RANCANG BANGUN SISTEM KEAMANAN RUMAH MENGGUNAKAN SENSOR PASSIVE INFRARED BERBASIS
ARDUINO DENGAN ALARM BUZZER SEBAGAI PERINGATAN
PROJEK AKHIR 2
WINDI WANDIRA 162411070
PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ARDUINO DENGAN ALARM BUZZER SEBAGAI PERINGATAN
PROJEK AKHIR 2
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya
WINDI WANDIRA 162411070
PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2019
PENGESAHAN TUGAS AKHIR
Judul :Rancang Bangun Sistem Keamanan Rumah
Menggunakan Sensor Passive Infrared Berbasis Arduino Uno Dengan Alarm Buzzer Sebagai Peringatan
Kategori : Tugas Akhir
Nama : Windi Wandira
Nomor Induk Mahasiswa : 162411070
Program Studi : D3 Metrologi dan Instrumentasi
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Disetujui di, Medan, 24 Juli 2019
Ketua Program Studi, Pembimbing,
Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc Dr. Bisman Perangin-angin, M.Eng.Sc NIP. 19660729 199203 2 002 NIP. 19560918 198503 1 002
PERNYATAAN
RANCANG BANGUN SISTEM KEAMANAN RUMAH MENGGUNAKAN SENSOR PASSIVE INFRARED BERBASIS ARDUINO DENGAN
ALARM BUZZER SEBAGAI PERINGATAN
PROJEK AKHIR 2
Saya mengakui bahwa projek akhir ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
ABSTRAK
Keamanan merupakan hal yang sangat penting bagi kehidupan manusia. Dengan adanya rasa aman maka orang tak akan merasa khawatir. Untuk itu dibutuhkan suatu informasi keamanan yang cepat dan efektif agar mengetahui informasi apabila ada tindakan pencurian pada ruangan yang diamankan. Alat ini dilengkapi sensor passive infrared yang berfungsi sebagai pendeteksi adanya pencaran sinyal inframerah yang dikeluarkan oleh tubuh manusia, kemudian akan diproses oleh mikrokontroller arduino. Pada alat ini juga menggunakan led sebagai indikator, buzzer sebagai alarm peringatan dan lcd sebagai penampil teks notifikasi keadaan.
Kata Kunci : Sensor PIR, Arduino, Alarm
ABSTRACT
Security is very important for human life. With a sense of security then people will not feel worried. For that we need a quick and effective information security in order to know information if there is a theft action in the room that is secured. This tool is equipped with infrared passive sensor that serves as detector of infrared signal transmission issued by the human body, then will be processed by arduino microcontroller. In this tool also use led as indicator, buzzer as alarm warming and lcd as state notivication text viewer.
Keywords: Sensor PIR, Arduino, Alarm
Alhamdulillah puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT Yang Maha Pengasih dan Maha Penyayang, dengan limpahan rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir ini. Sholawat dan salam juga penulis hadiahkan kepada junjungan Nabi Besar Muhammad SAW, semoga kita semua memperoleh syafaat di Yaumil Akhir kelak.
Laporan Projek Akhir ini berjudul Rancang Bangun Sistem Keamanan Rumah Menggunakan Sensor Passive Infrared Berbasis Arduino Uno Dengan Alarm Buzzer Sebagai Peringatan.
Dalam penyusunan Projek Akhir ini penulis tidak dapat lepas dari dukungan berbagai pihak. Oleh sebab itu pada kesempatan ini penulis ingin memberikan rasa hormat dan mengucapkan terima kasih kepada,
1. Kedua Orang Tua yang selalu mendoakan dan memberi dukungan moril maupun materil.
2. Bapak Dr. Kerista Sebayang, M.S selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
3. Ibu Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc selaku Ketua Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi dan juga sebagai Dosen Penguji.
4. Bapak Dr. Bisman Perangin-angin, M.Eng.Sc selaku Dosen Pembimbing yang telah memberikan ilmu pengetahuan kepada Penulis.
5. Seluruh sahabat dan teman-teman yang senantiasa memberikan semangat kepada Penulis.
Akhirnya diharapkan semoga hasil penelitian ini bermanfaat bagi pembaca khususnya dan perkembangan dunia teknologi.
Halaman
PENGESAHAN TUGAS AKHIR i
PERNYATAAN ii
ABSTRAK iii
ABSTRACT iv
PENGHARGAAN v
DAFTAR ISI vi
DAFTAR TABEL viii
DAFTAR GAMBAR ix
DAFTAR LAMPIRAN x
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang 1
1.3 Rumusan Masalah 2
1.4 Tujuan Penulisan 2
1.4 Batasan Masalah 2
1.5 Sistematika Penulisan 2
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sensor PIR 4
2.1.1 Bagian-Bagian Sensor PIR 4
2.1.2 Prinsip Kerja Sensor PIR 6
2.1.3 Jarak Pancar Sensor PIR 7
2.2 Arduino Uno 7
2.2.1 Perangkat Keras (Hardware) Arduino 8
2.2.2 Perangkat Lunak (Software) Arduino 10
2.3 Liquid Crystal Display (LCD) 12
2.3.1 Cara Kerja LCD Secara Umum 14
2.3.2 Karakter LCD 15
2.3.3 Pengamatan LCD 16
2.3.4 Fungsi Pin-Pin LCD 16
2.4 LED (Light Emiting Dioda) 17
2.4.1 Cara Kerja LED 18
2.4.2 Warna-Warna LED 19
2.4.3 Tegangan Maju LED 19
2.4.4 Kegunaan LED dalam Kehidupan Sehari-hari 20
2.5 Buzzer 18
2.6 Power Supply Adaptor (Catu Daya) 21
2.6.1 Jenis-Jenis Power Supply 22
2.7 Regulator 23
2.7.1 Regulator Tegangan Pada Power Supply 24
2.7.2 Jenis-Jenis Regulator Tegangan 25
2.7.3 Fungsi Regulator 26
2.8 Bahasa Pemrograman C 27
BAB 3 PERANCANGAN ALAT DAN PEMBUATAN SISTEM
3.1. Diagram Blok Rangkaian 30
3.2. Rangkaian Skematik LCD (Liquid Crystal Display) 31
3.3. Perancangan pada Software Proteus 31
3.3.1 Rangkaian pada ISIS 31
3.3.2 Rangkaian pada ARES 32
3.4. Perancangan Perangkat Lunak 32
3.5. Diagram Alir (Flowchart) 34
BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISA DATA
4.1 Pengujian PIR 35
4.2 Pengujian Buzzer dan LED 35
4.3 Pengujian Lampu, LED dan Buzzer 36
4.4 Pemograman 36
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 39
5.2 Saran 39
DAFTAR PUSTAKA 40
Nomor Judul Halaman Tabel
2.1 Warna-Warna LED 19
2.2 Tegangan Maju LED 19
4.1 Data Percobaan 35
Nomor Judul Halaman Gambar
2.1 Sensor PIR 4
2.2 Blok Diagram Sensor PIR 5
2.3 Hardware Arduino 8
2.4 Liquid Crystal Display (LCD) Character 2x16 13
2.5 Bentuk Fisik LED 18
2.6 Bentuk Fisik Buzzer 20
3.1 Diagram Blok Sistem 30
3.2 Rangkaian LCD 31
3.3 Rangkaian pada ISIS 7 Professional 31
3.4 Rangkaian pada ARES 32
3.5 Program arduino 1.6.6 untuk Void Setup 33
3.6 Program arduino 1.6.6 untuk Void Loop 33
3.7 Flowchart Cara Kerja Sistem 34
Nomor Judul Halaman Lamp
1. Program Arduino 41
2. Datasheet Sensor Passive Infrared 44
3. Datasheet Arduino Uno 49
4. Datasheet LCD 54
5. Datasheet LED 63
6. Datasheet Buzzer 68
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Seiring dengan perkembangan zaman dan teknologi kebutuhan informasi yang cepat sangat dibutuhkan dalam berbagai sektor kehidupan, sehingga menunjang kinerja sektor-sektor tersebut, salah satunya adalah aspek keamanan. Aspek keamanan sangat dibutuhkan dibutuhkan dalam berbagai sektor kehidupan saaat ini, faktor privasi juga turut mempengaruhi akan pentingnya suatu sistem keamanan.
Banyak sarana yang dirancang secara otomatis untuk membantu kegiatan manusia dalam mengatur keamanan lingkungan ataupun ruangan yang memerlukan tingkat pengamanan yang lebih ketat. Terutama pada rumah bila ingin terhindar dari kriminalitas seperti pencurian, perampokan, dan tindak kriminalitas lainnya, serta musibah lain seperti kebakaran. Kemajuan teknologi elektronika turut membantu dalam pengembangan sistem keamanan yang handal. Salah satunya aplikasi sistem keamanan untuk pengamanan rumah.
Penelitian ini mengambil topik tentang rancang bangun sistem keamanan rumah menggunakan sensor passive infrared berbasis arduino uno dengan alarm buzzer sebagai peringatan. Pada alat ini dilengkapi sensor passive infrared yang berfungsi sebagai pendeteksi adanya pencaran sinyal inframerah yang dikeluarkan oleh tubuh manusia, kemudian akan diproses oleh mikrokontroller arduino. Pada alat ini juga menggunakan led sebagai indikator, buzzer sebagai alarm peringatan dan lcd sebagai penampil teks notifikasi keadaan. Cara kerja sistem ini bekerja dengan sensor passive infrared akan mendeteksi adanya keberadaan orang atau tidak pada ruangan yang diberi sistem keamanan untuk memerintahkan agar alarm berbunyi serta memberikan teks notifikasi pada lcd bahwa adanya pergerakan pada ruangan.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang tersebut, penulis tertarik untuk mengangkat permasalahan tersebut ke dalam bentuk Projek Akhir 2 dengan judul “RANCANG
INFRARED BERBASIS ARDUINO UNO DENGAN ALARM BUZZER SEBAGAI PERINGATAN”
Pada alat ukur ini akan digunakan sebuah Arduino, sensor passive infrared serta komponen elektronika lainnya.
1.3 Tujuan Penulisan
Tujuan dilakukan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
1. Mengetahui prinsip kerja dari sensor passive infrared.
2. Mengetahui jarak jangkauan sensor passive infrared.
3. Mengetahui aplikasi sensor passive infrared.
1.4 Batasan Masalah
Penulis membuat alat pendeteksi maling tersebut dengan menggunakan sensor pir berbasis Arduino dengan batasan-batasan sebagai berikut:
1. Mikrokontroler yang digunakan adalah Arduino.
2. Sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar inframerah dalam suatu ruangan.
1.5 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah penulisan projek akhir 2 ini, penulis membuat suatu sistematika penulisan yang terdiri dari:
BAB 1 PENDAHULUAN
Bab ini akan membahas latar belakang, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, dan sistematika penulisan.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini akan menjelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan.
BAB 3 PERANCANGAN ALAT DAN PEMBUATAN SISTEM
Bab ini membahas tentang perencanaan dan pembuatan sistem secara keseluruhan.
BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISA DATA
Berisi tentang uji coba alat yang telah dibuat, pengoperasian dan spesifikasi alat dan lain-lain.
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
Sebagai bab terakhir penulis akan menguraikan beberapa kesimpulan dari uraian bab-bab sebelumnya, dan penulis akan berusaha memberikan saran yang mungkin bermanfaat.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sensor PIR
Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah. Sensor PIR bersifat pasif, artinya sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar.
Sensor ini biasanya digunakan dalam perancangan detektor gerakan berbasis PIR. Karena semua benda memancarkan energi radiasi, sebuah gerakan akan terdeteksi ketika sumber infra merah dengan suhu tertentu (misal: manusia) melewati sumber infra merah yang lain dengan suhu yang berbeda (misal: dinding), maka sensor akan membandingkan pancaran infra merah yang diterima setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan terjadi perubahan pembacaan pada sensor.
Modul PIR hanya membutuhkan tegangan input DC 5V cukup efektif untuk mendeteksi gerakan hingga jarak 5 meter, berikut bentuk fisik dari sensor PIR:
Gambar 2.1 Sensor PIR
2.1.1 Bagian-Bagian Sensor PIR 1. Fresnel Lens
Lensa Fresnel digunakan sebagai lensa yang memfokuskan sinar pada lampu mercusuar. Lensa Fresnel juga berguna dalam pembuatan film, tidak hanya karena kemampuannya untuk memfokuskan sinar terang, tetapi juga karena intensitas cahaya yang relative konstan diseluruh lebar berkas cahaya.
2. IR Filter
IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar infrared pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor, sehingga Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja.
3. Pyroelectric sensor
Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32 derajat celcius, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari gallium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik. Arus listrik terjadi karena adanya pancaran sinar inframerah pasif ini membawa energy panas.
Material pyroelectic bereaksi menghasilkan arus listrik karena adanya energi panas yang dibawa oleh infrared pasif tersebut.
4. Amplifier
Sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus yang masuk pada material pyroelectric.
5. Comparator
Setelah dikuatkan oleh amplifier kemudian arus dibandingkan oleh comparator sehingga mengahasilkan output.
Gambar 2.2 Blok Diagram Sensor PIR
2.1.2 Prinsip Kerja Sensor PIR
Pancaran inframerah masuk melalui lensa fresnel dan mengenai sensor pyroelektrik, karena sinar inframerah mengandung energi panas maka sensor pyroelektrik akan menghasilkan arus listrik. Sensor pyroelektrik terbuat dari bahan gallium nitride (GaN), cesium nitrat (CsNo3) dan litium Tantalate (LiTaO3). Arus listrik inilah yang akan menimbulkan tegangan dan dibaca secara analog oleh sensor.
Kemudian sinyal ini akan dikuatkan oleh penguat dan dibandingkan oleh komparator dengan tegangan referensi tertentu (keluaran berupa sinyal 1-bit). Jadi sensor PIR hanya akan mengeluarkan logika 0 dan 1, 0 saat sensor tidak mendeteksi adanya pancaran infra merah dan 1 saat sensor mendeteksi infra merah. Sensor PIR didesain dan dirancang hanya mendeteksi pancaran infra merah dengan panjang gelombang 8- 14 mikrometer. Diluar panjang gelombang tersebut sensor tidak akan mendeteksinya.
Sensor PIR ini bekerja dengan menangkap energi panas yang dihasilkan dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki setiap benda dengan suhu benda diatas nol mutlak. Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32 derajat celcius, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan.
Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik. Arus listrik terjadi karena pancaran sinar inframerah pasif ini membawa energi panas. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yang terbentuk ketika sinar matahari mengenai solar cell.
Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia karena disebabkan adanya IR Filter yang menyaring panjang gelombang sinar inframerah pasif. IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar inframerah pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor. Jadi, ketika seseorang berjalan melewati sensor, sensor akan menangkap pancaran sinar inframerah pasif yang dipancarkan oleh tubuh manusia yang memiliki suhu yang berbeda dari lingkungan sehingga menyebabkan material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus listrik karena adanya energi panas yang dibawa oleh sinar inframerah pasif tersebut. Kemudian sebuah sirkuit amplifier yang ada
menguatkan arus tersebut yang kemudian dibandingkan oleh comparator sehingga menghasilkan output.
Ketika manusia berada di depan sensor PIR dengan kondisi diam, maka sensor PIR akan menghitung panjang gelombang yang dihasilkan oleh tubuh manusia tersebut. Panjang gelombang yang konstan ini menyebabkan energi panas yang dihasilkan dapat digambarkan hampir sama pada kondisi lingkungan disekitarnya. Ketika manusia itu melakukan gerakan, maka tubuh manusia itu akan menghasilkam pancaran sinar inframerah pasif dengan panjang gelombang yang bervariasi sehingga menghasilkan panas berbeda yang menyebabkan sensor merespon dengan cara menghasilkan arus pada material Pyroelectricnya dengan besaran yang berbeda beda. Karena besaran yang berbeda inilah comparator menghasilkan output.
Jadi sensor PIR tidak akan menghasilkan output apabila sensor ini dihadapkan dengan benda panas yang tidak memiliki panjang gelombang inframerah antar 8 sampai 14 mikrometer dan benda yang diam seperti sinar lampu yang sangat terang yang mampu menghasilkan panas, pantulan objek benda dari cermin dan suhu panas ketika musim panas.
2.1.3 Jarak Pancar Sensor PIR
Untuk jarak jangkau dari sensor PIR sendiri bisa disetting sesuai kebutuhan, akan tetapi jarak maksimalnya hanya ±10 meter dan sensor ini sangat efektif digunakan sebagai human detector.
2.2 Arduino Uno
Arduino adalah platform open source yang digunakan untuk membangun proyek-proyek elektronik. Arduino terdiri dari dua bagian, yaitu papan sirkuit (hardware- sering dirujuk sebagai mikrokontroler) dan sebuah software, atau IDE (Integrated Development Environment) yang berjalan pada komputer, digunakan untuk menulis dan meng-upload kode komputer ke papan circuit (hardware).
Perangkat keras arduino sudah terintegrasi, untuk memuat kode baru keperangkat keras dapat menggunakan kabel USB yang dihubungkan dari modul
arduino ke PC atau notebook. IDE (Integrated Development Environment) menggunakan versi sederhana dari C++.
2.2.1 Perangkat Keras (Hardware) Arduino
Arduino didefinisikan sebagai sebuah platform elektronik yang open source, berbasis pada software dan hardware yang fleksibel dan mudah digunakan, yang ditujukan untuk seniman, desainer, hobbies dan setiap orang yang tertarik dalam membuat objek atau lingkungan yang interaktif.
Arduino sebagai sebuah platform komputasi fisik (Physical Computing) yang open source pada board input ouput sederhana, yang dimaksud dengan platform komputasi fisik disini adalah sebuah sistem fisik hyang interaktif dengan penggunaan software dan hardware yang dapat mendeteksi dan merespons situasi dan kondisi.
Platform Arduino sekarang ini menjadi sangat populer dengan pertambahan jumlah pengguna baru yang terus meningkat. Hal ini karena kemudahannya dalam penggunaan dan penulisan kode. Tidak seperti kebanyakan papan sirkuit pemrograman sebelumnya. Arduino tidak lagi membutuhkan perangkat keras terpisah (disebut programmer atau downloader) untuk memuat atau meng-upload kode baru ke dalam mikrokontroler. Cukup dengan meng-gunakan kabel USB untuk mulai menggunakan Arduino.
Selain itu, Arduino IDE menggunakan bahasa pemrograman C++ dengan versi yang telah disederhanakan, sehingga lebih mudah dalam belajar pemrograman.
Arduino akhirnya berhasil menjadi papan sirkuit pemrograman paling disukai hingga menjadikannya sebagai bentuk standar dari fungsi mikrokontroler dengan paket yang mudah untuk diakses.
Gambar 2.3 Hardware Arduino
Pada Gambar 2.3 dapat dilihat sebuah papan Arduino dengan beberapa bagian komponen di dalamnya.
1. Power (USB/Barrel Jack)
Untuk dapat mengaktifkan papan arduino diperlukan sumber listrik. Arduino UNO dapat diaktifkan dari kabel USB yang bersumber dari komputer atau dari power supply yang berdiri sendiri, atau baterai. Pada gambar di atas port USB dan jack power supply / baterai. Koneksi USB juga digunakan untuk mengkomunikasikan kode-kode dari komputer ke papan arduino. Sedangkan rekomendasi tegangan untuk arduino berkisar antara 6 VDC sampai dengan 12 VDC.
2. Pins (5V, 3.3V, GND, Analog, Digital, PWM, AREF)
Pin pada arduino adalah tempat dimana kita menghubungkan kabel-kabel untuk membanguan sebuah sirkuit (rangkaian elektronik) yang terhubung dengan
"breadboard". Biasanya berbentuk plastik hitam tempat menancapkan kabel langsung ke papan arduino. Arduino mempunyai beberapa jenis pin, yang masing- masing diberi label di papannya dan digunakan untuk fungsi yang berbeda.
a. GND: disebut juga "Ground". Ada beberapa pin ground pada papan andruino yang dapat digunakan untuk rangkaian elektronik yang akan dibuat.
b. 5V dan 3,3V: Sumber tegangan 5 VDC dan 3,3 VDC yang dapat digunakan untuk rangkaian elektronik yang kita buat.
c. Analog: Input analog (pin A0 sampai dengan A5). Pin ini dapat membaca sinyal analog (seperti sensor temperatur dll) dan mengkonversikannya menjadi sinyal digital.
d. Digital: diseberang analog pin ada pin digital (pin 0 sampai dengan 13 pada papan andruino UNO). Pin ini dapat digunakan untuk input digital seperti tombol tekan atau difungsikan sebagai keluaran (output) digital seperti menghidupkan LED.
e. PWM: kita dapat melihat tanda (~) disamping tanda pin digital (3, 5, 6, 9, 10, dan 11 pada papan arduino UNO). Pin ini bertindak sebagai pin digital normal, tetapi juga dapat digunakan untuk Pulse-Width Modulation (PWM), yaitu mampu mensimulasikan keluaran analog (seperti mengatur cahaya LED).
f. AREF : Singkatan Analog Referensi. Digunakan untuk mengatur tegangan referensi eksternal (antara 0 dan 5 Volt) sebagai batas atas untuk pin input
3. Reset Button: menekan tombol ini akan menghubungkan rangkaian arduino sementara ke ground, dan menstart ulang kode-kode yang ada untuk dijalankan kembali. Biasanya digunakan untuk mengetes program yang dibuat.
4. Power LED Indicator: Tepat di bawah dan di sebelah kanan kata “UNO” pada papan sirkuit, ada LED kecil di samping kata “ON”. LED ini harus menyala setiap kali Arduino dipasang ke sumber listrik. Jika lampu ini tidak menyala, ada sesuatu yang salah/rusak.
5. TX, RX, dan LED: TX adalah singkatan Transmitter (mengirimkan), RX adalah singkatan Receiver (menerima). LED ini akan memberi beberapa indikasi visual yang bagus setiap kali Arduino menerima atau mengirimkan data (seperti ketika sedang loading program baru ke papan).
6. Main IC: adalah IC, atau Integrated Circuit. Merupakan central dari Arduino. IC utama pada Arduino berbeda pada setiap jenis modul arduino, tetapi biasanya dari jenis ATmega, IC dari perusahaan ATMEL. Informasi ini biasanya dapat ditemukan di sisi atas IC. Untuk keterangan lebih detail dapat dilihat pada datasheet (lembar data) nya.
7. Voltage Regulator: Regulator tegangan, untuk mengatur dan menjaga tegangan input arduino tetap stabil. Jangan memberi catu tegangan lebih besar dari 20 Volt.
Papan Arduino Uno dapat mengambil daya dari USB port pada komputer dengan menggunakan USB charger atau dapat pula mengambil daya dengan menggunakan suatu AC adapter dengan tegangan 9 volt. Jika tidak terdapat power supply yang melalui AC adapter, maka papan Arduino akan mengambil daya dari USB port. Tetapi apabila diberikan daya melalui AC adapter secara bersamaan dengan USB port maka papan Arduino akan mengambil daya melalui AC adapter secara otomatis.
2.2.2 Perangkat Lunak (Software) Arduino
Software arduino yang digunakan adalah driver dan IDE, walaupun masih ada beberapa software lain yang sangat berguna selama pengembangan arduino. IDE atau Integrated Development Environment suatu program khusus untuk suatu komputer agar dapat membuat suatu rancangan atau sketsa program untuk papan Arduino.IDE
arduino merupakan software yang sangat canggih ditulis dengan menggunakan java.
IDE arduino terdiri dari:
a. Editor Program
Sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan mengedit program dalam bahasa processing
b. Compiler
Sebuah modul yang mengubah kode program menjadi kode biner bagaimanapun sebuah mikrokontroler tidak akan bisa memahami bahasa processing.
c. Uploader
Sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam memory di dalam papan arduino
Dalam bahasa pemrograman arduino ada tiga bagian utama yaitu struktur, variabel dan fungsi:
1. Struktur Program Arduino a. Kerangka Program
Kerangka program arduino sangat sederhana, yaitu terdiri atas dua blok. Blok pertama adalah void setup() dan blok kedua adalah void loop.
1) Blok Void setup ()
Berisi kode program yang hanya dijalankan sekali sesaat setelah arduino dihidupkan atau di-reset.Merupakan bagian persiapan atau instalasi program.
2) Blok Void loop()
Berisi kode program yang akan dijalankan terus menerus. Merupakan tempat untuk program utama.
b. Sintaks Program
Baik blok void setup loop () maupun blok function harus diberi tanda kurung kurawal buka “{“ sebagai tanda awal program di blok itu dan kurung kurawal tutup “}” sebagai tanda akhir program.
2. Variabel
Sebuah program secara garis besar dapat didefinisikan sebagai instruksi untuk memindahkan angka dengan cara yang cerdas dengan menggunakan sebuah
3. Fungsi
Pada bagian ini meliputi fungsi input output digital, input output analog, advanced I/O, fungsi waktu, fungsi matematika serta fungsi komunikasi.
Pada proses Uploader dimana pada proses ini mengubah bahasa pemrograman yang nantinya dicompile oleh avr-gcc (avr-gcc compiler) yang hasilnya akan disimpan kedalam papan arduino.
Avr-gcc compiler merupakan suatu bagian penting untuk software bersifat open source. Dengan adanya avr-gcc compiler, maka akan membuat bahasa pemrogaman dapat dimengerti oleh mikrokontroler. Proses terakhir ini sangat penting, karena dengan adanya proses ini maka akan membuat proses pemrogaman mikrokontroler menjadi sangat mudah.
Berikut ini merupakan gambaran siklus yang terjadi dalam melakukan pemrogaman Arduino:
1. Koneksikan papan Arduino dengan komputer melalui USB port.
2. Tuliskan sketsa rancangan suatu program yang akan dimasukkan ke dalam papan Arduino.
3. Upload sketsa program ke dalam papan Arduino melalui kabel USB dan kemudian tunggu beberapa saat untuk melakukan restart pada papan Arduino.
4. Papan Arduino akan mengeksekusi rancangan sketsa program yang telah dibuat dan di-upload ke papan Arduino.
2.3 Liquid Crystal Display (LCD)
Display LCD sebuah liquid crystal atau perangkat elektronik yang dapat digunakan untuk menampilkan angka atau teks. Ada dua jenis utama layar LCD yang dapat menampilkan numerik (digunakan dalam jam tangan, kalkulator dll) dan menampilkan teks alfanumerik (sering digunakan pada mesin foto kopi dan telepon genggam). Layar LCD merupakan suatu media penampilan data yang sangat efektif dan efisien dalam penggunaannya. Untuk menampilkan sebuah karakter pada layar LCD diperlukan beberapa rangkaian tambahan. Untuk lebih memudahkan para pengguna, maka beberapa perusahaan elektronik menciptakan modul LCD.
LCD merupakan alat untuk menampilkan karakter data dari sebuah alat masukan seperti Mikrokontroler. LCD untuk peralatan mikrontroler ada beberapa
tipe, yaitu 8x2, 16x2, 20x2, 20x4, 40×4. LCD 16x2 artinya LCD terdiri dari 2 baris dan 16 karakter. LCD dibagi menjadi dua bagian yaitu bagian depan panel LCD yang terdiri dari banyak dot atau titik LCD dan mikrokontroler yang menempel pada bagian belakang panel LCD yang berfungsi untuk mengatur titik-titik LCD sehingga dapat menampilkan huruf, angka, dan simbol khusus yang dapat terbaca.
LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik. Material LCD (Liquid Cristal Display) LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang.
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.
Gambar 2.4 Liquid Crystal Display (LCD) Character 2x16 Memori yang digunakan microcontroler internal LCD adalah:
a. DDRAM (Display Data Random Access Memory) merupakan memori tempat karakter yang akan ditampilkan berada.
b. CGRAM (Character Generator Random Access Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan.
c. 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
Register control yang terdapat dalam suatu LCD diantaranya adalah.
a. 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.
b. Register data yaitu register untuk menuliskan atau membaca data dari atau ke DDRAM. Penulisan data pada register akan menempatkan data tersebut ke DDRAM sesuai dengan alamat yang telah diatur sebelumnya.
Pin, kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu LCD (Liquid Cristal Display) diantaranya adalah:
a. 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.
b. 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.
c. Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data, sedangkan high baca data.
d. Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.
e. Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini dihubungkan dengan trimpot 5 KΩ, jika tidak digunakan dihubungkan ke ground, sedangkan tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt.
2.3.1 Cara Kerja LCD Secara Umum
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). 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 parallel baik 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). Bit RS digunakan untuk memilih apakah data atau instruksi yang akan ditransfer antara mikrokontroller dan LCD. Jika bit ini di set (RS = 1), maka byte pada posisi kursor LCD saat itu dapat dibaca atau ditulis. Jika bit ini di reset (RS = 0), merupakan instruksi yang dikirim ke LCD atau status eksekusi dari instruksi terakhir yang dibaca.
2.3.2 Karakter LCD
Perhatikan bahwa karakter 32-127 selalu sama untuk semua LCD, tapi karakter 16-31 & 128-255 dapat bervariasi dengan produsen LCD yang berbeda.
ditunjukkan dalam tabel. Karakter 0 sampai 15 dijelaskan user-defined sebagai karakter dan harus didefinisikan sebelum digunakan, atau LCD akan berisi perubahan karakter secara acak. Untuk melihat secara rinci bagaimana menggunakan karakter ini dapat dilihat pada data Character LCD.
2.3.3 Pengamatan LCD
Pengalamatan LCD dimulai dengan menghidupkan modul LCD, karakter kursor pada LCD diposisikan pada awal baris pertama (alamat 00H). Masing-masing sewaktu sebuah karakter dimasukkan, kursor bergerak ke alamat selanjutnya 01H, 02H dan seterusnya. Sebuah alamat awal yang baru bergerak ke alamat selanjutnya, harus dimasukkan sebagai sebuah perintah. Dengan cara mengirimkan sebuah perintah Set Display Address, nilai 80H. Dengan dua line karakter, baris yang pertama dari karakter, baris pertama mulai pada alamat 00H dan baris ke dua pada alamat 40H.
2.3.4 Fungsi Pin-Pin LCD
Modul LCD berukuran 16 karakter x 2 baris dengan fasilitas backlighting memiliki 16 pin yang terdiri dari 8 jalur data, 3 jalur kontrol dan jalur-jalur catu daya, dengan fasilitas pin yang tersedia maka lcd 16 x 2 dapat digunakan secara maksimal untuk menampilkan data yang dikeluarkan oleh mikrokontroler.
Sedangkan secara umum pin-pin LCD diterangkan sebagai berikut : a. Pin 1 dan 2
Merupakan sambungan catu daya, Vss dan Vdd. Pin Vdd dihubungkan dengan tegangan positif catu daya, dan Vss pada 0V atau ground. Meskipun data menentukan catu 5 Vdc (hanya pada beberapa mA), menyediakan 6V dan 4.5V yang keduanya bekerja dengan baik, bahkan 3V cukup untuk beberapa modul.
b. Pin 3
Pin 3 merupakan pin kontrol Vee, yang digunakan untuk mengatur kontras display. Idealnya pin ini dihubungkan dengan tegangan yang bisa dirubah untuk memungkinkan pengaturan terhadap tingkatan kontras display sesuai dengan kebutuhan, pin ini dapat dihubungkan dengan variable resistor sebagai pengatur kontras.
c. Pin 4
Pin 4 merupakan Register Select (RS), masukan yang pertama dari tiga command control input. Dengan membuat RS menjadi high, data karakter dapat ditransfer dari dan menuju modulnya.
d. Pin 5
Read/Write (R/W), untuk memfungsikan sebagai perintah write maka R/W low atau menulis karakter ke modul. R/W high untuk membaca data karakter atau informasi status dari register-nya.
e. Pin 6
Enable (E), input ini digunakan untuk transfer aktual dari perintah-perintah atau karakter antara modul dengan hubungan data. Ketika menulis ke display, data ditransfer hanya pada perpindahan high atau low. Tetapi ketika membaca dari display, data akan menjadi lebih cepat tersedia setelah perpindahan dari low ke high dan tetap tersedia hingga sinyal low lagi.
f. Pin 7-14
Pin 7 sampai 14 adalah delapan jalur data/data bus (D0 sampai D7) dimana data dapat ditransfer ke dan dari display.
g. Pin 16
Pin 16 dihubungkan kedalam tegangan 5 Volt untuk memberi tegangan dan menghidupkan lampu latar/Back Light LCD.
2.4 LED (Light Emiting Dioda)
Led adalah jenis dioda yang memancarkan cahaya. Komponen ini biasa digunakan pada lampu senter atau lampu emergensi. Seperti hal nya dioda yang hanya mengalirkan arus listrik dari satu arah, led juga demikian. Itu sebab nya, pemasangan led dirangkaian elektronika harus tidak terbalik. Dengan kata lain, led tidak berfungsi jika dipasang terbalik.
Led yang umum dipakai berkaki dua. Salah satu kaki berkutub + (disebut anoda) dan yang lain adalah – (disebut katoda). Namun, tidak tanda + atau – secara eksplisit. Pembedanya, led mempunyai kaki dengan panjang berbeda. Kaki yang panjang adalah anoda dan yang pendek adalah katoda.Sekiranya anda menemukan
indikasi yang menyatakan anoda atau katoda masih bias dilakukan. Perhatikan gambar dibawah, bagian dasar led (yang menghubungkan kedua kaki) tidak seluruhnya membulat, tetapi ada yang datar. Kaki yang dekat area yang datar tersebut adalah katoda.
Gambar 2.5 Bentuk Fisik LED
Bentuk LED mirip dengan sebuah bohlam (bola lampu) yang kecil dan dapat dipasangkan dengan mudah ke dalam berbagai perangkat elektronika. Berbeda dengan Lampu Pijar, LED tidak memerlukan pembakaran filamen sehingga tidak menimbulkan panas dalam menghasilkan cahaya. Oleh karena itu, saat ini LED (Light Emitting Diode) yang bentuknya kecil telah banyak digunakan sebagai lampu penerang dalam LCD TV yang mengganti lampu tube.
2.4.1 Cara Kerja LED
Seperti dikatakan sebelumnya, LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.
LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).
LED atau Light Emitting Diode yang memancarkan cahaya ketika dialiri tegangan maju ini juga dapat digolongkan sebagai Transduser yang dapat mengubah Energi Listrik menjadi Energi Cahaya.
2.4.2 Warna-Warna LED
Saat ini, LED telah memiliki beranekaragam warna, diantaranya seperti warna merah, kuning, biru, putih, hijau, jingga dan infra merah. Keanekaragaman Warna pada LED tersebut tergantung pada wavelength (panjang gelombang) dan senyawa semikonduktor yang dipergunakannya. Berikut ini adalah Tabel Senyawa Semikonduktor yang digunakan untuk menghasilkan variasi warna pada LED :
Tabel 2.1 Warna-warna LED
Bahan Semikonduktor Wavelength Warna
Gallium Arsenide (GaAs) 850-940nm Infra Merah
Gallium Arsenide Phosphide (GaAsP) 630-660nm Merah Gallium Arsenide Phosphide (GaAsP) 605-620nm Jingga Gallium Arsenide Phosphide Nitride (GaAsP:N) 585-595nm Kuning Aluminium Gallium Phosphide (AlGaP) 550-570nm Hijau
Silicon Carbide (SiC) 430-505nm Biru
Gallium Indium Nitride (GaInN) 450nm Putih
2.4.3 Tegangan Maju (Forward Bias) LED
Masing-masing Warna LED (Light Emitting Diode) memerlukan tegangan maju (Forward Bias) untuk dapat menyalakannya. Tegangan Maju untuk LED tersebut tergolong rendah sehingga memerlukan sebuah Resistor untuk membatasi Arus dan Tegangannya agar tidak merusak LED yang bersangkutan. Tegangan Maju biasanya dilambangkan dengan tanda VF.
Tabel 2.2 Tegangan Maju LED
Warna Tegangan Maju @20mA
Infra Merah 1,2V
Merah 1,8V
Jingga 2,0V
Kuning 2,2V
Hijau 3,5V
Biru 3,6V
2.4.4 Kegunaan LED dalam Kehidupan sehari-hari
Teknologi LED memiliki berbagai kelebihan seperti tidak menimbulkan panas, tahan lama, tidak mengandung bahan berbahaya seperti merkuri, dan hemat listrik serta bentuknya yang kecil ini semakin popular dalam bidang teknologi pencahayaan. Berbagai produk yang memerlukan cahaya pun mengadopsi teknologi Light Emitting Diode (LED) ini. Berikut ini beberapa pengaplikasiannya LED dalam kehidupan sehari-hari.
1. Lampu Penerangan Rumah 2. Lampu Penerangan Jalan 3. Papan Iklan (Advertising)
4. Backlight LCD (TV, Display Handphone, Monitor) 5. Lampu Dekorasi Interior maupun Exterior
6. Lampu Indikator
7. Pemancar Infra Merah pada Remote Control (TV, AC, AV Player)
2.5 Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara.
Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara.
Gambar 2.6 Bentuk Fisik Buzzer
Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).
2.6 Power Supply Adaptor (Catu Daya)
Power Supply atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Catu Daya adalah suatu alat listrik yang dapat menyediakan energi listrik untuk perangkat listrik ataupun elektronika lainnya. Pada dasarnya Power Supply atau Catu daya ini memerlukan sumber energi listrik yang kemudian mengubahnya menjadi energi listrik yang dibutuhkan oleh perangkat elektronika lainnya.
Pada umumnya Power Supply dapat diklasifikasikan menjadi 3 kelompok besar, yakni berdasarkan Fungsinya, berdasarkan Bentuk Mekanikanya dan juga berdasarkan Metode Konversinya. Berikut ini merupakan penjelasan singkat mengenai ketiga kelompok tersebut :
1. Power Supply Berdasarkan Fungsi (Functional)
Berdasarkan fungsinya, Power supply dapat dibedakan menjadi Regulated Power Supply, Unregulated Power Supply dan Adjustable Power Supply.
Regulated Power Supply adalah Power Supply yang dapat menjaga kestabilan tegangan dan arus listrik meskipun terdapat perubahaan atau variasi pada beban atau sumber listrik (Tegangan dan Arus Input).
Unregulated Power Supply adalah Power Supply tegangan ataupun arus listriknya dapat berubah ketika beban berubah atau sumber listriknya mengalami perubahan.
Adjustable Power Supply adalah Power Supply yang tegangan atau Arusnya dapat diatur sesuai kebutuhan dengan menggunakan Knob Mekanik. Terdapat 2 jenis Adjustable Power Supply yaitu Regulated Adjustable Power Supply dan Unregulated Adjustable Power Supply.
2. Power Supply Berdasarkan Bentuknya
Untuk peralatan Elektronika seperti Televisi, Monitor Komputer, Komputer Desktop maupun DVD Player, Power Supply biasanya ditempatkan di dalam atau menyatu ke dalam perangkat-perangkat tersebut sehingga kita sebagai konsumen tidak dapat melihatnya secara langsung. Jadi hanya sebuah kabel listrik yang
(Built in). Namun ada juga Power Supply yang berdiri sendiri (stand alone) dan berada diluar perangkat elektronika yang kita gunakan seperti Charger Handphone dan Adaptor Laptop.
3. Power Supply Berdasarkan Metode Konversinya
Berdasarkan Metode Konversinya, Power supply dapat dibedakan menjadi Power Supply Linier yang mengkonversi tegangan listrik secara langsung dari Inputnya dan Power Supply Switching yang harus mengkonversi tegangan input ke pulsa AC atau DC terlebih dahulu.
2.6.1 Jenis-jenis Power Supply
Selain pengklasifikasian diatas, Power Supply juga dapat dibedakan menjadi beberapa jenis, diantaranya adalah DC Power Supply, AC Power Supply, Switch Mode Power Supply, Programmable Power Supply, Uninterruptible Power Supply, High Voltage Power Supply. Berikut ini adalah penjelasan singkat mengenai jenis- jenis Power Supply.
1. DC Power Supply
DC Power Supply adalah pencatu daya yang menyediakan tegangan maupun arus listrik dalam bentuk DC (Direct Current) dan memiliki Polaritas yang tetap yaitu Positif dan Negatif untuk bebannya. Terdapat 2 jenis DC Supply yaitu :
a. AC to DC Power Supply
AC to DC Power Supply, yaitu DC Power Supply yang mengubah sumber tegangan listrik AC menjadi tegangan DC yang dibutuhkan oleh peralatan Elektronika. AC to DC Power Supply pada umumnya memiliki sebuah Transformator yang menurunkan tegangan, Dioda sebagai Penyearah dan Kapasitor sebagai Penyaring (Filter).
b. Linear Regulator
Linear Regulator berfungsi untuk mengubah tegangan DC yang berfluktuasi menjadi konstan (stabil) dan biasanya menurunkan tegangan DC Input.
2. AC Power Supply
AC Power Supply adalah Power Supply yang mengubah suatu taraf tegangan AC ke taraf tegangan lainnya. Contohnya AC Power Supply yang menurunkan tegangan
AC 220V ke 110V untuk peralatan yang membutuhkan tegangan 110VAC. Atau sebaliknya dari tegangan AC 110V ke 220V.
3. Switch-Mode Power Supply
Switch-Mode Power Supply (SMPS) adalah jenis Power Supply yang langsung menyearahkan (rectify) dan menyaring (filter) tegangan Input AC untuk mendapatkan tegangan DC. Tegangan DC tersebut kemudian di-switch ON dan OFF pada frekuensi tinggi dengan sirkuit frekuensi tinggi sehingga menghasilkan arus AC yang dapat melewati Transformator Frekuensi Tinggi.
4. Programmable Power Supply
Programmable Power Supply adalah jenis power supply yang pengoperasiannya dapat dikendalikan oleh Remote Control melalui antarmuka (interface) Input Analog maupun digital seperti RS232 dan GPIB.
5. Uninterruptible Power Supply (UPS)
Uninterruptible Power Supply atau sering disebut dengan UPS adalah Power Supply yang memiliki 2 sumber listrik yaitu arus listrik yang langsung berasal dari tegangan input AC dan Baterai yang terdapat didalamnya. Saat listrik normal, tegangan Input akan secara simultan mengisi Baterai dan menyediakan arus listrik untuk beban (peralatan listrik). Tetapi jika terjadi kegagalan pada sumber tegangan AC seperti matinya listrik, maka Baterai akan mengambil alih untuk menyediakan Tegangan untuk peralatan listrik/elektronika yang bersangkutan.
6. High Voltage Power Supply
High Voltage Power Supply adalah power supply yang dapat menghasilkan Tegangan tinggi hingga ratusan bahkan ribuan volt. High Voltage Power Supply biasanya digunakan pada mesin X-ray ataupun alat-alat yang memerlukan tegangan tinggi.
2.7 Regulator
Regulator adalah rangkaian regulasi atau pengatur tegangan keluaran dari sebuah catu daya agar efek darinaik atau turunnya tegangan jala-jala tidak mempengaruhi tegangan catu daya sehingga menjadi stabil. Rangkaian penyearah sudah cukup bagus jika tegangan ripple -nya kecil, tetapi ada masalah stabilitas. Jika
rangkaian penyearah di atas, jika arus semakin besar ternyata tegangan DC keluarannya juga ikut turun. Untuk beberapa aplikasi perubahan tegangan ini cukup mengganggu, sehingga diperlukan komponen aktif yang dapat meregulasi tegangan keluaran ini menjadi stabil.
Regulator tegangan adalah bagian power supply yang berfungsi untuk memberikan stabilitas output pada suatu power supply. Output tegangan DC dari penyearah tanpa regulator mempunyai kecenderungan berubah harganya saat dioperasikan. Adanya perubahan pada masukan AC dan variasi beban merupakan penyebab utama terjadinya ketidakstabilan pada power supply. Pada sebagian peralatan elektronika, terjadinya perubahan catu daya akan berakibat cukup serius.
Untuk mendapatkan pencatu daya yang stabil diperlukan regulator tegangan.
Regulator tegangan untuk suatu power supply paling sederhana adalah menggunakan dioda zener.
2.7.1 Regulator Tegangan Pada Power Supply
Rangkaian pencatu daya (power supply) dengan regulator diode zener pada gambar rangkaian diatas, merupakan contoh sederhana cara pemasangan regulator tegangan dengan dioda zener. Diode zener dipasang paralel atau shunt dengan L dan R. Regulator ini hanya memerlukan sebuah diode zener terhubung seri dengan resistor RS. Perhatikan bahwa diode zener dipasang dalam posisi reverse bias.
Dengan cara pemasangan ini, diode zener hanya akan berkonduksi saat tegangan reverse bias mencapai tegangan breakdown dioda zener. Penyearah berupa rangkaian diode tipe jembatan (bridge) dengan proses penyaringan atau filter berupa filter-RC.
Resistor seri pada rangkaian ini berfungsi ganda. Pertama, resistor ini menghubungkan C1 dan C2 sebagai rangkaian filter. Kedua, resistor ini berfungsi sebagai resistor seri untuk regulator tegangan (dioda zener). Diode zener yang dipasang dapat dengan sembarang dioda zener dengan tegangan breakdown misal dioda zener 9 volt. Tegangan output transformer harus lebih tinggi dari tegangan breakdown dioda zener, misalnya untuk penggunaan dioda zener 9 volt maka gunakan output transformer 12 volt. Tegangan breakdown dioda zener biasanya tertulis pada body dari dioda tersebut.
2.7.2 Jenis-Jenis Regulator Tegangan
1. Fixed Voltage Regulator (Pengatur Tegangan Tetap)
IC jenis Pengatur Tegangan Tetap (Fixed Voltage Regulator) ini memiliki nilai tetap yang tidak dapat disetel (di-adjust) sesuai dengan keinginan Rangkaiannya.
Tegangannya telah ditetapkan oleh produsen IC sehingga Tegangan DC yang diatur juga Tetap sesuai dengan spesifikasi IC-nya. Misalnya IC Voltage Regulator 7805, maka Output Tegangan DC-nya juga hanya 5 Volt DC. Terdapat 2 jenis Pengatur Tegangan Tetap yaitu Positive Voltage Regulator dan Negative Voltage Regulator. Jenis IC Voltage Regulator yang paling sering ditemukan di Pasaran adalah tipe 78XX. Tanda XX dibelakangnya adalah Kode Angka yang menunjukan Tegangan Output DC pada IC Voltage Regulator tersebut.
Contohnya 7805, 7809, 7812 dan lain sebagainya. IC 78XX merupakan IC jenis Positive Voltage Regulator. IC yang berjenis Negative Voltage Regulator memiliki desain, konstruksi dan cara kerja yang sama dengan jenis Positive Voltage Regulator, yang membedakannya hanya polaritas pada Tegangan Outputnya. Contoh IC jenis Negative Voltage Regulator diantaranya adalah 7905, 7912 atau IC Voltage Regulator berawalan kode 79XX. IC Fixed Voltage Regulator juga dikategorikan sebagai IC Linear Voltage Regulator. Dibawah ini adalah Rangkaian Dasar untuk IC LM78XX beserta bentuk Komponennya (Fixed Voltage Regulator).
2. Adjustable Voltage Regulator (Pengatur Tegangan yang dapat disetel)
IC jenis Adjustable Voltage Regulator adalah jenis IC Pengatur Tegangan DC yang memiliki range Tegangan Output tertentu sehingga dapat disesuaikan kebutuhan Rangkaiannya. IC Adjustable Voltage Regulator ini juga memiliki 2 jenis yaitu Positive Adjustable Voltage Regulator dan Negative Adjustable Voltage Regulator. Contoh IC jenis Positive Adjustable Voltage Regulator diantaranya adalah LM317 yang memiliki range atau rentang tegangan dari 1.2 Volt DC sampai pada 37 Volt DC. Sedangkan contoh IC jenis Negative Adjustable Voltage Regulator adalah LM337 yang memiliki Range atau Jangkauan Tegangan yang sama dengan LM317. Pada dasarnya desain, konstruksi dan cara kerja pada kedua jenis IC Adjustable Voltage Regulator adalah sama.
Voltage Regulator juga dikategorikan sebagai IC Linear Voltage Regulator.
Dibawah ini adalah Rangkaian Dasar IC LM317 beserta bentuk komponennya (Adjustable Voltage Regulator).
3. Switching Voltage Regulator
Switching Voltage Regulator ini memiliki Desain, Konstruksi dan cara kerja yang berbeda dengan IC Linear Regulator (Fixed dan Adjustable Voltage Regulator).
Switching Voltage Regulator memiliki efisiensi pemakaian energi yang lebih baik jika dibandingkan dengan IC Linear Regulator. Hal ini dikarenakan kemampuannya yang dapat mengalihkan penyediaan energi listrik ke medan magnet yang memang difungsikan sebagai penyimpan energi listrik. Oleh karena itu, untuk merangkai Pengatur Tegangan dengan system Switching Voltage Regulator harus ditambahkan komponen Induktor yang berfungsi sebagai elemen penyimpan energi listrik.
2.7.3 Fungsi Regulator
Fungsi Regulator adalah untuk memberikan tegangan output konstan untuk beban terhubung secara paralel dengan itu terlepas dari riak pada tegangan suplai atau variasi dalam arus beban dan dioda zener akan terus mengatur tegangan sampai saat ini dioda berada di bawah nilai minimum IZ (min) di wilayah rincian sebaliknya.
Hal ini memungkinkan arus mengalir ke arah depan seperti biasa, tetapi juga akan memungkinkan untuk mengalir ke arah sebaliknya ketika tegangan berada di atas nilai tertentu tegangan rusaknya dikenal sebagai tegangan Zener. The dioda Zener khusus dibuat untuk memiliki gangguan tegangan balik pada tegangan tertentu.
Karakteristiknya adalah sebaliknya sangat mirip dengan dioda biasa. Dalam rincian tegangan dioda Zener dekat konstan atas berbagai arus sehingga membuatnya berguna sebagai regulator tegangan shunt. Tujuan dari regulator tegangan adalah untuk menjaga tegangan konstan pada beban terlepas dari variasi yang diterapkan tegangan input dan variasi arus beban. Sebuah dioda Zener regulator shunt tipikal ditunjukkan pada Resistor yang dipilih sehingga ketika tegangan input di VIN (min) dan arus beban di IL (max) bahwa arus yang melalui dioda Zener setidaknya Iz (min). Lalu untuk semua kombinasi lain dari tegangan input dan arus beban dioda zener melakukan kelebihan saat demikian mempertahankan tegangan konstan di
seluruh beban. Zener tersebut melakukan sedikit arus ketika arus beban adalah yang tertinggi dan melakukan yang paling saat ini ketika arus beban adalah yang terendah.
Ada beberapa alasan yang mungkin diperlukannya sebuah regulator, yaitu : a. Fluktuasi tegangan jala-jala
b. Perubahan tegangan akibat beban (loading)
c. Perlu pembatasan arus dan tegangan untuk keperluan tertentu.
2.8 Bahasa Pemrograman C
Bahasa Pemrograman C adalah sebuah bahasa pemrograman komputer yang bisa digunakan untuk membuat berbagai aplikasi (general-purpose programming language), mulai dari sistem operasi (seperti Windows atau Linux), antivirus, software pengolah gambar (image processing), hingga compiler untuk bahasa pemrograman, dimana C banyak digunakan untuk membuat bahasa pemrograman lain yang salah satunya adalah PHP.
Meskipun termasuk general-purpose programming language, yakni bahasa pemrograman yang bisa membuat berbagai aplikasi, bahasa pemrograman C paling cocok merancang aplikasi yang berhubungan langsung dengan Sistem Operasi dan hardware. Ini tidak terlepas dari tujuan awal bahasa C dikembangkan.
Bahasa pemrograman C dibuat pertama kali oleh Dennis M. Ritchie pada tahun 1972. Saat itu Ritchie bekerja di Bell Labs, sebuah pusat penelitian yang berlokasi di Murray Hill, New Jersey, Amerika Serikat.
Ritchie membuat bahasa pemrograman C untuk mengembangkan sistem operasi UNIX. Sebelumnya, sistem operasi UNIX dibuat menggunakan bahasa assembly (assembly language). Akan tetapi bahasa assembly sendiri sangat rumit dan susah untuk dikembangkan. Dengan tujuan mengganti bahasa assembly, peneliti di Bell Labs membuat bahasa pemrograman B. Namun bahasa pemrograman B juga memiliki beberapa kekurangan, yang akhirnya di lengkapi oleh bahasa pemrograman C. Dengan bahasa C inilah sistem operasi UNIX ditulis ulang. Pada gilirannya, UNIX menjadi dasar dari banyak sistem operasi modern saat ini, termasuk Linux, Mac OS (iOS), hingga sistem operasi Android.
2.9 Kapasitor
Kapasitor adalah komponen elektronika yang mampu menyimpan muatan listrik, yang terbuat dari dua buah keping logam yang dipisahkan oleh bahan dielektrik, seperti keramik, gelas, vakum, dan lain-lain. Muatan positif dan negatif akan berkumpul pada kedua ujung berlainan tersebut,apabila kedua ujung metal (elektroda) dihubungkan dengan sumber tegangan. Fungsi Kapasitor adalah untuk menyimpan muatan listrik/elektron yang disebut dengan kapasitansi. Beberapa ilmuan menyatakan bahwa jika sebuah kapasitor yang diberi tegangan 1 volt dapat memuat elektron sebanyak 1 coloumb maka dikatakan bahwa kapasitor tersebut memiliki kapasitansi 1 farad.
2.9.1 Jenis-Jenis Kapasitor 1. Kapasitor Elektrostatis
Kapasitor jenis ini terbuat dari bahan keramik,film,dan mika.Namun banyak yang menggunakan bahan jenis keramik dan mika karena harganya lebih murah bila dibandingkan dengan yang lain. Kapasitor jenis ini termasuk dalam kapasitor nonpolar.
2. Kapasitor elektrolitik
Kapasitor jenis ini terbuat dari lapisan metal-oksida.pada umumnya kapasitor jenis ini dalam pembuatannya menggunakan proses yang disebut denga elektrolisis,sehingga dapat terbentuk kutub positif dan kutub negatif.
3. Kapasitor elektrokimia
Kapasitor yang terbuat dari campuran larutan atau bahan kimia ke- dalamnya.contoh kapisitor jenis ini dapat kita jumpai di sekitar kita seperti baterai dan accumulator(aki).Baterai dan aki memiliki tingkat kebocoran arus yang sangat kecil dan kapaitansi yang besar.
2.9.2 Cara Kerja Kapasitor
Prinsip kerja kapasitor pada umunya hampir sama dengan resistor yang juga termasuk ke dalam komponen pasif. Komponen pasif adalah jenis komponen yang bekerja tanpa memerlukan arus panjar. Kapasitor sendiri terdiri dari dua lempeng
logam (konduktor) yang dipisahkan oleh bahan penyekat (isolator). Penyekat atau isolator banyak disebut sebagai bahan zat dielektrik.
Zat dielektrik yang digunakan untuk menyekat kedua komponen tersebut berguna untuk membedakan jenis-jenis kapasitor. Di dunia ini terdapat beberapa kapasitor yang menggunakan bahan dielektrik, antara lain kertas, mika, plastik cairan dan masih banyak lagi bahan dielektrik lainnya. Dalam rangkaian elektronika, kapasitor sangat diperlukan terutama untuk mencegah loncatan bunga api listrik pada rangkaian yang mengandung kumparan. Selain itu, kapasitor juga dapat menyimpan muatan atau energi listrik dalam rangkaian, dapat memilih panjang gelombang pada radio penerima dan sebagai filter dalam catu daya (Power Supply). Fungsi kapasitor dalam rangkaian elektronik sebagai penyimpan arus atau tegangan listrik. Untuk arus DC, kapasitor dapat berfungsi sebagai isulator (penahan arus listrik), sedangkan untuk arus AC, kapasitor berfungsi sebagai konduktor (melewatkan arus listrik).
Dalam penerapannya, kapasitor banyak di manfaatkan sebagai filter atau penyaring, perata tegangan yang digunakan untuk mengubah AC ke DC, pembangkit gelombang AC (Isolator) dan masih banyak lagi penerapan lainnya.
BAB 3
PERANCANGAN ALAT DAN PEMBUATAN SISTEM
3.1 Diagram Blok Rangkaian
Pada tugas akhir ini akan dirancang sebuah sistem otomasi lampu penerangan menggunakan sensor pir berbasis arduino uno. Blok diagram sistem yang dirancang dapat dilihat dibawah ini:
ARDUINO
SENSOR PIR
POWER SUPPLY LCD
BUZZER DAN LED
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem
Fungsi setiap blok:
1. Power Supplay, yang digunakan adalah adaptor yang berfungsi sebagai sumber tegangan.
2. Sensor PIR, memberikan inputan data digital yang berfungsi memberikan tanda ada atau tidak manusia yang terdeteksi. Sensor PIR merespon pancaran sinar infamerah yang terdapat pada manusia.
3. Arduino Uno, berfungsi sebagai media pengkonversi waktu, dan mengkonversi data menjadi jarak.
4. LCD, berfungsi sebagai output tampilan instruksi dari arduino.
5. Buzzer dan LED, berfungsi sebagai pemberitahuan ketika terdapat sinar inframerah.
3.2 Rangkaian Skematik LCD (Liquid Crystal Display)
Pengoperasian LCD dengan Arduino. Setelah sensor pir sudah mendeteksi gelombang infrared, variable resistor akan mengirimkan data ke arduino melalui pin- pin kemudian arduino menerima data yang terbaca dan ditampilkan oleh LCD.
Berikut adalah skematik rangkaian LCD.
Gambar 3.2 Rangkaian LCD Keterangan dari rangkaian diatas:
1. SIM1 adalah Arduino UNO R3 yang berfungsi sebagai pusat sistim bekerja.
2. J2 adalah soket penghubung ke LCD.
3. J3 adalah soket penghubung ke LCD.
4. J4 adalah soket penghubung ke GND Resistor Variabel.
5. J5 adalah soket penghubung ke Resistor Variabel.
6. J6 adalah soket penghubung ke VCC Resistor Variabel.
3.3 Rangkaian pada Software Proteus 3.3.1 Rangkaian pada ISIS
Pada bagian ini akan dirancang suatu desain rangkaian sesuai dari konsep dasar alat yang akan di buat, terdapat rangkaian LCD, sensor PIR, Relay, LED dan Buzzer yang dihubungkan pada tiap-tiap pin di Arduino.
Gambar 3.3 Rangkaian pada ISIS 7 Professional
3.3.2 Rangkaian pada ARES
Pada bagian ini akan menghubungkan jalur rangkaian sesuai dari yang dibuat pada ISIS dan disini akan dirangkaian kembali sesuai dengan peletakan yang diinginkan dan siap untuk di cetak pada papan PCB.
Gambar 3.4 Rangkaian pada ARES
3.4 Perancangan Perangkat Lunak
Perancangan perangkat lunak pada program mikrokontroler arduino ini menggunakan perangkat lunak software arduino IDE yang berbasis bahasa C++ yang telah dipermudah melalui library. Arduino menggunakan Software Processing yang digunakan untuk menulis program kedalam arduino.
Untuk memasukkan program kedalam sebuah mikrokontroler arduino, dibutuhkan Driver USB, IDE Arduino 1.6.6 dan Ardunio Uno Board agar program yang dibuat dapat berjalan di dalam mikrokontroler. Dengan membuat program sebagai berikut.
Gambar 3.5 Program arduino 1.6.6 untuk Void Setup
Gambar 3.6 Program arduino 1.6.6 untuk Void Loop
3.5 Diagram Alir (Flowchart)
MULAI INISIALISASI
PORT
PROSES PEMBACAAN SENSOR PIR
ADA MALING
BUZZER dan LED MENYALA
TIDAK
YA
RUANGAN AMAN
Gambar 3.7 Flowchart Cara Kerja Sistem
Keterangan: Pada proses inisialisasi arduino maka akan terjadi proses pembaca dengan Sensor PIR. Jika ada maling maka buzzer dan LED akan menyala kemudian proses akan berulang ke pembacaan sensor PIR, sedangkan jika tidak terdeteksi maka proses akan kembali pada pembacaan Sensor PIR.
BAB 4
PERANCANGAN ALAT DAN ANALISA DATA
4.1 Pengujian Sensor PIR
Sensor PIR ini merupakan sensor untuk mendeteksi gerakan manusia dalam jangkauan tertentu, sensor ini sudah dalam bentuk modul yang terdiri Lensa Fresnel, IR filter, Pyroelectric sensor dan Comparator sehingga output dari sensor ini sudah dalam bentuk High (5 volt) dan Low (0 volt), ketika ada manusia outputnya high dan ketika tidak ada manusia outputnya low.
Berikut ini adalah hasil pengujiannya:
Tabel 4.1 Data Percobaan
No. Jarak (cm) Pendeteksi Gerak Manusia
1 200 Terdeteksi
2 250 Terdeteksi
3 300 Terdeteksi
4 350 Terdeteksi
5 400 Terdeteksi
6 450 Terdeteksi
7 500 Terdeteksi
8 550 Terdeteksi
9 600 Terdeteksi
10 650 Tidak Terdeteksi
Dari data di atas diketahui bahwa PIR dapat mendeteksi gerakan manusia hingga jarak 600 cm atau 6,0 m dan mulai tidak dapat mendeteksi gerakan manusia lebih dari 650 cm atau 6,5 m.
4.2 Pengujian LCD
Pada tahap ini dilakukan percobaan untuk mengaktifkan LCD sistem.
Pengaktifan LCD dilakukan dengan cara menampilkan beberapa karakter pada LCD.
4.3 Pengujian Buzzer dan LED
Buzzer dan Led merupakan komponen-komponen yang berfungsi sebagai indikator tambahan untuk mengetahui adanya sinyal-sinyal yang dikirimkan mikrokontroler. Ketika rangkaian mendapat sinyal high, maka buzzer akan berbunyi dan akan mati ketika mendapat sinyal low. Led juga akan menyala ketika terdapat sinyal high dan akan mati ketika mendapat sinyal low.
4.4 Pemograman
#include <LiquidCrystal.h>
int pir = A5;
// initialize the library with the numbers of the interface pins LiquidCrystal lcd(2,3,4,5,6,7,8);
void setup() {
pinMode(pir, INPUT);
// set up the LCD's number of columns and rows:
pinMode(13,OUTPUT);
pinMode(A0,OUTPUT);
pinMode(A1,OUTPUT);
Serial.begin(9600);
lcd.begin(16, 2);
// Print a message to the LCD.
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("TUGAS AKHIR");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("METROLOGI 2016");
delay(3000);
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("SISTEM KEAMANAN");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("RUMAH");
delay(3000);
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("WINDI WANDIRA");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("162411070");
delay(5000);
lcd.clear();
}
void loop() {
int buttonState = digitalRead(pir);
// print out the state of the button:
//lcd.print(buttonState);
delay(10);
if(buttonState==1) {
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print ("MOTION DETECTED");
digitalWrite(A0,HIGH);
digitalWrite(A1,HIGH);
digitalWrite(13,HIGH);
delay(1000);
//digitalWrite(A0,LOW);
//digitalWrite(A1,LOW);
//digitalWrite(13,LOW);
//delay(1000);
}
