PERANCANGAN SISTEM WATER BATH DENGAN SETTING POIN MAX 100 DERAJAT CELCIUS BERBASIS
ATMEGA 328P DENGAN TAMPILAN ANDROID
TUGAS AKHIR
IMELDA PASARIBU 172408056
PROGRAM STUDI D3 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2020
PERANCANGAN SISTEM WATER BATH DENGAN SETTING POIN MAX 100 DERAJAT CELCIUS BERBASIS
ATMEGA 328P DENGAN TAMPILAN ANDROID
TUGAS AKHIR
DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI TUGAS AKHIR DAN MEMENUHI SYARAT MEMPEROLEH GELAR AHLI MADYA
IMELDA PASARIBU 172408056
PROGRAM STUDI D3 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2020
MAX 100DERAJAT CELCIUS BERBASIS ATMEGA 328P DENGAN TAMPILAN ANDROID
TUGAS AKHIR
Saya menyatakan bahwa laporan tugas akhir ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan,18 Agustus 2020
Imelda Pasaribu 172408056
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Pemurah dan Maha Penyayang dengan limpah karunia-Nya Penulis dapat menyelesaikan penyusunan Tugas Akhir dengan judul Perancangan Sistem Water Bath dengan Setting Poin Maksimum 100 Derajat Celcius Berbasis ATmega 328P dengan tampilan Android.
Dalam melaksanakan penulisan Tugas Akhir ini, penulis telah banyak mendapatkan bimbingan dan bantuan dari banyak pihak, baik berupa material, informasi baik secara langsung maupun tidak langsung. Penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Kedua orangtua penulis serta saudara kandung yang telah memberikan bantuan moril maupun materi, dan senantiasa memberikan dukungan baik semangat, dan doa yang begitu besar kepada penulis.
2. Bapak Dr. Kerista Sebayang,M.S selaku Dekan Fakultas Matematika dan Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Drs. Takdir Tamba,M.Eng.Sc selaku Ketua Program Studi D3 Fisika Fakultas Matematika dan Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
4. Bapak Drs.Aditia Warman, M.Si selaku sekertaris program studi D3 Fisika Fakultas Matematika dan Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara 5. Ibu Dr.Diana Alemin Barus,M.sc selaku pembimbing yang telah meluang
kan waktunya selama penyusunan Tugas Akhir ini.
6. Seluruh Staf Pengajar/Pegawai Program studi D3 Fisika Fakultas Matematika dan Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
7. Rekan D3 Fisika yang mendukung penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini.
8. Seluruh pihak yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan laporan proyek yang Namanya tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat mambangun dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini.
Medan,18 Agustus 2020
Imelda Pasaribu
TAMPILAN ANDROID
ABSTRAK
Telah dibuat sebuah alat control yang digunakan untuk mengendalikan temperature.pengaturan dilakukan dengan mengatur daya yang akan diberikan ke relay untuk kemudian menyalakan Heater.sensor temperature yang digunakan adalah sensor DS18B20.Heater berfungsi sebagai pemanas untuk menaikkan atau menurunkan temperature larutan.Digunakan sebuah Keypad untuk mengendalikan atau sebagai input nilai temperature (0C) dengan memasukkan nilai set point (SP) yang Menggunakan Module HC 05 dan kemudian di tampilkan di Android.
Kata kunci : Heater,keypad,LCD,Keypad,Pengendali,Module HC 05
DISPLAY
ABSTRACT
A control appliances have been made to control temperature.the controller executed with arranging the energy to be given to relay then turn on the heater.temperature control used in this appliances is Keypad,heater function to arise or reduce condensate temperature.Keypad used to control temperature value (0C) by entered set point (SP) value,which uses the HC 05 module and then displays it on android.
Keywords : Heater,keypad,LCD,Controller,module HC 05 Android.
PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR ... i
PERNYATAAN ORISINALITAS ... ii
PENGHARGAAN ... iii
ABSTRAK ... v
ABSTRACT ... vi
DAFTAR ISI ... vii
DAFTAR TABEL... ix
DAFTAR GAMBAR ... x
BAB 1 PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Rumusan Masalah ... 1
1.3. Batasan Masalah... 2
1.4. Tujuan Penulisan ... 2
1.5. Manfaat ... 2
1.6. Metode Penelitian ... 3
1.7. Sistematika penulisan ... 3
BAB 2 LANDASAN TEORI ... 5
2.1. Mikrokontroler ... 5
2.1.1 Arduino ... 8
2.1.2 Sejarah Arduino ... 9
2.2. Sensor ... 9
2.2.1 sensor suhu. ... 10
2.3. Elemen Panas Air ... 11
2.4. Hardware ... 14
2.4.1 Software Arduino ... 14
2.4.2 Penginstalan Arduino ke komputer ... 16
2.4.3 Penginstalan Driver untuk windows ... 16
2.5. LCD (Liquid Cristal Display) ... 20
2.5.1 Material LCD ... 21
2.5.2 Pengendali/kontroler LCD ... 21
BAB 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ... 28
3.1. Metodologi Perancangan ... 28
3.1.1 Tahap Persiapan ... 28
3.1.2 Tahap Pembuatan sistem ... 28
3.1.3 Tahap Pengukuran ,analisis ... 28
3.2. Perancangan Sistem ... 28
3.2.2.2 Perancangan Rangkaian sensor DS18B20 ... 32
3.2.2.3 Perancangan Rangkaian Catu Daya ... 32
3.2.2.4 Perancangan Rangkaian Keypad ... 35
3.2.2.5 Perancangan Rangkaian Relay dan heater ... 36
3.2.2.6 Perancangan Rangkaian HC-05 ... 37
3.2.2.7 Perancangan sistem keseluruhan ... 38
3.2.2.8 Flowchart sistem ... 39
3.2.3 Perancangan Perangkat lunak ... 40
3.2.3.1 Arduino AVR ... 40
3.3 Pengujian Rangkaian dan pengukuran Hasil sistem ... 41
BAB 4 PEMBAHASAN DAN HASIL PENGUKURAN ... 42
4.1. Analisis Hasil Pengukuran ... 42
4.2. Kalibrasi Alat ... 42
4.2.1 Perhitungan Ralat Dan Kalibrasi ... 43
BAB 5 PENUTUP ... 45
5.1 Kesimpulan ... 45
5.2 Saran ... 45
DAFTAR PUSTAKA ... 46 LAMPIRAN
1. Rangkain Keseluruhan 2. Data Sheet
Halaman
2.1 Resetivitas listrik pita kawat ... 12
2.2 Konfigurasi LCD ... 23
2.3 Konfigurasi pin LCD... 23
3.1 Pengujian Rangkaian Dan pengukuran Hasil sistem ... 41
4.1 Pengujian Sistem Keseluruhan ... 42
4.2 Pengukuran Pembanding dengan sensor suhu ... 43
Halaman
2.1 Chip Mikrokontroler ... 7
2.2 Bagian Mikrokontroler ... 8
2.3 Arduino ... 9
2.4 Heater ... 13
2.5 Bentuk LCD ... 21
2.6 Konfigurasi Pin LCD ... 23
3.1 Diagram Blok ... 29
3.2 Perancangan Rangkaian Mikrokontroler... 31
3.3 Perancangan Rangkaian sensor suhu ... 33
3.4 Perancangan Rangkaian Power Supplay ... 34
3.5 Perancangan Rangkaian Keypad ... 35
3.6 Perancangan Relay dan keypad ... 36
3.7 Perancangan Module Bluetooth HC-05 ... 37
3.8 Perancangan sistem keseluruhan ... 38
3.9 flowchart sistem ... 39
3.10 Tampilan jendela Arduino IDE ... 40
4.1 Grafik Pengukuran sensor dengan Termometer ... 43
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Dari tahun ke tahun teknologi semakin berkembang pesat, khususnya di bidang ilmu pengetahuan dan teknologi (IPTEK), salah satunya IPTEK di bidang peralatan medis dan kesehatan. Untuk meningkatkan perkembangan teknologi yang semakin maju di bidang kesehatan maka diperlukan suatu inovasi baru yang dapat mempermudah kerja pengguna dalam menggunakan peralatan medis secara efektif dan efisien, menjadi factor pendukung dalam proses mendapatkan hasil diagnosis yang akurat, misalkan alat water bath.
Alat Water bath merupakan salah satu peralatan laboratorium yang digunakan untuk inkubasi pada analisis mikrobiologi, dan pemanasan untuk mempercepat kelarutan sampel. Fungsi utama Water Bath adalah untuk membuat suhu yang konstan dengan waktu yang sudah ditentukan.Untuk mempermudah kerja pengguna dalam menggunakan peralatan medis secara efektif dan efisien khususnya dilaboratorium, dilakukan suatu pengembangan alat water bath dalam menghasilkan suhu yang konstan.Untuk memenuhi keinginan perkembangan zaman saat ini dibuatlah suatu penelitian dengan judul “Perancangan Sistem Water Bath Dengan Setting Point Max 100Derajat Celcius Berbasis ATmega 328p Dengan Tampilan Android” yang dimana alat ini bekerja menggunakan Sensor suhu DS18B20 dengan kemampuan tahan air (waterproof) digunakan untuk mengukur suhu pada Water Bath.
Keypad sebagai pengatur tegangan input.Suhu yang dipertahankan ini ditandai oleh lampu relay yang menyala berkedip-kedip dimana relay akan bekerja on-off agar suhu tetap bertahan pada nilai yang diinginkan,Heater sebagai alat untuk memanaskan air,alat water bath juga dilengkapi dengan Android untuk menampilkan besarnya suhu dan waktu yang diatur.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun Rumusan masalah penulisan Tugas Akhir ini adalah :
1. Bagaimana mengaplikasikan sensor Sensor suhu DS18B20 pada Water bath?
2. Bagaimana mengaplikasikan mikrokontroler Atmega 328P sebagai pengontrol, penerima dan pengolah data pada Water bath?
3. Bagaimana cara perancangan dan pembuatan Water bath Dengan Setting Point Maksimum 100oC dengan fungsi pemanas cairan atau larutan kimia dan wadah pengujian uji banding thermometer (kalibrasi)?
4. Bagaimana Modem HC-05 bekerja?
1.3 Batasan Masalah
Dalam perancangan dan pembuatan tugas akhir ini di berikan batasan batasan masalah sebagai berikut: .
1. Menggunakan Mikrokontroler ATmega 328p untuk memproses data.
2. Sensor yang digunakan adalah sensor DS18B20 (Water proof).
3. Menggunakan penampil Android.
4. Menggunakan Keypad sebagai tegangan input agar sistem bekerja sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan dan Ditampilan di Android.
1.4 Tujuan Penulisan
Adapun tujuan perancangan tugas proyek ini adalah :
1. Mengetahui dan memahami ATmega 328p secara umum, sensor yang digunakan, serta komponen yang terdapat pada pembuatan alat.
2. Merancang dan merealisasikan penggunaan ATmega 328p untuk aplikasi Water bath dengan setting poin Maksimum 100oc menggunakan sensor DS18B20.
3. Merancang dan merealisasikan fungsi Keypad untuk sebagai pengatur tegangan input,yang bekerja sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan, Dimana saat suhu di setting maka sistem akan mempertahankan suhu, dan Android sebagai tampilan suhu Water bath.
1.5 Manfaat
1. Membantu mempermudah para analis untuk melakukan analisis mikrobiologi, dan hal-hal lainnya yang membutuhkan suhu diatas suhu ruang.
2. Sebagai Wadah Pengujian uji banding thermometer (kalibrasi) 3. Sabagai medium pemanas di laboratorium
4. Menambah pengetahuan penulis dalam bidang elektronika.
1.6 Metode Penelitian
Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, langkah-langkah yang dilakukan adalah sebagai berikut :
1. Studi Literatur
Merupakan metode yang dilakukan oleh penulis untuk mencari referensi dan mempelajarinya guna untuk mendukung dalam perancanga tugas akhir.
2. Perancangan Sistem
Metode perancangan desain dan bentuk alat ukur yang dilakukan penulis.
3. Perancangan dan Pembuatan Alat
Merupakan proses dalam membuat alat ukurnya.
4. Analisis dan Pengujian
MetodeAnalisis dan Pengujian dimaksudkan untuk mengetahui sejauh mana alat yang dibuat pada tugas akhir ini dapat berfungsi sesuai dengan yang diharapkan
5. Penyusunan Tugas Akhir
Tahap akhir pada tugas akhir ini adalah penyusunan laporan dengan tahap- tahap diatas.
1.7 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah penulisan tugas akhir ini, penulis membuat suatu sistematika penulisan yang terdiri dari :
1. BAB I: PENDAHULUAN
Bab ini akan membahas latar belakang tugas akhir, identifikasi masalah, batasan masalah, tujuan, metode penelitian, tinjauan pustaka, 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 membahas tentang perencanaan dan pembuatan sistem secara keseluruhan.
4. BAB IV: HASIL DAN PEMBAHASAN
Berisi tentang uji coba alat yang telah dibuat, pengoperasian dan spesifikasi alat dan lain-lain.
5. BAB V: KESIMPULAN DAN SARAN
Sebagai bab terakhir penulis akan menguraikan beberapa kesimpulan dari uraian bab-bab sebelumnya, dan penulis akan berusaha memberikan saran yang mungkin bermanfaat.
BAB 2
LANDASAN TEORI
Water bath merupakan satu dari beberapa alat yang termasuk dalam alat laboratorium yang berfungsi untuk menghasilkan suhu air dalam kondisi tertentu yang konstan selama waktu yang telah ditentukan. Dalam aplikasinya di laboratorium, water bath biasanya digunakan untuk proses pemanasan dengan suhu yang relatif rendah 300C sampai 600C, menguapkan zat atau larutan dengan suhu yang tidak terlalu tinggi, untuk inkubasi pada analisis mikrobiologi, untuk melebur basis, menguapkan ekstrak atau tingtur, dan pemanasan untuk memperce pat larutan.Dalam penggunaannya alat water bathselain digunakan di laboraturium rumah sakit, alat water bath juga banyak digunakan diberbagai bidang untuk berbagai tujuan, beberapa industri yang sering menggunakan water bath adalah laboratorium pendidikan,klinis laboratorium,penelitian laboratorium.laboratorium teknologi pangan, air limbah laboratorium.
Prinsip dari sebuah alat water bath adalah memanfaatkan umpan balik dari sensor suhu untuk menjaga kestabilan suhu. Setelah alat water bath dihidupkan, heaterakan memanaskan air sampai suhu air naik dan sesuai dengan suhu yang kita pilih, heater akan berhenti memanaskan air, hanya sesekali heater akan bekerja untuk menjaga kestabilan Suhu.Pada prinsipnya alat water bath memiliki dua jenis,yaitu water bath tabung dan water bath labu/erlenmeyer.Water bath tabung adalah water bath yang dilengkapi dengan rak tabung reaksi, yang berfungsi untuk menempatkan tabung reaksi, jumlah tabung reaksi yang mampu ditampung tergantung dari jenis dan besarnya alat water bath.Water bath labu/erlenmayer merupakan alat water bath yang dilengkapi dengan tutup bersusun untuk menutup leher labu, penggunan labu pada water bath biasanya untuk melakukan perkembangbiakan bakteri.
2.1 Mikrokontroler
Mikrokontroler merupakan suatu IC yang di dalamnya berisi CPU, ROM, RAM, dan I/O. Dengan adanya CPU tersebut maka mikrokontroler dapat melakukan proses berfikir berdasarkan program yang telah diberikan kepadanya.
Mikrokontroler banyak terdapat pada peralatan elektronik yang serba otomatis,
yang dimaksudkan hanya untuk suatu fungsi tertentu. Sebagai contoh,printer adalah suatu embedded system karena di dalamnya terdapat mikrokontroler sebagai pengendali dan juga dedicated system karena fungsi pengendali tersebut berfungsi hanya untuk menerima data dan mencetaknya. Hal ini berbeda dengan suatu PC yang dapat digunakan untuk berbagai macam keperluan, sehingga mikroprosesor pada PC sering disebut sebagai general purpose microprocessor (mikroprosesor serba guna). Pada PC berbagai macam software yang disimpan pada media penyimpanan dapat dijalankan, tidak seperti mikrokontroler hanya terdapat satu software aplikasi.Penggunaan mikrokontroler antara lain terdapat pada bidang-bidang berikut ini:
1. Otomotif : Engine Control Unit, Air Bag, fuel control, Antilock Braking System, sistem pengaman alarm, transmisi automatik, hiburan, pengkondisi udara, speedometer dan odometer, navigasi, suspensi aktif.
2. perlengkapan rumah tangga dan perkantoran : sistem pengaman alarm, remote control, mesin cuci, microwave, pengkondisi udara, timbangan digital, mesin foto kopi, printer, mouse.
3. pengendali peralatan di industri.
4. robotika.
Saat ini mikrokontroler 8 bit masih menjadi jenis mikrokontroler yang paling populer dan paling banyak digunakan. Maksud dari mikrokontroler 8 bit adalah data yang dapat diproses dalam satu waktu adalah 8 bit, jika data yang diproses lebih besar dari 8 bit maka akan dibagi menjadi beberapa bagian data yang masing-masing terdiri dari 8 bit. Masing-masing mikrokontroler mempunyai cara dan bahasa pemrograman yang berbeda, sehingga program untuk suatu jenis mikrokontroler tidak dapat dijalankan pada jenis mikrokontroler lain.Untuk memilih jenis mikrokontroler yang cocok dengan aplikasi yang dibuat terdapat tiga kriteria yaitu:
1. Dapat memenuhi kebutuhan secara efektif & efisien. Hal ini menyangkut kecepatan, kemasan/packaging, konsumsi daya, jumlah RAM dan ROM, jumlah I/O dan timer, harga per unit.
2. Bahasa pemrograman yang tersedia.
3. Kemudahan dalam mendapatkannya
Gambar 2.1 Chip Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah salah satu dari bagian dasar dari suatu sistem komputer.
Meskipun mempunyai bentuk yang jauh lebih kecil dari suatu komputer pribadi dan komputer mainframe, mikrokontroler dibangun dari elemen-elemen dasar yang sama. Secara sederhana, komputer akan menghasilkan output spesifik berdasarkan inputan yang diterima dan program yang dikerjakan.Seperti umumnya komputer,mikrokontroler adalah alat yang mengerjakan instruksi- instruksi yang diberikan kepadanya. Artinya, bagian terpenting dan utama dari suatu sistem terkomputerisasi adalah program itu sendiri yang dibuat oleh seorang programmer. Program ini menginstruksikan komputer untuk melakukan jalinan yang panjang dari aksi-aksi sederhana untuk melakukan tugas yang lebih kompleks yang diinginkan oleh programmer.Mikrokontroler tersusun dalam satu chip dimana prosesor, memori, dan I/O terintegrasi menjadi satu kesatuan kontrol sistem sehingga mikrokontroler dapat dikatakan sebagai komputer mini yang dapat bekerja secara inovatif sesuai dengan kebutuhan sistem. Sistem running bersifat berdiri sendiri tanpa tergantung dengan komputer sedangkan parameter komputer hanya digunakan untuk download perintah instruksi atau program.
Langkah-langkah untuk download komputer dengan mikrokontroler sangat mudah digunakan karena tidak menggunakan banyak perintah.Pada mikrokontroler tersedia fasilitas tambahan untuk pengembangan memori danI/O yang disesuaikan dengan kebutuhan sistem.Harga untuk memperoleh alat ini lebih murah dan mudah didapat.
Gambar 2.2 Bagian Mikrokontroler
2.1.1 Arduino
Arduino didefinisikan sebagai sebuah platform elektronik yang open source,berbasis pada software dan hardware yang fleksibel dan mudah digunakan, yang ditujukan untuk seniman, desainer, hobbies dan setiap orang yang tertarik dalam membuat objek atau lingkungan yang interaktif.Arduino sebagai sebuah platform komputasi fisik (Physical Computing) yang open source pada board input ouput sederhana, yang dimaksud dengan platform komputasi fisik disini adalah sebuah sistem fisik yang interaktif dengan penggunaan software dan hardware yang dapat mendeteksi dan merespon situasi dan kondisi.
Menurut Artanto, kelebihan arduino dari platform hardware mikrokontroler lain adalah:
1. IDE Arduino merupakan multiplatform, yang dapat dijalankan di berbagai sistem operasi, seperti Windows, Macintosh dan Linux.
2. IDE Arduino dibuat berdasarkan pada IDE Processing, yang sederhana sehingga mudah digunakan.
3. Pemrograman arduino menggunakan kabel yang terhubung dengan port USB, bukan port serial. Fitur ini berguna karena banyak komputer yang sekarang ini tidak memiliki port serial.
Arduino mempunyai hardware dan software open source pembaca bisa mendownload software dan gambar rangkaian arduino tanpa harus membayar ke pembuat arduino.Biaya hardware cukup murah,sehingga tidak terlalu menakutkan
membuat kesalahan.Proyek arduino ini dikembangkan dalam lingkungan pendidikan sehingga bagi pemula akan cepat dan mudah mempelajarinya.
Gambar 2.3 Arduino
2.1.2 Sejarah Arduino
Proyek Arduino dimulai pertama kali di Ovre, Italy pada tahun 2005. Tujuan proyek ini awalnya untuk membuat peralatan kontrol interaktif dan modul pembelajaran bagi siswa yang lebih murah dibandingkan dengan prototype yang lain. Pada tahun 2010 telah terjual dari 120 unit Arduino. Arduino yang berbasis open source melibatkan tim pengembang. Pendiri arduino itu Massimo Banzi dan David Cuartielles, awalnya mereka memberi nama proyek itu dengan sebutan arduino dari ivrea tetapi seturut perkembangan zaman nama proyek itu diubah menjadi Arduino.
Arduino dikembangkan dari thesis hernando Barragam di desain interaksi institute Ivrea. Arduino dapat menerima masukan dari berbagai macam sensor dan juga dapat mengontrol lampu, motor dan aktuator lainnya. Mikrokontroler pada board arduino di program dengan menggunkan bahasa pemrograman arduino (based on wiring) dan IDE arduino (based on).
2.2 Sensor
Sensor Secara umum sensor didefenisikan sebagai alat yang mampu menangkap fenomena fisika atau kimia kemudian mengubahnya menjadi sinyal electrik baik arus listrik ataupun tegangan. Fenomena fisik yang mampu menstimulus sensor untuk menghasilkan sinyal electrik meliputi temperatur, tekanan, gaya, medan magnet cahaya, pergerakan dan sebagainya. Sensor suhu
adalah alat yang digunakan untuk merubah besaran panas menjadi besaran listrik yang dapat dengan mudah dianalisis besarnya.
Karakteristik sensor suhu ditentukan dari sejauh mana sensor tersebut memiliki kemampuan yang baik dalam mendeteksi setiap perubahan suhu yang ingin dideteksinya. Kemampuan mendeteksi perubahan suhu meliputi:
1. Sensitifitas, yaitu ukuran seberapa sensitif sensor terhadap suhu yang dideteksinya. Sensor yang baik akan mampu mendeteksi perubahan suhumeskipun kenaikan suhu tersebut sangat sedikit. Sebagai gambaran sebuahinkubator bayi yang dilengkapi dengan sensor yang memiliki sensitifitas yang tinggi.
2. Waktu respon dan waktu recovery, yaitu waktu yang dibutuhkan sensor untuk memberikan respon terhadap suhu yang dideteksinya. Semakin cepat waktu respon dan waktu recovery maka semakin baik sensor tersebut.
3. Stabilitas dan daya tahan, yaitu sejauh mana sensor dapat secara konsisten memberikan besar sensitifitas yang sama terhadap suhu , serta seberapa lama sensor tersebut dapat terus digunakan.
2.2.1 Sensor suhu
Sensor Suhu atau Temperature Sensors adalah suatu komponen yang dapat mengubah besaran panas menjadi besaran listrik sehingga dapat mendeteksi gejala perubahan suhu pada obyek tertentu. Sensor suhu melakukan pengukuran terhadap jumlah energi panas/dingin yang dihasilkan oleh suatu obyek sehingga memungkinkan kita untuk mengetahui atau mendeteksi gejala perubahan- perubahan suhu tersebut dalam bentuk output Analog maupun Digital.Sensor Suhu juga merupakan dari keluarga Transduser. sensor Suhu DS18B20 adalah sensor Suhu yang menggunakan interface one wire, sehingga hanya menggunakan kabel yang sedikit dalam instalasi nya. Unik nya sensor ini bisa di jadikan paralel dengan satu input.Arti nya kita bisa menggunakan sensor DS18B20 lebih dari satu namun output sensor nya hanya di hubungkan ke satu PIN Arduino.Alasan ini membuat sensor ini banyak di gunakan, apalagi sensor ini memiliki tipe waterprof, sehingga sensor ini bisa kita buat sebagai alat ukur dan kontrol pemanas air.DS18B20 yang merupakan sensor suhu digital seri terbaru dari
Maxim IC (dulu yang buat adalah Dallas Semiconductor, lalu dicaplok oleh Maxim Integrated Products).Sensor ini mampu membaca suhu dengan ketelitian 9 hingga 12-bit, rentang -55°C hingga 125°C dengan ketelitian (+/-0.5°C ).Setiap sensor yang diproduksi memiliki kode unik sebesar 64-Bit yang disematkan pada masing-masing chip, sehingga memungkinkan penggunaan sensor dalam jumlah besar hanya melalui satu kabel saja (singlewire data bus/1-wire protocol). Ini merupakan komponen yang luar biasa, dan merupakan batu patokan dari banyak proyek-proyek data logging dan kontrol berbasis temperatur di luar sana.
2.3 Elemen Panas Listrik
Elemen Panas Listrik (Electrical Heating Element) pada water heater yaitu suatu alat elektrik yang bisa memanaskan air dengan gampang serta cepat.
Sumber panas elemen itu didapatkan dari kawat yang mempunyai tahan listrik tinggi (Resistance Wire),itulah mengapa kawat itu tak meleleh atau terbakar waktu berlangsung panas.Niklin yaitu bahan yang umum digunakan pada elemen, lalu di lapisi oleh bahan isolasi yang bisa melanjutkan panas, jadi aman untuk dipakai.Cepat atau lambat water heater dalam memanaskan air di tetapkan oleh besar kecilnya Watt yang ada pada elemen. Tetapi, harus juga di cocokan dengan tabung Water Heater berpa liter air yang bakal dipanasi. Alat elektrik rumah tangga seperti Setrika, Magic com, Solder, panas pada Dispenser, dan lain lain juga memakai komponen basic elemen.
Ukuran elemen yang umum di gunakan pada water heater yakni : 1. Water Heater kecil ± 250 watt – 500 watt
2. Water Heater tengah ± 700 watt – 1200 watt 3. Water Heater Besar ± 1200 watt – 2000 watt
Untuk memanaskan air yang ada pada tabung water heater dengan sumber panas dari kawat yang mempunyai tahanan listrik tinggi,memiliki bahan niklin serta dilapisi isolasi yang lalu di aliri arus listrik yaitu manfaat dari elemen pada Water Heater.Untuk menhindari agar tak berlangsung panas yang berkelebihan ( over heating ),umumnya water heater memakai satu alat yakni Thermostart.
Langkah kerjanya lebih kurang seperti ini, ketika water heater di colokin ke listrik,Thermostart akan kirim arus listrik pada elemen untuk memanaskan air di dalam tabung Water Heater.Agar berfungsi sebagai elemen pemanas,pita atau
kawat harus melawan arus listrik.Resistansi ini mengubah energi listrik menjadi panas yang berkaitan dengan resistivitas listrik pada logam, dan didefinisikan sebagai resistansi bilah unit dari luas lintas bagian.Resistansi linear dari bilah pita kawat dapat dihitung dari resistivitas listriknya.
Tabel 2.1 Resistivitas listrik pita kawat
ρ Resistivitas Listrik (microhm.cm)
R Resistansi Elemen pada 20° C (ohm)
d Diameter kawat (mm)
t Ketebalan pita kawat (mm)
b Lebar pita kawat
l Panjang pita atau kawat (m)
a Luas lintas bagian pita atau kawat (mm2)
Untuk Kawat Bulat
(2.1)
Untuk Kawat Pita
(2.2) (2.3)
Gambar 2.4 Heater
Sebagai elemen pemanas, pita kawat menawarkan luas permukaan yang lebih besar, sehingga radiasi panas yang jauh lebih efektif ke arah yang dipilih menjadikannya ideal untuk berbagai kegunaan industri, seperti elemen pemanas cetakan injeksi.Suatu karakter penting dari paduan resistan listrik ini adalah resistansinya terhadap panas dan korosi, yang disebabkan oleh pembentukan lapisan permukaan oksida yang memperlambat reaksi selanjutnya dengan oksigen di udara. Saat memilih paduan, suhu pengoperasian, material, dan atmosfer yang terkena kontak dengannya harus diperhatikan.Dengan berbagai tipe aplikasi, variabel dalam desain elemen dan berbagai kondisi pengoperasian, disediakan persamaan berikut untuk desain elemen sebagai panduan.Resistansi Listrik pada Suhu Pengoperasian Dengan sangat sedikit pengecualian, resistansi logam akan berubah bersama suhu, yang harus diperbolehkan saat mendesain suatu elemen.
Karena resistansi elemen dihitung pada suhu pengoperasian, resistansi elemen pada suhu ruang harus ditemukan. Untuk mendapatkan resistansi elemen pada suhu ruang, bagilah resistansi pada suhu pengoperasian dengan faktor resistansi suhu di bawah ini:
(2.4) Di mana:
F = Faktor Resistansi Suhu
Rt = Resistansi elemen pada suhu pengoperasian (Ohm) R = Resistansi elemen pada 20° C (ohm)
2.4 Hardware
Papan Arduino merupakan papan mikrokontroler yang berukuran kecil atau dapat diartikan juga dengan suatu rangkaian berukuran kecil yang didalamnya terdapat komputer berbentuk suatu chip yang kecil.
Pada hardware arduino terdiri dari 20 pin yang meliputi:
a. 14 pin IO Digital (pin 0–13)
Sejumlah pin digital dengan nomor 0–13 yang dapat dijadikan input atau output yang diatur dengan cara membuat program IDE.
b. 6 pin Input Analog (pin 0–5)
Sejumlah pin analog bernomor 0–5 yang dapat digunakan untuk membaca nilai input yang memiliki nilai analog dan mengubahnya ke dalam angka antara 0 dan 1023.
c. 6 pin Output Analog (pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11)
Sejumlah pin yang sebenarnya merupakan pin digital tetapi sejumlah pin tersebut dapat diprogram kembali menjadi pin output analog dengan cara membuat programnya pada IDE.
Papan Arduino Uno dapat mengambil daya dari USB port pada komputer dengan menggunakan USB charger atau dapat pula mengambil daya dengan menggunakan suatu AC adapter dengan tegangan 9 volt. Jika tidak terdapat power supply yang melalui AC adapter, maka papan Arduino akan mengambil daya dari USB port. Tetapi apabila diberikan daya melalui AC adapter secara bersamaan dengan USB port maka papan Arduino akan mengambil daya melalui AC adapter secara otomatis.
2.4.1 Software Arduino
Software arduino yang digunakan adalah driver dan IDE, walaupun masih ada beberapa software lain yang sangat berguna selama pengembangan arduino. IDE atau Integrated Development Environment suatu program khusus untuk suatu komputer agar dapat membuat suatu rancangan atau sketsa program untuk papan Arduino. IDE arduino merupakan software yang sangat canggih ditulis dengan menggunakan java. IDE arduino terdiri dari:
1. Editor Program
2. Sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan mengedit program dalam bahasa processing.
3. Compiler
Sebuah modul yang mengubah kode program menjadi kode biner bagaimanapun sebuah mikrokontroler tidak akan bisa memahami bahasa processing.
4. Uploader
Sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam memory di dalam papan arduino.
Dalam bahasa pemrograman arduino ada tiga bagian utama yaitu struktur, variabel dan fungsi (Artanto, 2012:27):
Struktur Program Arduino : a. Kerangka Program.
Kerangka program arduino sangat sederhana, yaitu terdiri atas dua blok. Blok pertama adalah void setup() dan blok kedua adalah void loop.
b. Blok Void setup ()
Berisi kode program yang hanya dijalankan sekali sesaat setelah arduino dihidupkan atau di-reset. Merupakan bagian persiapan atau instalasi program.
c. Blok void loop()
Berisi kode program yang akan dijalankan terus menerus. Merupakan tempat untuk program utama.
a. Sintaks Program.
Baik blok void setup loop () maupun blok function harus diberi tanda kurung kurawal buka “{“ sebagai tanda awal program di blok itu dan kurung kurawal tutup “}” sebagai tanda akhir program.
b. Variabel.
Sebuah program secara garis besar dapat didefinisikan sebagai instruksi untuk memindahkan angka dengan cara yang cerdas dengan menggunakan sebuah varibel.
Pada bagian ini meliputi fungsi input output digital, input output analog, advanced I/O, fungsi waktu, fungsi matematika serta fungsi komunikasi.Pada proses Uploader dimana pada proses ini mengubah bahasa pemrograman yang
nantinya dicompile oleh avr-gcc (avr-gcc compiler) yang hasilnya akan disimpan kedalam papan arduino. Avr-gcc compiler merupakan suatu bagian penting untuk software bersifat open source. Dengan adanya avr-gcc compiler, maka akan membuat bahasa pemrogaman dapat dimengerti oleh mikrokontroler. Proses terakhir ini sangat penting, karena dengan adanya proses ini maka akan membuat proses pemrogaman mikrokontroler menjadi sangat mudah.
Berikut ini merupakan gambaran siklus yang terjadi dalam melakukan pemrogaman Arduino:
1. Koneksikan papan Arduino dengan komputer melalui USB port.
2. Tuliskan sketsa rancangan suatu program yang akan dimasukkan ke dalam papan Arduino.
3. Upload sketsa program ke dalam papan Arduino melalui kabel USB dan kemudian tunggu beberapa saat untuk melakukan restart pada papan Arduino.
4. Papan Arduino akan mengeksekusi rancangan sketsa program yang telah dibuat dan di-upload ke papan Arduino.
2.4.2 Penginstalan Arduino Ke Komputer
Untuk melakukan pemrogaman pada papan Arduino, disarankan untuk men- download IDE Arduino terlebih dahulu yang dapat diperoleh dari situs:
www.arduino.cc/en/Main/Software. Dan kemudian pilih versi yang tepat untuk sistem operasi komputer yang digunakan. Setelah melakukan download, lakukanlah proses uncompress dengan cara melakukan double-click pada file tersebut. Proses ini secara otomatis akan membuat suatu folder yang bernama arduino-[version], contohnya seperti arduino-0012.Setelah melakukan penginstalan IDE Arduino pada komputer, tahap selanjutnya adalah harus melakukan penginstalan untuk driver.Fungsi utama penginstalan driver ini adalah agar komputer dapat melakukan komunikasi dengan papan Arduino melalui USB port.
2.4.3 Penginstalan Driver Untuk Windows
Koneksikan papan Arduino dengan komputer dan ketika Found New Hardware Wizard pada layar muncul,Windows secara otomatis akan mencoba menemukan terlebih dahulu driver tersebut pada halaman Windows Update.
Windows XP akan meminta untuk memeriksa Windows Update, dan jika tidak
ingin menggunakan Windows Update pilih menu “No,not at this time” dan tekan tombol Next. Dan pada layar selanjutnya, pilih menu “Install from a list or specific location” dan tekan tombol Next.Periksa layar berjudul “Include this location in the search” dan tekan tombol Browse. Kemudian pilih folder dimana Arduino sudah terinstal dan pilih folder Drivers\FTDIUSB Drivers untuk menetukan lokasinya dan tekan tombol OK dan Next pada layar tesebut.
Windows Vista akan berusaha menemukan driver tersebut pada Windows Update, dan jika terjadi kegagalan dalam melakukan pencarian driver, maka lakukan pencarian secara manual pada folder Drivers\FTDIUSB Drivers. Proses pencarian driver secara manual memiliki dua prosedur yang harus dilewati, yang pertama komputer harus menginstal driver low-level terlebih dahulu dan yang kedua adalah menginstal bagian kode yang membuat papan Arduino terlihat seperti suatu serial port untuk komputer.Apabila driver telah terinstal, maka Arduino IDE dapat diaktifkan dan papan Arduino dapat digunakan pada komputer.Untuk tahap selanjutnya adalah harus selalu mengingat serial port komputer yang telah ditandai untuk papan Arduino. Kita ambil contoh kasus yang sederhana yaitu mengalami kegagalan pada saat melakukan percobaan
“mengedipkan LED”.Mari cari tahu apa yang harus dilakukan.Sebelum menyalakan percobaan yang dibuat, kita harus memastikan beberapa komponen sudah berada di dalam urutan yang benar. Sama halnya dengan seorang pilot suatu maskapai penerbangan yang menggunakan beberapa daftar pemeriksaan sebelum melakukan penerbangan, untuk memastikan bahwa pesawat dalam kondisi yang baik.Koneksikan papan Arduino ke USB port yang ada pada komputer dengan menggunakan kabel USB.
1. Pastikan komputer dalam kondisis menyala (mungkin kedengarannya konyol tapi hal ini pernah terjadi). Jika lampu PWR yang berwarna hijau pada papan Arduino menyala, berarti menandakan papan Arduino telah disuplai daya oleh komputer. Jika LED terlihat sangat redup, berarti ada suatu kesalahan dengan daya yang disuplai: coba ganti kabel USB dan lakukan pemeriksaan antara USB port pada komputer dan konektor USB pada papan Arduino.
2. Jika masih mengalami kegagalan, ganti USB port yang lainnya pada komputer tersebut atau gunakan komputer yang lain.Jika Arduino yang digunakan merupakan produk baru, lampu LED yang berwarna kuning akan mulai berkedip dengan pola menyala sedikit gugup.Pengujian ini merupakan pengujian yang dilakukan di pabrik untuk menguji papan Arduino.
3. Jika menggunakan power supply eksternal dan menggunakan jenis Arduino yang lama seperti Extreme, NG, atau Diecimila, pastikan bahwa power supply tersambung dengan benar dan jumper yang ditandai dengan SV1 menghubungkan dua pin yang terdekat dengan konektor power supply eksternal.
1. Melakukan Pengujian Rangkaian Pada Papan Percobaan.
Koneksikan papan Arduino dengan papan percobaan breadboard dengan memasang jumper dari 5 V.Kemudian untuk ground atau GND dikoneksikan ke rel positif dan negative yang berada pada papan percobaan breadboard. Jika LED PWR yang berwarna hijau tidak menyala, segera lepaskan semua kabel.Hal tersebut menandakan bahwa terdapat kesalahan besar dan terjadi hubung singkat (short circuit) pada rangkaian.Pada saat terjadinya hubung singkat, papan Arduino menarik terlalu banyak arus dan daya akan terputus untuk melindungi komputer.
Jika terjadi short circuit, maka kita harus memulainya kembali dari proses penyederhanaan dan pembagian (simplification and segmentation). Setelah itu, yang harus dilakukan adalah memeriksa setiap sensor yang digunakan pada percobaan tersebut dan untuk memudahkan sebaiknya setiap pemeriksaan menggunakan satu sensor saja. Masalah dengan IDE, pada beberapa kasus terutama pada Windows, mungkin memiliki masalah yang berhubungan dengan penggunaan IDE Arduino.Jika terdapat kesalahan saat membuka Arduino, gunakan metode alternatif dengan cara membuka file run bat.Biasanya pemakai Windows juga sering mendapatkan masalah jika sistem operasi memberikan nomor COM10 atau yang benomor lebih untuk papan Arduino.Untuk mengatasi masalah ini, kita dapat menentukan nomor yang lebih rendah untuk Arduino dengan cara sebagai berikut:
1. Buka layar Device Manager pada Windows dengan membuka menu Start.
Lakukan klik kanan (right-click) pada layar komputer untuk Vista atau My Computer dan pilih menu Properties untuk XP. Kemudian pilih menu Device Manager.
2. Cari serial device di dalam daftar “Ports (COM & LPT)”. Dan pilih serial device bernomor COM9 atau bernomor lebih rendah yang tidak digunakan dengan cara pilih menu Properties (right-click). Kemudian pada tab Port Setting, pilih menu Advanced dan lakukan pengaturan nomor pada COM10 atau yang bernomor lebih besar.
3. Lakukan hal yang sama pada serial terminal USB yang digunakan untuk mengoperasikan Arduino.
Jika beberapa saran tersebut masih tidak dapat membantu, atau jika mengalami permasalahan yang belum dijelaskan pada laporan ini, untuk troubleshooting.
Dalam membuat suatu eksperimen atau percobaan dengan Arduino, memungkinkan sekali terjadinya kegagalan dalam melakukan pengoperasiannya.
Sedangkan kita dituntut harus dapat memperbaiki kegagalan yang terjadi agar Arduino dapat beroperasi dengan benar.Troubleshooting dan debugging merupakan seni yang sudah ada dari dulu. Dan agar didapatkan suatu hasil yang diinginkan oleh kita, maka kita harus memenuhi peraturan yang dimiliknya terlebih dahulu.
Semakin sering kita menggunakan komponen elektronik dan Arduino dalam membuat suatu percobaan, maka kita akan semakin banyak belajar dan semakin banyak mendapatkan pengalaman. Oleh karena itu, jangan putus asa dengan permasalahan yang akan muncul dalam melakukan suatu percobaan karena semuanya akan menjadi lebih mudah apabila sudah dihadapi.Seperti semua percobaan Arduino yang telah dibuat, jika terdapat kesalahan baik yang berasal dari hardware maupun software maka disana kemungkinan akan ada lebih dari satu hal yang perlu dicari penyebab dari kesalahan tersebut.
Ketika mencari suatu bug atau akar dari suatu masalah yang muncul seharusnya kita mengoperasikan Arduino meliputi tiga langkah berikut:
Pemahaman (understanding).
1. Mencoba untuk memahami sebanyak mungkin bagaimana cara kerja dari setiap bagian komponen yang digunakan dan bagaimana bagian dari komponen tersebut telah memberikan pengaruh terhadap percobaan yang dibuat.Penyederhanaan dan pembagian (simplification and segmentation) Orang Romawi kuno mengatakan devide et impera: divide and rule, atau dalam bahasa Indonesia berarti pembagi dan peraturan. Oleh karena itu, untuk membuat percobaan Arduino cobalah lakukan perincian (break down) terhadap percobaan ke dalam setiap komponennya dengan pemahaman yang kita miliki dan memperhitungkan dimana tanggung jawab dari setiap komponen tersebut.
2. Pemisahan dan kepastian (exclusion and certainty)
Ketika melakukan investigasi, melakukan pengujian secara terpisah pada setiap komponen sangat dibutuhkan untuk memastikan bahwa setiap komponen bekerja dengan benar. Dengan melakukan tahap ini akan membangun rasa keyakinan pada diri kita sendiri terhadap bagian percobaan mana yang bekerja dengan benar maupun yang tidak.
Debugging adalah istilah yang telah digunakan software komputer untuk menggambarkan suatu proses tidak bekerja dengan benar.Konon dikatakan bahwa istilah tersebut dipakai untuk pertama kalinya oleh Garce Hopper pada sekitar tahun 1940-an.Dimana pada waktu itu, komputer yang sebagian besarnya merupakan peralatan elektromekanis, ada yang berhenti beroperasi karena ada serangga yang terjebak di dalam sistem mekaniknya.Tetapi pada saat ini, bug bukan berbentuk fisik lagi, melainkan suatu virtual yang tidak dapat dilihat.
2.5 LCD (Liquid Cristal Display)
Display elektronik adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi
sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit ataumentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik.
2.5.1 Material LCD (Liquid Cristal Display)
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 2.5 Bentuk LCD (Liquid Cristal Display)
2.5.2 Pengendali / Kontroler LCD (Liquid Cristal Display)
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.
Berikut Register control yang terdapat dalam suatu LCD diantaranya adalah:
1. 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.
2. Register data yaitu register untuk menuliskan atau membaca data dari atau keDDRAM. 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 inginditampilkan 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.
LCD yang digunakan adalah jenis LCD yang menampilkan data dengan 2 baris tampilan pada display. Kenutungan 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 control.
3. Ukuran modul yang proporsional.
4. Data yang digunakan relative sangat kecil.
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.
Gambar 2.6 Konfigurasi pin LCD Tabel 2.2 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
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)
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 Think Film Transistor Active (TFT-AMLCD).Kemampuan LCD juga telah ditingkatkan dari yang monokrom hingga yang mampu menampilkan ribuan warna.
2.7 Module Bluetooth HC-05
2.7.1 Pengertian bluetooth, fungsi dan cara kerjanya
Bluetooth adalah suatu peralatan media komunikasi yang dapat digunakan untuk menghubungkan sebuah perangkat komunikasi dengan perangkat komunikasi lainnya, bluetooth umumnya digunakan di handphone, komputer atau pc, tablet, dan lain-lain. Fungsi bluetooth yaitu untuk mempermudah berbagi atau sharing file, audio, menggantikan penggunaan kabel dan lain-lain. Saat ini sudah banyak sekali perangkat yang menggunakan bluetooth. Atau definisi bluetooth yang lainnya adalah sebuah teknologi komunikasi wireless atau tanpa kabel yang beroperasi dalam pita frekuensi 2,4 GHz (antara 2.402 GHz s/d 2.480 GHz)
dengan menggunakan sebuah frequency hopping tranceiver yang mapu menyediakan layanan komunikasi data dan juga suara secara real-time antara host-host bluetooth dengan jarak jangkauan layanan yang terbatas.
Pada dasarnya teknologi bluetooth ini diciptakan bukan hanya untuk menggantikan atau menghilangkan penggunaan media kabel dalam melakukan pertukaran data atau informasi, tetapi juga mampu menawarkan fitur yang bagus atau baik untuk teknologi mobile wireless atau tanpa kabel, dengan biaya yang relatif rendah, konsumsi daya rendah, interoperability yang sangat menjanjikan, mudah dalam pengoperasiannya dan juga mampu menyediakan berbagai macam layanan. Sistem bluetooth terdiri atas: sebuah radio transceiver, baseband link Management dan Control, Baseband (processor core, SRAM, UART, PCM USB Interface), flash dan voice codec.
1. Baseband link controller menghubungkan hardware atau perangkat keras radio ke baseband processing dan juga layer protokol fisik.
2. Link manager melakukan aktivitas protokol tingkat tinggi, yaitu seperti melakukan link setup, autentikasi dan juga konfigurasi.
Kelebihan:
1. Bisa menembus rintangan, misalnya seperti dinding, kotak, dan sebagainya. Walaupun jarak transmisinya hanya 10 M.
2. Tidak memerlukan media kabel ataupun kawat.
3. Dapat mensingkronisasi data dari Handphone ke Komputer atau laptop.
4. Dapat dipakai sebagai perantara modem.
5. Praktis dan tidk ribet dalam penggunaanya.
Kekurangan:
1. Memakai frekuensi yang sama dengan gelombang WiFi.
2. Kalu terlalu banyak koneksi bluetooth didalam satu ruangan, akan sulit untuk menemukan penerima yang dituju.
3. Sering beredar virus-virus yang disebarkan melalui bluetooth, khususnya dari handphone.
4. Cukup banyak mekanisme keamanan yang harus diperhatikan untuk mencegah kegagalan pengiriman data atau penerimaan data maupun informasi.
5. Kecepatan dalam transfer data tidak tetap, tergantung dari perangkat yang dipakai untuk mengirim dan yang menerima data maupun informasi.
6. Vin : DC 5V
7. Arus : 30 mA (max)
8. Led indikator pairing
9. Support AT command (ganti nama, baudrate, set mode master/slave dll)
10. Bisa dihubungkan dengan semua jenis mikrokontroller melalui pin TX-RX
11. Default command baudrate 38400 bps
12. Default data transmission 9600 bps
13. Berat : 10 gr
HC-05 Adalah sebuah modul Bluetooth SPP (Serial Port Protocol) yang mudah digunakan untuk komunikasi serial wireless (nirkabel) yang mengkonversi port serial ke Bluetooth. HC-05 menggunakan modulasi bluetooth V2.0 + EDR (Enchanced Data Rate) 3 Mbps dengan memanfaatkan gelombang radio berfrekuensi 2,4 GHz.
Modul ini dapat digunakan sebagai slave maupun master. HC-05 memiliki 2 mode konfigurasi, yaitu AT mode dan Communication mode. AT mode berfungsi untuk melakukan pengaturan konfigurasi dari HC-05. Sedangkan Communication mode berfungsi untuk melakukan komunikasi bluetooth dengan piranti lain.
Dalam penggunaannya, HC-05 dapat beroperasi tanpa menggunakan driver khusus. Untuk berkomunikasi antar Bluetooth, minimal harus memenuhi dua kondisi berikut :
1. Komunikasi harus antara master dan slave.
2. Password harus benar (saat melakukan pairing).
Jarak sinyal dari HC-05 adalah 30 meter, dengan kondisi tanpa halangan.
Adapun spesifikasi dari HC-05 adalah : Hardware :
– Sensitivitas -80dBm (Typical)
– Daya transmit RF sampai dengan +4dBm.
– Operasi daya rendah 1,8V – 3,6V I/O.
– Kontrol PIO.
– Antarmuka UART dengan baudrate yang dapat diprogram.
– Dengan antena terintegrasi.
Software :
– Default baudrate 9600, Data bit : 8, Stop bit = 1, Parity : No Parity, Mendukung baudrate : 9600, 19200, 38400, 57600, 115200, 230400 dan 460800.
– Auto koneksi pada saat device dinyalakan (default).
– Auto reconnect pada menit ke 30 ketika hubungan putus karena range koneksi.
BAB 3
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN PROYEK
3.1 Metodologi Perancangan 3.1.1 Tahap Persiapan
Pada sub bab ini penulis memaparkan persiapan analisis permasalahan yang diangkat dan dirancang menjadi sebuah alat yang disajikan diawal dengan diagram blok dan flowchart serta dipaparkan juga perancangan sistem yang akan dibangun,baik yang berupa perangkat keras ataupun perangkat lunak, dan cara melakukan pengujian.
3.1.2 Tahap Pembuatan Sistem
Pada tahap Pembuatan sistem penulis memaparkan bagaimana perancangan pembuatan sistem,baik mulai dari peracangan rangkaian,hingga menyelesaikan perancangan alat secara keseluruhan.Sehingga dapat melalukan pengujian nantinya.
3.1.3 Tahap pengukuran, Analisis dan Kesimpulan
Analisis masalah adalah mengidentifikasi sebuah masalah, guna untuk memperoleh informasi agar dapat dipecahkan atau deselesaikan.Data-data yang telah diperoleh dari pengujian sensor kemudian dilakukan analisa baik dari sensor ultrasonik HC-SR04.Dilakukan analisa pada output-nya juga yaitu dari buzzer dan Speaker. Data analisa yang diperoleh adalah data saat alat digunakan pada pengujian yang telah dibuat,dan melakukan perbandingan dengan alat standar.
3.2 Perancangan Sistem 3.2.1 Diagram Blok Proyek
Alat ini terdiri dari beberapa komponen-komponen elektronika yang dipadukan dimana setiap komponen tersebut memiliki fungsinya masing-masing berikut ini adalah gambar diagram blok sistem dari alat tersebut.
Gambar 3.1 Diagram blok A.Penjelasan Diagram Blok
Sensor DS18B20 berfungsi untuk mendeteksi, mengukur dan memeriksa kondisi Temperatur. Pada saat suhu di setting maka sensor DS18B20 akan mendeteksi Temperatur kemudian akan dilakukan pembacaan sensor, Data sensor kemudian diolah dalam modul,setelah itu akan dikirim ke ATmega.
Mikrokontroler yang diguanakan adalah ATmega. ATmega berfungsi sebagai pengkonversi, pengolah dan pusat kontrol data dari sensor yang diterima.
tegangan atau catu daya dimasukkan ke Mikrokontroller nya yaitu AtMega 328P yang berfungsi menghidupkan ATmega dan sensor.
Sebagai mikrokontroller rangkaian elektronik yang dapat membaca input, memproses input tersebut dan kemudian menghasilkan output sesuai yang diinginkanKemudian data yang sudah diolah akan ditampilkan di Android untuk Heater
LCD
Relay Supply AC Supply DC
Arduino ATMega 328p Keypad
Sensor suhu (DS18B20)
HC-05 Android
menampilkan nilai pengukuran yang dibaca oleh sensor. HC-05 berfungsi sebagai modem pengiriman data antara Arduino dengan Android.
3.2.2 Perancangan Rangkaian Sistem
3.2.2.1.Perancangan Rangkaian Mikrokontroller
Rangkaian ini berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruhsistem yang ada.Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC Mikrokontroler ATMega328P dengan compiler Arduino. Semua program diisikan pada memori dari IC ini sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki.Untuk men- download file heksa desimal kemikrokontroler Atmega 328P digunakanlah pin Tx, Rx pada kaki mikrokontroler dihubungkan ke USB via programmer. Apabila terjadi keterbalikan pemasangan jalur keISP Programmer atau terjadi error sehingga port nya tidak terhubung, maka pemrograman mikrokontroler tidak dapat dilakukan karena mikrokontroler tidak akan bisa merespon
Sebagai mikrokontroller rangkaian elektronik yang dapat membaca input, memproses input tersebut dan kemudian menghasilkan output sesuai yang diinginkan.Arduino Nano adalah salah satu papan pengembangan mikrokontroler yang berukuran kecil, lengkap dan mendukung penggunaan breadboard. Arduino Nano diciptakan dengan basis mikrokontroler ATmega328 (untuk Arduino Nano versi 3.x) atau ATmega 168 (untuk Arduino versi 2.x). Arduino Nano kurang lebih memiliki fungsi yang sama dengan Arduino Duemilanove, tetapi dalam paket yang berbeda. Arduino Nano tidak menyertakan colokan DC berjenis Barrel Jack, dan dihubungkan ke komputer menggunakan port USB Mini-B. Arduino Nano dirancang dan diproduksi oleh perusahaan Gravitech.
Hubungan antara Arduino Nano dan Power supplay,Power Supplay memberikan tegangan untuk mengaktifkan Arduino dan sensor. Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang didalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Mikrokontrolel itu sendiri adalah chip atau integrated circuit (IC) yang bias diprogram menggunakan computer. Tujuan menanamkan program pada mikrokontroler adalah agar rangkaian elektronik dapat membaca input, memproses input tersebut dan kemudian menghasilkan output sesuai
yang diinginkan. Arduino dengan bootloader dan software yang user friendly sehingga menghasilkan sebuah board mikrokontroler yang bersifat open source yang bisa dipelajari dan dikembangkan. Arduino mempunyai bahasa pemograman sendiri dan bootloader yang dapat menjembatani software compiler arduino dengan mikrokontroler.
Gambar 3.2 Rangkaian Mikrokontroller
Masing-masing dari 14 pin digital pada Arduino Nano dapat digunakan sebagai input atau output, dengan menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Semua pin beroperasi pada tegangan 5 volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima arus maksimum 40 mA dan memiliki resistor pull- up internal (yang terputus secara default) sebesar 20-50 KOhm. Selain itu beberapa pin memiliki fungsi khusus, yaitu:
Serial : 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) danmengirimkan (TX) TTL data serial. Pin ini terhubung ke pin yang sesuai dari chip FTDI USB-to-TTL Serial.
External Interrupt (Interupsi Eksternal): Pin 2 dan pin 3 ini dapatdikonfigurasi untuk memicu sebuah interupsi pada nilai yang rendah, meningkat atau menurun, atau perubahan nilai.
PWM : Pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11.Menyediakan output PWM 8-bit denganfungsi analogWrite(). Jika pada jenis papan berukuran lebih besar (25ymbol:
ArduinoUno), pin PWM ini diberi 25ymbol tilde atau “~” sedangkan pada Arduino Nano
diberi tanda titik atau strip.
SPI :Pin 10 (SS), 11 (MOSI),12 (MISO),13 (SCK).Pin ini mendukungkomunikasi SPI. Sebenarnya komunikasi SPI ini tersedia pada hardware, tapi untuk saat belum didukung dalam bahasa Arduino.
LED : Pin 13. Tersedia secara built-in pada papan Arduino Nano.
LEDterhubung ke pin digital 13. Ketika pin diset bernilai HIGH, maka LED menyala, dan ketika pin diset bernilai LOW, maka LED padam.
Arduino Nano memiliki 8 pin sebagai input analog, diberi label A0 sampai dengan A7, yang masing-masing menyediakan resolusi 10 bit (yaitu 1024 nilai yang berbeda). Secara default pin ini dapat diukur/diatur dari mulai Ground sampai dengan 5 Volt, juga memungkinkan untuk mengubah titik jangkauan tertinggi atau terendah mereka menggunakan fungsi analog Reference(). Pin Analog 6 dan 7 tidak dapat digunakan sebagai pin digital. Selain itu juga, beberapa pin memiliki fungsi yang dikhususkan, yaitu:
I2C : Pin A4 (SDA) dan pin A5 (SCL).Yang mendukung komunikasi I2C(TWI) menggunakan perpustakaan Wire.
Masih ada beberapa pin lainnya pada Arduino Nano, yaitu:
AREF : Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan fungsianalogReference().
RESET : Jalur LOW ini digunakan untuk me-reset (menghidupkan ulang)mikrokontroler. Biasanya digunakan untuk menambahkan tombol reset pada shield yang menghalangi papan utama Arduino.
3.2.2.2 Perancangan Rangkaian Sensor DS18B20
Sensor suhu ds18b20 adalah sensor digital sehingga perlu dihubungkan dengan pin digital arduino untuk dapat mentransfer data suhu ke arduino. Sensor dapat bekerja dengan mengaktifkan daya 5 volt pada pin power dan menghubungkan pin lain pada ground.Untuk menampilkan display pembacaan sensor dalam program harus dimasukkan Library dan disertai penambahan program standar pencacah data pada ardunio dengan variasi sesuai perintah programmer. Untuk kabel data sensor diupayakan tidak terkena air guna memjaga dari kerusakan data dan alat.
Gambar 3.3 Rangkaian sensor suhu
DS18B20 yang merupakan sensor suhu digital seri terbaru dari Maxim IC (dulu yang buat adalah Dallas Semiconductor, lalu dicaplok oleh Maxim Integrated Products). Sensor ini mampu membaca suhu dengan ketelitian 9 hingga 12-bit, rentang -55°C hingga 125°C dengan ketelitian (+/-0.5°C ). Setiap sensor yang diproduksi memiliki kode unik sebesar 64-Bit yang disematkan pada masing- masing chip, sehingga memungkinkan penggunaan sensor dalam jumlah besar hanya melalui satu kabel saja (single wire data bus/1-wire protocol).
3.2.2.3 Perancangan Rangkaian Catu-Daya
Rangkaian Ini Berfungsi mensuplai tegangan ke seluruh rangkaian yang ada.Rangkaian catu daya ini terdiri dari satu keluaran yaitu 5 Volt.Keluaran 5 Volt ini digunakan untuk mensuplai ke mikrokontroller Arduino,sensor,lcd.
Baterai merupakan sumber tegangan DC.Kemudian tegangan akan disearahkan dengan menggunakan jembatan dioda,selanjutnya akan diratakan kapasitor 220 µF.Regulator tegangan 5 Volt(7805) digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 Volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya.Sebagai sumber tegangan yang digunakan agar menyuplai tegangan ke komponen lainnya sehingga alat dapat berkerja.Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti Handphone,Laptop, Senter, ataupun Remote Control menggunakan Baterai sebagai sumber listriknya.Dengan adanya Baterai, kita tidak perlu menyambungkan kabel listrik untuk dapat mengaktifkan
DQ 27.0
2 VCC
3 1 GND
U1
DS18B20
DIGITAL (~PWM)
ANALOG IN
A T ME GA 32 8P -P U
11 21
~ ~ ~ ~ ~ ~
APK-TECH | techno-apk.blogspot.com TX RXPD0/RXD0PD1/TXD1PD2/INT02PD3/INT13PD4/T0/XCK4PD5/T15PD6/AIN06PD7/AIN17
PB0/ICP1/CLKO8PB1/OC1A9PB2/SS/OC1B10PB3/MOSI/OC2A11PB4/MISO12PB5/SCK13
AREF PC5/ADC5/SCLA5PC4/ADC4/SDAA4PC3/ADC3A3PC2/ADC2A2PC1/ADC1A1PC0/ADC0A0
RESET
DUINO1 ARDUINO UNO R3
