HIGH);

  delayMicroseconds(10);

  digitalWrite(pintriger, LOW);

  delayMicroseconds(2);

  durasi = pulseIn(pinecho, HIGH);

  jarak = durasi / 58.2;

  return jarak;

}

void setup() {

  // put your setup code here, to run once:

  Serial.begin(9600);

  pinMode(in1, OUTPUT);

  pinMode(in2, OUTPUT);

  pinMode(ENA, OUTPUT);

  pinMode(trigPin, OUTPUT);

  pinMode(echoPin, INPUT);

  servo1.attach(9);

  servo1.write(0);

  servo2.attach(10);

  servo2.write(0);

  Wire.begin (slaveId);

  Wire.onReceive(receiveEvent);

}

void receiveEvent() {

  x = Wire.read();

}

void loop() {

  if (x == true) {

  servo1.write(180);

    delay(100);

  }

  else {

  servo1.write(180);

    delay(100);

  }

  //servo

  int jarak = read_srf(trigPin, echoPin);

  if (jarak < 10) {

    servo2.write(180);

  }

  else {

    servo2.write(0);

  }

  Serial.println(jarak);

  delay(15);

}

8. Flowchart [Kembali]

1. Master

2. slave

9. Video [Kembali]

1. Video Rangkaian Simulasi 

2. Video Project

10. Link Download [Kembali]

1. File Html   - Disini

2. Rangkaian Simulasi -Disini

3.  Listing Program Master - Disini

4. Listing Program Slave - Disini

5. Datasheet LDR Sensor - Disini

6. Datasheet DHT11 Sensor - Disini 

7. Datasheet Ultrasonic Sensor - Disini

8. Datasheet PWM-Servo - Disini

9. Datasheet Arduino Uno - Disini

10. Datasheet Arduino Nano - Disini 

11. DatasheetLCD I2C - Disini

12. DatasheetMotor Servo - Disini

13. Library Arduino Uno - Disini

14. Library Arduino Nano - Disini

15. Library Ultrasonic Sensor - Disini

16. Flowchart Master - Disini

17. Flowchart Slave - Disini

18. Video Simulasi - Disini 

19. Video Project - Disini