BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Di babini, akan dijelaskan komponen-komponenutama yang digunakandan pembahasan tentang pendeteksi maling pada rumah dengan berbasis Arduino uno dengan menggunakan sensor PIR.
2.1 Sensor PIR
2.1.1 Pengertian Sensor PIR
Kita pasti sering dengar tentang sensor. Sensor biasa digunakan untuk mendeteksi suatu benda atau berbagai kegunaan yang lain. Salah satu jenis sensor adalah PIR (Passive Infrared Receiver), sensor ini merupakan sensor berbasis infrared namun tidak sama dengan IR LED dan fototransistor. Perbedaan dengan IR LED adalah sensor PIR tidak memancarkan apapun, namun sensor ini merespon energi dari pancaran infrared pasif yang dimiliki oleh setiap benda yang terdeteksi olehnya. Salah satu benda yag memiliki pancaran infrared pasif adalah tubuh manusia. Energi panas yang dipancarkan oleh benda dengan suhu diatas nol mutlak akan dapat ditangkap oleh Sensor tersebut.
2.1.2 Bagian-bagian dari sensor PIR 1.Fresnel Lens
Lensa Fresnel pertama kali digunakan pada tahun 1980an. Digunakan sebagai lensa yang memfokuskan sinar pada lampu mercusuar. Penggunaan paling luas pada lensa Fresnel adalah pada lampu depan mobil, di mana mereka membiarkan berkas parallel secara kasar dari pemantul parabola dibentuk untuk memenuhi persyaratan pola sorotan utama. Namun kini, lensa Fresnel pada mobil telah ditiadakan diganti dengan lensa plain polikarbonat.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
galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik.Mengapa bisa menghasilkan arus listrik?Karena pancaran sinar inframerah pasif ini membawa energi panas.Material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus listrik karena adanya energy panas yang dibawa oleh infrared pasif tersebut. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yang terbentuk ketika sinar matahari mengenai solar cell.
4. Amplifier
Sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus yang masuk pada material pyroelectric.
5. Comparator
Seterlah dikuatkan oleh amplifier kemudian arus dibandingkan oleh comparator sehingga mengahasilkan output.
2.1.3Jarak pancar sensor PIR
Sensor PIR memiliki jangkauan jarak yang bervariasi, tergantung karakteristik sensor. Proses penginderaan sensor PIR dapat digambarkan sebagai berikut:
Pada umumnya sensor PIR memiliki jangkauan pembacaan efektif hingga 5 meter, dan sensor ini sangat efektif digunakan sebagai human detector.
2.2.1 Pengerti
“Uno” berarti satu dalam bahasa Italia dan dinamai untuk menandakan keluaran (produk) Arduino 1.0 selanjutnya. Arduino UNO dan versi 1.0 akan menjadi referensi untuk versi-versi Arduino selanjutnya. Arduino UNO adalah sebuah seri terakhir dari board Arduino USB dan model referensi untuk papan Arduino, untuk suatu perbandingan dengan versi sebelumnya.
Arduino Uno adalah board berbasis mikrokontroler pada ATMega 328.Board ini memiliki 14 digital input / ouput pin (dimana 6 pin dapat digunakan sebagai ouput PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack listrik dan tombol reset. Pin – pin ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler,hanya terhubung ke komputer dengan kabel USB atau sumber tekanan bisa didapatdari adaptor AC – DC atau baterai untuk menggunakannya (Arduino, Inc., 2009).
BoardArduino Uno memiliki fitur – fitur baru sebagai berikut :
pinout : menambahkan SDA dan SCL pin yang deket ke pin aref dan dua pin
baru lainnya ditempatkan dekat ke pin RESET, dengan I/O REF yang memungkinkan sebagai buffer untuk beradaptasi dengan tegangan yang disediakan dari board sistem. Pengembangannya, sistem akan lebih kompatibel dengan prosesor yang menggunakan AVR, yang beroperasi dengan 5V dan dengan Arduino karena beroperasi dengan 3,3V. Yang kedua adalah pin yang tidak terhubung, yang disediakan untuk tujuan pengembangannya.
Sirkuit reset
ATMega 16U2 ganti 8U yang digunakan sebagai konverter USB-to-serial Power: Arduino dapat diberikan power melalui koneksi USB atau power
supply.Powernya diselek secara otomatis.Power supply dapat menggunakan adaptor DC atau baterai. Adaptor dapat dikoneksikan dengan mencolok jack adaptor pada koneksi port input supply. Board arduino dapat dioperasikan menggunakan supply dari luar sebesar 6 - 20 volt. Jika supply kurang dari 7V, kadangkala pin 5V akan menyuplai kurang dari 5 volt dan board bisa menjadi tidak stabil. Jika menggunakan lebih dari 12 V, tegangan di regulator bisa menjadi sangat panas dan menyebabkan kerusakan pada board.Rekomendasi tegangan ada pada 7 sampai 12 volt.
Vin:Tegangan input ke board arduino ketika menggunakan tegangan dari luar
jika tegangan suplai menggunakan power jack, aksesnya menggunakan pin ini.
5V:Regulasi power supply digunakan untuk power mikrokontroller dan
komponen lainnya pada board. 5V dapat melalui Vin menggunakan regulator pada board, atau supply oleh USB atau supply regulasi 5V lainnya.
3V3: Suplai 3.3 volt didapat oleh FTDI chip yang ada di board. Arus
maximumnya adalah 50mA
Pin Ground :berfungsi sebagai jalur ground pada arduino
Memori :ATmega328 memiliki 32 KB flash memori untuk menyimpan kode,
juga 2 KB yang digunakan untuk bootloader. ATmega328 memiliki 2 KB untuk SRAM dan 1 KB untuk EEPROM.
2.2.2Input & Output Pin Arduino Uno
Setiap 14 pin digital pada arduino dapat digunakan sebagai input atau output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Input/output dioperasikan pada 5 volt.Setiap pin dapat menghasilkan atau menerima maximum 40 mA dan memiliki internal pull-up resistor (disconnected oleh default) 20-50K Ohm. Beberapa pin memiliki fungsi sebagai berikut :
• Serial : 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirim
• Interupt eksternal : 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasikan untuk trigger sebuah
interap pada low value, rising atau falling edge, atau perubahan nilai.
• PWM : 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Mendukung 8-bit output PWM dengan fungsi
analogWrite().
• SPI : 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mensuport komunikasi
SPI, yang mana masih mendukung hardware, yang tidak termasuk pada bahasa arduino.
• LED : Inidibuat untuk koneksi LED ke digital pin 13. Ketika pin bernilai
HIGH, LED hidup, ketika pin LOW, LED mati.
• Mikrokontroler ATmega328
• Catu Daya 5V
• Teganan Input (rekomendasi) 7-12V
• Teganan Input (batasan) 6-20V
• Pin I/O Digital 14 (of which 6 provide PWM output) • Pin Input Analog 6
• Arus DC per Pin I/O 40 mA
• Arus DC per Pin I/O untuk PIN 3.3V 50 mA
• Flash Memory 32 KB (ATmega328) dimana 0.5 KB digunakan oleh bootloader
• SRAM 2 KB (ATmega328)
Bahasa Pemograman Arduino Berbasis Bahasa C
Seperti yang telah dijelaskan diatas program Arduino sendiri menggunakan bahasa C. walaupun banyak sekali terdapat bahasa pemrograman tingkat tinggi (high level language) seperti pascal, basic, cobol, dan lainnya. Walaupun demikian, sebagian besar dari paraprogramer profesional masih tetap memilih bahasa C sebagai bahasa yang lebih unggul, berikut alasan-alasannya:
• Bahasa C merupakan bahasa yang powerful dan fleksibel yang telah terbukti
dapat menyelesaikan program-program besar seperti pembuatan sistem operasi, pengolah gambar (seperti pembuatan game) dan juga pembuatan kompilator bahasa pemrograman baru.
• Bahasa C merupakan bahasa yang portabel sehingga dapat dijalankan di
beberapa sistem operasi yang berbeda. Sebagai contoh program yang kita tulis dalam sistem operasi windows dapat kita kompilasi didalam sistem operasi linux dengan sedikit ataupun tanpa perubahan sama sekali.
• Bahasa C merupakan bahasa yang sangat populer dan banyak digunakan oleh
programer berpengalaman sehingga kemungkinan besar library pemrograman telah banyak disediakan oelh pihak luar/lain dan dapat diperoleh dengan mudah. • Bahasa C merupakan bahasa yang bersifat modular, yaitu tersusun atas
• Bahasa C merupakan bahasa tingkat menengah (middle level language) sehingga
mudah untuk melakukan interface (pembuatan program antar muka) ke perangkat keras.
• Struktur penulisan program dalam bahasa C harus memiliki fungsi utama, yang
bernama main(). Fungsi inilah yang akan dipanggil pertama kali pada saat proses eksekusi program. Artinya apabila kita mempunyai fungsi lain selain fungsi utama, maka fungsi lain tersebut baru akan dipanggil pada saat digunakan.
Oleh karena itu bahasa C merupakan bahasa prosedural yang menerapakan konsep runtutan (program dieksekusi per baris dari atas ke bawah secara berurutan), maka apabila kita menuliskan fungsi-fungsi lain tersebut dibawah fungsi utama, maka kita harus menuliskan bagian prototipe (prototype), hal ini dimaksudkan untuk mengenalkan terlebih dahulu kepada kompiler daftar fungsi yang akan digunakan di dalam program. Namun apabila kita menuliskan fungsi-fungsi lain tersebut diatas atau sebelum fungsi utama, maka kita tidak perlu lagi untuk menuliskan bagian prototipe diatas.
Perlu sekali untuk diperhatikan bahwa apabila kita menggunakan file header yang telah disediakan oleh kompilator, maka kita harus menuliskannya didalam tanda‘<’ dan ‘>’
2.3 Liquid Crystal Display (LCD)
2.3.1 Pengertian Liquid Crystal Display (LCD)
LCD merupakan salah satu komponen penting dalam pembuatan tugas akhir ini karena LCD dapat menampilkan perintah-perintah yang harus dijalankan oleh pemakai.LCD mempunyai kemampuan untuk menampilkan tidak hanya angka, huruf abjad, kata-kata tapi juga simbol-simbol.
Jenis dan ukuran LCD bermacam-macam, antara lain 2x16, 2x20, 2x40, dan lain-lain. LCD mempunyai dua bagian penting yaitu backlight yang berguna jika digunakan pada malam hari dan contrast yang berfungsi untuk mempertajam tampila
Gambar 2.4 Bentuk fisik LCD 2x16 karakter
menampilkan teks alfanumerik (sering digunakan pada mesin foto kopi dan telepon genggam).
Dalam menampilkan numerik ini kristal yang dibentuk menjadi bar, dan dalam menampilkan alfanumerik kristal hanya diatur kedalam pola titik. Setiap kristal memiliki sambungan listrik individu sehingga dapat dikontrol secara independen. Ketika kristal off' (yakni tidak ada arus yang melalui kristal) cahaya kristal terlihat sama dengan bahan latar belakangnya, sehingga kristal tidak dapat terlihat. Namun ketika arus listrik melewati kristal, itu akan merubah bentuk dan menyerap lebih banyak cahaya. Hal ini membuat kristal terlihat lebih gelap dari penglihatan mata manusia sehingga bentuk titik atau bar dapat dilihat dari perbedaan latar belakang.
Sangat penting untuk menyadari perbedaan antara layar LCD dan layar LED. Sebuah LED display (sering digunakan dalam radio jam) terdiri dari sejumlah LED yang benar-benar mengeluarkan cahaya (dan dapat dilihat dalam gelap). Sebuah layar LCD hanya mencerminkan cahaya, sehingga tidak dapat dilihat dalam gelap.
LMB162A adalah modul LCD matrix dengan konfigurasi 16 karakter dan 2 baris dengan setiap karakternya dibentuk oleh 8 baris pixel dan 5 kolom pixel (1 baris terakhir adalah kursor). Memori LCD terdiri dari 9.920 bir CGROM, 64 byte CGRAM dan 80x8 bit DDRAM yang diatur pengalamatannya oleh Address Counter dan akses datanya (pembacaan maupun penulisan datanya) dilakukan melalui register data.
Register perintah akan mengakses Instruction Decoder (dekoder instruksi) yang akan menentukan perintah–perintah yang akan dilakukan oleh LCD
LCD memanfaatkan silikon atau galium dalam bentuk kristal cair sebagai pemancar cahaya. Pada layar LCD, setiap matrik adalah susunan dua dimensi piksel yang dibagi dalam baris dan kolom. Dengan demikian, setiap pertemuan baris dan kolom adalah sebuah LED terdapat sebuah bidang latar ( backplane), yang merupakan lempengan kaca bagian belakang dengan sisi dalam yang ditutupi oleh lapisan elektroda transparan.
Dalam keadaan normal, cairan yang digunakan memiliki warna cerah. Daerah – daerah tertentu pada cairan akan berubah warnanya menjadi hitam ketika tegangan diterapkan antara bidang latar dan pola elektroda yang terdapat pada sisi dalam lempeng kaca bagian depan.
Keunggulan LCD adalah hanya menarik arus yang kecil (beberapa mikro ampere ), sehingga alat atau sistem menjadi portable karena dapat menggunakan catu daya yang kecil. Keunggulan lainnya adalah tampilan yang diperlihatkan dapat dibaca dengan mudah dibawah terang sinar matahari. Dibawah sinar cahaya yang remang – remang atau dalam kondisi gelap, sebuah lampu ( berupa LED ) harus dipasang dibelakang layar tampilan.
LCD yang digunakan adalah jenis LCD yang menapilkan data dengan 2 baris tampilan pada display. Keuntungan dari LCD adalah :
2. Mudah dihubungkan dengan port I/O karena menggunakan 8 bit data dan3 bit kontrol.
3. Ukuran modul yang proporsional. 4. Daya yang digunakan relatif kecil.
2.3.2.FungsiPin-PinLCD
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, secara ringkas fungsi pin-pin pada LCD dituliskan pada Tabel 2.1.
Sedangkan secara umum pin-pin LCD diterangkan sebagai berikut :
• 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.
• Pin 3
Pin 3 merupakan pin 19ontrol Vee, yang digunakan untuk mengatur kontras display. Idealnya pin ini dihubungkan dengan tegangan yang 19ont dirubah untuk memungkinkan pengaturan terhadap tingkatan kontras display sesuai dengan kebutuhan, pin ini dapat dihubungkan dengan variable resistor sebagai pengatur kontras.
• 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.
• Pin 5
• Pin 6
Enable (E), input ini digunakan untuk transfer 20ontro 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.
• Pin 7-14
Pin 7 sampai 14 adalah delapan jalur data/data bus (D0 sampai D7) dimana data dapat ditransfer 20ontro dari display.
• Pin 16
• Pin 16 dihubungkan kedalam tegangan 5 Volt untuk 20ontro tegangan dan
menghidupkan lampu latar/Back Light LCD.
2.3.3Cara kerja LCD 2*16 secara umum
Pada aplikasi umumnya RW diberi logika rendah “0”.Bus data terdiri dari 4-bit atau 8-4-bit.Jika jalur data 4-4-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
21ontrol 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 21ontrol 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 21ontrol 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 21ontro 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.
untuk 22ontrol, 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.
Gambar 2.5Cara kerja LCD 2*16 secara umum
2.4 Buzzer
2.4.1 Pengertian Buzzer
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. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).
2.4.2Pembahasan Alat dan Komponen yang Digunakan
Pembelajaran mekatronika kali ini selain untuk menemukan inovasi baru demi kemudahan dalam bekerja juga membuat rangkaian pembangkit pulsa yang kemudian dibentuklah sebuah rangkaian sederhana Buzzer Elektronika. Cara kerja rangkaian buzzer elektronika ini adalah pengaktifan sakelar yang akan membuat arus mengalir ke arah IC, lalu arus keluaran dari IC akan mengaktifkan buzzer dan LED.
Fungsi PIN IC NE 555 adalah sebagai berikut:
• Pin 1 (GROUND) : Merupakan titik 0V komponen yang dihubungkan
dengan ground rangkaian atau ground supply. Pin ini ditunjukkan oleh titik (notch) yang terdapat pada badan komponen.
• Pin 2 (TRIGGER) : Merupakan salah satu input komparator bagian bawah
komparator bagian bawah ini akan mengaktifkan flip-flop sehingga akan dihasilkan output IC 555 dalam kondisi HIGH. Pin trigger ini mempunyai impedansi yang sangat besar, yaitu > 2MΩ
• Pin 3 (OUTPUT) : Output IC 555 dinyatakan pada pin ini
• Pin 4 (RESET) : Digunakan untuk membuat output IC 555 dalam kondisi
LOW (reset) untuk semua kondisi input. Reset akan terjadi saat pin ini diberikan tegangan sebesar ≤ 0,7V.
• Pin 5 (CONTROL) : Merupakan salah satu input komparator bagian atas
dimana input lain dari komparator adalah pin Threshold pada IC 555. Pin ini digunakan untuk mengatur tegangan ambang (threshold) yang telah diatur secara default sebesar 2/3 tegangan supply (Vs). Biasanya pin ini jarang digunakan dan saat tidak digunakan pin ini dihubungkan pada titik ground rangkaian melalui sebuah kapasitor 0,01uF yang berguna untuk mengurangi gangguan noise (desah).
• Pin 6 (THRESHOLD) : Saat tegangan input pin ini berubah dari LOW ke
HIGH dan besarnya lebih dari 2/3 tegangan supply (Vs) maka komparator bagian atas akan mereset flip-flop sehingga akan dihasilkan output IC 555 dalam kondisi LOW.
• Pin 7 (DISCHARGE) : Merupakan jalur pembuangan arus yang berasal dari
• Pin 8 (VCC) : Sebagai input sumber tegangan DC yang digunakan untuk
