APLIKASI ARDUINO MIKROKONTROLER YANG BER

APLIKASI ARDUINO MIKROKONTROLER YANG BERBASIS

dibutuhkan, baik dalam lantai produksi, bagian manajemen dan level manajer. Dengan adanya sistem yang terintegrasi antara semua lini produksi akan memudahkan dalam proses pendataan jumlah barang yang telah diproduksi. Selain itu, juga bisa memantau kualitas barang karena komputer pada lantai produksi sudah terhubung dengan bagian quality control. Umumnya alat yang digunakan untuk mengintegrasikan semua komputer baik di lantai produksi, bagian administrasi sampai level manajer menggunakan sebuah alat yang disebut PLC (programmable logic controller). Alat ini juga sering dipakai pada mesin-mesin produksi. PLC merupakan sekumpulan saklar elektronik yang dapat diatur kapan harus hidup (ON) atau mati (OFF) sesuai dengan kontrol logika yang telah diprogram ke dalam PLC.

Konfigurasi dari PLC terdiri dari power supply, CPU dan memory. Konfigurasi ini dapat ditemukan pada mikrokontroler seperti Arduino yang berbasis Atmega, sehingga mikrokontroler seperti Arduino dapat difungsikan sebagai PLC dengan memasukkan program. Untuk memasukkan program ke dalam Arduino digunakan aplikasi Arduino. Aplikasi yang penulis gunakan adalah Arduino 1.6.6 yang diunduh di arduino.cc. aplikasi ini sudah dilengkapi dengan berbagai macam library dari project sederhana, seperti liquid crystal display, servo, stepper dan yang lain.

1. Pendahuluan

Mikrokontroler merupakan suatu sistem minimum dari mikrokomputer yang terdiri atas sebuah mikroprosesor, memori, unit input dan output. Dalam menggunakan mikrokontroler untuk mesin produksi akan didapatkan keuntungan baik secara material maupun pengembangan aplikasinya. Karena mikrokontroler merupakan gabungan dari hardware dan software yang menggerakannya. Pada aplikasinya dalam industri, mikrokontroler banyak digunakan dalam sistem kontrol industri karena aplikasinya yang mudah dan murah. Selain itu PLC merupakan kontrol industri yang banyak digunakan juga. Sebuah komponen pengendali mesin logika terprogram (PLC) dapat didefinisikan sebagai pengendali berbasis mikrokomputer yang menggunakan instruksi-instruksi yang tersimpan dalam memori yang dapat diprogram untuk menerapkan logika, pengaturan (sequencing), timing, counting dan fungsi aritmetika melalui model input/output (I/O) digital atau analog, untuk mengendalikan mesin dan proses. Aplikasi PLC ditemukan baik dalam industri proses maupun manufaktur diskrit, tapi pada dasarnya berhubungan dengan industri proses maupun manufaktur diskrit untuk mengendalikan mesin, jalur transfer dan peralatan pemindahan bahan.

pada mesin produksi maupun pada integrasi antar komputer. Selain itu, PLC juga bisa digunakan untuk sistem kontrol pada mesin-mesin produksi. PLC memiliki kelebihan di dalam aplikasinya, pengawatan (wiring) lebih sedikit, troubleshooting sistem lebih sederhana, konsumsi daya relatif rendah, modifikasi sistem lebih sederhana dan cepat.

2. Teori Programmable Logic Control (PLC) dan Arduino

Teroi tentang PLC dan Arduino sudah banyak dijelaskan pada buku-buku tentang elektronika maupun di internet. Penulis akan menjelaskan tentang teori dan konfigurasi dari PLC dan Arduino dari beberapa sumber yang penulis tahu.

2.1 Programmable Logic Control

PLC dirancang sedemikan rupa untuk menggantikan rangkaian kontrol logic, relay dan timer yang merupakan unsur terpenting dalam berbagai sistem kontrol untuk proses-proses yang rumit. Suatu PLC dapat diprogram untuk menggantikan puluhan sampai ratusan rangkaian kontrol logika yang saling tidak bergantungan. Input atau output pada PLC memungkinkan untuk interfacing langsung dengan proses yang sebenarnya. PLC menerima input berupa sinyal dari peralatan eksternal yang dikontrol, seperti sakelar, sensor dan tombol perintah. sinyal ini telah diubah menjadi sinyal digital oleh analog to digital converter (ADC) sehingga dapat diterima dan dibaca oleh PLC, karena PLC tidak dapat membaca sinyal digital yang dikeluarkan oleh peralatan eksternal. Setelah diterima PLC, CPU akan memproses sinyal yang masuk untuk kemudian mengambil keputusan sesuai dengan logika kontrol yang telah dimasukkan dalam memori PLC. Kemudian PLC akan mengirimkan perintah berupa sinyal digital ke peralatan output an. Untuk bisa menggerakkan alat yang berbasis analog seperti selenoid, relai, kontraktor sound, LED, maka dibutuhkan digital to analog converter (DAC). Sistem akan terus berjalan sesuai seperti program yang telah dimasukkan dalam PLC.

interfacing antara kedua besaran tersebut. Untuk mememasukkan program ke dalam PLC diperlukan suatu unit pemrograman, dapat berupa Programming Console atau Sysmate Support Software (SSS). Bagian utama Programming Console adalah LCD Display-monitor, mode selector switch (Program Monitor Run), keyboard (kunci numerik, kunci instruksi dan kunci operasi) dan connector lead. Program yang dimasukkan ke dalam PLC berbentuk mnemonic. Program ini berguna untuk membuat, mengubah, memasukkan, memantau dan menjalankan programo pada PLC. SSS adalah software khusus yang memungkinkan programmer dapat mensimulasikan program kerja dari PLC dengan menggunkan PC.

2.2 Arduino Uno

Arduino Uno merupakan sebuah mikrokontroler yang berbasis Atmega328. Arduino tipe ini memiliki 14 pin digital input/output (6 digunakan untuk PMW), 6 input analog, resonator keramik 16 MHz, koneksi USB, jack listrik, header ICSP dan tombol reset. Uno dilengkapi dengan semua komponen yang dibutuhkan oleh suatu mikrokontroler. Untuk sumber dayanya bisa menggunakan power USB, adaptor atau baterai. Arduino Uno berbeda dari semua papan Arduino sebelumnya dalam hal tidak menggunakan FTDI chip driver USB to-serial. Sebaliknya fitur Atmega16U2 (Atmega 8U2 sampai versi R2) diprogram sebagai konverter USB to-serial. Revisi 2 dari Uno memiliki resistor pulling 8U2 HWB yang terhubung ke ground, sehingga lebih mudah untuk menggunakan mode DFU. Papan Arduino Rev 3 memiliki fitur baru sebagai berikut :

 Ada penambahan pin out berupa SDA dan SCl yang ditempatkan dekat dengna AREF dan dua pin baru lain yang berada di dekat pin RESET. IOREF yang memungkinkan shield beradaptasi dengan tegangan yang disediakan dari papan/board. Di masa depan shield akan kompatibel dengan kedua papan yang menggunakan AVR yang beroperasi dengan 5V dan dengan Arduino yang beroperasi 3.3V keduanya adalah pin yang tidak terhubung yang dicadangakan untuk masa depan.

 Reset sirkuit yang sangat kuat.

 Atmega 16U2 menggantikan 8U2. 2.2.1 Power Supply

Arduino dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal. Untuk sumber daya eksternal (non-USB) dapat berasal dari adaptor AC-DC atau baterai. Adaptor dapat dihubungkan dengan jack 2.1 mm DC ke colokan listrik board. Betrai dapat dibungkan denga konektor yang dihungkan ke pin GND dan Vin. Board dapat beroperasi pada dengan pasokan 6 sampai 20 Volt. Jika menggunakan kurang dari 6V mungkin tidak akan stabil, jika lebih dari 20V akan merusakn board karena terlalu panas. Rentang yang dianjurkan yaitu 7 – 12 Volt. Pin listrik yang tersedia dalam Arduino adalah sebagai berikut :

 VIN. Input tegangan ke board Arduino ketika menggunakan sumber daya eksternal.

daya, baik dari colokan listrik DC (7 – 12V), konektor USB beroperasi. Shield yang dikonfigurasikan dengan benar akan dapat membaca tegangan IOREF sehinggan dapat memilih sumber daya yang tepat agar bekerja dengan tegangan 5V atau 3V3. sebagai input dan output, menggunakan pinMode(), digitalWriter() dan digitalRead(). Semua beroperasi pada tegangan 5V. Setiap pin dpat memberikan atau menerima maksimal 40mA dan memiliki resistor pull-up internal (terputus secara default) darii 20-50 kOhms. Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi spesial :

 Serial: pin 0 (RX) dan 1 (TX) digunakan untuk mengirim (TX) dan menerima (RX) data serial TTL. Pin ini terhubung dengan pin Atmega8U2 USB-to-serial TTL.

 SPI: pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK) mendukung komunikasi SPI dengan menggunakan perpustakaan SPI.

 LED: pin 13. Built-in LED terhubung ke pin digital 13. LED akan menyala ketika diberi nilai HIGH.

Arduino Uno memiliki 6 input analog, berlabel A0 sampai A5 yang masing-masing menyediakan resolusi 10 bit (yaitu 1024 nilai yang berbeda). Secara default mereka mengukur dari ground sampai 5V, perubahan tegangan maksimal menggunakan pin AREF dan fungsi analogReference(). Selain itu, beberapa pin tersebut memiliki spesialisasi fungsi, yaitu TWI: pin A4 atau SDA dan A5 atau SCL mendukung komunikasi TWI menggunakan perpustakaan Wire. Ada beberapa pin lainnya yang teretulis di board Arduino yaitu AREF dan Reset. AREF adalaf tegangan referensi untuk input analog. Dapat digunakan dengan fungsi analogReference(). Tombol reset digunakan untuk me-reset mikrokontroler.

2.2.4 Komunikasi

ATmega328 menyediakan UART TTL (5V) komunikasi serial, yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan 1 (TX). Pada ATmega16U2 saluran komunikasi serial melalui USB dan muncul sebagai com port virtual untuk perangkat lunak pada komputer. Firmware 16U2 menggunakan standar driver USB COM, dan tidak ada driver eksternal diperlukan. Namun, pada Windows, diperlukan file .inf. Perangkat lunak Arduino termasuk monitor serial yang memungkinkan data tekstual sederhana akan dikirim ke dan dari papan Arduino. RX dan TX LED di papan akan berkedip ketika data sedang dikirim melalui chip USB-to-serial dan koneksi USB komputer (tetapi tidak untuk komunikasi serial pada pin 0 dan 1). ATmega328 juga mendukung I2C (TWI) dan komunikasi SPI. Perangkat lunak Arduino termasuk perpustakaan Wire berfungsi menyederhanakan penggunaan bus I2C. Untuk komunikasi SPI, menggunakan perpustakaan SPI.

3. Pengujian Arduino

Dalam pengujian ini akan disimulasikan bagaimana Arduino mengontrol LCD. Dengan memasukkan program melalui aplikasi Arduino 1.6.6 di PC, maka Arduino board dapat mengontrol LCD untuk menampilkan karakter sesuai yang ditulis di program.

3.1 Merakit Semua Komponen

Untuk merakit semua komponen bisa menggunakan PCB matriks ataupun project board. Jika menggunakan PCB maka untuk mengkoneksikan antara semua komponen harus menggunakan soldering iron. Sedangkan jika menggunkan project board maka tidak diperlukan proses soldering, cukup menancapkan kabel jumper di lubang yang tersedia di project board. Semua komponen elektronik yang dibutuhkan untuk membuat simulasi LCD sederhana yaitu :

Gambar 1 Arduino Uno Board

 Liquid Crystal Display (LCD). Untuk ukurannya digunakan 2 x 16. Dengan pin berjumlah 16. Untuk setiap spesifikasi dari setiap pin dapat dilihat pada tebel berikut

Tabel 1 Fungsi Terminal Pin LCD

No.

Pin Nama_Pin I/O Deskripsi

1 VSS Power Power supply, Ground (0V) 2 VDD Power Power supply positif

3 V0 Power Referensi supply kontras LCD

4 RS Input Register Select

RS=HIGH: transfering display data RS=LOW: transfering instruction data

5 R/W Input Read/Write Control Bus:

R/W=HIGH: read mode dipilih R/W=LOW: write mode dipilih

6 E Input Data enable

7 DB0

I/O

Bi-directional tri-state data bus

In 8 bit mode, DB0 – DB7 semua digunakan

In 4 bit mode, DB4 – DB7 digunakan, DB0 – DB3 dibiarkan terbuka

: :

14 DB7

15 BLA Power Backlight positive supply 16 BLK Power Backlight negative supply

Gambar 2 Lintasan Sambungan Antara Lubang

Pada bagian tengah lubang yang berjumlah 5 yang tersusun secara vertikal terhubung secara vertikal juga. Dan dua lubang yang di bagian luar terhubung secara horisontal dan terpisah di tengah. Hal ini perlu diperhatikan agar ketika membuat rangkaian elektronikanya bisa menyusun rangkaian dengan benar.

 Kabel jumper. Kabel ini seperti kabel biasa yang terbuat dari tembaga. Strukturnya agak keras sehingga memudahkan untuk menancapkan kuat dan tidak mudah lepas ke project board maupun ke Arduino.

 Resistor VR. Resistor 10k yang bisa diubah-ubah besaran resistornya dengan menggunakan obeng.

 Kabel printer. Kabel ini berfungsi sebagai konektor antara PC dengan Arduino untuk meng-upload program yang telah ditulis di PC ke dalam board memori Arduino. Selain itu, kabel ini juga bisa berfungsi sebagai daya untuk Arduino.

Untuk merakit itu semua bisa mengikuti pada gambar diatas. Diamana pin yang digunakan hanya pin DB4 – DB7. Untuk LCD perlu dilakukan proses soldering dengan menanamkan lanangan pada pin yang digunakan. sehinggan nantinya LCD bisa ditanamkan ke project board.

3.2 Menulis Program di PC

Untuk menulis program yang ingin ditampilkan di LCD, digunakan aplikasi Arduino 1.6.6 yang telah di unduh di www.arduino.cc secara free. Software ini tidak dipungut biaya karena sifatnya yang open source, sehingga bisa digunakan untuk berbagai kalangan. Aplikasi ini sudah dilengkapi dengan berbagai macam library untuk membuat

maupun baris kedua. Perintah delay(); adalah untuk memberikna jeda antara satu perintah dengan perintah yang lain. Satuan jeda ini menggunkan milisekon. Setelah selesai menulis program di aplikasi Arduino 1.6.6 maka proses selanjutnya yaitu meng-uploadnya ke board Arduino dengan menghubungkan Arduino ke PC melalui kabel printer. Setelah proses upload selesai, tekan tombol reset pada board Arduino. Setelah itu Arduino akan mengatur LCD agar menampilkan karakter seperti yang telah ditulis di program Arduino.

3.3 Menampilkan Hasil Program di LCD

Berikut adalah hasil dari program yang telah dilakukan pada board Arduino.

Gambar 4 Hasil Uji Program

4. Kesimpulan

Dari hasil uji Arduino Uno berbasis mikrokontroler Atmega328 untuk menampilkan karakter pada LCD adalah sebagai berikut :

 Arduino Uno merupakan mikrokontroler yang berbasis Atmega328 yang bisa dirancang untuk dijadikan programmable logic controller (PLC) sederhana.

 Arduino adalah program yang sangat mudah dan user friendly sehingga bisa digunakan untuk berbagai kalangan terutama untuk tujuan pembelajaran rangkaian elektronika bagi pemula.

DAFTAR PUSTAKA

Groover, Mikell P., 2007. Computer Integrated Manufacturing, 2nd edition, Prentice Hall, New Jersey

Putranto, Agus, 2008. Teknik Otomasi Industri, Jilid 1, Buku Sekolah Elektronik, Jakarta.

Darmono. (2001), Programmable Logic Controller (PLC) Berbasis Mikrokontroler AT89C51, Tugas Akhir, Universitas Diponegoro, Semarang.

Shenzhen TOPWAY Technology Co., Ltd. (2007), LMB162ABC LCD Module User Manual.