PROJECT DEMO "SMART HOME"
a) Praktikan dapat merancang sebuah
sistem secara detail
sehingga rancangan tersebut
dapat menjadi sebuah alat
b) Praktikan dapat mengkombinasikan berbagai
sensor, akuator dan display
c) Praktikan dapat membuat
sebuah sistem menggunakan mikrokontroler
a.
Merancang sebuah sistem “smart home” yang dapat membuka dan menutup pintu
secara otomatis
b.
Merancang sebuah sistem “smart home” yang dapat membuat lampu menyala dan mati
secara otomatis
UART (Universal Asynchronous
Receiver-Transmitter) adalah
bagian perangkat keras komputer yang menerjemahkan antara bit-bit paralel data
dan bit-bit seria. UART biasanya berupa sirkuit terintegrasi yang digunakan
untuk komunikasi serial pada komputer atau port serial perangkat periperal.
Jarak komunikasi yg digunakan tidak lebih dari 15 meter dengan kecepatan 20
kb/s.
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.
• 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 |
5V |
|
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 |
20mA |
|
DC Current for 3.3V
Pin |
50mA |
|
Flash Memory |
32KB of which 0.5KB
used by bootloader |
|
SRAM |
2 KB |
|
EEPROM |
1 KB |
|
Clock Speed |
16Hz |
Bagian-bagian
Arduino Uno :
Ø
Soket USB
Soket
USB adalah soket untuk kabel USB yang disambungkan ke komputer atau
laptop. Berfungsi untuk mengirimkan program ke Arduino dan juga sebagai
port komunikasi serial.
Ø
Digital Pin I/O
Digital
Pin I/O adalah pin-pin untuk menghubungkan Arduino
dengan komponen atau rangkaian digital. Pada
Arduino Uno terdapat 14 digital pin yang berfungsi memberikan nilai logika
(0 atau 1). Pin berlabel “~” adalah pin PWM (Pulse Width Modulation).
Ø
Analog Pin
Analog
pin adalah pin-pin yang berfungsi untuk menerima sinyal dari komponen atau
rangkaian analog, seperti dari potensiometer, sensor suhu, sensor
cahaya, dan lainya lalu mengubahnya menjadi nilai digital. Pada arduino
Uno terdapat 6 analog pin dari A0 sampai A5.
Ø
LED Power Indicator
LED
yang akan menyala dan menandakan Arduino telah mendapatkan supply listrik yang
sesuai.
Ø
Tombol RESET
Digunakan
untuk mereset atau mengulang program Arduino dari awal
Ø
Power Jack
Soket baterai atau adaptor digunakan untuk menyuplai Arduino dengan tegangan dari baterai/adaptor 5V-12V pada saat Arduino sedang tidak disambungkan ke komputer. Kalau Arduino sedang disambungkan ke komputer melalui USB. Arduino mendapatkan suplai tegangan dari USB. Sehingga tidak perlu memasang baterai/adaptor saat memprogram Arduino.
•
Sensor PIR (Passive Infrared Receiver)
Sensor PIR atau disebut juga dengan Passive
Infra Red merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya
pancaran sinar infra merah dari suatu object. Sesuai dengan namanya sensor PIR
bersifat pasif, yang berarti sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah
melainkan hanya dapat menerima radiasi sinar infra merah dari luar. Sensor PIR
dapat mendeteksi radiasi dari berbagai objek dan karena semua objek memancarkan
energi radiasi, sebagai contoh ketika terdeteksi sebuah gerakan dari sumber
infra merah dengan suhu tertentu yaitu manusia mencoba melewati sumber infra
merah yang lain misal dinding, maka sensor akan membandingkan pancaran infra
merah yang diterima setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan
terjadi perubahan pembacaan pada sensor. Sensor PIR terdiri dari beberapa
bagian yaitu, Lensa Fresnel, Penyaring Infra Merah, Sensor Pyroelektrik, Penguat Amplifier, Komparator. Pada umumnya sensor PIR memiliki jangkauan pembacaan efektif hingga 5
meter, namun sensor PIR memiliki jangkauan jarak dan sudut pembacaan yang
bervariasi, tergantung karakteristik sensor.
Cara Kerja Sensor Passive Infra Red :
Sensor PIR bekerja dengan cara menangkap pancaran infra
merah, kemudian pancaran infra merah yang tertangkap akan masuk melalui lensa
Fresnel dan mengenai sensor pyroelektrik, sinar infra merah mengandung energi
panas membuat sensor pyroelektrik dapat menghasilkan arus listrik. Arus listrik
inilah yang akan menimbulkan tegangan dan dibaca secara analog oleh sensor.
Kemudian komperator akan membandingkan sinyal yang sudah diterima dengan
tegangan referensi tertentu yang berupa keluaran sinyal 1-bit. Sensor PIR hanya
akan mengeluarkan logika 0 dan 1. 0 saat sensor tidak mendeteksi adanya
perubahan pancaran infra merah dan 1 saat sensor mendeteksi infra merah. Sensor
PIR hanya dapat mendeteksi pancaran infra merah dengan panjang gelombang 8-14
mikrometer. Manusia memiliki suhu badan yang dapat menghasilkan pancaran infra
merah dengan panjang gelombang antara 9-10 mikrometer, panjang gelombang
tersebut dapat terdeteksi oleh sensor PIR membuat sensor ini sangat efektif
digunakan sebagai human detektor. Sensor PIR hanya akan mendeteksi jika object
bergerak atau secara teknis saat terjadi adanya perubahan pancaran infra merah.
•
Sensor Ultrasonik
Sensor
ini merupakan sensor ultrasonik siap pakai, satu alat yang berfungsi sebagai pengirim,
penerima, dan pengontrol gelombang ultrasonik. Alat ini bisa digunakan untuk
mengukur jarak benda dari 2cm - 4m dengan akurasi 3mm. Alat ini memiliki 4 pin,
pin Vcc, Gnd, Trigger, dan Echo. Pin Vcc untuk listrik positif dan Gnd untuk
ground-nya. Pin Trigger untuk trigger keluarnya sinyal dari sensor dan pin Echo
untuk menangkap sinyal pantul dari benda.
Cara menggunakan alat
ini yaitu : ketika kita memberikan tegangan positif pada pin Trigger selama
10uS, maka sensor akan mengirimkan 8 step sinyal ultrasonik dengan frekuensi
40kHz. Selanjutnya, sinyal akan diterima pada pin Echo. Untuk mengukur jarak
benda yang memantulkan sinyal tersebut, maka selisih waktu ketika mengirim dan
menerima sinyal digunakan untuk menentukan jarak benda tersebut. Berikut adalah
visualisasi dari sinyal yang dikirimkan oleh sensor HC-SR04
Gambar Visualisasi Sinyal
Nilai jarak dapat
diperoleh melalui rumus berikut ini:
Jarak (cm) = Lama
Waktu Pantul (uS) / 29.034 / 2
Rumus jarak didapat
dari pembagian lama waktu pantul dengan kecepatan gelombang ultrasonik dan
dibagi 2 karena pada saat pemantulan terjadi dua kali jarak tempuh antara
sensor dengan objek. Yaitu pada saat gelombang dipancarkan dari transmitter ke
objek dan pada saat gelombang memantul ke receiver ultrasonik.
Grafik Respon Sensor :
Motor servo adalah sebuah
perangkat atau aktuator putar (motor) yang dirancang dengan sistem kontrol
umpan balik loop tertutup (servo), sehingga dapat di set-up atau di atur untuk
menentukan dan memastikan posisi sudut dari poros output motor. motor servo
merupakan perangkat yang terdiri dari motor DC, serangkaian gear, rangkaian
kontrol dan potensiometer. Serangkaian gear yang melekat pada poros motor DC
akan memperlambat putaran poros dan meningkatkan torsi motor servo, sedangkan
potensiometer dengan perubahan resistansinya saat motor berputar berfungsi
sebagai penentu batas posisi putaran poros motor servo.
Penggunaan sistem kontrol
loop tertutup pada motor servo berguna untuk mengontrol gerakan dan posisi
akhir dari poros motor servo. Penjelasan sederhananya begini, posisi poros
output akan di sensor untuk mengetahui posisi poros sudah tepat seperti yang di
inginkan atau belum, dan jika belum, maka kontrol input akan mengirim sinyal
kendali untuk membuat posisi poros tersebut tepat pada posisi yang diinginkan.
Untuk lebih jelasnya mengenai sistem kontrol loop tertutup, perhatikan contoh
sederhana beberapa aplikasi lain dari sistem kontrol loop tertutup, seperti
penyetelan suhu pada AC, kulkas, setrika dan lain sebagainya. Motor servo biasa
digunakan dalam aplikasi-aplikasi di industri, selain itu juga digunakan dalam
berbagai aplikasi lain seperti pada mobil mainan radio kontrol, robot, pesawat,
dan lain sebagainya.
Ada dua jenis motor servo,
yaitu motor servo AC dan DC. Motor servo AC lebih dapat menangani arus yang
tinggi atau beban berat, sehingga sering diaplikasikan pada mesin-mesin
industri. Sedangkan motor servo DC biasanya lebih cocok untuk digunakan pada
aplikasi-aplikasi yang lebih kecil. Dan bila dibedakan menurut rotasinya,
umumnya terdapat dua jenis motor servo yang dan terdapat di pasaran, yaitu
motor servo rotation 180⁰ dan servo rotation continuous. Motor servo standard
(servo rotation 180⁰) adalah jenis yang paling umum dari motor servo, dimana
putaran poros outputnya terbatas hanya
90⁰ kearah kanan dan 90⁰ kearah kiri. Dengan kata lain total putarannya hanya
setengah lingkaran atau 180⁰. Motor servo rotation continuous merupakan jenis
motor servo yang sebenarnya sama dengan jenis servo standard, hanya saja
perputaran porosnya tanpa batasan atau dengan kata lain dapat berputar terus, baik
ke arah kanan maupun kiri.
Prinsip Kerja
Motor servo dikendalikan
dengan memberikan sinyal modulasi lebar pulsa (Pulse Wide Modulation / PWM)
melalui kabel kontrol. Lebar pulsa sinyal kontrol yang diberikan akan
menentukan posisi sudut putaran dari poros motor servo. Sebagai contoh, lebar
pulsa dengan waktu 1,5 ms (mili detik) akan memutar poros motor servo ke posisi
sudut 90⁰. Bila pulsa lebih pendek dari 1,5 ms maka akan berputar ke arah
posisi 0⁰ atau ke kiri (berlawanan dengan arah jarum jam), sedangkan bila pulsa
yang diberikan lebih lama dari 1,5 ms maka poros motor servo akan berputar ke
arah posisi 180⁰ atau ke kanan (searah jarum jam).
Gambar Pulsa Motor Servo
Ketika lebar pulsa kendali
telah diberikan, maka poros motor servo akan bergerak atau berputar ke posisi
yang telah diperintahkan, dan berhenti pada posisi tersebut dan akan tetap
bertahan pada posisi tersebut. Jika ada kekuatan eksternal yang mencoba memutar
atau mengubah posisi tersebut, maka motor servo akan mencoba menahan atau
melawan dengan besarnya kekuatan torsi yang dimilikinya (rating torsi servo).
Namun motor servo tidak akan mempertahankan posisinya untuk selamanya, sinyal lebar
pulsa kendali harus diulang setiap 20 ms (mili detik) untuk menginstruksikan
agar posisi poros motor servo tetap bertahan pada posisinya.
•
LCD
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).
Gambar Penampang Komponen LCD
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.
Gambar LED
LED (Light Emitting Diode)
atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat
memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan
keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang
dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang
dipergunakannya. Pada praktikum ini digunakan LED berwarna hijau yang terbuat
dari bahan semikonduktor Aluminium Gallium Phosphide (AlGaP) dengan wavelength
550-570 nm dan LED merah dengan panjang gelombang 620-740 nm. Bentuk LED mirip
dengan sebuah bohlam (bola lampu) yang kecil dan dapat dipasangkan dengan mudah
ke dalam berbagai perangkat elektronika. Berbeda dengan Lampu Pijar, LED tidak
memerlukan pembakaran filamen sehingga tidak menimbulkan panas dalam
menghasilkan cahaya.
Cara kerja dari LED, seperti
dikatakan sebelumnya, LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari
Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua
kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan
cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke
Katoda. LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga
menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam
semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada
semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang
diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda
(P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan
berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan
positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan
photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna). LED atau Light
Emitting Diode yang memancarkan cahaya ketika dialiri tegangan maju ini juga dapat
digolongkan sebagai Transduser yang dapat mengubah Energi Listrik menjadi
Energi Cahaya.
Resistor merupakan salah
satu komponen yang paling sering ditemukan dalam Rangkaian Elektronika. Hampir
setiap peralatan Elektronika menggunakannya. Pada dasarnya Resistor adalah
komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu
yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian
Elektronika. Resistor atau dalam bahasa Indonesia sering disebut dengan
Hambatan atau Tahanan dan biasanya disingkat dengan Huruf “R”. Satuan Hambatan
atau Resistansi Resistor adalah OHM (Ω).
Cara menghitung nilai resistor :
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 :
Perhitungan :
Potensiometer (POT) 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.
Gambar Potensiometer
Pada
dasarnya bagian-bagian penting dalam Komponen Potensiometer adalah :
o Penyapu atau disebut juga dengan Wiper
o Element Resistif
o Terminal
Prinsip
Kerja:
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).
Fungsi
:
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
Pemberi logika pada simulasi sensor. Pengertian logis, benar atau salah, dari sinyal biner yang diberikan.Sinyal biner adalah sinyal digital yang hanya memiliki dua nilai yang valid. Dalam istilah fisik, pengertian logis dari sinyal biner ditentukan oleh level tegangan atau nilai arus sinyal, dan ini pada gilirannya ditentukan oleh teknologi perangkat. Dalam sirkuit TTL, misalnya, keadaan sebenarnya diwakili oleh logika 1, kira-kira sama dengan +5 volt pada garis sinyal; logika 0 kira-kira 0 volt. Tingkat tegangan antara 0 dan +5 volt dianggap tidak ditentukan. Karena hanya dua status logika, logika 1 dan logika 0, yang dimungkinkan, teknik aljabar Boolean dapat digunakan untuk menganalisis rangkaian digital yang melibatkan sinyal biner. Istilah logika positif diterapkan ke sirkuit di mana logika 1 ditetapkan ke level tegangan yang lebih tinggi; Dalam rangkaian logika negatif, logika 1 ditunjukkan dengan level tegangan yang lebih rendah.Lihat juga logika multinilai.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar