BAB III : RANCANGAN PENELITIAN
3.2. Perancangan Perangkat Keras
3.2.1 Desain Lemari
Desain lemari ini mempunyai 2 ruang yang berukuran 20 cm x 20 cm dengan tinggi 60 cm. Gambar 3.2 menunjukkan desain lemari yang dibuat.
Gambar 3.2. Desain Rancangan Lemari
Sensor limit switch akan dipasang pada masing-masing pintu sedangkan penempatan hardware seperti Arduino,Amplifier,dan speaker diletakkan di atas lemari dengan penempatan box yang terpisah. Sensor TCS3200 akan diletakkan pada langit-langit ruang lemari tersebut. Gambar 3.3 menunjukkan posisi peletakan sensor TCS3200 tersebut.
Sensor TCS3200 pada gambar 3.3 diletakkan pada langit-langit ruang tersebut, sedangkan dibawahnya adalah sebuah wadah yang sudah mempunyai warna tertentu agak sensor dapat mendeteksi dalam keadaan apakah benda yang diletakkan benar atau tidak. Fotodioda yang terdapat pada sensor ini akan aktif dan menerangi wadah yang sudah diberi warna tersebut. Pantulan warna yang diterima kembali oleh TCS3200 akan diproses menjadi frekuensi dan diatur dalam mikrokontroller.
3.2.2 Board Arduino Uno
Sistem minimum Atmega328 yang dipakai merupakan board Arduino Uno itu sendiri. Sistem minimum ini sangat optimal bekerja pada alat ini karena merupakan produksi dari Arduino Team itu sendri. Board arduino ini mempunyai rangkaian osilator yang terdiri dari crystal 16Mhz dan kapasitor 22pF [12]. IC(integrated circuit) ini memiliki 14 input/output digital (6 output untuk PWM), 6 analog input, koneksi USB, socket adaptor, pin header ICSP, dan tombol reset. Hal inilah yang dibutuhkan untuk mendukung mikrokontroller agar mudah terhubung dengan kabel power USB. Rangkaian Board Arduino dapat dilihat pada gambar 3.4.
Gambar 3.4. Rangkaian board Arduino dengan ATmega328 [12]
PB0/ICP1/CLKO/PCINT0 14 PB1/OC1A/PCINT1 15 PB3/MOSI/OC2A/PCINT3 17 PB2/SS/OC1B/PCINT2 16 PD6/AIN0/OC0A/PCINT22 12 PD5/T1/OC0B/PCINT21 11 PD4/T0/XCK/PCINT20 6 PD3/INT1/OC2B/PCINT19 5 PD2/INT0/PCINT18 4 PD1/TXD/PCINT17 3 PD0/RXD/PCINT16 2 PB4/MISO/PCINT4 18 PB5/SCK/PCINT5 19 PB7/TOSC2/XTAL2/PCINT7 10 PB6/TOSC1/XTAL1/PCINT6 9 PC6/RESET/PCINT14 1 PC5/ADC5/SCL/PCINT13 28 PC4/ADC4/SDA/PCINT12 27 PC3/ADC3/PCINT11 26 PC2/ADC2/PCINT10 25 PC1/ADC1/PCINT9 24 PC0/ADC0/PCINT8 23 AVCC 20 AREF 21 PD7/AIN1/PCINT23 13 U1 ATMEGA328P 1 2 3 4 ISD4004 CONN-H4 1 2 RTC DS1307 CONN-H2 1 2 LED CONN-H2 1 2 TOMBOL CONN-H2 1 2 3 4 5 6 LCD CONN-H6 1 2 SAKLAR CONN-H2 D4 D5 D6 D7 RS E 1 KEYPAD CONN-SIL1 SS MOSI MISO SCLK SDA SCL PCO X1 CRYSTAL C1 22pF C2 22pF 5v R1 10k
3.2.3 Rangkaian Amplifier
LM386 adalah amplifier dengan frekuensi audio berdaya rendah yang hanya memerlukan power supply kecil [13]. IC ini memiliki 8 pin yang didesain untuk penguatan 20x tanpa tambahan komponen luar. Rangkaian amplifier ini dapat dilihat pada gambar 3.5.
Gambar 3.5. Rangkaian Amplifier LM386
Rangkaian ini dapat digunakan untuk menghasilkan penguatan dengan jarak rentang 20-200. IC LM386 memiliki resistor internal sebesar 1,35 KΩ antara kaki 1 dan
kaki 8 dan resistor lainnya sebesar 15 KΩ antara pin 1 dan pin 5. Dua resistor ini terhubung seri dan membentuk Feedback Loop dari op-amp.Formula perhitungan penguatan pada rangkaian di atas dapat dilihat pada perhitungan 2.1.
Peletakan kapasitor antara kaki 1 dan 8 akan melewatkan nilai resistor internal yang ada sehingga perhitungan menjadi :
A = ×
3.2.4 Rangkaian Limit Switch ke Arduino
Rangkaian ini merupakan rangkaian koneksi antara limit switch dengan input pin mikrokontroller arduino. Tegangan masukan 5v akan disalurkan menuju sebuah resistor dan ujung resistor akan menuju ke input pin arduino dengan begitu masukan ke mikrokontroller akan terus bernilai HIGH. Ujung resistor dihubungkan ke limit switch dan ujung limit switch menuju ke ground. Dengan pemasangan seperti ini, maka saat posisi limit switch bersifat NO (Normally Open) maka masukan arduino akan selalu bernilai HIGH. Saat limit switch ditekan maka limit switch ini akan menjadi NC (Normally Closed) yang menyebabkan masukan arduino akan menjadi 0. Rangkaian ini dapat dilihat pada gambar 3.6.
Gambar 3.6. Rangkaian Limit Switch ke Arduino
3.2.5 Rangkaian TCS3200 ke Arduino
Rangkaian ini merupakan rangkaian koneksi antara sensor TCS3200 yang mendeteksi warna pada ruang lemari dengan mikrokontroller Arduino. Mikrokontroller akan memberikan masukan berupa HIGH dan LOW menuju ke pin S2 dan S3 pada TCS3200. Selanjutnya fotodioda pada sensor ini akan memantulkan cahaya menuju ke
wadah yang mempunyai warna tersebut. Sensor warna TCS3200 ini mempunyai fotodioda sebanyak 64 fotodioda dimana fotodioda dengan warna filter yang sama disusun secara pararel. Fotodioda pada sensor warna TCS3200 ini terdiri dari 16 fotodioda yang mempunyai filter biru, 16 fotodioda yang mempunyai filter merah, 16 fotodioda yang mempunyai filter hijau, dan yang terakhir 16 fotodioda yang mempunyai berkas tanpa filter. Jika wadah yang berada pada ruangan tersebut sesuai dengan yang diinginkan maka mikrokontroller akan melanjutkan menuju ke proses keluaran suara. Warna pada wadah tersebut akan disesuaikan dengan keluaran suara pada data SD Card sehingga jika wadah tersebut dipindah ke ruang lain maka mikrokontroller akan tetap mengenal wadah tersebut. Rangkaian TCS3200 ke Arduino dapat dilihat pada gambar 3.7.
Gambar 3.7. Rangkaian TCS3200 ke Arduino
Output yang dihasilkan dari fotodioda ini saat menerima pantulan dari wadah yang sudah diberi warna tersebut adalah berupa frekuensi. Frekuensi ini yang nanti akan diterima oleh program pada mikrokontroller Arduino Uno dan diproses sebagai selektor,
dimana sensor TCS3200 ini pada dasarnya akan menyimpan pilihan data suarayang akan digunakan sebelum dikeluarkan menuju ke speaker.
3.2.6 Rangkaian modul SD Card ke Arduino
Rangkain ini merupakan rangkaian komunikasi antara SD Card modul dengan Arduino. Komunikasi menulis dan membaca dari Arduino dengan SD Card modul ini harus melewati pin SPI yang sudah ada pada arduino tersebut. Pin yang digunakan untuk melakukan koneksi ini adalah pin 11 (MOSI), pin 12 (MISO), pin 13 (SCK), dan pin 4 (CS). Rangkaian ini dapat dilihat pada gambar 3.8.
Gambar 3.8. Rangkaian SD Card Modul ke Arduino
Dengan konfigurasi seperti di atas maka program Arduino akan dapat melakukan
write atau read pada SD Card yang dipasangkan pada SD Card modul. Pada inisialisasi
program IDE, untuk melakukan komunikasi dengan modul selain memperhatikan konfigurasi pin di atas adalah harus menggunakan library SD Card yang terdapat pada IDE. Program harus mempunyai inisiasi SD.h serta SPI.h agar arduino dapat melakukan interaksi dengan SD Card yang sudah terpasang.