RANCANG BANGUN PINTU OTOMATIS MENGGUNAKAN SENSOR KC7783R BERBASIS MIKROKONTROLLER
ARDUINO NANO
LAPORAN TUGAS AKHIR
NINA KATARINA BR GINTING 182408048
PROGRAM STUDI D-III FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATRA UTARA
MEDAN 2021
ARDUINO NANO
LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh gelar Ahli Madya
NINA KATARINA BR GINTING 182408048
PROGRAM STUDI D-III FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATRA UTARA
MEDAN 2021
RANCANG BANGUN PINTU OTOMATIS MENGGUNAKAN SENSOR KC7783R BERBASIS MIKROKONTROLLER
ARDUINO NANO
LAPORAN TUGAS AKHIR
Saya menyatakan bahwa Laporan Tugas Akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebut sumbernya.
Medan,12 Juli 2021
Nina Katarina Br Ginting 18240804
ABSTRAK
Dengan perkembangan teknologi yang sangat pesat saat ini maka banyak manusia yang mencari atau menciptakan suatu alat yang dapat mempermudah suatu kegiatan tanpa mengeluarkan banyak energi salah satunya adalah dengan menciptakan pintu otomatis. Pintu otomatis merupakan pintu yang terbuka secara otomatis ketika didekati oleh seseorang ,dan bukannya dibuka secara manual dengan pegangan pintu atau bar. Pintu otomatis telah banyak digunakan dan dibutuhkan oleh banyak orang dalam mempermudah kegiatan manusia. Dalam Tugas Akhir ini telah dilakukan perancangan dan realisasi pintu otomatis menggunakan mikrokontroller Arduino Nano. Dalam perancangan sistem ini terdiri dari mikrokontroler Arduino Nano, Sensor PIR KC7783R, Motor Servo, MP Player, Speaker. Sistem ini bekerja setelah sensor PIR KC7783R mendeteksi gerakan atau panas tubuh manusia, sensor PIR KC7783R akan mengirimkan sinyal ke mikrokontroler, kemudian mikrokontroler akan mengirimkan sinyal ke motor servo. Sistem ini telah terwujud dan dapat menggerakkan pintu secara otomatis, jika seseorang mendekati pintu dan sensor PIR KC7783R mendeteksi panas tubuh dan gerakan orang tersebut, pintu akan bergerak otomatis ke kiri dan kanan dan speaker akan mengeluarkan suara "selamat datang" dimana pemutar digital berupa modul Mp3 yang telah merekam dan menyimpan suara terlebih dahulu pada kartu SD atau kartu memori.
Kata Kunci : Arduino nano, Pintu otomatis, Sensor PIR KC7783R
ABSTRACT
With the rapid development of technology today, many people are looking for or creating a tool that can facilitate an activity without spending a lot of energy,one of which is by creating automatic doors. An automatic door is a door that opens automatically when someone approaches it, rather than manually opening it with a door handle or bar. Automatic doors have been widely used and needed by many people in facilitating human activities. In this final project, the design and realization of automatic doors using the Arduino Nano microcontroller has been carried out. In designing this system, it consists of an Arduino Nano microcontroller, KC7783R PIR Sensor, Servo Motor, MP Player, Speaker. This system works after the KC7783R PIR sensor detects motion or human body heat, the KC7783R PIR sensor will send a signal to the microcontroller, then the microcontroller will send a signal to the servo motor. This system has been realized and can move the door automatically, if someone approaches the door and the KC7783R PIR sensor detects body heat and the person's movement, the door will move automatically to the left and right and the speaker will make a
"welcome" sound where the digital player in the form of an Mp3 module that has recorded and stored the sound first on an SD card or memory card.
Keywords : Arduino Nano, Automatic doors, PIR Sensor KC7783R
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan keberkahan yang telah dilimpahkan-Nya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan penyusunan Laporan Tugas Akhir ini dengan judul Rancang Bangun Pintu Otomatis Menggunakan Sensor KC7783R Mikrokontroller Berbasis Arduino Nano.
Dalam penyususnan Laporan Tugas Akhir ini tidak terlepas dukungan dari berbagai pihak. Penulis secara khusus mengucapkan terima kasih yang sebesar- besarnya kepada semua pihak yang telah membantu. Penulis banyak menerima bimbingan,petunjuk dan bantuan serta dorongan dari berbagai pihak baik yang bersifat moral maupun material. Pada kesempatan ini penulis imgin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Ibu Dr.Nursahara Pasaribu,M.Sc selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Drs.Takdir Tamba,M.Eng.Sc selaku Ketua Program Studi D-III Fisika Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Dr.Perdinan Sinuhaji, MS yang telah membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini.
4. Segenap dosen dan seluruh staff D3 Fisika FMIPA-USU yang selalu membantu penulis dalam memberikan fasilitas,ilmu serta pendidikan sehingga dapat menunjang dalam menyelesaikan Laporan Tugas Akhir k ini.
5. Kedua Orang Tua tercinta yang selama ini selalu memberikan dukungan perhatian,kasih sayang serta doa yang tidak pernah henti-hentinya mengalir demi kelancaran dan kesuksesan penulis dalam menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini.
6. Kakak tercinta Ika Febrina Br Ginting serta adik-adik saya Jenni Awina Br Ginting, Elisa Aprilia Br Ginting dan Very Bremana Ginting yang selalu
7. BTS tercinta Kim Namjoon, Kim Seokjin, Min Yoongi, Jung Hoseok, Park Jimin, Kim Taehyung dan Jeon Jungkook yang selalu memberikan semangat dan menghibur penulis dengan acara serta tingkah lucunya sehingga penulis dapat merasa terhibur dan termotivasi dalam menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini.
8. Terkhusus yang bernama Kim Taehyung yang selalu ada untuk penulis dalam menyelesaikan Laporan Tugas Akhir k ini.
9. Sahabat saya Sulastri Br sembiring, Karinda Br Sinuraya, Sania Br Tarigan, Elma Sari Br Ginting, Astria Naomi dan Orlida Br Sembiring yang selalu memberikan dukungan dan masukan kepada penulis dalam menyelesaikan Laporan Tugas Akhir.
10. Teman-teman saya Tanti Sinaga, Rotua, Theresia Sihaloho, Reda Berutu, Hertika, Rehulina, Feby, Pinda serta rekan seperjuangan dari D3 Fisika FMIPA-USU stambuk 2018, yang telah memberikan dukungan dan masukan kepada penulis.
11. Serta masih banyak lagi pihak-pihak yang sangat berpengaruh dalam proses penyelesaian Laporan Tugas Akhir yang tidak bisa penulis sebutkan satu per satu.
Semoga Tuhan Yang Maha Esa senantiasa membalas semua kebaikan yang telah diberikan. Semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis umumnya kepada para pembaca.
Medan,19 Juli 2021
Nina Katarina Br Ginting
Halaman
PERNYATAAN ORISINALITAS i
LEMBAR PENGESAHAN ii
ABSTRAK iii
ABSSTRACT iv
PENGHARGAAN v
DAFTAR ISI vii
DAFTAR TABEL ix
DAFTAR GAMBAR x
DAFTAR LAMPIRAN xii
BAB 1 PENDAHULUAN 1
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Rumusan Masalah 2
1.3 Tujuan Penelitian 2
1.4 Batasan Masalah 2
1.5 Manfaat Penelitian 2
1.6 Metode Penulisan Laporan 3
1.7 Sistematika Penulisan 3
BAB 2 LANDASAN TEORI 5
2.1 Mikrokontroler 5
2.2 Arduino 5
2.2.1 Kelebihan Arduino 5
2.3 Arduino Nano 6
2.3.1 Konfigurasi Pin Arduino Nano 7
2.3.2 Spesifikasi Arduino Nano 9
2.3.3 Sumber Daya Arduino Nano 9
2.3.4 Memori Arduino Nano 10
2.4 Sensor 10
2.4.1 Sensor Passive Infra Red(PIR) 10
2.5 LCD 13
2.5.1 Konfigurasi Pin LCD 14
2.6 Modul 12C 18
2.6.1 Fitur utama 12C 19
2.6.2 Keuntungan 12C 20
2.7 Motor Servo 20
2.7.1 Cara kerja Motor Servo 20
2.8 Adaptor 23
2.8.1 Fungsi Adaptor 23
2.9.2 Fungsi Buzzer 27
2.9.3 Prinsip Kerja Buzzer 27
2.10Jumper 28
2.11 Bahasa Pemrograman 28
2.12 DF Player Mini 29
2.13 Speaker 31
2.14 Kartu Memori (SD Card) 31
BAB 3 PERANCANGAN SISTEM 33
3.1 Diagram Blok 33
3.2 Perancangan Komponen 34
3.2.1 Perancangan antar muka Arduino Nano dengan PSA 34 3.2.2 Perancangan antar muka Arduino Nano dengan LCD 34 3.2.3 Perancangan antar muka Arduino Nano dengan 35 Motor Servo
3.2.4 Perancangan antar muka Arduino Nano dengan 35 sensor KC7783R
3.2.5 Perancangan antar muka Arduino Nano dengan 36 MP player dan Speaker
3.3 Proses Pembuatan PCB 36
3.3.1 Pengertian PCB 36
3.3.2 Fungsi PCB 37
3.3.3 Lapisan pembentuk PCB 38
3.3.4 Alat dan bahan pembuatan PCB 39
3.3.5 Proses pembentukan PCB secara manual 41
3.4 Pengujian Komponen 42
3.5 Pengujian Sistem Keseluruhan 44
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 46
4.1 Data Pengujian Sistem 46
4.2 Analisa Pembahasan 47
4.3 Gambar Fisik Alat 47
4.4 Flowchart 48
BAB 5 PENUTUP 49
5.1 Kesimpulan 49
5.2 Saran 49
DAFTAR PUSTAKA 50
LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman Halaman
Tabel
2.1 Konfigurasi Pin Arduino Nano 8
2.2 Operasi Dasar LCD 17
2.3 Konfigurasi Pin LCD 17
2.4 Konfigurasi LCD 18
2.5 Penggunaan Resistor Beserta Fungsinya 30
3.1 Hasil pengujian sensor pir KC7783R 43
3.2 Hasil pengujian motor servo 44
3.3 Hasil Pengujian Speaker 44
4.1 Hasil Pengujian Sistem Keseluruhan 46
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman Halaman
Gambar
2.1 Animasi objek mengenai sensor infrared 11
2.2 Sensor KC7783R 12
2.3 Blok Diagram sensor PIR KC7783R 12
2.4 LCD 16x2 14
2.5 Konfigurasi Pin LCD 15
2.6 rangkaian LCD 16
2.7 Modul 12C 19
2.8 Pemasangan modul 12C pada LCD 19
2.9 Bagian motor servo 21
2.10 Pulsa kendali motor servo 21
2.11 Bentuk fisisk adaptor 23
2.12 Trafo 24
2.13 Dioda 25
2.14 Kapasitor 25
2.15 Voltage Regulator 26
2.16 Buzzer 26
2.17 Jumper 28
2.18 Modul Mp3 30
2.19 Simbol dan Bentuk Speaker 31
3.1 Diagram blok sistem Proyek 33
3.2 Rangkaian Power Supply dengan Arduino Nano 34
3.3 Rangkaian Arduino Nano dengan LCD 34
3.4 Rangkaian Arduino Nano dengan Motor Servo 35
3.5 Rangkaian Arduino Nano dengan KC7783R 35
3.6 Rangkaian Arduino Nano dengan DF Player 36
3.7 PCB 38
3.8 Rangkaian PCB pada eagle 41
3.9 Layout di PCB 41
3.10 Informasi Signature Mikrokontroller Arduino Nano 42
3.11 Informasi Signature LCD 43
3.12 Rangkaian Sistem Keseluruhan 45
4.1 Gambar Fisik Alat 47
4.2 Gambar Flowchart 48
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul Halaman
Lampiran
1 Datasheet Arduino Nano 51
2 Arduino Nano PIN Configuration 52
3 Arduino Nano Technical Specification 54
4 Program Keseluruhan Sistem 55
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada era modernisasi yang pesat saat ini maka banyak manusia yang berinovasi dan berkreasi dalam mengembangkan sebuah teknologi yang dapat mempermudah suatu kegiatan manusia agar lebih efisien dan praktis. Sebagai contohnya untuk membuka dan menutup pintu dalam jumlah yang dilakukan secara manual maka akan membutuhkan dan memakan waktu dan tenaga yang banyak. Dalam hal ini akan dibuat sebuah alat yang dapat membuka dan menutup pintu sendiri secara otomatis.
Pengembangan penggunaan sensor Passive Infra Red (PIR) KC7783R sebagai pendeteksi radiasi infra merah yang terjadi ketika ada pergerakan manusia yang memiliki temperatur berbeda dengan lingkunga sekitarnya dengan mikrokontroler Arduino Nano sebagai pemroses dan motor sebagai penggerak dalam aplikasi sistem pintu otomatis. Aplikasi ini mampu membuka dan menutup pintu secara otomatis. Hal tersebut merupakan kemudahan yang diberikan teknologi yang terotomatisasi dalam pelaksanaan kerjanya sehingga tidak ditunggui dan dibuka-buka oleh manusia.
Pintu otomatis dengan sensor Passive Infra Red (PIR) KC7783R mempunyai kelebihan yaitu rangkaian lebih ringkas dan mempunyai jangkauan yang cukup luas jika dibandingkan dengan pintu otomatis yang menggunakan sensor berat dalam pengoperasiannya. Karena pada kenyataanya sensor berat memerlukan tempat yang cukup luas dan rangkaian elektronika yang cukup kompleks.
Sensor KC7783R merupakan sensor dengan output digital yang mendeteksi gerakan antara 0,3 mm sampai dengan 5 meter. Artinya untuk komunikasi dengan mikrokontroler kita cukup membaca karakter tersebut apakah keluaran high atau low.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah disampaikan di atas, maka dalam perumusan masalah akan dibahas mengenai sistem pintu otomatis yang menggunakan sensor Passive Infra Red (PIR) KC7783R dengan mikrokontroller Arduino Nano sebagai pemroses untuk menggerakkan motor servo untuk membuka atau menutup pintu secara otomatis. Aplikasi ini akan sangat membantu manusia agar lebih efisien dan efektif dalam menjalankan kegiatan sehari-hari.
1.3 Tujuan
Tujuan pembuatan sistem pimtu otomatis menggunakan sensor Passive Infra Red (PIR) KC7783R dengan mikrokontroler Arduino Nano adalah mengaplikasikan sensor Passive Infra Red (PIR) KC7783R sebagai pendeteksi radiasi infra merah yang terjadi ketika ada pergerakan manusia yang memiliki temperatur berbeda dengan lingkunga sekitarnya dalam sistem pintu otomatis dengan mikrokontroler Arduino Nano sebagai pemroses.
1.4 Batasan Masalah
Dalam pembuatan Laporan Tugas Akhir ini ada beberapa hal yang akan dibatasi antara lain adalah:
1. Tidak dibahas mengenai rangkaian pada PIR sensor
2. Indikator yang diwakili oleh gerakan pintu ke kiri dan ke kanan 3. Tidak dibahas mengenai pengaruh deteksi gerak hewan
1.5 Manfaat Penelitian
Pembuatan sistem pintu otomatis dengan sensor Passive Infra Red (PIR) KC7783R dengan mikrokontroler Arduino Nano dapat digunakan secara umum antara lain:
1. Mempermudah kegiatan manusia dalam membuka dan menutup pintu 2. Dapat mengaplikasikan ke tempat-tempat umum seperti rumah sakit, mall,
bank, hotel dan lain-lain
1.6 Metode Penulisan Laporan
Dalam menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini, langkah-langkah yang dilakukan adalah sebagai berikut:
1. Studi literatur
Mencari dan mengumpulkan referensi serta dasar teori yang diambil dari berbagai buku penunjang dan website untuk mendukung pembuatan Projek dan Tuga Akhir. Metode ini dimaksudkan untuk memproleh suatu rancangan sistem yang baik dari segi ekonomi maupun kualitas.
2. Perencanaan dan Implementasi
Perencanaan ini dimaksudkan untuk memperoleh desain dari sistem keseluruhan hingga dicapai suatu aplikasi yang baik.
3. Pengujian
Melakukan pengujian secara visual serta melakukan pengujian koneksi antara program aplikasi dengan alat secara keseluruhan apakah sudah terhubung dan alat dapat berjalan dengan semestinya
4. Penyusunan laporan dan kesimpulan sebagai penyelesaian akhir
Menyusun sebuah laporan secara keseluruhan mengenai judul proyek dan tugas akhir untuk menambah pengetahuan mahasiswa mengenai projek dan tugas akhir yang telah dibuat dan diselesaikan.
1.7 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah penulisan laporan Tugas Akhir maka penulis membuat suatu sistematika penulisan yang terdiri dari:
1. BAB I: PENDAHULUAN
Bab ini akan membahas latar belakang projek dan tugas akhir, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan, metode penelitian, tinjauan pusataka dan sistematika penulisan.
2. BAB II: LANDASAN TEORI
Bab ini akan menjelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan.
3. BAB III: PERANCANGAN ALAT
Bab ini akan menjelaskan cara pembuatan dan perancangan alat secara keseluruhan.
4. BAB IV: HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada bab ini penulis akan melampirkan serta menjelaskan hasil dari pengujian alat apakah berjalan sesuai dengan yang diharapkan.
5. BAB V: PENUTUP
Pada bab ini penulis menguraikan beberapa kesimpulan dan saran.
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1 Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil RAM, memori program, atau keduanya), dan perlengkapan input output Mikrokontroler adalah salah satu dari bagian dasar dari suatu sistem komputer.
Meskipun mempunyai bentuk yang jauh lebih kecil dari suatu computer pribadi dan computer mainframe, mikrokontroler dibangun dari elemen-elemen dasar yang sama. Secara sederhana, Komputer akan menghasilkan output spesifik berdasarkan inputan yang diterima dan program yang dikerjakan.
2.2 Arduino
Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source, diturunkan dari Wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. Hardwarenya memiliki prosesor Atmel AVR dan softwarenya memiliki bahasa pemrograman sendiri. Saat ini Arduino sangat populer di seluruh dunia. Banyak pemula yang belajar mengenal robotika dan elektronika lewat Arduino karena mudah dipelajari. Tapi tidak hanya pemula, para hobbyist atau profesional pun ikut senang mengembangkan aplikasi elektronik menggunakan Arduino. Bahasa yang dipakai dalam Arduino bukan assembler yang relatif sulit, tetapi bahasa C yang disederhanakan dengan bantuan pustaka (libraries) Arduino.
2.2.1 Kelebihan Arduino
Arduino juga menyederhanakan proses bekerja dengan mikrokontroler, sekaligus menawarkan berbagai macam kelebihan antara lain:
1. Murah – Papan (perangkat keras) Arduino biasanya dijual relatif murah (antara 125ribu hingga 400ribuan rupiah saja) dibandingkan dengan platform mikrokontroler pro lainnya. Jika ingin lebih murah lagi, tentu bisa dibuat sendiri dan itu sangat mungkin sekali karena semua sumber
daya untuk membuat sendiri Arduino tersedia lengkap di website Arduino bahkan di website-website komunitas Arduino lainnya. Tidak hanya cocok untuk Windows, namun juga cocok bekerja di Linux.
2. Sederhana dan mudah pemrogramannya – Perlu diketahui bahwa lingkungan pemrograman di Arduino mudah digunakan untuk pemula, dan cukup fleksibel bagi mereka yang sudah tingkat lanjut. Untuk guru/dosen, Arduino berbasis pada lingkungan pemrograman Processing, sehingga jika mahasiswa atau murid-murid terbiasa menggunakan Processing tentu saja akan mudah menggunakan Arduino.
3. Perangkat lunaknya Open Source – Perangkat lunak Arduino IDE dipublikasikan sebagai Open Source, tersedia bagi para pemrogram berpengalaman untuk pengembangan lebih lanjut. Bahasanya bisa dikembangkan lebih lanjut melalui pustaka-pustaka C++ yang berbasis pada Bahasa C untuk AVR.
4. Perangkat kerasnya Open Source – Perangkat keras Arduino berbasis mikrokontroler ATMEGA8, ATMEGA168, ATMEGA328 dan ATMEGA1280 (yang terbaru ATMEGA2560). Dengan demikian siapa saja bisa membuatnya (dan kemudian bisa menjualnya) perangkat keras Arduino ini, apalagi bootloader tersedia langsung dari perangkat lunak Arduino IDE-nya. Bisa juga menggunakan breadoard untuk membuat perangkat Arduino beserta periferal-periferal lain yang dibutuhkan.
5. Tidak perlu perangkat chip programmer karena didalamnya sudah ada bootloadder yang akan menangani upload program dari komputer. Sudah memiliki sarana komunikasi USB, Sehingga pengguna laptop yang tidak memiliki port serial/RS323 bisa menggunakannya. Memiliki modul siap pakai ( Shield ) yang bisa ditancapkan pada board arduino. Contohnya shield GPS, Ethernet,dll.
2.3 Arduino Nano
Arduino Nano merupakan sebuah platform dari physical computing yang bersifat open source. Arduino tidak hanya sekedar sebuah alat pengembang, tetapi merupakan kombinasi dari hardware, bahasa pemrogaman dan Integrated
Development Environment (IDE) yang canggih IDE adalah sebuah software yang berperan untuk menulis program, meng-compile menjadi kode biner dan mengupload ke dalam memory microcontroler. 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.
2.3.1 Konfigurasi Pin 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 data analogWrite().
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.
Tabel 2.1 Konfigurasi Pin Arduino Nano
Nomor Pin Arduino Nano Nama Pin Arduino
1 Digital Pin 0 (TX)
2 Digital Pin 0 (RX)
3 & 28 Reset
4 & 29 GND
5 Digital Pin 2
6 Digital Pin 3 (PWM)
7 Digital Pin 4
8 Digital Pin 5 (PWM)
9 Digital Pin 6 (PWM)
10 Digital Pin 7
11 Digital Pin 8
12 Digital Pin 9 (PWM)
13 Digital Pin 10 (PWM-SS)
14 Digital Pin 11 (PWM-MOSI)
15 Digital Pin 12 (MISO)
16 Digital Pin 13 (SCK)
18 AREF
19 Analog Input 0
20 Analog Input 1
21 Analog Input 2
22 Analog Input 3
23 Analog Input 4
24 Analog Input 5
25 Analog Input 6
26 Analog Input 7
27 VCC
30 Vin
2.3.2 Spesifikasi Arduino Nano
Berikut ini adalah 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.
2.3.3 Sumber Daya Arduino Nano
Arduino Nano dapat diaktifkan melalui koneksi USB Mini-B, atau melaluicatu daya eksternal dengan tegangan belum teregulasi antara 6-20 Volt yangdihubungkan melalui pin 30 atau pin VIN, atau melalui catu daya eksternaldengan tegangan teregulasi 5 volt melalui pin 27 atau pin 5V. Sumber daya akansecara otomatis dipilih dari sumber tegangan yang lebih tinggi. Chip FTDIFT232L pada Arduino Nano akan aktif apabila memperoleh daya melalui USB,ketika Arduino Nano diberikan daya dari luar (Non-USB) maka Chip FTDI tidakaktif dan pin 3.3V pun tidak tersedia (tidak mengeluarkan tegangan), sedangkanLED TX dan RX pun berkedip apabila pin digital 0 dan 1 berada pada posisi HIGH.
2.3.4 Memori Arduino Nano
Arduino nano menggunnakan mikrokontroler Atmega 168 yang dilengkapi dengan flash memori sebesar 16 kbyte dan dapat digunakan untuk menyimpan kode program utama. Flash memori ini sudah terpakai 2 kbyte untuk program boatloader sedangkan Atmega328 dilengkapi dengan flash memori sebesar 32 kbyte dan dikurangi sebesar 2 kbyte untuk boatloader. Selain dilengkapi dengan flash memori, mikrokontroller ATmega168 dan ATmega328 juga dilengkapi dengan SRAM dan EEPROM. SRAM dan EEPROM dapat digunakan untuk menyimpan data selama program utama bekerja. Besar SRAM untuk ATmega168 adalah 1 kb dan untuk ATmega328 adalah 2 kb sedangkan besar EEPROM untuk ATmega168 adalah 512 b dan untuk ATmega328 adalah 1 kb.
2.4 Sensor
Sensor adalah sebuah perangkat yang berfungsi untuk mendeteksi perubahan besaran fisika seperti gaya, tekanan, arus listrik, cahaya, suhu dan sebagainya.
Sekarang ini, banyak sekali perangkat elektronik yang bisa berfungsi secara otomatis dengan adanya sensor. Sensor ini akan mendeteksi perubahan dan menganalisanya, setelah itu akan dikonversikan pada output sehingga dapat dimen gerti oleh manusia.
Biasanya output tersebut ditampilkan pada perangkat sensor atau bisa juga ditransmisikan secara elektronik melalui jaringan. Dengan demikian, output terseb ut akan diolah menjadi informasi yang bermanfaat untuk penggunanya. Pada dasarnya, sensor digolongkan sebagai transduser input karena dapat mengubah en ergi fisik seperti gaya,cahaya dan lainnya menjadi sinyal listrik
2.4.1 Sensor Passive Infra Red (PIR)
Sensor Passive Infra Red merupakan alat elektronik yang mengukur radiasi sinar infra merah dari suatu objek dalam cakupan tertentu. Berbeda dengan sensor biasa yang menggunakan modul transmitter unutk memancarkan gelombang tersebut, sensor Passive Infra red hanya terdiri dari 1 modul penerima saja. Sesuai dengan sifatnya yang pasif, sensor ini hanya merespon energi dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimilki setiap benda yang terdeteksi (Rifqy,2008). Benda
tersebut merupakan benda yang memiliki perbedaan temperature suhu dengan suh u lingkungan.
Gambar 2.1 Animasi Objek mengenai sensor infrared
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.3, ketika ada sebuah objek melewati sensor, pancaran radiasi infra merah pasif yang dihasilkan akan dihasilkan akan dideteksi oleh sensor. Energi panas yang dibawa oleh sinar infra merah pasif ini menyebabkan aktifnya material pyroelektric di dalam sensor yang kemudian men ghasilkan arus listrik.
Perancangan hardware ini menggunakan modul sensor Passive Infra Red KC7783R Sistem ini telah terealisasi dan dapat menggerakkan pintu secara otomatis Jika ada orang mendekati pintu dan terdeteksi oleh sensor PIR KC7783R maka pintu akan bergerak membuka dan menutup kesamping kanan atau kiri, sensor passive infrared (PIR) telah banyak dimanfaatkan dalam alat-alat yang memerlukan sensor pendeteksi gerakan. Sebagai contoh yang sudah banyak kita jumpai adalah sistem pintu otomatis yang terpasang disupermarket, mall-mall dan perkantoran, pintu tersebut akan terbuka jika ada orang yang mendekatinya.
Sensor PIR akan bekerja dengan mendeteksi radiasi infra merah yang terjadi ketika ada pergerakan manusia yang memiliki temperatur berbeda dengan lingkunga sekitarnya. Sensor PIR yang digunakan disini adalah PIR KC7783R.
PIR KC7783R merupakan sensor infrared yang menjadi perangkat keras utama dari sistem ini. Sensor infrared ini merupakan jenis PIR (Passive Infrared) dengan harga yang relatif murah. PIR KC7783R merupakan sensor pendeteksi yang berfungsi normal pada tegangan 4,7 – 12 volt DC dan akan mengeluarkan output dengan level high antara 4,9-6 volt.
Gambar 2.2 Sensor KC7783R
Di dalam sensor PIR ini terdapat bagian-bagian yang mempunyai perannya masing-masing, yaitu Fresnel Lens, IR Filter, Pyroelectric sensor, amplifier, dan comparator. Sensor PIR ini bekerja dengan menangkap energi panas yang dihasilkan dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki setiap benda dengan suhu benda diatas nol mutlak. Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32 derajat celcius, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik. Mengapa bisa menghasilkan arus listrik Karena pancaran sinar inframerah pasif ini membawa energi panas.
Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yang terbentuk ketika sinar matahari mengenai solar cell.
Gambar 2.3 Blok Diagram sensor PIR
Ketika manusia berada di depan sensor PIR dengan kondisi diam, maka sensor PIR akan menghitung panjang gelombang yang dihasilkan oleh tubuh manusia tersebut. Panjang gelombang yang konstan ini menyebabkan energi panas yang dihasilkan dapat digambarkan hampir sama pada kondisi lingkungan disekitarnya.
Ketika manusia itu melakukan gerakan, maka tubuh manusia itu akan menghasilkam pancaran sinar inframerah pasif dengan panjang gelombang yang bervariasi sehingga menghasilkan panas berbeda yang menyebabkan sensor merespon dengan cara menghasilkan arus pada material Pyroelectricnya dengan besaran yang berbeda beda. Karena besaran yang berbeda inilah comparator meng hasilkan output.
Adapun beberapa fitur yang dimilki sensor KC7783R adalah:
1. Menggunakan output digital
2. Memiliki amfliefier di dalamnya sehingga dapat dengan mudah dikoneksikan dengan perangkat mikrokontroler.
3. Mendeteksi gerakan dari objek seperti manusia hingga gerakan kecil sekalipun.
Kemampuan mendeteksi gerakan dengan baik dalam jarak kurang lebih 5 meter dari sensor.Karena dia bertipe slight motion detection dan dapat mendeteksi gerakan mulai dari kurang lebih 20 cm.
4. Dapat bekerja pada suhu -200C hingga 500C 2.5 LCD
LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor.
Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan.
Gambar 2.4 LCD 16 X 2
Dalam modul LCD (Liquid Cristal Display) terdapat microcontroller yang berfungsi sebagai pengendali tampilan karakter LCD (Liquid Cristal Display).
Microntroller pada suatu LCD (Liquid Cristal Display) dilengkapi dengan memori dan register. Memori yang digunakan microcontroler internal LCD adalah :
1. DDRAM (Display Data Random Access Memory) merupakan memori tempat karakter yang akan ditampilkan berada.
2. CGRAM (Character Generator Random Access Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan.
3. CGROM (Character Generator Read Only Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut merupakan karakter dasar yang sudah ditentukan secara permanen oleh pabrikan pembuat LCD (Liquid Cristal Display) tersebut sehingga pengguna tinggal mangambilnya sesuai alamat memorinya dan tidak dapat merubah karakter dasar yang ada dalam CGROM.
2.5.1 Konfigurasi pin LCD
Pin jalur input dan kontrol LCD (Liquid Cristal Display) diantaranya adalah :
1. Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan menggunakan LCD (Liquid Cristal Display) dapat dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit.
2. Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan jenis data yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low menunjukan yang masuk adalah perintah, sedangkan logika high menunjukan data.
3. Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data, sedangkan high baca data.
4. Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.
5. Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini dihubungkan dengan trimpot 5 Kohm, jika tidak digunakan dihubungkan ke ground, sedangkan tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt.
Gambar 2.5 Konfigurasi Pin LCD
Register control yang terdapat dalam suatu LCD diantaranya sebagai berikut:
Register perintah yaitu register yang berisi perintah-perintah dari mikrokontroler ke panel LCD (Liquid Cristal Display) pada saat proses penulisan data atau tempat status dari panel LCD (Liquid Cristal Display) dapat dibaca pada saat pembacaan data.
Register data yaitu register untuk menuliskan atau membaca data dari atau ke DDRAM. Penulisan data pada register akan menempatkan data tersebut ke DDRAM sesuai dengan alamat yang telah diatur sebelumnya. Pin, kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu LCD (Liquid Cristal Display) diantaranya adalah :
1. Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan menggunakan LCD (Liquid Cristal Display) dapat dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit.
2. Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan jenis data yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low
menunjukan yang masuk adalah perintah, sedangkan logika high menunjukan data.
3. Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data, sedangkan high baca data.
4. Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.
5. Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini dihubungkan dengan trimpot 5 Kohm, jika tidak digunakan dihubungkan ke ground, sedangkan tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt.
Keunggulan LCD adalah hanya menarik arus yang kecil (beberapa mikro ampere), sehingga alat atau sistem menjadi portable karena dapat menggunakan catu daya yang kecil. Keunggulan lainnya adalah tampilan yang diperlihatkan dapat dibaca dengan mudah dibawah terang sinar matahari. Dibawah sinar cahaya yang remang-remang atau dalam kondisi gelap, sebuah lampu (berupa LED) harus dipasang dibelakang layar tampilan. LCD yang digunakan adalah jenis LCD yang menampilkan data dengan 2 baris tampilan pada display. Keuntungan dari LCD ini adalah:
1. Dapat menampilkan karakter ASCII, sehingga dapat memudahkan untuk membuat program tampilan
2. Mudah dihubungkan dengan port I/O karena hanya menggunakan 8 bit data dan 3 bit kontrol
3. Ukuran modul yang proporsional
4. Daya yang digunakan relatif sangat kecil
Gambar 2.6 Rangkaian LCD
Operasi dasar pada LCD terdiri dari empat, yaitu instruksi mengakses proses internal, instruksi menulis data, instruksi membaca kondisi sibuk, dan instruksi
membaca data. ROM pembangki sebanyak 192 tipe karakter, tiap karakter dengan hruf 5x7 dot matrik. Kapasitas pembangkit RAM 8 tipe karakter (membaca program), maksimum pembacaan 80x8 bit tampilan data. Perintah utama LCD adalah Dsiplay Clear, Cursor Home, Dsiplay ON/OFF, Display Character Blink, Cursor Shift, dan Display Shift. Tabel 2.2 menunjukkan operasi dasar LCD
Tabel 2.2 Operasi dasar LCD
RS R/W Operasi
0 0 Input instruksi ke LCD
0 1 Membaca status flag (DB7) dan alamat counter (DB0 ke DB6)
1 0 Menulis data
1 1 Membaca data
Tabel 2.3 Konfigurasi Pin LCD
No Pin Keterangan Konfigurasi Hubung
1 GND Ground
2 VCC Tegangan +5VDC
3 VEE Ground
4 RS Kendali RS
5 RW Ground
6 E Kendali E/Enable
7 D0 Bit 0
8 D1 Bit 1
9 D2 Bit 2
10 D3 Bit 3
11 D4 Bit 4
12 D5 Bit 5
13 D6 Bit 6
14 D7 Bit 7
15 A Anoda (+5VDC)
16 K Katoda (Ground)
Tabel 2.4 Konfigurasi LCD
Pin Bilangan biner Keterangan
RS 0 Inisialisasi
1 Data
RW 0 Tulis LCD/W (write)
1 Baca LCD/R (read)
E 0 Pintu data terbuka
1 Pintu data tertutup
Liquid Cristal Display (LCD) membutuhkan tegangan dan daya yang kecil sehingga sangat popular untuk aplikasi pada kalkulator, arloji digital, dan instrument elektroniks lain seperti Global Positioning System (GPS), baragraph display dan multimeter digital. LCD umumnya dikemas dalam bentuk Dual In Line Package (DIP) dan mempunyai kemampuan untuk menampilkan beberapa kolom dan baris dalam dan baris secara bersamaan digunakan metode Screening.
Metode Screening adalah mengaktifkan daerah perpotongan suatu kolom dan suatu baris secara bergantian dan cepat sehingga seolah-olah aktif semua.
Penggunaan metode ini dimaksudkan untuk menghemat jalur yang digunakan untuk mengaktifkan panel LCD. Saat ini telah dikembangkan berbagai jenis LCD, mulai jenis LCD biasa, Passive Matrix LCD (PMLCD), hingga ThinkFilm Transistor Active (TFT-AMLCD). Kemampuan LCD juga telah ditingkatkan dari yang monokrom hingga yang mampu menampilkan ribuan warna.
2.6 Modul I2C
Inter Integrated Circuit atau sering disebut I2C adalah standar komunikasi serial dua arah menggunakan dua saluran yang didisain khusus untuk mengirim maupun menerima data. Sistem I2C terdiri dari saluran SCL (Serial Clock) dan SDA (Serial Data) yang membawa informasi data antara I2C dengan pengontrolnya. Piranti yang dihubungkan dengan sistem I2C Bus dapat dioperasikan sebagai Master dan Slave. Master adalah piranti yang memulai transfer data pada I2C Bus dengan membentuk sinyal Start, mengakhiri transfer data dengan membentuk sinyal Stop, dan membangkitkan sinyal clock. Slave adalah piranti yang dialamati master.
Gambar 2.7 Modul 12C
I2C LCD backpack ini bertujuan untuk mengurangi jumlah pin yang digunakan pada koneksi antara arduino (atau microcontroller lainnya) dengan character LCD.
Gambar 2.8 Pemasangan modul 12C pada LCD
2.6.1 Fitur utama I2C
Fitur utama I2C bus adalah sebagai berikut :
1. Hanya melibatkan dua kabel yaitu serial data line (selanjutnya disebut SDA) dan serial clockline (selanjutnya disebut SCL).
2. Setiap IC yang terhubung dengan I2C memiliki alamat yang unik yang dapat diakses secara software dengan master / slave protocol yang sederhana, dengan mampu mengakomodasikan multi master.
3. I2Cmerupakanserialbusdenganorientasidata8bit(byte),komu
nikasi2arah, dengan kecepatan transfer data sampai 100 Kbit/s pada mode standar dan 3,4 Mbit/s pada mode kecepatantinggi.
4. Jumlah IC yang dapat dihubungkan pada I2C bus hanya dibatasi oleh beban kapasitansi pada bus yaitu maksimum400pF.
2.6.2 Keuntungan I2C
Keuntungan yang didapat dari menggunakan I2C antara lain : 1. Meminimalkan jalur hubungan antar IC.
2. Menghemat luasan PCB yang digunakan.
3. Membuat sistem yang didesain berorientasi software (mudah diekspan dan diupgrade).Membuat sistem yang didesain menjadi standar, sehingga dapat dihubungkan dengan sistem lain yang juga menggunakan I2C bus.
2.7 Motor Servo
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.
2.7.1 Cara kerja motor Servo
Motor servo pada dasarnya terdiri dari motor DC, rangkaian gearbox, rangkaian kontrol dan potensiometer. Bagian-bagiannya dengan jelas dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
Gambar 2.9 Bagian Motor Servo
Rangkaian gear terhubung pada as motor DC yang memiliki RPM yang tinggi. Gear ini akan meningkatkan torsi motor dengan konsekuensi turunnya RPM atau kecepatannya. Potensiometer juga terhubung dengan gearbox. Putaran gearbox mempengaruhi resistansi pada potensiometer. Potensiometer ini dirangkai layaknya sebuah pembagi tegangan, sehingga ketika motor berputar, potensiometer akan menghasilkan output berupa tegangan pada level tertentu.
Tegangan inilah yang menjadi informasi sudut putaran motor.Untuk tetap mempertahankan posisinya, Rangkaian kontrol memerlukan sinyal PWM (Pulse Width Modulation ). Lebar sinyal ini diatur diantara 1ms hingga 2ms (milidetik).
Motor akan berputar dari titik 0° hingga maksimal (180° atau 360°, tergantung tipenya) jika diberikan sinyal pada rentang waktu tersebut. Sinyal PWM ini harus terus diberikan setiap 20ms.
Perhatikan gambar dibawah ini. Pada lebar pulsa 1ms, motor akan tetap pada posisi 0°. Saat lebar pulsa diubah menjadi 1,5ms motor akan berputar 90°, dan apabila diberi sinyal 2ms maka putarannya menjadi 180°.
Gambar 2.10 Pulsa kendali Motor Servo
Apabila motor diberi beban yang dapat mengubah posisi sudut putaran, sistem umpan balik ini akan memberikan informasi sehingga motor DC tetap pada posisinya.
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 180o dan servo rotation continuous.
1. Motor servo standard (servo rotation 180o) adalah jenis yang paling umum dari motor servo, dimana putaran poros outputnya terbatas hanya 90o kearah kanan dan 90o kearah kiri. Dengan kata lain total putarannya hanya setengah lingkaran atau 180o.
2. 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.
Berikut bagian-bagian dari Motor Servo:
a) Konektor yang digunakan untuk menghubungkan Motor Servo dengan Vcc, Ground dan signal input yang dihubungkan ke Basic Stamp BS2P40.
b) Kabel menghubungkan Vcc, Ground dan signal input dari konektor ke Motor Servo.
c) Tuas menjadi bagian dari motor servo yang keliatan seperti suatu bintang fourpointed. Ketika motor servo berputar, tuas motor akan bergerak ke bagian yang dikendalikan sesuai dengan program.
d) Cassing berisi bagian untuk mengendalikan kerja motor servo yang pada dasarnya berupa motor DC. Bagian ini berkerja untuk menerima instruksi dari basic stamp dan mengkonversi ke dalam sebuah pulsa untuk menentukan arah / posisi servo.
2.8 Adaptor
Secara umum Adaptor adalah rangkaian elektronika yang berfungsi untuk mengubah tegangan AC (arus bolak-balik) yang tinggi menjadi tegangan DC (arus searah) yang lebih rendah. Seperti yang kita tahu bahwa arus listrik yang kita gunakan di rumah, kantor dll, adalah arus listrik dari PLN ( Perusahaan Listrik Negara ) yang didistribusikan dalam bentuk arus bolak-balik atau AC.
Akan tetapi, peralatan elektronika yang kita gunakan hampir sebagian besar membutuhkan arus DC dengan tegangan yang lebih rendah untuk pengoperasiannya. Oleh karena itu diperlukan sebuah alat atau rangkaian elektronika yang bisa merubah arus dari AC menjadi DC serta menyediakan tegangan dengan besar tertentu sesuai yang dibutuhkan.
Rangkaian yang berfungi untuk merubah arus AC menjadi DC tersebut disebut dengan istilah DC Power suply atau adaptor.Rangkaian adaptor ini ada yang dipasang atau dirakit langsung pada peralatan elektornikanya dan ada juga yang dirakit secara terpisah. Untuk adaptor yang dirakit secara terpisah biasanya merupakan adaptor yang bersipat universal yang mempunyai tegangan output yang bisa diatur sesuai kebutuhan, misalnya 3 Volt, 4,5 Volt, 6 Volt, 9 Volt,12 Volt dan seterusnya. Namun selain itu ada juga adaptor yang hanya menyediakan besar tegangan tertentu dan dipetuntukan untuk rangkaian elektronika tertentu misalnya adaptor laptop dan adaptor monitor.
Gambar 2.11 Bentuk fisik adaptor
2.8.1 Fungsi Adaptor
Seperti yang sudah dijelaskan pada uraian di atas bahwa adaptor adalah sebuah rangkaian elektonika yang berfungsi untuk merubah arus AC menjadi arus DC dengan besar tegangan tertentu sesuai yang dibutuhkan
2.8.2 Bagian-bagian adaptor
Pada sebuah adaptor terdapat beberapa bagian atau blok yaitu trafo (transformator), rectifier (penyearah) dan filter
a) Trafo ( Transformator )
Adalah sebuah komponen yang berfungsi untuk menurunkan atau menaikan tegangan AC sesuai kebutuhan. Pada sebuah adaptor, trafo yang digunakan adalah trafo jenis step down atau trafo penurun tegangan.Trafo tediri dari 2 bagian yaitu bagian primer dan bagian sekunder, pada masing- masing bagian terdapat lilitan kawat email yang jumlahnya berbeda. Untuk trafo step-down, jumlah lilitan primer akan lebih banyak dari jumlah sekunder. Lilitan Primer merupakan input dari pada Transformator sedangkan Output-nya adalah pada lilitan sekunder. Meskipun tegangan telah diturunkan, output dari Transformator masih berbentuk arus bolak- balik(arus AC) yang harus diproses selanjutnya.
Gambar 2.12 Trafo
b) Rectifier (Penyearah )
Dalam rankaian adaptor atau catu daya, tegangan yang sudah di turunkan oleh trafo, arusnya masih berupa arus bolak-balik atau AC. Karena arus yang dibutuhkan oleh rangkaian elektronika adalah arus DC, sehingga harus disearahkan terlebih dahulu. Bagian yang berfungsi untuk menyearahkan arus AC menjadi DC pada adaptor disebut dengan istilah rectifier ( penyearah gelombang ). Rangkaian Rectifier biasanya terdiri dari komponen Dioda
Gambar 2.13 Dioda
c) Filter (Penyaring)
Filter adalah bagian yang berfungsi untuk menyaring atau meratakan sinyal arus yang keluar dari bagian rectifier. Filter ini biasanya terdiri dari komponen Kapasitor (Kondensator) yang berjenis Elektrolit atau ELCO ( Electrolyte Capacitor ).
Sebenarnya dengan adanya bagian trafo, rectifier dan filter syarat dari sebuah adaptor sudah terpenuhi, namun terkadang tegangan yang dihasilkan biasanya tidak stabil sehingga diperlukan bagian lain yaitu yang berfungsi untuk menstabilkan tegangan dan mendapatkan tegangan yang akurat. Bagian tersebut adalah bagian regulator atau pengatur tegangan.
Gambar 2.14 Kapasitor
d) Voltage Regulator ( Pengatur Tegangan )
Untuk menghasilkan tegangan dan Arus DC yang tetap dan stabil , diperlukan bagian Voltage Regulator yang berfungsi untuk mengatur tegangan sehingga tegangan Output tidak dipengaruhi oleh suhu, arus beban dan juga tegangan input yang berasal Output Filter. Voltage Regulator pada umumnya terdiri dari Dioda Zener, Transistor atau IC.
Pada DC Power Supply yang canggih, biasanya Voltage Regulator juga dilengkapi dengan Short Circuit Protection ( perlindungan atas hubung
singkat ), Current Limiting ( Pembatas Arus ) ataupun Over Voltage Protection ( perlindungan atas kelebihan tegangan ).
Gambar 2.15 Voltage Regulator
2.9 Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara.
Gambar 2.16 Buzzer
2.9.1 Spesifikasi Buzzer Arduino
Berdasarkan gambar komponen buzzer pada poin sebelumnya, kita dapat mengetahui bahwa spesifikasi komponen buzzer adalah sebagai berikut:
1. Piezoelectric, yaitu berbentuk tabung berwarna hitam yang menjadi sumber keluarnya bunyi.
2. Kaki pin negatif, yaitu kaki buzzer yang pendek untuk dihubungkan ke arus negatif atau GND.
3. Kaki pin positif, yaitu pin kaki buzzer yang panjang dan gunanya untuk dihubungkan ke arus positif atau VCC/5V.
2.9.2 Fungsi Buzzer
Pada dasarnya Buzzer menyerupai loud speaker namun memiliki fungsi- fungsi yang lebih sederhana. Berikut adalah beberapa fungsi buzzer:
- Sebagai bel rumah
- Alarm pada berbagai peralatan - Peringatan mundur pada truk - Komponen rangkaian anti maling
- Indikator suara sebagai tanda bahaya atau yang lainnya - Sebagai Timer
- Dan lain-lain
2.9.3 Prinsip Kerja Buzzer
Pada dasarnya, prinsip kerja dari buzzer elektronika hampir sama dengan loud speaker dimana buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang secara diafragma. Ketika kumparan tersebut dialiri listrik maka akan menjadi elektromagnet sehingga mengakibatkan kumparan tertarik ke dalam ataupun ke luar tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya. Karena kumparan dipasang secara diafragma maka setiap kumparan akan menggerakkan diafragma tersebut secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Namun dibandingkan dengan loud speaker, buzzer relatif lebih mudah untuk digerakkan. Sebagai contoh, buzzer dapat langsung diberikan tegangan listrik dengan taraf tertentu untuk dapat menghasilkan suara. Hal ini tentu berbeda dengan loud speaker yang memerlukan rangkaian penguat khusus untuk menggerakkan speaker agar menghasilkan suara yang dapat didengar oleh manusia.
2.10 Jumper
Kabel jumper adalah suatu istilah kabel yang ber-diameter kecil yang di dalam dunia elektronika digunakan untuk menghubungkan dua titik atau lebih dan dapat juga untuk menghubungkan 2 komponen elektronika.
Gambar 2.17 Jumper
2.11 Bahasa pemograman Arduino
Banyak bahasa pemrograman yang biasa digunakan untuk program mikrokontroler, misalnya bahasa assembly. Namun dalam pemrograman Arduino bahasa yang dipakai adalah bahasa C. Bahasa C adalah bahasa yang sangat lazim dipakai sejak awal computer diciptakan dan sangat berperan dalam perkembangan software. Di internet banyak Library Bahasa C untuk Arduino yang bisa didownload dengan gratis. Setiap library Arduino biasanya disertai dengan contoh pemakaiannya, keberadaan library-library ini bukan hanya membantu kita membuat proyek mikrokontroler, tetapi bisa dijadikan sarana untuk mendalami pemrograman Bahasa C pada mikrokontroler. Berikut ini adalah penjelasan mengenai karakter bahasa C dan software Arduino:
Struktur :Setiap program Arduino (biasa disebut sketch) mempunyai dua buah fungsi yang harus ada.
1. Void setup() { }
Semua kode di dalam kurung kuraal akan dijalankan hanya satu kali ketika program Arduino dijalankan untuk pertama kalinya.
2. Void loop() { }
Fungsi ini akan dijalankan setelah setup (fungsi void setup) selesai. Setelah dijalankan satu kali fungsi ini akan dijalankan lagi, dan lagi secara terus- menerus sampai catu daya (power) dilepaskan.
Syntax : Berikut ini adalah elemen bahasa C yang dibutuhkan untuk format penulisan.
• //(komentar satu baris)
• /* */(komentar banyak baris)
• { } (kurung kurawal)
• ; (titik koma)
Variabel :Sebuah program secara garis besar dapat didefenisikan sebagai instruksi untuk memindahkan angka dengan cara yang cerdas. Variable inilah yang digunakan untuk memindahkannya. Integer, Long, Boolean, Float, Char, Byte, Unsignt int, Unsign long, Double, String, Array.
Operator Matematika :operator yang digunakan untuk memanipulasi angka.
Operator Pembanding :digunakan untuk membandingkan nilai logika.
Struktur Pengaturan : Program sangat tergantung pada pengaturan apa yang akan dijalankan berikutnya, berikut ini elemen dasar pengaturan:
if…else dan for.
Digital :
a.PinMode(pin, mode) b.digitalWrite(pin, value) c.digitalRead(pin)
Analog : Arduino adalah mesin digital, tetapi mempunyai kemampuan untuk beroperasi di dalam analog.
a. analogWrite(pin, value) dan analogRead(pin)
2.12 DF Player Mini
DF Player Mini merupakan module pemutar file audio / module sound player music dengan support format audio seperti file .mp3 yang sudah umum dikenal oleh khalayak umum. Bentuk fisik dari DFPlayer mini ini berbentuk persegi dengan ukuran 20 x 20 mm yang dimana memiliki 16 kaki pin. Output pada module mp3 mini ini dapat langsung dihubungkan dengan speaker mini ataupun amplifier sebagai pengeras suaranya. DFPlayer mini dapat dioperasikan secara standalone (berdiri sendiri) ataupun dioperasikan menggunakan microcontroller misalnya Arduino melalui komunikasi serial.
Gambar 2.18 Modul Mp3
DF Player Mini yang dioperasikan secara Stand-Alone a) I/O MODE
Pada mode ini merupakan mode wiring yang sederhana dengan hanya membutuhkan 1 speaker output 4-8 ohm dan 2 push button serta power supply 5 vdc. Untuk push button dihubungkan ke pin I/O 1 dan pin I/O 2 dan dihubungkan ke ground. Penekan button secara cepat dapat diartikan next ataupun previous dan penekanan button dengan cara menekan hold dapat diartikan oleh module sebagai volume + atau volume -.
b) Analog to Digital Mode
Pada mode ini membutuhkan 20 push button yang disusun secara array yang dihubungkan ke pin ADKEY 1 dan ADKEY 2. Dimana pada penyusunan tersebut dibutuhkan resistor juga sebanyak 9 buah yang dihubungkan ke tiap button mulai dari 3KΩ, 6.2KΩ, 9.1KΩ, 15KΩ, 24KΩ, 33KΩ, 51KΩ, 100KΩ, 200KΩ. Secara Fungsi dari penggunaan resistor tersebut pada button dijabarkan pada tabel dibawah ini :
Tabel 2.5 Penggunaan Resistor beserta Fungsinya
Resistor Fungsi
200kΩ Play Mode
100kΩ U/SD/SPI
51kΩ Loop All
33kΩ Pause/Play
24kΩ Previous/Volume-
15kΩ Next/Volume+
Pada module ini memiliki builtin Amplifier yang dapat men-drive mini speaker untuk keluaran suaranya, akan tetapi terdapat kelemahan yang terletak pada output power amplifier yang dihasilkan dan module cepat panas. Alternatif lainnya yaitu menggunakan eksternal power Amplifier yang dihubungkan pada kaki pin DAC_R dan DAC_L serta GND.
2.13 Speaker
Speaker merupakan salah satu perlalatan output komputer berbentuk kotak atau bulat dengan kemasan unik yang berfungsi untuk mengeluarkan hasil pemrosesan berupa suara dari komputer. Agar speaker dapat berfungsi diperlukan hardware berupa sound card (pemroses audio/sound).
Gambar 2.19 Simbol dan Bentuk Speaker
Speaker pada umumnya dapat dibedakan menjadi 2 kategori, yaitu :
1. Speaker Pasif (Passive Speaker) Speaker Pasif adalah Speaker yang tidak memiliki Amplifier (penguat suara) di dalamnya. Jadi Speaker Pasif memerlukan Amplifier tambahan untuk dapat menggerakannya. Level sinyal harus dikuatkan terlebih dahulu agar dapat menggerakan Speaker Pasif. Sebagian besar Speaker yang kita temui adalah Speaker Pasif.
2. Speaker Aktif (Active Speaker) Speaker Aktif adalah Speaker yang memiliki Amplifier (penguat suara) di dalamnya. Speaker Aktif memerlukan kabel listrik tambahan untuk menghidupkan Amplifier yang terdapat didalamnya.
2.14 Kartu Memori (SD Card)
SD Card adalah kartu memori non-volatile yang dikembangkan oleh SD Card Association yang digunakan dalam perangkat portable. Saat ini, teknologi microSD sudah digunakan oleh lebih dari 400 merek produk serta dianggap
sebagai standar industri de-facto. Keluarga microSD yang lain terbagi menjadi SDSC yang kapasitas maksimum resminya sekitar 2GB, meskipun beberapa ada yang sampai 4GB. SDHC (High Capacity) memiliki kapasitas dari 4GB sampai 32GB. Dan SDXC (Extended Capacity) kapasitasnya di atas 32GB hingga maksimum 2TB. Keberagaman kapasitas seringkali membuat kebingungan karena masing-masing protokol komunikasi sedikit berbeda.
Dari sudut pandang perangkat, semua kartu ini termasuk kedalam keluarga SD. SD adapter memungkinkan konversi fisik kartu SD yang lebih kecil untuk bekerja di slot fisik yang lebih besar dan pada dasarnya ini adalah alat pasif yang menghubungkan pin dari microSD yang kecil ke pin adaptor microSD yang lebih besar. SD mempunyai bentuk fisik yang sama maka sering menyebabkan kebingungan di kalangan konsumen. Contohnya, MicroSD, MicroSDHC, dan MicroSDXC ukuran fisiknya sama tetapi kapabilitasnya berbeda. Protokol komunikasi untuk SDHC/SDXC/SDIO sedikit berbeda dengan MicroSD yang sudah mapan karena biasanyahost device keluaran lama tidak bisa mengenali kartu keluaran baru. kebanyakan masalah mengenai inkompatibilitas ini dapat diselesaikan dengan firmware update.
BAB 3
PERANCANGAN SISTEM
3.1 Diagram Blok
Diagram blok untuk “Rancang Bangun Pintu Otomatis Menggunakan Sensor PIR KC7783R Berbasis Mikrokontroler Arduino Nano” akan penulis uraikan seperti pada gambar 3.1:
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Proyek
Pada gambar 3.1 dapat dilihat bahwa sistem kendali prototype pintu otomatis menggunakan sensor PIR KC7783R berbasis arduino ini memiliki input sebagai media pendeteksi manusia dengan cara merekam radiasi infra merah dari tubuh manusia dan mendeteksi adanya gerakan kemudian sensor PIR KC7783R mengirim data sinyal digital ke mikrokontroler arduino nano. Kemudian mikrokontroler arduino nano melanjutkan ke motor servo untuk membuka dan kemudian menutup pintu secara otomatis. Serta data gerakan manusia yang terekam oleh sensor KC7783R akan ditampilkan pada LCD. Kemudian Speaker akan mengeluarkan suara
“Selamat Datang“ bila pintu terbuka. Output sistem ini berupa sebuah player digital yaitu modul Mp3 yang memainkan file suara yang sudah direkam dan disimpan terlebih dahulu pada memori SD Card.
ARDUINO NANO LCD
Motor Servo Power Supply
Sensor PIR KC7783R
DF Player Mp3 Speaker
SD Card
3.2 Perancangan Komponen
3.2.1 Perancangan antar muka Power Supply dengan Arduino Nano
Rangkaian power supply berfungsi sebagai sumber tegangan utama dari alat yang akan dibuat.Rangkaian power supply memanfaatkan tegangan dari PLN sebesar 220 VAC dan 10 VAC.Tegangan dari PLN ini terlalu besar, sehingga digunakan trafo step down 5 ampere dengan keluaran tegangannya dibuat 12 VAC.Selanjutnya tegangan akan disearahkan oleh dioda sehingga tegangan AC dirubah menjadi tegangan DC. Sensor, display dan mikrokontroler umumnya menggunakan tegangan 5V DC agar dapat bekerja. Untuk itu dibangun sebuah system power supply yang mempunyai output 5V DC.
Gambar 3.2 Rangkaian Power supply dengan Arduino Nano
3.2.2 Perancangan antar muka Arduino Nano dengan LCD
Gambar 3.3 Rangkaian Arduino Nano dengan LCD
Pada saat arduiono bekerja sebagai input dalam mengolah sinyal dari sensor kc7783r maka data akan ditampilkan pada LCD yang terhubung dengan arduino nano.
3.2.3 Perancangan antar muka Arduino Nano dengan Motor Servo
Gambar 3.4 Rangkaian Arduino Nano dengan Motor Servo
Pada saat arduino nano sudah mengolah sinyal dari sensor pir KC7783R maka arduino nano akan menirim sinyal ke motor servo untuk dapat bekerja dan saat motor servo menerima sinyal dari arduino nano maka motor servo akan mengolah sinyal tersebut sehingga motor servo akan bekerja sehingga membuat pintu akan terbuka dan tertututp secara otomtis.
3.2.4 Perancangan antar muka Arduino Nano dengan sensor KC7783R
Gambar 3.5 Rangkaian Arduino Nano dengan KC7783R
Pada saat sensor KC7783R mendeteksi radiasi infra merah yang terjadi ketika ada pergerakan manusia yang memiliki temperatur berbeda dengan lingkunga sekitarnya.maka sensor KC7783R akan mengirim sinyal ke mikrokontroller arduino nano dan mikrokontroller arduino nano akan mengolah sinyal untuk dikirimkan ke motor servo.
3.2.5 Perancangan Antar muka Arduino Nano dengan DF Player
Gambar 3.6 Rangkaian Arduino Nano dengan DF Player
Mikrokontroller arduino nano akan dihubungkan dengan DF Player dan diikuti dengan speaker. A0 pada arduino nano dihubungkan denganTX pada DF Player dan A1 pada arduino nano dihubungkan dengan RX pada DF Player serta DF Player dihubungkan dengan speaker. Kemudian Speaker akan mengeluarkan suara
“Selamat Datang “ bila pintu terbuka. Output sistem ini berupa sebuah player digital yaitu modul Mp3 yang memainkan file suara yang sudah direkam dan disimpan terlebih dahulu pada memori SD Card.
3.3 Proses Pembuatan PCB
3.3.1 Pengertian PCB (Printed Circuit Board)
PCB adalah sebuah papan yang penuh dengan komponen - komponen elektronika yang tersusun membentuk rangkaian elektronik atau tempat rangkaian elektronika yang menghubungkan komponen elektronik yang
