RANCANG BANGUN ALAT PENDETEKSI KADAR BETA KAROTEN MENGGUNAKAN SENSOR WARNA TCS34725
TUGAS AKHIR II
YUNITA SARI ANANDA SIREGAR 172411025
PROGRAM STUDI D-III METROLOGI DAN INSTRUMENTASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2020
RANCANG BANGUN ALAT PENDETEKSI KADAR BETA KAROTEN MENGGUNAKAN SENSOR WAR TCS34725
LAPORAN TUGAS AKHIR
DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI TUGAS DAN MEMENUHI SYARAT MEMPEROLEH GELAR AHLI MADYA
YUNITA SARI ANANDA SIREGAR 172411025
PROGRAM STUDI D-III METROLOGI DAN INSTRUMENTASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2020
PERNYATAAN ORISINALITAS
RANCANG BANGUN ALAT PENDETEKSI KADAR BETA KAROTEN MENGGUNAKAN SENSOR WARNA TCS34725
LAPORAN PROJEK AKHIR 2
Saya menyatakan bahwa Laporan Tugas Akhir adalah hasil karya saya dengan bantuan teman saya, dan ada beberapa kutipan atau pun ringkasan yang masing- masing disebutkan sumbernya.
Medan, 05 Agustus 2020
Yunita Sari Ananda Siregar
RANCANG BANGUN ALAT PENDETEKSI KADAR BETAKAROTEN MENGGUNAKAN SENSOR WARNA TCS34725
ABSTRAK
Telah dibuat alat pendeteksi kadar beta karoten menggunakan sensor TCS34725.
Sensor ini merubah cahaya menjadi frekuensi yang akan diproses mikrokontroller ATmega328p. Setelah diperoleh hasilnya, keluaran mikrokontroler berupa data biner yang ditampilkan oleh liquid cristal display (LCD). Sensor ini tidak hanya mendeteksi warna primer yaitu mereh, hijau dan biru saja melainkan juga warna sekunder seperti kuning, putih, hitam, orange, coklat dan warna lainnya. Pembuatan software menggunakan bahasa pemograman bahasa C.
Dari hasil pegujian terhadap alat pendeteksi kadar beta karoten baik rangkaian mikrokontroller ATmega328p maupun liquid cristal display (LCD) dapat disimpulkan bahwa dengan menggunakan alat pendeteksi kadar beta karoten dengan sensor warna dapat mengukur kadar beta karoten sesuai dengan hasil perbandingan nilai perhitungan. Pengukuran kadar beta karoten dengan sensor warna menunjukkan nilai kesalahan relatif sebesar 4,7%.
Kata kunci: Album warna,LCD, RGB, TCS34725
Medan, 05 Agustus 2020
Yunita Sari Ananda Siregar
DESIGN AND DEVELOPMENT OF BETAKAROTEN DETECTION USING TCS34725 COLOR SENSOR
ABSTRACT
A beta-carotene level detector using the TCS34725 sensor has been made. This sensor converts light into a frequency that will be processed by the ATmega328p microcontroller. After the results are obtained, the microcontroller output is in the form of binary data displayed by the liquid crystal display (LCD). This sensor not only detects primary colors, namely mellow, green and blue, but also secondary colors such as yellow, white, black, orange, brown and other colors. Making software uses the C programming language.
From the results of testing the beta carotene level detector, both seriesAtmega328p microcontroller and liquid crystal display (LCD), it can be concluded that using a beta carotene detector with a color sensor can measure beta carotene levels according to the comparison of the calculated values. Measurement of beta carotene levels with a color sensor showed a relative error value of 4.7%.
Keywords: Color album, LCD, RGB, TCS34725
Medan, 05 Agustus 2020
Yunita Sari Ananda Siregar
PENGHARGAAN
Dalam penyusunan tugas ahkir ini tidak terlepas dari dukungan dari berbagai pihak. Penulis secara khusus mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang membantu. Penulis banyak menerima bimbingan, petunjuk dan bantuan serta dorongan dari berbagai pihak baik yang bersifat moral maupun material. Pada kesempatan ini saya menyampaikan rasa terimakasih sebesar-besarnya kepada:
1. Tuhan yang Maha Kuasa dengan segala rahmat serta karunia-Nya yang memberikan kekuatan bagi saya dalam menyelesaikan Tugas Akhir 2.
2. Bapak Prof.Dr. Kerista Sebayang,M.S, selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
3. Ibu Dr. Nursahara Pasaribu,M.Sc,selaku Pembantu Dekan I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
4. Ibu Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc selaku Ketua Prodi D3 Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universits Sumatera Utara sekaligus sebagai dosen penguji saya.
5. Bapak Junedi Ginting, S.Si.,M.Si, selaku Sekretaris Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
6. Bapak Tua Raja Simbolon,S.Si.,M.Si yang telah membimbing dan banyak membantu memberikan saran dalam pembuatan laporan saya.
7. Segenap dosen dan seluruh staff akademik yang selalu membantu dalam memberikan fasilitas, ilmu, serta pendidikan pada peneliti hingga dapat menunjang dalam penyelesaian tugas ahkir ini.
8. Orangtua saya Marintan Siahaan dan saudara kandung saya William Franki Siregar, Wilmar H.P Siregar dan calon kakak ipar saya Shindi S.G Sibarani yang selama ini membantu penulis dalam bentuk perhatian, kasih sayang, semangat, serta doa yang tidak henti-hentinya mengalir dalam kelancaraan dan kesuksesan penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
9. Teman-teman D3-Metrologi dan Instrumentasi stambuk 2017 terkhusus Khairunnisa, Alfredo Siregar, Switno Rajagukguk, Cici Silalahi dan Indra Silaban yang selalu bersedia dalam membantu pembuatan alat.
10. Seluruh pihak yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir yang namanya tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Semoga Tuhan yang Maha Kuasa senantiasa membalas setiap kebaikan mereka, dan semoga penelitian ini bermanfaat bagi peneliti umumnya kepada para pembaca.
Medan, 05 Agustus 2020
Yunita Sari Ananda Siregar
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN ORISINALITAS i
PENGESAHAN PROJEK AKHIR ii
ABSTRAK iii
ABSTRACT iv
PENGHARGAAN v
DAFTAR ISI vii
DAFTAR TABEL ix
DAFTAR GAMBAR x
DAFTAR LAMPIRAN xi
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Rumusan Masalah 2
1.3 Tujuan Penelitian 2
1.4 Manfaat Penelitian 2
1.5 Batas Penelitian 3
1.6 Sistematika Penulisan 3
BAB 2 LANDASAN TEORI
2.1. Betakaroten 4
2.2. Sensor TCSR 34725 5
2.3. Board Arduino Pro Mini 7
2.3.1 Konfigurasi Pin Atmega328p 8
2.3.2 Perograman 8
2.3.3 Memori 10
2.3.4 Input dan Output 10
2.3.5 Komunikasi 11
2.3.6 Reset Otomatis(software) 11
2.4. LCD 16X2 Karakter 12
2.5. Pemrograman Bahasa C 14
2.5.1 Mengkompilasi Program 15
2.5.2 Struktur Bahasa Pemrograman C 15
2.5.3 Kata Kunci 16
2.5.4 Indentifier 16
2.5.5 Variable 17
2.5.6 Konstanta 17
2.5.7 Tipe Data 18
2.6. Power Suply 19
3.1 Rangkaian Power Supply 21
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Perancangan Blok Diagram 23
3.2 FungsiTiap Blok 23
3.3 Flowchart Sistem 24
3.4 Rangkaian Pengujian LCD 25
3.5 Rangkaian Sensor 26
3.5.1 Hasil Pengujian Sensor 26
3.6 Pengujian Mikrokontroller ATMEGA328p 26
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengukuran dan Hasil Pengukuran Sistem 28
4.1.1 Pengukuran Sensor warna 28
4.2 Kalibrasi Alat 28
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
Daftar Pustaka 31
Lampiran I Rangkaian Alat 32
Lampiran II Program Alat 33
Lampiran III Gambar Alat 35
Lampiran IV Gambar Sampel 36
5.1 Kesimpulan 30
5.2 Saran 30
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
Tabel
2.1 Spesifikasi 7
2.2 Kata Kunci 16
2.3 Ukuran Memori untuk Tipe Data 18
2.4 Data Kode Format 18
3.5 Hasil Pengujian Sensor 26
4.1 Tabel Pengukuran Sensor Warna 28
4.2 Tabel Nilai RGB 29
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar Judul Halaman
2.1 Sensor TCS34725 6
2.2 Papan Pengembang 7
2.3 Pin mikrokontroler Atmega 328p 8
2.4 Tampilan Pemograman 9
2.5 LCD 13
2.6 Kompilasi Program 15
2.7 Penerapan Regulator 20
2.8 Rangkaian PSA 22
3.1 Diagram Blok 23
3.3 Rangkaian LCD 25
3.4 Hasil Percobaan LCD 25
3.5 Rangkaian Sensor 26
3.6 Rangkaian Mikrokontroler 27
3.7 Mikrokontroler 27
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Lampiran
Judul Halaman
L.1 Rangkaian Sensor TCS34725 33
L.2 Bahasa Pemrograman 34
L.3 Gambar Alat 35
L.4 Gambar Sampel 36
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Berbagai fenomena alam banyak yang dapat diambil pelajaran, baik tentang kejadianmanusia, binatang, tumbuhan, dan kondisi alam semesta seperti bagaimana turunnyahujan, petir, gunung-gunung yang menjadi pasak bumi, dan sinar yang menerangi alamsemesta ini, yaitu matahari.
Salah satu fenomena itu adalah adanya cahaya yang mampu membuat gelapmenjadi terang.Cahaya dapat di ukur intensitasnya tidak seperti gelap yang sampai saatini tak bisa ditentukan ukurannya.Dalam kehidupan sehari-hari, cahaya bisadimanfaatkan dalam banyak hal, yaitu sebagai penerangan, energi, tumbuhan hijaumemerlukan cahaya untuk membuat makanan, dan lain-lain.
Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi menghasilkan beberapa metodeyang berkaitan dengan pengukuran kadar suatu unsur. Diantara metode- metodepengukuran tersebut adalah titrasi, kolorimetri, spektrofotometri, dan sebagainya,dimana masing-masing metode mempunyai kelebihan dan kekurangan dalam halefektifitas dan efesiensi. Sebagai contoh adalah metode spektrofotometri, metode inimemerlukan sumber cahaya dalam proses kinerja alat. Tidak semua orang mampumenggunakan spektrofotometri, dikarenakan harga alat tersebut relatif mahal.
Disamping itu, kehidupan manusia yang sudah modern pastinya penuh dengan aktivitasdan adakalanya merasa kerepotan untuk melakukan beberapa pekerjaan sekaligus.Dewasa ini aplikasi yang berkaitan dengan bidang elektronika dan teknologiinformasi yang melibatkan komputer bisa memberikan solusi.Sistem otomatisasimerupakan jawaban yang paling tepat untuk mengatasi masalah tersebut.
Perangkat atauperalatan tersebut adalah alat-alat bantu yang dibutuhkan untuk kelancaran aktivitas.
Penelitian telah dilakukan oleh Nia Faricha (2008) tentang pengukuran pada kadarbesi dalam air, ketidak stabilan lampu halogen yang digunakan menyebabkan suhudalam kotak cepat panas dan mempengaruhi kondisi penerimaan sinyal pada sensoryang digunakan yaitu LDR, sehingga data yang didapat kurang maksimal.
Berdasarkanlatar belakang tersebut penulis bermaksud untuk membuat sebuah aplikasi baru tentangpembuatan alat pendeteksi kadar beta karoten, sumber cahaya berupa lampu LED kecilyang lebih praktis dan menggunakan Sensor Warna TCS34725.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, dapat disusun rumusan masalah sebagai berikut :
Bagaimana merancang alat pendeteksi kadar beta karoten dengan berdasarkan perhitungan warna?
1. Bagaimana membuat program pendeteksi kadar beta karoten dengan berdasarkan perhitungan warna?
2. Bagaimana menguji tingkat akurasi alat pendeteksi kadar beta karoten dengan berdasarkan perhitungan warna?
1.3 Tujuan Masalah
Tujuan dari tugas akhir ini adalah untuk :
1. Dibuatnya alat pendeteksi kadar beta karoten dengan berdasarkan perhitungan warna menggunakan sensor warna TCS34725.
2. Dibuatnya program pendeteksi kadar beta karoten berdasarkan perhitungan warna menggunakan sensor warna TCS34725.
3. Terujinya tingkat akurasi alat pendeteksi kadar beta karoten dengan berdasarkan perhitungan warna menggunakan sensor warna TCS34725.
1.4 Manfaat Masalah
Hasil dari penelitian diharapkan dapat :
1. menghasilkan suatu alat pendeteksi kadar beta karoten pada buah wortel denganberdasarkan perhitungan warna menggunakan sensor warna TCS34725 yang praktisuntuk digunakan.
2. menghasilkan suatu alat pendeteksi kadar beta karoten yang memiliki tingkatketelitian yang cukup baik
1.5 Batasan Masalah
Agar tidak menyimpang jauh dari pokok bahasan, maka penelitian ini mempunyaibatasan masalah sebagai berikut :
1. Pengambilan sampel pada buah wortel atau kertas origami 2. Metode yang digunakan adalah berdasarkan perhitungan warna
3. Tidak membahas konsep pengukuran kadar beta karoten menggunakan analisis kimia
4. Menggunakan sistem minimum ATMEGA328p 5. Menggunakan sensor warna TCS34725
1.6 Sistematika Penulisan BAB I : PENDAHULUAN
Berisi tentang gambaran umum penelitian dan penulisan laporan penelitian yang dilakukan meliputi Latar Belakang, Rumusan Masalah, Tujuan Penelitian, Manfaat Penelitian, Batasan Masalah, dan Sistematika Penulisan.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Berisi tentang landasan teori dari sistem yang akan dibuat yang berhubungan dengan prinsip kerja dari masing-masing blok sistem.
BAB III : METODE PENELITIAN
Meliputi berbagai hal yang berkenaan dengan perancangan dan pembuatan perangkat keras maupun perangkat lunak.
BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN
Meliputi tentang pengujian dan penganalisaan dari rangkaian.
BAB V : PENUTUP
Meliputi kesimpulan dan saran-saran dari penelitian
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1. Betakaroten
Betakaroten adalah jenis pigmen yang ditemukan dalam tanaman, terutama wortel dan sayuran berwarna.Betakaroten juga digunakan sebagai zat pewarna untuk makanan seperti margarin.Beta-karoten juga dapat dikonversi menjadi vitamin A (retinol) oleh tubuh.Vitamin A diperlukan untuk penglihatan yang baik dan kesehatan mata, untuk sistem kekebalan yang kuat, dan untuk kesehatan kulit dan selaput lendir. Sementara sejumlah besar vitamin A dalam bentuk suplemen dapat menjadi racun, tubuh akan mengkonversi hanya lebih banyak vitamin A dari beta- karoten karena kebutuhan. Itu berarti betakaroten dianggap sebagai sumber vitamin A yang aman.Betakaroten adalah antioksidan yang memiliki fungsi melindungi tubuh dari molekul yang disebut radikal bebas yang merusak. Radikal bebas menyebabkan kerusakan sel melalui proses yang dikenal sebagai oksidasi. Seiring waktu, kerusakan ini dapat menyebabkan sejumlah penyakit kronis. Terdapat pembuktian bahwa banyaknya asupan antioksidan melalui diet akan membantu meningkatkan sistem kekebalan, melindungi terhadap radikal bebas, dan dapat menurunkan risiko dua jenis penyakit kronis yaitu penyakit jantung dan kanker.
Sumber vitamin A berasal dari buah dan hewan. Sayur dan buah yang berwarna kuning kemerahan banyak mengandung β-karoten, salah satunya adalah wortel. Semakin banyak kandungan β-karoten pada tanaman, maka semakin pekat warna pada buah yang mengarah ke warna kuning kemerahan.Wortel yang masih mentah mempunyai kandungan karoten lebih tinggi dibandingkan dengan wortel yang sudah dimasak, tetapi absorbsi karoten dari wortel yang sudah dimasak lebih mudah dibandingkan dengan wortel mentah. Dinding sel wortel mentah bersifat keras sehingga tubuh hanya mampu mengkonversi < 25% β-karoten menjadi vitamin A. Proses pengolahan makanan dengan memasak merupakan proses melarutkan selulosa dari dinding sel dengan cara memecah membran sel.
Perebusan merupakan salah satu proses memasak dengan teknik pemanasan secara langsung yang dapat meningkatkan daya cerna, cita rasa dan
membunuh mikroorganisme patogen,serta dapat mempengaruhi kandungan zat gizi makanan.
Betakaroten merupakan komponen yang paling penting dalam makanan yang berwarna jingga. Betakaroten terdiri atas dua grup retinil, yang di dalam mukosa usus kecil akan dipecah oleh enzim beta karoten dioksigenase menjadi retinol, yaitu sebuah bentuk aktif dari vitamin A. Β. Betakaroten memberikan pengaruh pada penurunan kolesterol dimana aktivitas betakaroten dapat mencegah terjadinya plak/timbunan kolesterol di dalam pembuluh darah. Betakaroten dikatakan memiliki fungsi sebagai scavenger radikal bebas dimana betakaroten melindungi membran lipid dari reaksi peroksidasi dan sekaligus menghentikan reaksi rantai dari radikal bebas.
2.2. Sensor TCS34725
TCS34725 adalah versi terbaru dari sensor warna TCS3200 dan TC230.
Dilengkapi dengan filter infrared / IR sehingga warna yang diperoleh mendekati warna yang ditangkap mata manusia. Dengan modul ini mampu mendeteksi warna suatu obyek dalam bentuk data RGB. Data ini dapat digunakan oleh Arduino, Raspberry Pi, atau mikrokontroler lain yang cocok dengan selera spesifikasi:
• Power supply 3V –5V
• Serial interface I2C (SDA SCL)
• Tidak terpengaruh cahaya infrared / IR
• Tahan dari interferensi cahaya
• LED dapat dikendalikan (nyala atau mati)
• Dapat mendeteksi warna obyek dalam kondisi kurang cahaya
• Jarak baca optimum 1 cm
TCS34725 chip + warna pengakuan sensor modul mcu, IIC atau komunikasi serial, nilai output RGB:
1. Dapat digunakan sebagai sederhana TCS34725 modul.
2. Anda dapat menggunakan MCU internal untuk membaca data yang TCS34725, MCU dihitung setelah output langsung dari RGB, prosedur internal keseimbangan putih, dukungan untuk serial/IIC membaca.
Dengan tegangan kerja 3V – 5V, rendah konsumsi daya, ukuran kecil, mudah untuk
menginstal. Prinsip kerja adalah bahwa pencahayaan LED menyala, dan radiasi diukur.objek, kembali cahaya melewati filter deteksi nilai rasio RGB , sesuai dengan proporsi RGB nilai untuk mengidentifikasi warna. Modul ini, ada dua cara untuk membaca data, yang, sesuai Serial UART (level TTL) atau IIC (2 baris).
Serial port baud rate 9600bps dan 115200bps, dapat dikonfigurasi, ada terus menerus, meminta output dari dua cara, dapat power down menyimpan pengaturan.
Ada 7 sederhana pengenalan warna, tidak perlu menghitung nilai RGB.Dapat beradaptasi dengan lingkungan kerja yang berbeda, dan chip tunggal mikro dan koneksi komputer.Selain itu, modul dapat mengatur mode kerja dari individu chip sensor, sebagai sederhana sensor modul, MCU tidak berpartisipasi dalam pengolahan data.menyediakan DIY, 51, STM32 mikrokontroler program komunikasi, tidak menyediakan diagram prinsip dan internal sumber SCM. dua, fitur produk dan parameter teknis:
1. biaya tinggi
2. built-in MCU perhitungan warna 3. IIC, komunikasi serial format 4. kecerahan LED adjustable
5. dengan perangkat lunak PC yang sesuaitiga, produk aplikasicerdas robot 6. peralatan laboratorium pengajaran
7. pemeriksaan produk lini produksi 8. warna meter
9. led warna deteksi
Gambar 2.1 Sensor TCS34725
2.3. Board Arduino Pro Mini
Arduino Pro Mini adalah papan pengembangan (development board) mikrokontroler yang berbasis chip ATmega328p dengan bentuk yang sangat mungil.
Secara fungsi tidak ada bedanya dengan Arduino Uno. Perbedaan utama terletak pada ketiadaan jack power DC dan penggunaan konektor Mini-B USB.
Disebut sebagai papan pengembangan karena board ini memang berfungsi sebagai karena prototyping sirkuit mikrokontroller. Dengan menggunakan papan pengembangan, anda akan lebih mudah merangkai rangkaian elektronika mikrokontroller dibanding jika anda memulai merakit ATMega328p dari awal di breadboard.
\
Gambar 2.2 Papan Pengembangan
Tabel 2.1 Spesifikasi
Chip mikrokontroller ATmega328p
Tegangan operasi 5V
Tegangan input (yang
direkomendasikan)
7V - 12V
Digital I/O pin 14 buah, 6 diantaranya
menyediakan PWM
Analog Input pin 6 buah
Arus DC per pin I/O 40 Ma
Memori Flash 32 kb, 0.5 kb telah
digunakan booatloader
SRAM 2 KB
EEPROM 1 KB
Clock speed 16 Mhz
Dimensi 45 mm x 18 mm
2.3.1. Konfigurasi Pin ATmega328p
ATMega328p merupakan mikrokontroler keluarga AVR 8 bit. Beberapa tipe mikrokontroler yang sama dengan ATMega8 ini antara lain ATMega8535, ATMega16, ATMega32, ATmega328p, yang membedakan antara mikrokontroler antara lain adalah, ukuran memori, banyaknya GPIO (pin input/output), peripherial (USART, timer, counter, dll). Dari segi ukuran fisik, ATMega328p memiliki ukuran fisik lebih kecil dibandingkan dengan beberapa mikrokontroler diatas. Namun untuk segi memori dan periperial lainnya ATMega328p tidak kalah dengan yang lainnya karena ukuran memori dan periperialnya relatif sama dengan ATMega8535, ATMega32, hanya saja jumlah GPIO lebih sedikit dibandingkan mikrokontroler diatas.
Gambar 2.3 Pin Mikrokontroler Atmega328p
ATMega328p memiliki 3 buah PORT utama yaitu PORTB, PORTC, dan PORTD dengan total pin input/output sebanyak 23 pin. PORT tersebut dapat difungsikan sebagai input/output digital.
2.3.2. Pemrograman
Pemrograman board Arduino Pro Mini dilakukan dengan menggunakan Arduino Software (IDE), Chip ATmega328p yang terdapat pada Arduino Pro Mini telah diisi program awal yang sering disebut bootloader. Bootloader tersebut yang bertugas untuk memudahkan anda melakukan pemrograman lebih sederhana menggunakan Arduino Software, tanpa harus menggunakan tambahan hardware lain.
Cukup hubungkan Arduino dengan kabel USB ke PC, Mac, atau Linux anda,
jalankan software Arduino Software (IDE), dan anda sudah bisa mulai memrogram chip ATmega328p. Lebih mudah lagi, di dalam Arduino Software sudah diberikan banyak contoh program yang memanjakan anda dalam belajar mikrokontroller.
Gambar 2.4 Tampilan Pemrograman
Untuk pengguna mikrokontroller yang sudah lebih mahir, anda dapat tidak menggunakan bootloader dan melakukan pemrograman langsung via header ICSP (In Circuit Serial Programming) dengan menggunakan Arduino ISPDevelopment Board Arduino Pro Mini dapat diberi tenaga dengan power yang diperoleh dari koneksi kabel Mini-B USB, atau via power supply eksternal. External power supply dapat dihubungkan langsung ke pin 30 atau Vin(unregulated 6V - 20V), atau ke pin 27 (regulated 5V). Sumber tenaga akan otomatis dipilih mana yang lebih tinggi tegangan. Beberapa pin power pada Arduino Nano:
• GND ini adalah ground atau negatif.
• Vin ini adalah pin yang digunakan jika anda ingin memberikan power langsung ke board Arduino dengan tegangan yang disarankan 7V-12V
• Pin 5V ini adalah pin output dimana pada pin tersebut mengalir tegangan 5V yang telah melalui regulator
• 3.3V ini adalah pin output dimana pada pin tersebut disediakan tegangan 3.3V yang telah melalui regulator
• REF ini adalah pin yang menyediakan referensi tegangan mikrokontroller.
Biasanya digunakan pada board shield untuk memperoleh tegangan yang sesuai, apakah 5V atau 3.3V
2.3.3 Memori
Chip ATmega328 pada Arduino Uno R3 memiliki memori 32 KB, dengan 0.5 KB dari memori tersebut telah digunakan untuk bootloader. Jumlah SRAM 2 KB, dan EEPROM 1 KB, yang dapat di baca-tulis dengan menggunakan EEPROM library saat melakukan pemrograman.
2.3.4 Input dan Output (I/O)
Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, Arduino Pro Mini memiliki 14 buah digital pin yang dapat digunakan sebagai input atau output, sengan menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digital(Read). Pin-pin tersebut ekerja pada tegangan 5V, dan setiap pin dapat menyediakan atau menerima arus 20mA, dan memiliki tahanan pull-up sekitar 20K-50k ohm (secara default dalam posisi discconnect). Nilai maximum adalah 40mA, yang sebisa mungkin dihindari untuk menghindari kerusakan chip mikrokontroller
Beberapa pin memiliki fungsi khusus :
• Serial, terdiri dari 2 pin : pin 0 (RX) dan pin 1 (TX) yang digunakan untuk menerima (RX) dan mengirim (TX) data serial.
• External Interrups, yaitu pin 2 dan pin 3. Kedua pin tersebut dapat digunakan untuk mengaktifkan interrups. Gunakan fungsi attachInterrupt()
• PWM: Pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11 menyediakan output PWM 8-bit dengan menggunakan fungsi analogWrite()
• SPI : Pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), dan 13 (SCK) mendukung komunikasi SPI dengan menggunakan SPI Library
• LED : Pin 13. Pada pin 13 terhubung built-in led yang dikendalikan oleh digital pin no 13.
Arduino Pro Mini memiliki 8 buah input analog, yang diberi tanda dengan A0 hingga A7. Masing-masing pin analog tersebut memiliki resolusi 1024 bits (jadi bisa memiliki 1024 nilai). Secara default, pin-pin tersebut diukur dari ground ke 5V, namun bisa juga menggunakan pin REF dengan menggunakan fungsi analogReference().
Pin Analog A6 dan A7 tidak bisa dijadikan sebagai pin digital, hanya sebagai analog. Beberapa pin lainnya pada board ini adalah :
• I2C : Pin A4 (SDA) dan A5 (SCL). Pin ini mendukung komunikasi I2C (TWI) dengan menggunakan Wire Library.
• AREF. Sebagai referensi tegangan untuk input analog.
• Reset. Hubungkan ke LOW untuk melakukan reset terhadap mikrokontroller.
Biasanya digunakan untuk dihubungkan dengan switch yang dijadikan tombol reset.
2.3.5 Komunikasi
Arduino Pro Mini 3.0 memiliki beberapa fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer, berkomunikasi dengan Arduino lainnya, atau dengan mikrokontroller lain nya. Chip Atmega328p menyediakan komunikasi serial UART TTL (5V) yang tersedia di pin 0 (RX) dan pin 1 (TX). Sebuah chip FTDI yang terdapat pada board berfungsi menterjemahkan bentuk komunikasi ini melalui USB dan akan tampil sebagai Virtual Port di komputer.
Pada Arduino Software (IDE) terdapat monitor serial yang memudahkan data textual untuk dikirim menuju Arduino atau keluar dari Arduino. Lampu led TX dan RX akan menyala berkedip-kedip ketika ada data yang ditransmisikan melalui chip FTDI USB to Serial via kabel USB ke komputer. Untuk menggunakan komunikasi serial dari digital pin, gunakan SoftwareSerial libraryChip ATmega328p juga mendukung komunikasi I2C (TWI) dan SPI. Di dalam Arduino Software (IDE) sudah termasuk Wire Library untuk memudahkan anda menggunakan bus I2C.
Untuk menggunakan komunikasi SPI, gunakan SPI library.
2.3.6 Reset Otomatis (software)
Biasanya, ketika anda melakukan pemrograman mikrokontroller, anda harus menekan tombol reset sesaat sebelum melakukan upload program. Pada Arduino Uno, hal ini tidak lagi merepotkan anda. Arduino Uno telah dilengkapi dengan auto reset yang dikendalikan oleh software pada komputer yang terkoneksi. Salah satu jalur flow control (DTR) dari ATmega16U pada Arduino Uno R3 terhubung dengan jalur reset pada ATmega328 melalui sebuah kapasitor 100nF. Ketika jalur tersebut diberi nilai LOW, mikrokontroller akan di reset. Dengan demikian proses uploadakan jauh lebih mudah.
2.4. LCD (Liquid Crystal Display)
Sebagai antar muka pada tangki pemanas ini menggunakan LCD 16x2 karakter.
LCD akan menampilkan keadaan yang terjadi pada tangki. 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 atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik.
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.
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 :
• DDRAM (Display Data Random Access Memory) merupakan memori tempat karakter yang akan ditampilkan berada.
• CGRAM (Character Generator Random Access Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan.
• 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.
Register control yang terdapat dalam suatu LCD diantaranya adalah.
• 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 keDDRAM. Penulisan data pada register akan menempatkan data tersebut keDDRAM sesuai dengan alamat yang telah diatur sebelumnya.
Pin, kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu LCD (Liquid Cristal Display) diantaranya adalah :
• 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.
• 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.
• Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data, sedangkan high baca data.
• Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.
• 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 LCD 16x2
2.5. Pemrograman Bahasa C
Bahasa C adalah bahasa pemrograman yang dapat dikatakan berada di antara bahasa beraras rendah dan beraras tinggi.Bahasa beraras rendah artinya bahasa yang berorientasi pada mesin dan beraras tinggi berorientasi pada manusia.Bahasa beraras rendah, misalnya bahasa assembler, bahasa ini ditulis dengan sandi yang dimengerti oleh mesin saja, oleh karena itu hanya digunakan bagi yang memprogram mikroprosesor.
Bahasa beraras rendah merupakan bahasa yang membutuhkan kecermatan yang teliti bagi pemrogram karena perintahnya harus rinci, ditambah lagi masing-masing pabrik mempunyai sandi perintah sendiri.Bahasa tinggi relatif mudah digunakan, karena ditulis dengan bahasa manusia sehingga mudah dimengerti dan tidak tergantung mesinnya.Bahasa beraras tinggi biasanya digunakan pada komputer.
Kelebihan Bahasa C:
• Bahasa C tersedia hampir di semua jenis computer.
• Kode bahasa C sifatnya adalah portable dan fleksibel untuk semua jenis computer.
• Bahasa C hanya menyediakan sedikit kata-kata kunci. hanya terdapat 32 kata kunci.
• Proses executable program bahasa C lebih cepat
• Dukungan pustaka yang banyak.
• C adalah bahasa yang terstruktur
• Bahasa C termasuk bahasa tingkat menengah
Penempatan ini hanya menegaskan bahwa c bukan bahasa pemrograman yang berorientasi pada mesin yang merupakan ciri bahasa tingkat rendah, melainkan berorientasi pada objek tetapi dapat dinterprestasikan oleh mesin dengan cepat, secepat bahasa mesin.Inilah salah satu kelebihan c yaitu memiliki kemudahan dalam menyusun programnya semudah bahasa tingkat tinggi namun dalam mengesekusi program secepat bahasa tingkat rendah.
Kekurangan Bahasa C:
• Banyaknya operator serta fleksibilitas penulisan program kadang-kadang membingungkan pemakai.
• Bagi pemula pada umumnya akan kesulitan menggunakan pointer.
2.5.1 Mengkopilasi Program
Suatu source program C baru dapat dijalankan setelah melalui tahap kompilasi dan penggabungan. Tahap kompilasi dimaksudkan untuk memeriksa source-program sesuai dengan kaidah-kaidah yang berlaku di dalam bahasa pemrograman C. Tahap kompilasi akan menghasilkan relocatable object file. File-file objek tersebut kemudian digabung dengan perpustakaan-fungsi yang sesuai. untuk menghasilkan suatu executable-program.Shortcut yang digunakan untuk mengkompile:
• ALT + F9 → dipakai untuk melakukan pengecekan jika ada error pada program yang telah kita buat.
• CTRL + F9 → dipakai untuk menjalankan program yang telah kita buat atau bisa juga dengan mengklik tombol debug pada tool bar.
Gambar 2.6 Kompilasi Program
2.5.2 Struktur Bahasa Pemrograman C
1. Header Fileadalah berkas yang berisi prototype fungsi. definisi konstanta. dan definisi variable. Fungsi adalah kumpulan code C yang diberi nama dan ketika nama tersebut dipanggil maka kumpulan kode tersebut dijalankan.
Contoh :
stdio.h math.h conio.h
2. Preprosesor Directive (#include) adalah bagian yang berisi pengikutsertaan file atau berkas-berkas fungsi maupun pendefinisian konstanta.
Contoh:
#include <stdio.h>
#include phi 3.14
3. Voidartinya fungsi yang mengikutinya tidak memiliki nilai kembalian(return).
4. Main ( )fungsi yang pertama kali dijalankan ketika program dieksekusi.tanpa fungsi main suatu program tidak dapat dieksekusi namun dapat dikompilasi.
5. Statementadalah instruksi atau perintah kepada suatu program ketika program itu dieksekusi untuk menjalankan suatu aksi.Setiap statement diakhiri dengan titik-koma (;).
2.5.3 Kata Kunci (Keyword)
Kata kunci-kata kunci yang terdapat di C, sebagai berikut:
Tabel 2.2Kata Kunci
Auto Break Case Char
Const Continue Default Do
Double Else Enum Extern
Float For Goto If
Int Long Register Return
Short Signed Sizeof Static
Struct Switch Typedef Union
Unsigned Void Volatile While
2.5.4 Identifier
Identifier atau nama pengenal adalah nama yang ditentukan sendiri oleh pemrogram yang digunakan untuk menyimpan nilai, misalnya nama variable, nama konstanta, nama suatu elemen (misalnya: nama fungsi, nama tipe data, dll). Identifier punya ketentuan sebagai berikut :
1. Maksimum 32 karakter (bila lebih dari 32 karakter maka yang diperhatikan hanya 32 karakter pertama saja).
2. Case sensitive: membedakan huruf besar dan huruf kecilnya.
3. Karakter pertama harus karakter atau underscore ( _ ) . selebihnya boleh angka.
4. Tidak boleh mengandung spasi atau blank.
5. Tidak boleh menggunakan kata yang sama dengan kata kunci dan fungsi.
2.5.5 Variabel
Variabel adalah identifier yang nilainya dapat berubah atau diubah selama programberjalan (dieksekusi). Pengubahnya adalah user atau proses.
• Deklarasi variabel (tipe_data nama_variabel;)
Variabel yang akan digunakan dalam program haruslah dideklarasikan terlebihdahulu. Pengertian deklarasi di sini berarti memesan memori dan menentukan jenisdata yang bisa disimpan di dalamnya.
Contoh :
• Inisialisasi variabel (tipe_data nama_variabel = nilai;)
2.5.6 Konstanta
Konstanta adalah identifier yang nilainya tetap selama program berjalan/dieksekusi.Cara untuk mengubahnya hanya melalui source kodenya saja seperti halnya variabel, konstanta juga memiliki tipe.Penulisan konstanta mempunyai aturantersendiri, sesuai dengan tipe masing-masing.
1. Konstanta karakter misalnya ditulis dengan diawali dan diakhiri dengan tandapetik tunggal, contohnya : ‘A’ dan ‘@’.
2. Konstanta integer ditulis dengan tanda mengandung pemisah ribuan dan tidakmengandung bagian pecahan, contohnya : –1 dan 32767.
3. Konstanta real (float dan double) bisa mengandung pecahan (dengan tandaberupa titik) dan nilainya bisa ditulis dalam bentuk eksponensial (menggunakan tanda e), contohnya : 27.5f (untuk tipe float) atau 27.5 (untuk tipe double) dan2.1e+5 (maksudnya 2,1 x 105 ).
4. Konstanta string merupakan deretan karakter yang diawali dan diakhiri dengan tanda petik-ganda (“), contohnya :“Pemrograman Dasar C”.
Contoh :
2.5.7 Tipe Data Dasar
Data merupakan suatu nilai yang bisa dinyatakan dalam bentuk konstanta atau variabel.Konstanta menyatakan nilai yang tetap, sedangkan variabel menyatakan nilai yang dapat diubah-ubah selama eksekusi berlangsung.
Tabel 2.3 Ukuran Memori untuk Tipe Data Tipe Data Ukuran Memori Kawasan
unsigned char 8 bits 0 s/d 255
Char 8 bits -128 s/d 127
short int 16 bits -32.768 s/d 32.767 unsigned int 32 bits 0 s/d 4.294.967.295
Int 32 bits -2.147.483.648 s/d 2.147.483.647
unsigned long 32 bits 0 s/d 4.294.967.295
Enum 16 bits -2147483.648 to 2.147.483.648
Long 32 bits -2.147.483.648 s/d 2.147.483.647
Float 32 bits 3,4 x 10-38 s/d 3,4 x 10+38
Double 64 bits 1.7 x 10-308 to 1.7 x 10+308 long double 80 bits 3.4 x 10-4932 to 3.4 x 10+4932 near (pointer) 32 bits not applicable
far (pointer) 32 bits not applicable
Untuk mengetahui ukuran memori bisa dipakai fungsi sizeof (<tipe_data>).
Catatan:Ukuran dan kawasan dari masing-masing tipe data adalah bergantung pada jenis mesin yang digunakan (misalnya mesin 16 bit bisa jadi memberikan hasil berbeda dengan mesin 32 bit).Untuk menampilkan hasil output dibutuhkan kode format, berikut adalah daftar kode format:
Tabel 2.4 Daftar Kode Format Kode
format
Kegunaan
%c Menampilkan sebuah karakter
%s Menampilkan nilai string
%d Menampilkan nilai decimal integer
%i Menampilkan nilai decimal integer
%u Menampilkan nilai decimal integer tidak bertanda (unsigned integer)
%ld Menampilkan nilai decimal long integer
%lu Menampilkan nilai decimal long integer tak bertanda
%li Menampilkan nilai decimal long integer
%hu Menampilkan nilai decimal short integer tak bertanda
%hi Menampilkan nilai decimal short integer
%x Menampilkan nilai heksa decimal integer
%o Menampilkan nilai okta integer
%f Menampilkan nilai pecahan / float
%e Menampilkan nilai float scientific
%g Sebagai pengganti %f atau %e tergantung yang terpendek
%lf Menampilkan nilai pecahan double
%le Menampilkan nilai pecahan double
%lg Menampilkan nilai pecahan double
%p Menampilkan suatu alamat memory untuk pointer
Contoh:
2.6. Power Supply
Catu daya merupakan bagian yang berfungsi untuk menyediakan daya untuk daya rangkaian.Ada dua macam catu daya, yaitu catu daya tegangan tetap dan catu daya variable.Catu daya tegangan tetap adalah catu daya yang tegangan keluarannya tetap dan tidak bisa diatur.Catu daya variable merupakan catu daya yang tegangan
keluarannya dapat diubah/diatur. Catu daya yang baik selalu dilengkapi dengan regulator tegangan. Tujuan pemasangan regulator tegangan pada catu daya adalah untuk menstabilkan tegangan keluaran apabila terjadi perubahan tegangan masukan pada catu daya. Fungsi lain dari regulator tegangan adalah untuk perlindungan dari terjadinya hubung singkat pada beban. Salah satu tipe regulator tegangan tetap adalah LM78xx. Regulator tegangan tipe LM 78xx adalah salah satu regulator tegangan tetap dengan tiga terminal, yaitu terminal Vin , GND dan Vout. Tegangan keluaran dari regulator LM78xx memungkinkan regulator untuk dipakai dalam sistem logika, instrumentasi dan Hifi.Regulator tegangan LM 78xx dirancang sebagai regulator tegangan tetap, meskipun demikian dapat juga keluaran dari regulator ini diatur tegangan dan arusnya melalui tambahan komponen eksternal.Cara pemasangan dari penerapan dari regulator tegangan tetap LM 78xx pada catu daya dapat dilihat pada gambar 2.7 berikut.
Gambar 2.7 Penerapan Regulator Tegangan Tetap LM 78XX
Regulator tegangan tetap LM 78xx dibedakan dalam tiga versi yaitu LM 78xxC, LM 78lxx dan LM 78Mxx. Arsitektur dari regulator tegangan tersebut sama, yang membedakan adalah kemampuan mengalirkan arus pada regulator Perangkat elektronika mestinya dicatu oleh supplay arus searah DC (direct current) yang stabil agar dapat bekerja dengan baik. Baterai atau accu adalah sumber catu daya DC yang paling baik.Namun untuk aplikasi yang membutuhkan catu daya yang tegangan tersebut.Regulator tegangan tetap LM 78xx dibedakan dalam tiga versi yaitu LM 78xxC, LM 78lxx dan LM 78Mxx. Arsitektur dari regulator tegangan tersebut sama, yang membedakan adalah kemampuan mengalirkan arus pada regulator tegangan tersebut.
Adaptor adalah sebuah rangkaian transformator yang dapat merubah arus AC menjadi arus DC. Dari penguatan inilah selanjutnya disebut power supply atau
penguat catu daya. Panjang pendeknya gulungan sekunder pada trafo adaptor akan mempengaruhi besar kecilnya sumber tegangan volt. Sedang besar kecilnya diameter kawat yang digunakan akan mempengaruhi besar kecilnya arus dalam amper yang diperoleh.
Pada sebuah trafo tenaga yang di tancapkan AC pada primernya, kumparan sekunder akan timbul arus yang berlawanan (DC). Arus yang keluar akibat imbas ini sebenarnya secara menyeluruh belum rata.Karena itu perlu disearahkan dan distabilkan. Kurang tertibnya rangkaian stabilizer akan menyebabkan bunyi derau pada pesawat yang sedang distel.
Perangkat elektronika mestinya dicatu oleh supply arus searah DC (direct current) yang stabil agar dapat bekerja dengan baik. Baterai atau accu adalah sumber catu daya DC yang paling baik.Namun untuk aplikasi yang membutuhkan catu daya yang lebih besar, sumber dari baterai tidak cukup.Sumber catu daya yang besar adalah sumber arus bolak-balik (alternating current) dari pembangkit tenaga listrik.
Untuk itu diperlukan suatu perangkat catu daya yang dapat mengubah arus AC menjadi arus DC.Banyak peralatan elektronika yang tidak dilengkapi dengan adaptor atau catu daya tetap, misalnya radio dan tape rekorder kecil.Selain dengan baterai kering, kita dapat menyediakan catu daya dengan rangkaian penyearah yang tegangan keluarannya tetap dan stabil, serta biaya murah.Adaptor murah yang dipasaran biasanya tidak dilengkapi dengan stabilisator dan kemampuan arusnya belum tentu sesuai dengan peralatan kita.
2.6.1 Rangkaian Power Supplay Adaptor (PSA)
Ketika switch(s1) ditutup (On), arus dari sumber DC 12Volt akan mengalir menuju diode yang berfungsi sebagai pengaman polaritas. Kondensator C5 yang berfungsi sebagai filter dapat dihilangkan jika tegangan input merupakan tegangan DC stabil misalnya dari sumber baterai (Accu/Aki).
Pada power supply ini menggunakan IC LM7805. IC LM7805 merupakan salah satu tipe regulator tetap. Regulator tegangan tipe ini merupakan salah satu regulator tegangan tetap dengan tiga terminal, yaitu terminal Vin, Gnd, Vout.Setelah melalui IC 7805, tegangan akan diturunkan menjadi 5 Volt stabil. Fungsi C6 adalah sebagai filter terakhir yang berfungsi mengurangi noice(ripple tegangan) sedangkan
LED yang dipasang dengan resistor berfungsi sebagai indicator.Pada umumnya power supply selalu dilengkapi dengan regulator tegangan. Tujuan pemasangan regulator tegangan pada power supply adalah untuk menstabilkan tegangan keluaran apabila terjadi perubahan tegangan masukan pada power supply. Fungsi lain dari regulator tegangan adalah untuk perlindungan dari terjadinya hubung singkat pada beban. IC LM7805 mampu mengeluarkan tegangan +5V dengan memberikan kapasitor pada masing-masing kakinya. Rangkaian penyearah gelombang penuh kemudian dilanjutkan dengan filter kapasitor C yang dipasang setelah diode bridge.
Dengan filter ini bentuk gelombang tegangan keluarnya bisa menjadi rata atau terjadinya pengosongan dan pengisian terhadap kapasitor yang disebut tegangan rippel.
Rangkaian regulator ini dapat dipakai untuk menurunkan tegangan 12 volt pada sebuah perangkat elektronika atau pada sebuah kendaraan menjadi stabil.Power supply ini juga menggunakan IC LM 7805 yang berfungsi sebagai regulator. Regulator tegangan dengan menggunakan komponen utama IC (integrated circuit) mempunyai keuntungan karena lebih kompak (praktis) dan umumnya menghasilkan penyetabilan tegangan yang lebih baik. Fungsi-fungsi seperti pengontrol, sampling, komparator, referensi, dan proteksi yang tadinya dikerjakan oleh komponen diskrit, sekarang semuanya dirangkai dan dikemas dalam IC. Regulator yang menggunakan IC LM 7805 selalu menghasilkan keluaran yang bernilai positif.
Gambar 2.8 Rangkaian PSA
BAB 2
PERANCANGAN ALAT DAN PEMBUATAN SISTEM
3.1 Perancangan Blok Diagram Sistem
Untuk mempermudah dalam mempelajari dan memahami cara kerja alat ini, maka sistem perancangan dibuat berdasarkan diagram blok dimana tiap blok mempunyai fungsi dan cara kerja tertantu. Adapun diagram blok dari sistem yang dirancang adalah sebagai berikut.
Gambar 3.1. Diagram Blok
Sumber cahaya berupa lampu led putih, memancarkan cahaya yang akanmengenai kaca berisi sampel larutan beta karoten, sinar yang sudah melewati kacasampel diteruskan mengenai sensor warna TCS230. keluaran sensor akan diproses dimikrokontroller dan hasilnya akan terbaca pada rangkaian LCD M1632.
3.2 Fungsi Tiap Blok
• Blok PSA 5 V : sebagai sumber tegangan DC pada rangkaian
• Blok TCS34725 : sebagai sensor yang digunakan untukmembaca warna
• Blok ATMega328P : sebagai pengolahpembacaan hasil yang diberikan oleh sensor
• Blok LCD :sebagai pembacaan besaran tegangan dari mikrokontroller
start
Inisialisasi sistem
berhasil
tidak
Pembacaan TCS34725
Dikuatkan oleh pengkondisi sinyal
Mikrokontroler Atmega328p
Hasil pembacaan
end LCD 16 X 2 3.3 Flowchart Sistem
Gambar 3.2 Flowchart Sistem Keterangan:
− Aktifkan sensor TCS34725.
− Mikrontroler memproses data yang diberikan sensor dengan diberi rumusan yang telah ditetapkan.
− Hasil dari proses yang dilakukan mikrokontroler akan ditampilkan hasilnya pada display LCD.
3.4 Rangkaian Pengujian LCD
Adapun program yang diisikan ke mikrokontroller untuk menampilkan karakter pada display LCD adalah sebagai berikut:
lcd_init(16);
lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("Yunita Sari Ananda Siregar");
lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf("172411025");
delay_ms(1000);
lcd_clear();
Gambar 3.3 Rangkaian LCD
Gambar 3.4 Hasil Percobaan LCD
3.5 Rangkaian Sensor
Pengujian rangkaian sensor warna TCS34725 dapat dilakukan dengan menggunakanrangkaian seperti dibawah ini:
Gambar 3.5 Rangkaian Sensor
3.5.1 Hasil Pengujian Sensor
Berdasarkan hasi pengujian rangkaian sensor warna TCS34735 yang mengacu pada gambar 3.5 maka diperoleh data seperti table dibawah ini:
Table 3.1 Hasil Pengujian Sensor
3.6 Pengujian Mikrokontroler Atmega328p
Pengujian pada rangkaian mikrokontroler Atmega328p ini dapat dilakukan dengan menghubungkan rangkaian ini dengan rangkaian power supply sebagai sumber tegangan. Pin 13 apabila diberikan logika high maka akan mengeluarkan tegangan sebesar 4,52 Volt . Langkah selanjutnya adalah memberikan program sederhana pada mikrokontroler Atmega328p untuk menguji port port yang terdapat pada Atmega328p, program yang diberikan adalah sebagai berikut:
//PROGRAM PENGUJIAN PORT void setup()
{ pinMode(13, OUTPUT);
}
void loop()
{digitalWrite(13, HIGH);
delay(1000);
}
Gambar 3.6 Rangkaian Mikrokontroler ATMega328p
Gambar 3.7 Mikrokontroler Atmega328p
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengukuran dan Hasil Pengukuran Sistem
Untuk mengetahui kinerja dari sistem pendeteksi apakah sesuai dengan harapan, maka perlu dilakukan pengukuran terhadap alat tersebut.Pengukuran yang dilakukan meliputi pengukuran sensor warna dengan tujuan melihat kinerja dan sensor warna dengan tujuan untuk melihat kinerja dari sensor warna dalam mengukur frekuensi warna RGB.Setelah semua rangkaian bekerja dengan secara normal, maka dilakukan pengujian secara keseluruhan.
4.1.1 Pengukuran Sensor Warna
Pengukuran dilakukan dengan metode membandingkan nilai alat yang sudah dibuat.Pengukuran dilakukan terhadap 3 warna berbeda dan wortel. Sehingga dapat diperoleh atau percobaan sebagai berikut:
Tabel 4.1 Pengukuran Sensor Warna Warna Hasil Nilai RGB yang Diuji
R G B
Merah 1405 602 551
Hijau 553 936 597
Biru 501 1103 1519
Wortel 826 565 426
4.2 Kalibrasi Alat
Kalibrasi adalah alat menetukan konvensional nilai pemasukan alat ukur dan bahan ukur dengan cara membandingkan terhadap standar ukur. Pengujian sensor warna TCS35725 dilakukan dengan sebuah data yakni nilai standart warna internasional.
Table 4.2 Nilai RGB dengan pembanding standart warna internasional
Warna
Hasil Nillai RGB yng diuji
Nilai Standart Warna Internasional
(Pembanding)
Ralat (%)
R G B R G B R G B
Merah 1405 602 551 225 0 0 5,24
%
Hijau 553 936 597 0 225 0 3,16 %
Biru 501 1103 1519 0 0 0 5,75%
Dari tabel 4.2 maka hasil presentasi ralat warna dapat dihitung:
ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑗𝑖𝑎𝑛 𝑎𝑙𝑎𝑡 − ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑎𝑙𝑎𝑡 𝑝𝑒𝑚𝑏𝑎𝑛𝑑𝑖𝑛𝑔
% = ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑗𝑖𝑎𝑛 𝑎𝑙𝑎𝑡 𝑝𝑒𝑚𝑎𝑏𝑛𝑑𝑖𝑛𝑔 𝑥 100%
1. Merah
2. Hijau
% 𝑅 = 1405 − 255 225 936 − 255
𝑥 100% = 5,24%
3. Biru
% 𝑅 =
225 𝑥 100% = 3,16%
% 𝑅 = 1519 − 255
225 𝑥 100% = 5,75%
Pengukuran kadar beta karoten dengan sensor warna menunjukkan nilai kesalahan relatif sebesar 4,7%. Adanya kesalahan pengukuran kadar beta karoten ini disebabkan karena penyimpangan yang kurang stabil dan human error
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Setelah melakukan perencanaan dan pembuatan sistem kemudian dilakukan pengujian dan analisanya, maka dapat diambil beberapa kesimpulan tentang sistem kerja alat ini, yaitu sebagai berikut:
1. Perancangan alat ini menggunakan perangkat hardware yang terdiri dari:
sensor TCS34725 sebagai penentu nilai RGB dan kecerahan warna, mikrokontroler Atmega328p sebagai memori penyimpan perintah pada perangkat-perangkat yang lainnya, dan LCD M1632 untuk menampilkan keluaran dalam bentuk tulisan berdasarkan perintah mikrokontroler.
2. Pembuatan software menggunakan bahasa pemrograman C. Pertama dibuat program menampilkan karakter nama dan nim. Setelah dibuat timer 1 sekon, selanjutnya dibuat program untuk menampilkan hasil pada lcd dalam bentuk desimal.
3. Modul sensor dapat bekerja dengan baik jika posisi peletakan sensor tidak berubah dan harus pada kondisi cahaya yang stabil. Hasil pengujian menunjukkan bahwa untuk sampel dengan terlihat keberadaan betakaroten.
Pengukuran kadar beta karoten dengan sensor warna menunjukkan nilai kesalahan relatif sebesar 4,7%. Adanya kesalahan pengukuran kadar betakaroten ini disebabkan karena penyimpangan yang kurang stabil dan human error.
5.2. Saran
1. Sebaiknya jika alat ini ingin dikembangkan lebih lanjut lagi menggunakan komputer yang memiliki prosesor tinggi agar pengujiaan alat lebih detail.
2. Alat ini belum memiliki hasil yang dikatakan sempurna karena memiliki banyak kendala dan sebaiknya jika ingin dikembangkan lagi lebih dapat teliti pada pemakaian sensor yang lain.
3. Sebaiknya alat perlu program khusus kalibrasi warna agar saat digunakan warna menyesuaikan dengan intensitas cahaya pada tempat tersebut.
DAFTAR PUSTAKA
Ahmed, F. dan Darntonn-Hill, I. 2004. Defisiensi Vitamin A. Dalam: Gibney, M. J., Margetts, B. M., Kearney, J. M., dan Arab, L. (eds). 2004. Gizi Kesehatan Masyarakat. Terjemahan Andy Hartono. 2008. Jakarta: EGC.
Astawan.M dan Andreas L.K, 2008.Khasiat Warna-Warni Makanan. PT Gramedia.
Jakarta.
E.Brady,James, 1998.Kimia Universitas. Erlangga. Jakarta.
Sutrisno, 1986.Eletronika 1 Teori dan Penerapannya.ITB. Bandung.
Zemansky, Sears, 1962. Fisika untuk Universitas – Listrik dan Magnet.Bina Cipta.
Bandung.
http://elektronika-dasar.web.id/lcd-liquid-cristal-display-dot-matrix-2x16-m1632/
Diakses pada tanggal 16 Juli 2020 pukul 15.00 WIB http://snf-unj.ac.id/kumpulan-prosiding/snf2016/
Diakses pada tanggal 16 Juli 2020 pukul 15.00 WIB
Winarno, F, 2004. Kimia Makanan dan Gizi.PT Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.
Lampiran I Rangkaian Alat
Lampiran II Program Alat
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(9, 8, 7, 6, 5, 4);
void setup()
{// put your setup code here, to run once:
lcd.begin(16, 2);
Serial.begin(9600);
pinMode(pTrig, OUTPUT);
pinMode(pEcho, INPUT);
lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Yunita Sari Ananda Siregar");
lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("172411025 ");
delay(5000);
lcd.clear();
}
// instância para variáveis do sensor uint16_t r, g, b, c, colorTemp, lux;
// leitura de dados de tons de cores e luminosidade tcs.getRawData(&r, &g, &b, &c);
// cálculo dos níveis de cores
colorTemp = tcs.calculateColorTemperature(r, g, b);
// cálculo de nível de luminosidade lux = tcs.calculateLux(r, g, b);
// se claridade for menor que 5000, então if(c < 5000){
if (r>b && r>g){ // tom vermelho maiores que azul e verde lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("");
delay(1000);
}
else if(g>r && g>b){// tom verde maiores que azul e vermelho lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("Verde ");
delay(1000);
}
else if(b>r && b>g){ // tom azul maiores que vermelho e verde lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("");
delay(1000);
} } }}
Lampiran III Gambar Alat
Lampiran IV Gambar Sampel
DATA SHEET SENSOR WARNA TCS34725
DATA SHEET ARDUINO PRO MINI BOARD
Power 8MH z/.3Vvmuon&)orl6 M Hz Q Vve om)
The Arduino Pro can be powered via the USB header, with a battery, or with an external power supply.
The battery power jack is a JST header. A power jack for an external supply can be soldered to the board.
The power pins are as follows:
• VO'f. The voltage supplied to the board from a battery or the DC power jack (according to the position of the switch). You can supply voltage through this pin, or, if supplying voltage via a battery or DC power supply, aooess it through this pin.
• VCC. The regulated power supply on the board. This comes from the battery or DC power supply via the regulator, or from the USB-to-TTL Serial convertor.
The ATmegai68 has i6 KB of dash memory for storing code (of which z RB is used for the bootloader).
It has i RB of SRAM - s iz bytes of EEPROM (which can be read and written with the EEPROM library). The ATmega3 has 3> h, z RB of SRAM, and i RB of EEPROM.
Each of the iq digital pins on the Pro can be used as an input or output, using pinMode(), di W te , and digitalRead() functions. They operate at 3 3 •° ts. Each pin can provide or receive a maxim- ° 4 mA and has an internal pull-up resistor (disconnected by default) off -s kOhms. In addition, some pins have specialized functions:
• Serial: o (RX) and z (TR). Used to receive (RX) and transmit (TX) TTL serial data. These pins are connected to the TX-o and RX-i pins of the six pin header.
• External Interrupts: a and 3. These pins can be configured to trigger an interrupt on a low value, a rising or falling edge, or a change in value. See the attaehlnterrupt() function for details.
• PWM: 3, 5, fi, 9, zo, and aa. Provide 8-bit PWM output with the analoeWrite() function.
• SPI: an (M), In (MOSI), aa (MISO), xg (SCKj. These pins support SPI communication, which, although provided by the underlying hardware, is not currently included in the Arduino language.
• LRD: . There is a built-in LED connected to digital pin i3 When the pin is HIGH value, the LED is on, when the pin is LDW, it's off.
The Pro has 6 analog inputs, each of which provide io bits of resolution (i.e. iozq different values). By default they measure from ground to VCC, though is it possible to change the upper end of their range using the AREF pin and some low-level code. Addiñonally, some pins have specialized functionality:
• I°C: 4 ysDx) ana ySCL). Support I•C (TWI) communicañon using the Wire1i4irarv.
There are a couple of other pins on the board:
• ARHF. Reference voltage for the analog inputs. Used with analogReferenee(}.
• Reset. Bring this line IDW to reset the microcontroller. Typically used to add a reset button to shields which block the one on the board.
See also the mapping between Arduino pins and ATmegai68 ports.
The Arduino Pro has a number of faciliñes for communicañng with a computer, another Arduino, or other microcontrollers. The ATmegai68 and ATmega3z8 provide UART TTL serial communicañon, which is available on digital pins o (RX) and i (TX). The Arduino software includes a serial monitor which allows simple textual data to be sent to and from the Arduino board via a USB connection.
A SoftwareSerial library allows for serial communicañon on any of the Pro’s digital pins.
The ATmegai68 and ATmega3 also support ICC (TWI) and SPI communicañon. The Arduino software includes a Wire library to simplify use of the I2C bus; see the documentation for details. To use the SPI communication, please see the ATmegai68 or ATmega3z8 datasheet.
The Arduino Pro can be programmed with the Arduino software o oa . For details, see the reference and tutorials.
The ATmegai68 or ATmega3z8 on the Arduino Pro comes prebumed with a bootloader that allows you to upload new oode to it without the use of an external hardware programmer. It communicates using the original STR5oo protocol e(refrenoe, duhe es .
You can also bypass the bootloader and program the ATmegai68 or ATmega3 through the ICSP (In- Circuit Serial Programming) header; see these instructions for details.
Rather then requiring a physical press of the reset button before an upload, the Arduino Pro is designed in a way that allows it to be reset by software running on a connected computer. One of the pins on the six-pin header is connected to the reset line of the ATmegai68 or ATmega3 via a ioo nanofamd capacitor. This pin connects to one of the hardware flow control lines of the USB-to-serial convenor connected to the header: RTS when using an FTDI cable, DTR when using the Sparkfun breakout board. When this line is asserted (taken low), the reset line drops long enough to reset the chip. The Arduino software uses this capability to allow you to upload code by simply pressing the upload button in the Arduino envimnment. This means that the bootloader can have a shorter ñmeout, as the lowering of the reset line can be well-coordinated with the start of the upload.
This setup has other implications. When the Pro is connected to either a computer running Mac OS X or Linux, it resets each time a connection is made to it from software (via USB). For the following half- seoond or so, the bootloader is miming on the Pro. While it is programmed to ignore malformed data (i.e. anything besides an upload of new code), it will interoept the first few bytes of data sent to the board after a connection is opened. If a sketch running on the board receives one-time configuration or other data when it frrst starts, sure that the software with which it oommunicates waits a second after opening the connection and before sending this data.
The maximum length and width of the Pro PCB are z.o5 and z.io inches respectively, with the six pin header and power switch extending slightly beyond the edges. Four screw holes allow the board to be attached to a surfâoe or case. Note that the distance between digital pins 7 d 8 is i6o mil (o.i6"), not an even mulñple of the ioo mil spacing of the other pins.
