1
ALAT UKUR TERMOMETER DIGITAL BERBASIS INFRARED DENGAN ATMEGA 328P
PROJEK AKHIR 2
YENY PUTRI BAGARIANG 162411065
PROGRAM STUDI METROLOGI DAN INSTRUMENTASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2019
PERNYATAAN
ALAT UKUR TERMOMETER DIGITAL BERBASIS INFRARED DENGAN ATMEGA 328P
PROJEK AKHIR 2
Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbenya.
Medan, Juli 2019
Yeny Putri Bagariang NIM: 162411065
LEMBAR PENGESAHAN
Judul : Alat Ukur Termometer Digital Berbasis Infrared Dengan Atmega 328p
Kategori : Projek Akhir 2
Nama : Yeny Putri Bagariang
Nomor Induk Mahasiswa : 162411065
Program Studi : D3 Metrologi dan Instrumentasi
Departemen : Fisika
Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Disetujui di Medan, Juli 2019
Disetujui Oleh
Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi FMIPA USU
Ketua, Dosen Pembimbing
Dr.Diana Alemin Barus, M.Sc Dr.Syahrul Humaidi, M.Sc
NIP. 196607291992032002 NIP. 196505171993031009
Telah dibuat alat Termometer digital berbasis infrared menggunakan sebuah sensor Infra merah yang digunakan untuk mendeteksi suhu. Termometer digital infrared ini juga menggunakan AT MEGA 328P yang berfungsi sebagai pengolah data. Kelebihan dari alat ini dari termometer digital non-infrared atau termometer jenis lainnya, alat ini dapat mendeteksi suhu suatu objek tanpa menyentuhnya dan juga menghasilkan suhu yang lebih akurat. Cara penggunaannya hanya diarahkan ke media atau benda yang akan diukur suhunya, maka alat ini akan membaca suhu dari media tersebut.
Kata-Kunci : Inframerah, Mikrokontroller, Suhu, Termometer.
ABSTRACT
An infrared thermometer has been prepared by using Infrared sensor to detect the temperature.
This infrared digital thermometer also used AT MEGA 328P as a data processor. Advantages of this tool from non-infrared digital thermometer and other types of thermometers, this tool can detect the temperature of an object without touching it and produce a more accurate temperature. The usage only directed to the media or objects will be measured temperature, then this tool will detect the temperature of the media.
Key words: Infrared, Microcontroller, Temperature, Thermometer
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang memberikan rahmat dan kasih karunia- NYA sehingga Tugas Akhir yang berjudul “Alat Ukur Termometer Digital Berbasis Infrared Dengan Atmega328”, dapat diselesaikan dengan baik.
Penyusunan Tugas Akhir diajukan untuk memenuhi salah satu syarat dalam menempuh ujian Projek Ahir 1 pada jurusan Metrologi dan Instrumentasi di Universitas Sumatera Utara.
Disadari sepenuhnya, tanpa bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, penulisan Projek Akhir 1 ini tidak akan dapat diselesaikan dengan baik. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih yang Tulus kepada:
1. Dr.Kerista Sebayang, M.Sc., Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
2. Dr.Diana Alemin Barus, M.Sc., Kepala Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Univeritas Sumatera Utara
3. Junaidi Ginting M.Si, Sekertaris Jurusan Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
4. Dosen Pembimbing Dr. Syahrul Humaidi, M.Sc yang telah meluangkan waktu dan memberikan arahan dengan sabar dalam menyempurnakan penulisan Projek Akhir 1 ini.
5. Seluruh dosen prodi D3 Metrologi dan Instrumentasi yang telah membimbing dan memberikan ilmu pengetahuan dan contoh yang baik
6. Teristimewa Terimakasih kepada ayah tercinta J.Sibagariang dan ibunda tercinta P.br Silaban yang telah mendidik dan membesarkan dengan penuh doa, kasih saying dan kesabaran, dan mendukung dengan moril, materi dan motivasi. Terimakasih juga untuk saudara kandung saya Resti Urliana Siagariang dan Harris Sadar Marulitua Sibagariang.
Terimakasih atas doa dan dukungan yang diberikan, tiada kata-kata yang dapat mewakili ucapan terimakasih selain doa
7. Terimakasih untuk Andry Pakpahan sebagai partner in crime yang tidak hanya sabar namun banyak memberi motivasi, doa serta dukungan untuk menyelesaikan Projek Akhir 2 ini
8. Terimakasih kepada Butet-butetku Pinoppar Lom Tet, Indri Rejeki Siallagan, Novrindah Manungkalit, Ribka Anastasya Sirait , Winda Hotmaida Lubis. Dan juga Batman Squad,
9. Andry Pakpahan, Cistin Yesica Aritonang, Winda Lubis teman seperjuangan yang telah memotivasi dalam menyelesaikan Projek Akhir 2
10. Seluruh teman-teman seperjuangan Metrologi dan Instrumentasi stambuk 2016 yang kompak, saling membantu, selalu memberi semangat dan memberi kritik dan saran yang sangat membangun
Disadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penulisan Projek Akhir 2. Diharapkan kritik dan saran yang membangun untuk perbaikan selanjutnya. Semoga apa yang terkandung dalam laporan ini dapat bermanfaat bagi banyak pihak.
Medan, Juli 2019 Penulis,
Yeny Putri Bagariang NIM: 162411065
Pernyataan
Lembar Pengesahan
Abstrak ……… i
Abstract ……… ii
Kata Pengantar ………. iii
Daftar Isi ……….. v
Daftar Gambar ………. vii
Daftar Tabel …….………. viii
BAB I. PENDAHULUAN ………. 1
1.1 Latar Belakang ………... 1
1.2 Rumusan Masalah ……… 1
1.3 Tujuan Penelitian ……….……… 1
1.4 Batasan Masalah ……….……… 2
1.5 Metode Penelitian ………. 2
1.6 Sistematika Penulisan ……… 2
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ……… 4
2.1 Umum ...……… 4
2.2 Mikrokontroler ...……… 4
2.2.1 Jenis-jenis Mikrokontroler ………... 7
2.2.2 fungsi dan Manfaat Mikrokontroler……..……… 8
2.3 Atmega 328P ...……… 4
2.4 LCD (Liquid Crystal Display)...………… 10
2.4.1 Prinsip Kerja Liquid Crystal Display ……….. 11
2.5 Sensor ...………. 12
2.5.1 Sensor Suhu Inframerah...………... 13
2.5.2 Prinsip Kerja Sensor Inframerah ...……… 14
2.5.3 Aplikasi Sensor Inframerah ...………... 14
2.6 Arduino ...……….. 15
2.6.1 Software Arduino...……….. 17
2.6.2 Jenis-jenis Papan Arduino ...……… 18
2.6.3 Jenis-jenis Arduino ... 19
2.7 Converter LM2596 ...……….. 21
BAB III. METODE PENELITIAN ……….. 18
3.1 Umum………... 25
3.2 Tujuan Perancangan ...…………... 25
3.3 Diagram Blok ...………. 25
3.4 Rangkaian Termometer Digital ... 27
3.5 Flowchart Sistem ... 28
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ……… 22
4.1 Hasil Rancangan Alat Termometer Digital ……… 29
4.2 pengujian Mikrokonteroler ...…...……… 29
4.3 Pengujian LCD ……… 30
4.4 Pengujian Rangkaian Keseluruhan ..………... 31
4.5 Program Keseluruhan Termometer Digital ………... 31
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ………. 26
5.1 Kesimpulan ……… 26
5.2 Saran ……….. 26 DAFTAR PUSTAKA ……….
NO.Gambar Judul Gambar Halaman
2.1. Sistem Minimum 5
2.2. Gambar 2.2 rangkaian sistem minimum 6
2.3. mikrokontroler AVR 7
2.4. Mikrokontroler MCS51 7
2.5. Mikrokontroler PIC 7
2.6 Mikrokontroler ARM 8
2.7 Pin Map ATmega 328P 10
2.8 LCD (Liquid Crystal Display 11
2.9 Sensor suhu inframerah 13
2.10 Rangkaian Alarm Inframerah 15
2.11 Converter LM2596 23
3.1 Diagram blok rangkaian 26
3.2 Rangkaian Termometer Digital 27
3.3 Flowchart Termometer Digital 28
4.1 Hasil Rancangan Alat Keseluruhan 29
4.2 Hasil Pengujian LCD display 31
4.3 Tampilan Hasil Pengujian LCD display 36
DAFTAR TABEL
NO.Tabel Judul Tabel Halaman
4.1. Tabel Keadaan Termometer Ruang Sekitar 32
4.2. Tabel Keadaan Termometer Pada Objek 34
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Seiring dengan perkembangan teknologi dan ilmu pengetahuan, akhir-akhir ini bidang elektronika mengalami kemajuan yang pesat. Dengan kemajuan tersebut, membuat manusia selalu berusaha memanfaatkan teknologi yang ada untuk mempermudah kehidupannya.Misalnya dalam hal pengukuran suhu, pengukuran suhu biasa dilakukan secara manual, yaitu dengan menyentuh objek. Termometer adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengetahui suhu suatu benda. Termometer digital berbasis inframerah merupakan alat ukur untuk mengukur suhu suatu benda atau zat tanpa menyentuh objek. Dalam pemanfaatannya termometer digunakan diberbagai bidang, dari bidang perdagangan, industri sampai dengan perusahaan kesehatan.
Berdasarkan dari penjelasan diatas, maka penulis mencoba merancang dan membuat suatu alat termometer digital berbasis inframerah dengan menggunakan mikrokontroler sebagai pengendali. Pada termometer digital ini menggunakan sensor suhu inframerah GY906 . Setelah disensor lalu hasil akan keluar pada EEPROM (electrically erasablle programmable read-only memory) mikrokontroler ATMega328P. Pada saat termometer digital diarahkan ke benda maka nilainya akan secara otomatis tampil pada LCD (liquid Crystal Display).
1.2 Rumusan Masalah
1. Alat yang dirancang adalah alat deteksi, sehingga fungsi pengukuran hanya sebagai parameter indikasi.
2. Sumber daya energi yang mungkin digunakan adalah aterai, hal ini dikarenakan menyangkut aspek praktis alat.
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah untuk mengetahui suhu badan manusia dengan jarak 3-20 cm tanpa menyentuh badan.
1.4 Batasan Masalah
1. Sensor yang digunakan adalah sensor inframerah GY906 dimana digunakan sebagai input pada sistem perancangan alat detektor.
2
2. Setiap diagram blok rangkaian yang membangun sistem dibahas secara sederhana, dalam arti hanya ditujukan untuk mendapatkan operasi kerja yang cukup memuaskan dan presisi, bukan pada ketelitian yang akurat.
3. Tampilan menggunakan LCD 16 x 2.
1.5 Metode Penelitian
Dalam penelitian tugas akhir ini penulis menggunakan metodologi sebagai berikut 1. Studi Literatur.
Merupakan kajian penulis atas referensi-referensi yang ada baik berupa buku maupun karya-karya ilmiah yang berhubungan dengan penulisan penelitian ini.
2. Mengumpulkan Data
Mengumpulkan data untuk bahan membuat desain rangkaian, spesifikasi alat sejenis, sertaperalatan yang dibutuhkan dan tempat penjualan komponen.
1.6. Sistematika Penulisan
Dalam penyusunan laporan projek akhir 2 ini, pembahasan mengenai alat pengukur kadar keasaman dan tingkat kekeruhan air dibagi atas beberapa bab, antara lain ;
BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini berisikan mengenai latar belakang pembuatan alat, rumusan permasalahan, tujuan penelitian, batasan masalah yang diangkat, metode penelitian dan juga sistematika penulisan laporan.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini berisikan kajian teoritis yang berhubungan dengan alat yang dibuat.Mencakup teori komponen-komponen yang digunakan hingga program pendukung programming pada alat.
BAB III : METODE PENELITIAN
Bab ini berisi mengenai perencanaan pembuatan alat secara keseluruhan, mulai dari gambar rangkaian, diagram blok sistem sampai flowchart pengujian.
BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisikan mengenai proses uji coba alat ukur, prosedur pengoperasian alat, pengolahan data alat dan lain-lain.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisikan kesimpulan laporan projek akhir 2 dan saran-saran terhadap laporan maupun pengembangan alat.
DAFTAR PUSTAKA
Pada bagian ini berisi sumber-sumber kepustakaan yang digunakan dalam penulisan laporan maupun perancangan alat ukur.
4
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Umum
Pengukuran adalah serangkaian proses yang dilakukan untuk mendapatkan sebuah data.
Proses pengukuran umumnya dilakukan dengan membandingkan antara standar ukur dan juga parameter yang akan dijadikan sebagai objek ukur. Jenis pengukuran juga beragam, mulai dari pengukuran panjang, massa, intensitas zat dan lain sebagainya. Pengukuran sendiri memegang peranan penting dalam segala sendi kehidupan. Sistem pengukuran sendiri sudah kita rasakan sejak di dalam kandungan hingga sampai ke liang lahat. Dalam hal ini, berarti pengukuran sendiri telah mengakar dan menjadi pendamping kita dalam kehidupan sehari-hari.Perancangan alat deteksi berbasis digital sudah banyak ditemui sebagai salah satu dampak era digitalisasi.
Berbagai alat ukur menggunakan sistem digitalisasi, mulai dari yang sederhana proses operasinya hingga tingkat terumit sekalipun. Hal ini tentunya mengindikasikan bahwa peranan ilmu pengetahuan sangatlah vital dalam perancangan sistem pengukuran berbasis digital.
2.2 Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah mikroprosesor yang telah dilengkapi dengan memori, IO, dan peripheral dalam satu chip. Dengan kelengkapan tersebut sebuah mikrokontroler dapat melakukan komputasi juga pegontrolan suatu sistem secara mandiri . Namun diperlukan rangkaian tambahan untuk melakukan eksekusi program yang ada di dalam mikrokontroler tersebut. Rangkaian ini biasa disebut dengan rangkaian sistem minimum mikrokontroler. Sistem minimum atau yang biasa disingkat sismin. Merupakan suatu rangkaian dasar pada rangkaian mikrokontroler yang merupakan syarat minimum dari suatu mikrokontroler untuk bekerja.
Rangkaian sistem minimum pada dasarnya terdiri dari komponen kristal, kapasitor nonpolar dan rangkaian suplai tegangan.
Mikrokontroler pada dasarnya adalah komputer dalam satu chip, yang di dalamnya terdapat mikroprosesor, memori, jalur Input/Output (I/O) dan perangkat pelengkap lainnya. Kecepatan pengolahan data pada mikrokontroler lebih rendah jika dibandingkan dengan PC. Pada PC kecepatan mikroprosesor yang digunakan saat ini telah mencapai orde GHz, sedangkan kecepatan operasi mikrokontroler pada umumnya berkisar antara 1 – 16 MHz. Begitu juga
kapasitas RAM dan ROM pada PC yang bisa mencapai orde Gbyte, dibandingkan dengan mikrokontroler yang hanya berkisar pada orde byte/Kbyte. Meskipun kecepatan pengolahan data dan kapasitas memori pada mikrokontroler jauh lebih kecil jika dibandingkan dengan komputer personal, namun kemampuan mikrokontroler sudah cukup untuk dapat digunakan pada banyak aplikasi terutama karena ukurannya yang kompak. Mikrokontroler sering digunakan pada sistem yang tidak terlalu kompleks dan tidak memerlukan kemampuan komputasi yang tinggi. Sistem yang menggunakan mikrokontroler sering disebut sebagai embedded system atau dedicated system. Embeded system adalah sistem pengendali yang tertanam pada suatu produk, sedangkan dedicated system adalah sistem pengendali 6 7 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.
Gambar 2.1 sistem minimum mikrokontroler
Rangkaian sistem minimum berfungsi sebagai pengatur clock pada mikrokontroler. Rangkaian ini sebagai rangkaian penabuh yang digunakan untuk satuan frekuensi pada mikrokontroler. Juga berfungsi sebagai rangkaian minimum untuk melakukan pemrograman mikrokontroler.
Komponen yang berfungsi untuk membangkitkan frekuensi ini adalah komponen kristal.
6
Gambar 2.2 rangkaian sistem minimum
Rangkaian sistem minimum berfungsi sebagai pengatur clock pada mikrokontroler. Rangkaian ini sebagai rangkaian penabuh yang digunakan untuk satuan frekuensi padamikrokontroler. Juga berfungsi sebagai rangkaian minimum untuk melakukan pemrograman mikrokontroler.
Komponen yang berfungsi untuk membangkitkan frekuensi ini adalah komponen kristal. Ada berbagai tipe mikrokontroler yang beredar di pasaran, dalam tugas akhir ini digunakan mikrokontroler ATmega 328P.
Mikrokontroler merupakan suatu terobasan teknologi mikroprosesor dan mikrokomputer yang merupakan teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang yang sangast kecil, Lebih lanjut, mikrokontroler merupakan system computer yang mempunyai satu atau beberapa tugas yang sangat spesifik, berbeda dengan PC (Personal Computer ) yang memiliki beragam fungsi. Tidak seperti sistem komputer yang mampu menanganiberbagai macam program aplikasi, mikrokontrler hanya bisa digunakan untuk suatu aplikasi tertentu saja, perbedaan lainnyaterletak pada perbandingan RAM dan ROM.
Pada sistem komputer perbandingan RAM dan ROM nya besar, artinya program-program penggunba disimpan dalam ruang RAMyang relative besar, sedangkan rutin-rutin antar muka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil, Sedangkan pada mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM –nya yang besar, artinya program kontrol disimpan dalm ROM(bias Masked ROM atau Flash PEROM) yang ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sementara , termasuk register-register yang digunakn pada mikrokontroler yang bersangkutan.
2.2.1 Jenis-jenis Mikrokontroler
Jenis – Jenis Mikrokontroler sebagai berikut:
1. Mikrokontroler AVR
Gambar 2.3 mikrokontroler AVR
Chip mikrokontroler ini yang paling sering digunakan dalam pembuatan modul, project, dan pembelajaran.
2. Mikrokontroler MCS51
Gambar 2.4 Mikrokontroler MCS51
MCS 51 ini cenderung lebih murah dari keluarga AVR, namun dalam segi kualitas dan fitur Keluarga AVR lebih unggul.
3. Mikrokontroler PIC
Gambar 2.5 Mikrokontroler PIC
4. Mikrokontroler ARM
Gambar 2.6 Mikrokontroler ARM
8
2.2.2 Fungsi dan Manfaat Mikrokontroler
Fungsi mikrokontroler ada banyak sekali sampai tidak bisa disebutin semua tapi ada beberapa yang penting – penting saja yaitu :
1.Sebagai Counter
2. Sebagai Decoder dan Encoder 3. Sebagai Flip - Flop
4. Sebagai Pembangkit Osilasi 5. Sebagai Timer / Pewaktu
6. Sebagai ADC ( Analog Digital Converter )
Sebagai prospek, arah perkembangan dunia elektronika saat ini adalah ke embedded system (sistem tertanam) atau embedded electronic (elektronik tertanam). salah satunya dengan menggunakan mikrokontroler. Dengan begitu mikrokontroler memiliki beberapa manfaat dalam bidang industry, misalnya kita buat Sensor suhu/temperatur penghitung pada mesin konveyor, lengan robot, dll. Dalam bidang rumah tangga, misalnya kita bisa buat Jam Digital buat Timer On Off, buat Sensor Cahaya, dan lain – lain.
2. 3 Atmega 328P
AT-Mega 328P merupakan jenis mikrokontroler yang memiliki performa tinggi dengan konsumsi daya rendah. Mikrokontroler ini merupakan mikrokontroler seri 8 bit yang dimiliki oleh Atmel AVR .AT-Mega328P memiliki beberapa fitur antara lain :
1. 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.
2. 32 x 8-bit register serba guna.
3. Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz.
4. 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.
5. Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanent karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.
6. Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.
7. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width Modulation) output.
Mikrokontroller ATmega 328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan kerja dan pararelism.
Instruksi – instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program.
Konsep inilah yang memungkinkan instruksi – instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU (Arithmatic Logic unit) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X ( gabungan R26 dan R27 ), register Y ( gabungan R28 dan R29 ), dan register Z ( gabungan R30 dan R31 ). Hampir semua instruksi AVR memiliki format 16-bit.
Setiap alamat memori program terdiri dari instruksi 16- bit atau 32-bit. Selain register serba guna di atas, terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik memory mapped I/O selebar 64 byte. Beberapa register ini digunakan untuk fungsi khusus antara lain sebagai register control Timer/ Counter, Interupsi,ADC, USART, SPI, EEPROM, dan fungsi I/O lainnya.
Register – register ini menempati memori pada alamat 0x20h – 0x5Fh. Pada gambar 2.3 dapat dilihat PIN MAP ATmega 328P.
Gambar 2.7 Pin Map ATmega 328P
2.4 LCD (Liquid Crystal Display)
LCD adalah singkatan dari Liquid Crystal Display, yaitu panel penampil yang dibuat dari bahan kristal cair. Kristal dengan sifat-sifat khusus yang menampilkan warna lengkap yang berasal dari efek pantulan/transmisi cahaya dengan panjang gelombang pada sudut lihat tertentu, merupakan salah satu rekayaan penting yang menunjung kebutuhan akan peralatan elektronik serba tipis dan ringan. Pada dasarnya, secara garis besar efek cahaya pada bahan penyusun LCD
10
dapat dideskripsikan sebagai berikut: operasi PDLC ( polymer dispersed liquid crystal) pada keadaan transparan (pixel kiri) dan pada keadaan hamburan (pixel kanan). Pada keadaan transparan, tegangan dikenakan pada pixel, oleh karenanya mengarahkan kristal cair dalam droplet/titik kecil dan menciptakan indek sampai kondisi dimana n0 sesuai np. Pada keadaan hamburan, sumbu simetris pada droplet secara acak diorientasikan, menciptakan indek tidak sesuai antara droplet dan matrik pengkapsulan.
Liquid Crystal Display adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD bisa dipakai untuk menampilkan teks dan sudah digunakan diberbagai bidang misalnya alal–alat elektronik seperti televisi, kalkulator, ataupun layar komputer. Pada bab ini aplikasi LCD yang dugunakan ialah LCD dot matrik dengan jumlah karakter 2 x 16. LCD sangat berfungsi sebagai penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat. Adapun fitur yang disajikan dalam LCD ini adalah :
1. Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris 2. Mempunyai 192 karakter tersimpan 3. Terdapat karakter generator terprogram 4. Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit 5. Dilengkapi dengan back light.
6. Tersedia VR untuk mengatur kontras.
7. Pilihan konfigurasi untuk operasi write only atau read/write.
8. Catu daya 5 Volt DC.
9. Kompatibel dengan DT-51 dan DT-AVR Low Cost Series serta sistem mikrokontroler/mikroprosesor lain.
LCD(Liquid Crystal Display) Liquid Crystal Display (LCD) adalah komponen yang dapat menampilkan tulisan. Salah satu jenisnya memiliki dua baris dengan setiap baris terdiri atas enam belas karakter. LCD seperti itu biasa disebut LCD 16x2.
Gambar 2.8 LCD (Liquid Crystal Display)
2.4.1 Prinsip Kerja Liquid Crystal Display
Pada aplikasi umumnya RW diberi logika rendah “0”.Bus data terdiri dari 4-bit atau 8- bit. Jika jalur data 4-bit maka yang digunakan ialah DB4 sampai dengan DB7.
Sebagaimana terlihat pada table diskripsi, interface LCD merupakan sebuah parallel bus, dimana hal ini sangat memudahkan dan sangat cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari atau ke LCD. Kode ASCII yang ditampilkan sepanjang 8-bit dikirim ke LCD secara 4-bit atau 8 bit pada satu waktu. Jika mode 4-bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk membuat sepenuhnya 8-bit (pertama dikirim 4-bit MSB lalu 4-bit LSB dengan pulsa clock EN setiap nibblenya). 19 Jalur kontrol EN digunakan untuk memberitahu LCD bahwa mikrokontroller mengirimkan data ke LCD.
Untuk mengirim data ke LCD program harus menset EN ke kondisi high “1” dan kemudian menset dua jalur kontrol lainnya (RS dan R/W) atau juga mengirimkan data ke jalur data bus. Saat jalur lainnya sudah siap, EN harus diset ke “0” dan tunggu beberapa saat (tergantung pada datasheet LCD), dan set EN kembali ke high “1”. Ketika jalur RS berada dalam kondisi low “0”, data yang dikirimkan ke LCD dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti bersihkan layar, posisi kursor dll). Ketika RS dalam kondisi high atau “1”, data yang dikirimkan adalah data ASCII yang akan ditampilkan dilayar.
Misal, untuk menampilkan huruf “A” pada layar maka RS harus diset ke “1”. Jalur kontrol R/W harus berada dalam kondisi low (0)
Saat informasi pada data bus akan dituliskan ke LCD. Apabila R/W berada dalam kondisi high “1”, maka program akan melakukan query (pembacaan) data dari LCD. Instruksi pembacaan hanya satu, yaitu get LCD status (membaca status LCD), lainnya merupakan instruksi penulisan. Jadi hampir setiap aplikasi yang menggunakan LCD, R/W selalu diset ke “0”. Jalur data dapat terdiri 4 atau 8 jalur (tergantung mode yang dipilih pengguna), DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 dan DB7. Mengirim data secara parallelbaik 4-bit atau 8-bit merupakan 2 mode operasi primer. Untuk membuat sebuah aplikasi interface LCD, menentukan mode operasi merupakan hal yang paling penting. Mode 8-bit sangat baik digunakan ketika kecepatan menjadi keutamaan dalam sebuah aplikasi dan setidaknya minimal tersedia 11 pin I/O (3 pin untuk kontrol, 8 pin untuk data).Sedangkan mode 4 bit minimal hanya membutuhkan 7-bit (3 pin untuk kontrol, 4 pin untuk data).
12
2.5 Sensor
Sensor adalah transduser yang berfungsi untuk mengolah variasi gerak, panas, cahaya atau sinar, magnetis, dan kimia menjadi tegangan serta arus listrik. Transduser sendiri memiliki arti mengubah, resapan dari bahasa latin traducere Bentuk perubahan yang dimaksud adalah kemampuan merubah suatu energi kedalam bentuk energi lain. Sensor yang sering menjadi digunakan dalam berbagai rangkaian elektronik antara lain sensor cahaya atau sinar, sensor suhu, serta sensor tekanan.
2.5.1 Sensor Suhu Inframerah
Infra red (IR) detektor atau sensor infra merah adalah komponen elektronika yang dapat mengidentifikasi cahaya infra merah (infra red, IR). Sensor infra merah atau detektor infra merah saat ini ada yang dibuat khusus dalam satu modul dan dinamakan sebagai IR Detector Photomodules. IR Detector Photomodules merupakan sebuah chip detektor inframerah digital yang di dalamnya terdapat fotodiode dan penguat (amplifier).
Gambar 2.9 Sensor suhu inframerah
Sistem sensor infra merah pada dasarnya menggunakan infra merah sebagai media untuk komunikasi data antara receiver dan transmitter. Sistem akan bekerja jika sinar infra merah yang dipancarkan terhalang oleh suatu benda yang mengakibatkan sinar infra merah tersebut tidak dapat terdeteksi oleh penerima. Keuntungan atau manfaat dari sistem ini dalam penerapannya antara lain sebagai pengendali jarak jauh, alarm keamanan, otomatisasi pada sistem. Pemancar pada sistem ini tediri atas sebuah LED infra merah yang dilengkapi dengan rangkaian yang mampu membangkitkan data untuk dikirimkan melalui sinar infra merah, sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapat foto transistor, fotodioda, atau inframerah modul yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar. LED Infra Merah LED adalah suatu bahan semikonduktor yang memancarkan cahaya monokromatik yang tidak
koheren ketika diberi tegangan maju. Pengembangan LED dimulai dengan alat inframerah dibuat dengan galliumarsenide. Cahaya infra merah pada dasarnya adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang yang lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio, dengan kata lain inframerah merupakan warna dari cahaya tampak dengan gelombang terpanjang, yaitu sekitar 700 nm sampai 1 mm.
2.5.2 Prinsip Kerja Sensor Inframerah
Pada rangkaian pemancar hanya pengaturan supaya led infra merah menyala dan tidak kekurangan atau kelebihan daya, oleh karena itu gunakan resistor 680 ohm. Pada rangkaian penerima foto transistor berfungsi sebagai alat sensor yang berguna merasakan adanya perubahan intensitas cahaya infra merah. Pada saat cahaya infra merah belum mengenai foto transistor, maka foto transistor bersifat sebagai saklar terbuka sehingga transistor berada pada posisi cut off (terbuka). Karena kolektor dan emitor terbuka maka sesuai dengan hukum pembagi tegangan, tegangan pada kolektor emitor sama dengan tegangan supply (berlogika tinggi).
Keluaran dari kolektor ini akan membuat rangkaian counter menghitung secara tidak teratur dan jika kita tidak meredamnya, bouncing keluaran tersebut ke input couinter. Untuk meredam bouncing serta memperjelas logika sinyal yang akan kita input ke rangkaian counter, kita gunakan penyulut schmitt trigger. Penyulut Schmitt trigger ini sangat berguna bagi anda yang berhubungan dengan rangkaian digital, misal penggunaan pada peredaman bouncing dari saklar- saklar mekanik pada bagian input rangkaian digital.
Rangkaian counter yang digunakan disini adalah menggunakan IC 4026 (Decade Counter) salah satu IC dari keluarga CMOS. IC counter ini akan mencacah apabila mendapatkan input clock berubah dari logika rendah ke tinggi. IC ini juga langsung bisa hubungkan ke seven segment karena keluarannya memang dirancang untuk seven segment. Jadi tidak perlu menggunakan IC decoder sebagai pengubah nilai biner menjadi7-segment Untuk mengatur kepekaan sensor bisa memutar potensio VR1 pada titik kritis, atau jika diperlukan bisa mengganti R2 dengan nilai yang lebih sesuai.
2.5.3 Aplikasi Sensor Inframerah 1. Sebagai Termometer Inframerah
Termometer inframerah mengukur suhu menggunakan radiasi kotak hitam (biasanya inframerah) yang dipancarkan objek. Desain utama terdiri dari lensa pemfokus energi
14
inframerah pada detektor, yang mengubah energi menjadi sinyal elektrik yang bisa ditunjukkan dalam unit temperatur setelah disesuaikan dengan variasi temperatur lingkungan. Konfigurasi fasilitas pengukur suhu ini bekerja dari jarak jauh tanpa menyentuh objek. Dengan demikian, termometer inframerah berguna mengukur suhu pada keadaan dimana termokopel atau sensor tipe lainnya tidak dapat digunakan atau tidak menghasilkan suhu yang yang akurat untuk beberapa keperluan.
2. Alarm Inframerah
Gambar 2.10 Rangkaian Alarm Inframerah
Rangkaian alarm ini berbasis inframerah untuk melindungi bagian-bagian pintu dan jalan masuk lainnya. Rangkaian ini memberikan alarm keras ketika seseorang melintasi penghalang inframerah yang tak kelihatan. Hal ini dapat melindungi pintu baik siang dan malam dan bebas dari pemicu palsu. Rangkaian Alarm Inframerah menggunakan dioda infra merah untuk memancarkan sinar inframerah terus menerus. Foto transistor NPN Darlington digunakan sebagai sensor cahaya. L14F1 adalah transistor foto Darlington ultra sensitif dengan gain tinggi. Ketika seseorang melintasi sinar IR (infrared = inframerah), T1 dimatikan dan tegangan kolektor menjadi tinggi. T2 kemudian bekerja dan mengaktifkan LED merah dan buzzer.
2.6 Arduino
Arduino adalah nama keluarga papan mikrokontroler yang awalnya dibuat oleh perusahaan smart project. Salah satu tokoh penciptanya adalah Massimo Banzi. Papan ini merupakan perangkat keras yang bersifat “open source” sehingga boleh dibuat oleh siapa saja.
Arduino dibuat dengan tujuan untuk memudahkan eksperimen atau perwujudan pelbagai peralatan yang berbasis mikrokontroler. Berbagai jenis kartu Arduino tersedia, antara lain Arduino Uno, Arduino Diecimila, Arduino Duemilanove, Arduino Leonardo, Arduino Mega, dan Arduino Nano. Walaupun ada pelbagi jenis kartu Arduino, secara prinsip pemrograman yang
diperlukan menyerupai. Hal yang membedakan adalah kelengkapan fasilitas an pin-pin yang perlu digunakan.
Arduino Merupakan modul mikrokontroler yang menggunakan ATMEGA 328 P, yang memiliki fungsi utama sebagai unit pengolah data dan pusat kendali data yang akan ditampilkan.
Arduino Uno sendiri merupakan pengembangan teknologi mikrokontroler modern yang berbasis pada easy programming, easy to configure dan user friendly. Dalam paket kit Arduino sendiri terdapat 6 pin yang dapat dijadikan keluaran/ output PWM, 6 pin sebagai masukan analog, 16 MHz osilator Kristal, koneksi USB, jack liatrik hingga tombol reset. Pengaturan ini mempunyai implikasi. Ketika Arduino Uno dihubungkan ke sebuah komputer lain yang sedang running menggunakan OS Mac X atau Linux, Arduino Uno mereset setiap kali sebuah koneksi dibuat dari software (melalui USB). Untuk berikutnya, setengah-detik atau lebih, bootloader sedang berjalan pada Arduino uno. Ketika Arduino uno diprogram untuk mengabaikan data yang cacat/salah (contohnya apa saja selain sebuah penguploadan kode baru) untuk menahan beberapa bit pertama dari data yang dikirim ke board setelah sebuah koneksi dibuka. Jika sebuah sketch sedang berjalan pada board menerima satu kali konfigurasi atau data lain ketika sketch pertama mulai, memastikan bahwa software yang berkomunikasi menunggu satu detik setelah membuka koneksi dan sebelum mengirim data ini.
Arduino Uno berbeda dari semua board Arduino sebelumnya, Arduino uno tidak menggunakan chip driver FTDI USB-to-serial. Sebaliknya, fitur-fitur Atmega16U2 (Atmega8U2 sampai ke versi R2) diprogram sebagai sebuah pengubah USB ke serial. Revisi 2 dari board Arduino Uno mempunyai sebuah resistor yang menarik garis 8U2 HWB ke ground, yang membuatnya lebih mudah untuk diletakkan ke dalam DFU mode.
Arduino juga merupakan senarai perangkat keras terbuka yang ditujukan kepada siapa saja yang ingin membuat purwarupa peralatan elektronik interaktif berdasarkan hardware dan software yang fleksibel dan mudah digunakan. Mikrokontroler diprogram menggunakan bahasa pemrograman arduino yang memiliki kemiripan syntax dengan bahasa pemrograman C. Karena sifatnya yang terbuka maka siapa saja dapat mengunduh skema hardware arduino dan membangunnya. Arduino menggunakan keluarga mikrokontroler ATMega yang dirilis oleh Atmel sebagai basis, namun ada individu/perusahaan yang membuat clone arduino dengan menggunakan mikrokontroler lain dan tetap kompatibel dengan arduino pada level hardware.
Untuk fleksibilitas, program dimasukkan melalui bootloader meskipun ada opsi untuk mem-
16
bypass bootloader dan menggunakan pengunduh untuk memprogram mikrokontroler secara langsung
2.6.1 Software Arduino
Setiap mikrokontroler yang digunakan dalam perancangan sistem tidak lepas daripada pemrograman untuk menghasilkan peforma yang kita inginkan. Pemrograman sendiri memiliki karakteristik bahasa tersendiri, tidak sama antar satu bahasa dan bahasa yang lain. Macam- macam bahasa pemrograman yang digunakan dalam sistem antara lain bahasa pascal, bahasa c, bahasa assembly dan lain sebagainya.
Peranan bahasa pemrograman juga signifikan. Selain berfungsi sebagai interfacing antara alat/ komponen dan juga lingkungan luar alat, bahasa pemrograman ini juga memaksimalkan juga membangkitkan fungsi alat yang akan diprogram. Dalam kaitannya dengan sistem alat ukur yang dibangun, bahasa pemrograman digunakan untuk membuat mikrokontroler yang digunakan dalam sistem dapat sejalan dengan tujuan pengukuran tersebut. Karena menggunakan Arduino Uno, maka software pemrograman yang digunakan juga berasal dari satu perusahaan yang sama.
Software Arduino sendiri merupakan tempat untuk memrogram kit Arduino sesuai dengan kehendak yang kita mau. Bahasa pemrograman yang digunakan adalah bahasa pemrograman berbasis C, artinya fungsi-fungsi dan karakteristik yang dideklarasikan didalam proses pemrograman Arduino menggunakan metode yang sama dengan pendeklarasian bahasa C.
Salah satu kemudahan yang ditawarkan oleh kit Arduino Uno R3 adalah efisiensi dalam pemrograman, artinya kita tidak perlu merasa susah dalam melakukan pemrograman terhadap kit mikrokontroler tersebut. pada mikrokontroler biasa (menggunakan chip tunggal) kita harus mengetahui pengalamatan masing-masing pin. Misalkan kita akan memrogram chip ATMEGA tipe 32xx, maka secara harfiah kita juga harus tau fungsi masing-masing pin dan juga pengalamatannya. Software arduino 1.6 adalah salah satu aplikasi compiler yang digunakan untuk pemrograman.
Perintah untuk menampilkan tulisan ke layar disebut fungsi Printf yang menerimakan masuk berupa kalimat yang ingin ditampilkan.Tanda titik koma harus selalu dituliskan untuk memberi.akhr dari suatu baris perintah.pada baris berikutnya terdapat getch ();, digunakan untuk menghentikan layar tampilan sejenak samapi pengguna menekan tombol yang ada pada
keyboard. Jadi fungsinya adalah menunggu penekanan tombol tertentu dan kemudian program akan mati (terminated) baris terakhirberisi } yang merupakan akhir dari program.
2.6.2 Jenis-jenis Papan Arduino
Saat ini bermacam-macam bentuk papan Arduino yang disesuaikan dengan peruntukannya seperti diperlihatkan berikut ini:
3. Arduino USB
Arduino ini menggunakan USB sebagai antar muka pemrograman atau komunikasi komputer. Sebagai contoh arduino USB adalah Arduino Uno, Arduino Deumilanove, Arduino Diecimila, Arduino NG Rev.C, Arduino NG (Nuova Generazion), Arduino Extreme dan Arduino Extreme v2, arduino USB dan Arduino USB v2.0
4. Arduino Serial
Menggunakan RS232 sebagai antar muka pemrograman atau komunikasi komputer 5. Arduino Mega
Papan Arduino dengan spesifikasi lebih tinggi, dilengkapi tambahan pin digital, pin analog dan port serial
6. Arduino Fio
Arduino Fio dirancang untuk penggunaan nirkabel 7. Arduino Lilypad
Arduino ini papannya membentuk melingkar, contoh dari papan arduino ini adalah Lilypad Arduino 00, Lilypad Arduino 01, Lilypad Arduino 02, Lilypad Arduino 03, Lilypad Arduino 04
8. Arduino BT
Arduino Bt didalamnya mengandung modul bloetooth yang digunakan untuk komunikasi nikrabel
9. Arduino Nano dan Arduino Mini
Papan Arduino ini berbentuk kompak dan digunakan bersama breadboard. Contoh lain dari Arduino mini adalah Arduino Nano 3.0 Arduino Nano 2.x dan Arduino Mini 04, arduino Mini 03, Arduino Stamp 02.
18
2.6.3 Jenis-Jenis Arduino
Seperti Microcontroller yang banyak jenisnya, Arduino lahir dan berkembang, kemudian muncul dengan berbagai jenis. Diantaranya adalah:
1. Arduino Uno
Jenis yang ini adalah yang paling banyak digunakan. Terutama untuk pemula sangat disarankan untuk menggunakan Arduino Uno. Banyak sekali referensi yang membahas Arduino Uno. Versi yang terakhir adalah Arduino Uno R3 (Revisi 3), menggunakan ATMEGA328 sebagai Microcontrollernya, memiliki 14 pin I/O digital dan 6 pin input analog. Untuk pemprograman cukup menggunakan koneksi USB type A to To type B. Sama seperti yang digunakan pada USB printer.
2 . Arduino Due
Berbeda dengan saudaranya, Arduino Due tidak menggunakan ATMEGA, melainkan dengan chip yang lebih tinggi ARM Cortex CPU. Memiliki 54 I/O pin digital dan 12 pin input analog. Untuk pemprogramannya menggunakan Micro USB, terdapat pada beberapa handphone.
3. Arduino Mega
Mirip dengan Arduino Uno, sama-sama menggunakan USB type A to B untuk pemprogramannya. Tetapi Arduino Mega, menggunakan Chip yang lebih tinggi ATMEGA2560. Dan tentu saja untuk Pin I/O Digital dan pin input Analognya lebih banyak dari Uno.
4. Arduino Leonardo.
Bisa dibilang Leonardo adalah saudara kembar dari Uno. Dari mulai jumlah pin I/O digital dan pin input Analognya sama. Hanya pada Leonardo menggunakan Micro USB untuk pemprogramannya.
5. Arduino Fio
Bentuknya lebih unik, terutama untuk socketnya. Walau jumlah pin I/O digital dan input analognya sama dengan uno dan leonardo, tapi Fio memiliki Socket XBee. XBee membuat Fio dapat dipakai untuk keperluan projek yang berhubungan dengan wireless.
6. Arduino Lilypad
Bentuknya yang melingkar membuat Lilypad dapat dipakai untuk membuat projek unik.
Seperti membuat amor iron man misalkan. Hanya versi lamanya menggunakan
ATMEGA168, tapi masih cukup untuk membuat satu projek keren. Dengan 14 pin I/O digital, dan 6 pin input analognya.
7. Arduino Nano
Sepertinya namanya, Nano yang berukulan kecil dan sangat sederhana ini, menyimpan banyak fasilitas. Sudah dilengkapi dengan FTDI untuk pemograman lewat Micro USB. 14 Pin I/O Digital, dan 8 Pin input Analog (lebih banyak dari Uno). Dan ada yang menggunakan ATMEGA168, atau ATMEGA328.
8. Arduino Mini
Fasilitasnya sama dengan yang dimiliki Nano. Hanya tidak dilengkapi dengan Micro USB untuk pemograman. Dan ukurannya hanya 30 mm x 18 mm saja.
9. Arduino Micro
Ukurannya lebih panjang dari Nano dan Mini. Karena memang fasilitasnya lebih banyak yaitu; memiliki 20 pin I/O digital dan 12 pin input analog.
10. Arduino Ethernet
Ini arduino yang sudah dilengkapi dengan fasilitas ethernet. Membuat Arduino kamu dapat berhubungan melalui jaringan LAN pada komputer. Untuk fasilitas pada Pin I/O Digital dan Input Analognya sama dengan Uno.
11. Arduino Esplora
Rekomendasi bagi kamu yang mau membuat gadget sepeti Smartphone, karena sudah dilengkapi dengan Joystick, button, dan sebagainya. Kamu hanya perlu tambahkan LCD, untuk lebih mempercantik Esplora.
12. Arduino Robot
Ini adalah paket komplit dari Arduino yang sudah berbentuk robot. Sudah dilengkapi dengan LCD, Speaker, Roda, Sensor Infrared, dan semua yang kamu butuhkan untuk robot sudah ada pada Arduino ini.
2.7 Converter LM2596
LM2596 ini ada kode dari IC buck keluaran texas instrument, menurut datasheet dari website TI diperoleh data maksimum voltase input adalah 45volt, dengan voltase range 4,5 – 40volt dengan suhu kerja 25℃. Untuk DC-DC berarti modul ini inputan DC dan keluaran juga DC. Sedangkan HW-441, merupakan penamaan modul dari sang penciptanya.
20
Modul ini memiliki spesifikasi :
Module Properties: non-isolated step-down module (buck)
Rectification: non-synchronous rectification
Input voltage :4.5-35V
Output Voltage :1.25-30V (adjustable)
Output current: rated current 2A, Recommended less than 2A,13W
Efficiency: Up to 92% (The higher the output voltage, the higher the efficiency)
Switching frequency: 150KHz
Minimum pressure: 2V
Operating Temperature: Industrial (-40°c to +85°c) (output power of 10W or less)
Full load temperature rise: 40°c
Load regulation: ± 0.5%
Voltage regulation: ± 0.5%
Output Efficiency :
Input 12.00V 0.497A Output 4.953V 0.998A 4.941W Efficiency 82.85%
Input 12.00V 1.032A Output 4.943V 1.998A 9.878W Efficiency 79.76%
Input 12.00V 1.632A Output 4.921V 2.999A 14.76W Efficiency 75.37%
Input 23.99V 1.738A Output 11.96V 2.999A 35.88W Efficiency 86.05%
Dari spek diatas, kita dapat memberikan input dari range 7 – 35 volt, masih berada dalam range spek IC Buck. Sehingga kita lebih leluasa dalam mencari sumber daya untuk modul ini, bisa adaptor, bisa batery. Untuk output kita bisa lakukan pengaturan, dengan menggunakan potensiometer yang telah disediakan dalam rangkaian modul tersebut. Untuk pengetesan kita dapat melakukan test singkat, dengan menggunakan powersupply modif dari PSU komputer bekas, dengan keluaran PSU sebesar 12 volt, dengan Max 28Amp.
Alat sirkuit board tersebut adalah LM2596 seperti sirkuit PCB board, memiliki 4 pin, 2 dikiri dan 2 di kanan untuk arus masuk dan keluar yaitu 2 input DC (+ dan -), dan 2 output DC (+ dan -). Alat tersebut dilengkapi satu potensi yang mengatur output yang dibutuhkan yaitu untuk menurunkan voltase tegangan lebih rendah dari sumber power DC. Ketika mengunakan alat ini, perlu diatur arus voltase yang keluar dari potensio di board, maka sirkuit tersebut akan memberikan output tetap. Walau nantinya input DC yang diberikan berbeda beda tegangan sesuai batas yang ditentukan. Misalnya memiliki input DC 5V (seperti power bank). Lalu
dinaikan menjadi voltase power 9V adaptor, maka outputnya akan tetap 9V. Bila diganti dengan adaptor 6 V DC, arus outputnya akan sama dan tetap 9V DC. Demikian juga untuk step-down.
Berapa pun input yang dimasukan, asalkan pada output DC sudah diukur maka output DC dari PCB akan mengeluarkan arus voltase DC yang sama.
Gambar 2.11 Converter LM2596
Motor servo adalah sebuah perangkat atau aktuator putar (motor) yang dirancang dengan sistem kontrol umpan balik loop tertutup (servo), sehingga dapat di set-up atau di atur untuk menentukan dan memastikan posisi sudut dari poros output not or. Motor servo merupakan perangkat yang terdiri dari motor DC, serangkaian gear, rangkaian kontrol dan potensiometer.
Serangkaian gear yang melekat pada poros motor DC akan memperlambat putaran poros dan meningkatkan torsi motor servo, sedangkan potensiometer dengan perubahan resistansinya saat motor berputar berfungsi sebagai penentu batas posisi putaran poros motor servo. Penggunaan sistem kontrol loop tertutup pada motor servo berguna untuk mengontrol gerakan dan posisi akhir dari poros motor servo. Penjelasan sederhananya begini, posisi poros output akan di sensor untuk mengetahui posisi poros sudah tepat seperti yang di inginkan atau belum, dan jika belum, maka kontrol input akan mengirim sinyal kendali untuk membuat posisi poros tersebut tepat pada posisi yang diinginkan.
Untuk lebih jelasnya mengenai sistem kontrol loop tertutup, perhatikan contoh sederhana beberapa aplikasi lain dari sistem kontrol loop tertutup, seperti penyetelan suhu pada AC, kulkas, setrika dan lain sebagainya. Motor servo biasa digunakan dalam aplikasi-aplikasi di industri, selain itu juga digunakan dalam berbagai aplikasi lain seperti pada mobil mainan radio kontrol, robot, pesawat, dan lain sebagainya. Motor servo mempunyai 3 kabel, yaitu kabel power, ground dan kendali. Terdiri dari motor dc, gearbox, potensiometer dan rangkaian kendali. Tipe motor servo menentukan kapasitas motor untuk menanggung beban. Operasional dari motor servo dikendalikan oleh pulsa selebar kurang lebih 20ms yang mana lebar pulsa antara 0,5 ms dan 2 ms
22
menyatakan akhir dari range sudut maksimum. Terdapat dua jenis motor servo yang dan terdapat di pasaran, yaitu motor servo rotation 180⁰ dan servo rotation continuous.
Motor servo standard (servo rotation 180⁰ ) adalah jenis yang paling umum dari motor servo, dimana putaran poros outputnya terbatas hanya 90⁰ kearah kanan dan 90⁰ kearah kiri. Dengan kata lain total putarannya hanya setengah lingkaran atau 180⁰ .
Motor servo rotation continuous merupakan jenis motor servo yang sebenarnya sama dengan jenis servo standard, hanya saja perputaran porosnya tanpa batasan atau dengan kata lain dapat berputar terus, baik ke arah kanan maupun kiri.
Motor servo dikendalikan dengan memberikan sinyal modulasi lebar pulsa (Pulse Wide Modulation / PWM) melalui kabel kontrol. Lebar pulsa sinyal kontrol yang diberikan akan menentukan posisi sudut putaran dari poros motor servo. Sebagai contoh, lebar pulsa dengan waktu 1,5 ms (mili detik) akan memutar poros motor servo ke posisi sudut 90⁰ . Bila pulsa lebih pendek dari 1,5 ms maka akan berputar ke arah posisi 0⁰ atau ke kiri (berlawanan dengan arah jarum jam), sedangkan bila pulsa yang diberikan lebih lama dari 1,5 ms maka poros motor servo akan berputar ke arah posisi 180⁰ atau ke kanan (searah jarum jam).
Bentuk pulsa sinyal kontrol motor servo ketika lebar pulsa kendali telah diberikan, maka poros motor servo akan bergerak atau berputar ke posisi yang telah diperintahkan, dan berhenti pada posisi tersebut dan akan tetap bertahan pada posisi tersebut. Jika ada kekuatan eksternal yang mencoba memutar atau mengubah posisi tersebut, maka motor servo akan mencoba menahan atau melawan dengan besarnya kekuatan torsi yang dimilikinya (rating torsi servo).
Namun motor servo tidak akan mempertahankan posisinya untuk selamanya, sinyal lebar pulsa kendali harus diulang setiap 20 ms untuk menginstruksikan agar posisi poros motor servo tetap bertahan pada posisinya
BAB III
PERANCANGAN ALAT DAN PEMBUATAN SISTEM
3.1 Umum
Perancangan merupakan suatu tahap yang sangat penting didalam penyelesaian pembuatan suatu alat ukur. Pada perancangan dan pembuatan alat ini akan ditempuh beberapa langkah yang termasuk kedalam langkah perancangan antara lain pemilihan komponen yang sesuai dengan kebutuhan serta pembuatan alat. Dalam perancangan ini dibutuhkan beberapa petunjuk yang menunjang pembuatan alat seperti buku buku teori, data sheet atau buku lainnya dimana buku petunjuk tersebut memuat teori- teori perancangan maupun spesifikasi komponen yang akan digunakan dalam pembuatan alat, melakukan percobaan serta pengujian alat.
3.2 Tujuan Perancangan
Tahap terpenting dalam pembuatan suatu alat adalah perancangan. Hal- hal yang perlu diperhatikan dalam perancangan suatu alat meliputi prinsip kerja rangkaian, spesifikasi komponen yang terdapat pada rangkaian sehingga tidak terjadi kerusakan pada saat pemasangan komopnen. Tujuan perancangan adalah untuk memudahkan dalam pembuatan suatu alat serta mendapatkan suatu alat yang baik seperti yang diharapkan dengan memperhatikan penggunaan komponen dengan harga ekonomis serta mudah didapat dipasaran. Selain itu, itu perancangan juga bertujuan untuk membuat solusi dari suatu permasalahan dengan penggabungan prinsip- prinsip elektronik dan mekanik, serta dengan literatur dengan produk yang ada.
3.3 Diagram Blok
Rancangan suatu sistem terlebih dahulu dinyatakan dalam diagram blok. Diagram blok merupakan salah satu bentuk cara merancang alat berdasarkan dasar teori yang ada. Selain daripada bentu translasi teori ke perancangan, diagram blok merupakan cara termudah untuk memahami cara kerja suatu sistem.
Penggunaan diagram blok memungkinkan kita untuk menganalisa cara kerja rangkaian dan merancang hardware yang akan dibuat secara umum. diagram sendiri adalah pernyataan hubungan yang berurutan dari satu atau lebih komponen yang memiliki satuan kerja tersendiri, dan setiap blok komponen mempengaruhi komponen lainnya.
24
Gambar 3.1 Diagram blok rangkaian Fungsi masing-masing blok:
- Blok Sensor inframerah, merupakan input data dalam sistem
- Blok Mikrokontroler Atmega 328P, merupakan unit pengolah input data - Blok Baterai, merupakan sumber daya utama dalam sistem
- Blok converter LM296, indikator kerja rangkaian
- Blok LCD, merupakan penampil hasil indikasi ke dalam karakter
3.4 Rangkaian Termometer Digital
Berikut adalah gambar rangkaian keseluruhan sistem pada termometer digital
Gambar 3.2. Rangkaian Termometer Digital
26
3.5 Flowchart Sistem
Gambar 3.3. Flowchart Termometer Digital
PenjelasanFlowchart ;
1. Inisialisasi port merupakan proses start awal pengoperasian alat rancangan yaitu pendefinisian port-port pada rangkaian alat.
2. Pembacaan parameter sensor, adalah proses input data analog. Pembacaan didapatkan dari hasil deteksi sensor inframerah gy906
3. Penampilan hasil deteksi, ditampilkan dalam LCD dengan output berbentuk derajad.
Hasil deteksi ini yang akan menjadi bahan pertimbangan parameter uji sampel.
BAB IV
PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA RANGKAIAN
Pada bab ini, akan dibahas tentang pengujian alat berdasarkan perancangan dari sistem yang telah dibuat. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kerja dari sistem dan untuk mengetahui apakah sistem telah bekerja sesuai dengan perancangan atau belum. Untuk memudahkan dalam menganalisa dan menghindari terjadinya kesalahan. Pengujian alat dilakukan secara terpisah dimaksudkan agar mengetahui kondisi dari tiap blok atau rangkaian. Setelah semua rangkaian telah bekerja dengan baik maka dilakukan pengujian secara keseluruhan.
4.1 Hasil Rancangan Alat Termometer Digital
Berikut ditampilkan seluruh hasil rancangan dari sistem. Pada termometer Digital tersebut menggunakan papan akrilik sebagai alas rangkaian dibuat, 1 buah papan Arduino Atmega328P, Converter LM2596, LCD 16x2, Sensor Infrared GY906, dan 1 buah Adaptor AC/DC sebagai jembatan untung menyambungkan sumber tegangan.
Gambar 4.1 Hasil Rancangan Alat Keseluruhan
4.2 Pengujian Mikrokontroler
Pada pengujian dibawah ini adalah gambar pengujian program untuk mikrokontroler dengan menggunakan software arduino :
void setup() {
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
28
}
void loop() {
digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
delay(1000);
}
4.3 Pengujian LCD
Pengujian LCD dilakukan dengan memasukkan program kedalam mikrokontroler sebagai berikut :
#include <LiquidCrystal.h>
const int rs = 12, en = 11, d4 = 5, d5 = 4, d6 = 3, d7 = 2;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);
void setup() { lcd.begin(16, 2);
lcd.print("termometer Digital");
}
void loop() {
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(millis() / 1000);
}
Hasil yang di tampilkan pada layar LCD adalah sebagai berikut :
Gambar 4.2 Hasil Pengujian LCD display
4.4 Pengujian Rangkaian Keseluruhan
Pengujian ini dilakukan dengan cara mengukur suhu yang ada disekitar pada waktu dan cuaca yang berbeda serta objek yang akan diukur contohnya air dingin atau panas atau juga tubuh manusia. Pengujian ini dilakukan untuk membuktikan bahwa semua omponen dapat berfungsi sesuai dengan fungsinya masing-masing. Hasil data dan pengujian keseluruhan dan proses pengambilan data dapat dilihat pada tabel 4.1
NO. Keadaan Termometer Ruangan Sekitar
Output
(oC) Gambar
1. Pada pagi hari 27,81o C
30
2. Pada siang hari 31,57 o C
3. Pada malam hari 30,57 o C
Tabel 4.1 Tabel Keadaan Ruang Sekitar
NO.
Keadaan Termometer pada
objek
Output (OC)
Gambar
1. ES Batu 1,63o C
2. Air Panas 66,79o C
3. Suhu badan pada pagi hari
33,11 o C
4. Suhu badan pada siang hari
33,55o C
32
5. Suhu badan pada malam hari
32,85o C
Tabel 4.2 Tabel Keadaan Termometer Pada Objek 4.5 Program Keseluruhan Termometer Digital
Berikut adalah program termometer digital:
// menggunakan library bLCD dan sensor suhu infrared
#include <LiquidCrystal.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_MLX90614.h>
// inisialisasi sensor infrared suhu
Adafruit_MLX90614 mlx = Adafruit_MLX90614();
// inisialisasi pin LCD terhubung ke arduino
const int rs = 2, en = 3, d4 = 4, d5 = 5, d6 = 6, d7 = 7;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);
int suhu = 0;
void setup() { // memulai LCD lcd.begin(16, 2);
// memulai sensor mlx.begin();
}
void loop() {
// baca data sensor suhu infrared suhu = mlx.readObjectTempC();
// tampilkan data di lcd pada baris 1 lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("SENSOR INFRARED");
// tampilkan data sensor terbaca di lcd pada baris 2 lcd.setCursor(1, 1);
lcd.print("Suhu: ");
lcd.print(suhu);
lcd.println(" *C");
// delay 500 ms delay(500);
}
Hasil yang di tampilkan pada layar LCD adalah sebagai berikut :
Gambar 4.3 Tampilan hasil Pengujian LCD display
34
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari perancangan dan pengujian alat dapat disimpulkan hal hal sebagai berikut : 1. Sensor suhu infrared mampu mengukur suhu dengan akurat
2 . Dalam pengujian Termometer Digital dapat mengukur suhu apapun yang dapat terdereksi 3. Saat suatu objek didekatkan pada termometer maka suhu objek tersebut dapat terdeteksi tanpa
menyentuhnya
5.2 Saran
Untuk Pengembangan selanjutnya perlu diperhatikan hal – hal sebagai berikut : 1. Pengukuran objek dilakukan secara bertahap sampai batas kemampuan alat.
2. Peletakan sensor harus mengarah kepada sumber panas agar pembacaan suhu lebih akurat.
DAFTAR PUSTAKA
Agfianto Eko Putra, Teknik antar muka computer : konsep & aplikasi, Penerbit Graha Ilmu, Yogyakarta, 2002.
Kadir, Abdul. 2015. Arduino Panduan Mempelajari Aneka Proyek Berbasis Mikrokontroler.
Yogyakarta : Andi
Muis, Saludin. 2013. Prinsip Kerja LCD dan Pembuatannya . Yogyakarta : Graha Ilmu Prentice- hall, inc., Englewood Cliffs Nj, Electronic Instrumentasi & Measurement
Tecniques, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1999.
Soedojo, Peter. 1992. Fisika Dasar. Yogyakarta : Andi
Suhata, ST, VB Sebagai Pusat Kendali Peralatan Elektronik, Penerbit Elex Media Komputindo, Jakarta, 2005.
Wardoyo, Siswo & Pramudyo Anggoro Suryo . 2015. Pengantar Mikrokontroler dan Aplikasi pada Arduino. Yogyakarta : Teknosain
