TUGAS AKHIR RANCANGAN KONTROL LAMPU AUTOMATIS MENGGUNAKAN RANGKAIAN LDR

(1)

TUGAS AKHIR

RANCANGAN KONTROL LAMPU AUTOMATIS MENGGUNAKAN RANGKAIAN LDR

OLEH :

GABRIEL HALOMOAN SIMAREMARE 132411081

PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2018

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

RANCANGAN KONTROL LAMPU AUTOMATIS MENGGUNAKAN RANGKAIAN LDR

TUGAS AKHIR II

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya

OLEH :

GABRIEL HALOMOAN SIMAREMARE 132411081

PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2018

(3)

i

PENGESAHAN

RANCANGAN KONTROL LAMPU AUTOMATIS MENGGUNAKAN RANGKAIAN LDR

GABRIEL HALOMOAN SIMAREMARE 132411081

Menyetujui

Ketua Program Studi Dosen Pembimbing D3 Metrologi DanInstrumentasi

Dr.Diana Alemin Barus,M.Sc Dr.Kerista Tarigan M.Eng.Sc NIP. 19660729 199203 2 002 NIP. 1960020311986011001

(4)

ii

SURAT PERNYATAAN

Saya yang bertandatangan di bawah ini :

Nama : Gabriel Halomoan Simaremare

Tempat/Tanggal Lahir : Medan, 14 Mei 1995

Dept./Program Studi : Fisika/D3 Metrologi dan Instrumentasi Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Perguruan Tinggi : Universitas Sumatera Utara

Judul Tugas Akhir II : Rancangan Kontrol Lampu Automatis Menggunakan Rangkaian LDR

Dengan ini menyatakan bahwa karya tulis ilmiah yang saya sampaikan pada kegiatan projek akhir II ini adalah benar karya sendiri dan/atau bukan merupakan plagiasi.

Apabila dikemudian hari ditemukan bahwa karya tulis ilmiah yang saya sampaikan bukan karya saya sendiri/plagiasi, saya bersedia menerima sanksi akademik atau yang lainnya.

Medan, 23 Juli 2018 Yang menyatakan

Gabriel Halomoan Simaramare NIM. 132411081

(5)

iii PENGHARGAAN

Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena rahmat dan hidayah-Nya kepada kita semua sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Projek Akhir II ini dengan baik.

Laporan Projek Akhir II ini merupakan salah satu syarat yang harus di penuhi untuk menyelesaikan pendidikan D-III pada Program Studi Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

Selama pelaksanaan penyusunan Laporan Projek Akhir II hingga selesainya laporan ini penulis banyak mendapat bantuan, dorongan, motivasi baik secara langsung maupun tidak langsung. Maka pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terimakasih kepada :

1. Bapak Dr. Kerista Sebayang MSi, selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

2. Ibu Dr. Diana Alemin Barus M.Sc, selaku Ketua Program Studi D-III Metrologi dan Instrumentasi FMIPA USU

3. Bapak Dr.Kerista Tarigan M.Eng.Sc,selaku Dosen Pembimbing Projek Akhir IIyang telah membimbing dan mengarahkan penulis dalampenyelesaianlaporanini.

4. Orang tua dan teman terdekat, yang telah memberikan doa serta dukungannya kepada penulis.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini masih terdapat banyak kekurangan dan kesalahan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik untuk perbaikan penulisan di kemudian hari.

Akhir kata, semoga laporan Projek Akhir II ini dapat memberi manfaat dan menambah wawasan maupun pengetahuan kita.

Medan, 23 Juli 2018 Penulis

(6)

iv ABSTRAK

Dalam Tugas Akhir II ini telah dirancang suatu alat ukur kontrol lampu automatis menggunakan rangkaian LDR. Rangkaian utama pengontrol lampu automatis dilakukan menggunakan Arduino Pro Mini. Untuk dapat mengetahui informasi mengenai intensitas cahya, maka dibutuhkan suatu sistem perangkat keras pengukuran yang dilengkapidengan perangkat lunak. Perangkat keras yang digunakan yaitu rangkaiansensor cahaya LDR ( Light Dependent Resistor ) untuk mendeteksi intensitas cahaya, kemudian mengkonversikannya menjadi tegangan.

Rangkaian ADC ( Analog to Digital Converter ) untuk mengubah tegangananalog yang berasal dari rangkaian sensor cahaya menjadi data pengukuran digital.

Sistem mikrokontroler digunakan untuk mengelolah data hasil pengukuran tersebut dan ditampilkan pada layar LCD( Liquid Crstal Display)

Kata-Kunci : Arduino Pro Mini, Displai LCD, sensor LDR.

(7)

v ABSTRACT

In this Final Project II has designed an automatic light control gauge using LDR circuit. The main circuit of the automatic light controller is done using Arduino Pro Mini. To be able to know the information about the intensity of cahya, then required a measurement hardware system equipped with software. The hardware used is a series of light sensor LDR (Light Dependent Resistor) to detect the intensity of light, then convert it into voltage. ADC (Analog to Digital Converter) circuit to convert analog voltage from light sensor circuit into digital measurement data. Microcontroller system is used to manage the measurement data and displayed on the LCD screen (Liquid Crstal Display)

Keywords: Arduino Pro Mini, LCD Display, LDR sensor.

(8)

vi

DAFTAR ISI

Halaman

Pengesahan ………..………...i

Pernyataan…………..………ii

Penghargaan..………iii

Abstrak..………iv

Daftar Isi………...………..v

Daftar Gambar………...………vi

Daftar Tabel………..………...vii

Bab 1. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang………..………1

1.2 Identifikasi Masalah………..………2

1.3 Batasan Masalah………..………..3

1.4 Tujuan………...……….3

1.5 Metodologi Penelitian………..….3

1.6 Tinjauan Pustaka………..….4

1.7 Sistematika Penulisan………4

Bab 2. Landasan Teori 2.1 Sensor LDR………...6

2.1.1 Bentuk dan Simbol LDR………..6

2.1.2 Karakteristik LDR…...………..7

2.1.3 Prinsip Kerja LDR…...……….8

2.1.4 Cara Mengukur LDR………...10

2.1.5 Aplikasi (kegunaan) LDR………...12

2.2 Arduino…...……….16

2.2.1 Spesifikasi………..17

2.2.2 Open Source Harware………18

2.2.3 Memory…...………...19

2.2.4 Input dan Output...……….19

2.2.5 Pemrograman...………..21

(9)

vii

2.2.6 Power Supply...………..………..21

2.2.7 Reset Otomatis...………..………..23

2.2.7 Komunikasi...………..……..23

2.3 LCD (Liquid Crystal Display) ………..….24

2.3.1 Struktur Dasar LCD (Liquid Crystal Display)………...25

2.3.2 Kelebihan dan Kekurangan LCD (Liquid Crystal Display)……...……26

2.3.3 Material LCD (Liquid Crystal Display)……..………...27

2.3.4 Pengendali / Kontroler LCD (Liquid Crystal Display)……...………...28

2.3.5 Konfigurasi LCD (Liquid Crystal Display)...……...………...29

2.3.6 Prinsip Kerja LCD (Liquid Crystal Display)…...…...………...31

2.3.7 Cara Kerja LCD (Liquid Crystal Display)……...………...31

2.4 Buzzer……….32

2.4.1 Simbol Buzzer……...……….33

2.4.2 Cara Kerja Buzzer….……….33

2.4.3 Struktur Buzzer……...………...34

Bab 3. Landasan Teori 3.1 Prinsip Kerja Sistem………36

3.2 Diagram Blok...………36

3.3 Rangkaian Keseluruhan Sistem…..……….37

3.4 Rangkaian Sensor Cahaya LDR………..38

3.5 Rangkaian LCD...………..39

3.6 Rangkaian Arduino...………..40

Bab 4. Pengujian Alat Ukur 4.1 Pengujian Sensor LDR………44

4.2 Pengujian Arduino………..………45

4.2.1 Membaca Tegangan LCD ke Arduino LDR………..46

4.2.2 Menghidupkan Buzzer dengan Nilan ADC LDR………....……..48

4.3 Pengujian Buzzer...………50

(10)

viii Bab 5. Kesimpulan dan Saran

5.1 Kesimpulan………...………...52 5.2 Saran………...……….52

Daftar Pustaka Daftar Gambar Daftar Tabel Lampiran

(11)

ix DAFTAR GAMBAR

2.1.1 Simbol LDR...6

2.1.2.a Karakteristik LDR...7

2.1.3.1 Rangkaian LDR...9

2.1.3.2 Bahan yang digunakan pada LDR...10

2.1.4.a Cara Mengukur LDR saat terang...11

2.1.4.b Cara Mengukur LDR saat gelap...11

2.1.5.1 Rangkaian Pendeteksi Intensitas Cahaya...14

2.1.5.2 Rangkaian Sensor Intensitas Cahaya sebagai Input PLC...14

2.1.5.3 Rangkaian Saklar Cahaya...14

2.1.5.4 Rangkaian Saklar Lampu Penerangan Otomatis...15

2.1.5.5 Rangkaian Saklar Lampu Tidur Otomatis...15

2.1.5.6 Rangkaian Robot Line Follwer Analog...15

2.1.5.7 Rangkaian Lilin Elektronik dengan Arduino...16

2.2 Arduino Pro Mini 3.3V dan 5V...17

2.2.2.1 Skema Arduino Pro Mini...18

2.2.2.2 Desain Arduino Pro Mini...18

2.2.3 Input dan Output Arduino...21

2.2.4 Pemrograman Arduino...22

2.2.6 Board Arduino...23

2.3 LCD...24

2.3.1 Struktur LCD...26

2.3.2 Kelebihan dan Kekurangan LCD...26

2.3.5 Skema LCD...30

2.3.7 Sistem Kendal LCD...31

2.4.1 Simbol Buzzer...32

2.4.2 Buzzer dengan sumber daya...33

2.4.2.1 Buzer dihubungkan dengan Arduino...34

2.4.3 Struktur Buzzer ...34

3.2 Diagram Blok Alat Ukur...36

3.3 Rangkaian Keseluruhan Sistem...38

3.4 Koneksi Arduino dengan LDR...39

(12)

x

3.5 Peta Memory LCD character 16 x 2...39

3.5.1 Koneksi Pengujian LCD...40

4.1 Grafik Pengujian LDR...45

4.2 LDR terhadatp Arduino...46

4.2.1 Membaca Sensor Cahaya dengan ADC...47

4.3 Skematik Buzzer terhadap Arduino...50

(13)

xi DAFTAR TABEL

2.3.5 Konfigurasi Pin LCD...29

4.1 Pengujian Sensor LDR...45

4.3 Pencahayaan...51

4.3 Pengujian...51

(14)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Cahaya dan sinar, kedua kata ini sepintas mempunyai makna yang sama.

Namun, bila dikaji lebih mendalam, cahaya dan sinar sangatlah berlainan. Cahaya adalah suatu bentuk pancaran energi yang mana mempunyai kapasitas atau kemampuan untuk merangsang sensasi penglihatan. Cahaya dalam berbagai hal memperlihatkan karakternya sebagai gelombang, tetapi dalam gerakan cahaya itu merupakan garis lurus dan dalam hal tertentu cahaya disebut pula sebagai sinar. Namun kata sinar ini biasanya dipakai untuk menunjukkan bentuk energi gelombang elektromagnetik, misalnya sinal X, sinar gamma dan sinar kosmis.

Pencahayaan merupakan salah satu faktor penting dalam perancangan ruang.

Ruang yang telah dirancang tidak dapat memenuhi fungsinya dengan baik apabila tidak disediakan akses pencahayaan. Pencahayaan di dalam ruang memungkinkan orang yang menempatinya dapat melihat benda-benda. Tanpa dapat melihat benda benda dengan jelas maka aktivitas di dalam ruangan akan terganggu. Sebaliknya cahaya yang terlalu terang juga dapat menggangu penglihatan.

Kualitas penerangan yang tidak memadai berefek buruk bagi fungsi penglihatan psikologis serta aktivitas kerja sesuai Peraturan Menteri Perburuhan Nomor 7 Tahun 1964 tentang Syarat-Syarat Kesehatan,Kebersihan serta Penerangan dalam Tempat Kerja, telah menetapkan ketentuan penting intensitas penerangan menurut sifat pekerjaan.

Proses pendidikan yang terjadi di ruang kelas harus memperhatikan beberapa aspek, antara lain intensitas pencahayaan. Ketidak sesuaian salah satu aspek akan mengakibatkan ketidak nyamanan serta proses pendidikan menjadi terganggu.

Sedangkan efektivitas proses pendidikan didasarkan pada beberapa hal seperti kenyamanan pengajar dan peserta didik. Hal ini menunjukkan bahwa intensitas

cahaya harus diperhatikan.

(15)

2 Pencahayaan terdiri dari pencahayaan matahari dan pencahayaan buatan.

Pencahayaan di ruang kelas harus memperhatikan beberapa aspek, yaitu:

a. Menciptakan lingkungan visual yang nyaman, sehingga segala kegiatan di dalam ruang kelas bisa berjalan dengan baik.

b. Penggunaan energi yang sesuai dengan fungsi ruang kelas.

Dalam upaya mendapatkan kenyamanan, ketenangan dan efisiensi energi listrik, ruang kelas perlu mendapatkan sistem penerangan yang sesuai dengan fungsi ruangan. Berdasarkan data dari Badan Standarisasi Nasional (BSN), intensitas cahaya diruang kelas minimal 250 lux dengan nilai toleransi maksimal hingga 20%, dan daya pencerahan maksimum per meter persegi sebesar 15 watt/m2, sesuai dengan SNI 03 6197-2000.

Pemakaian penerangan yang berlebihan juga berhubungan dengan efisiensi penggunaan energi listrik sehingga diperlukan peratutan penerangan. Dengan demikian intensitas cahaya perlu diatur untuk menghasilkan kesesuaian kebutuhan luminasi di dalam ruang berdasarkan jenis dan fungsi ruangan.

Untuk mengetahui kondisi tersebut, maka diperlukan suatu alat yang bisa mengukur intensitas cahaya. Pada umumnya alat ukur intensitas cahaya mempunyai harga yang cukup mahal. Berawal dari kasus tersebut muncul ide merancang dan mengembangkan alat yang berfungsi untuk mengetahui dan mengukur intensitas cahaya dalam suatu ruangan.

1.2 Identifikasi Masalah

Berdasarkan latar belakang tersebut maka dapat ditemukan permasalahan yang dihadapi dalam tugas akhir ini adalah:

1. Bagaimana sensor LDR bekerja terhadap instensitas cahaya yang diterima 2. Bagaimana Mikrokontroler Arduino Pro Mini mengolah data dari sensor

LDRdan ditampilkan melalui LCD

3. Bagaimana Buzzer dapat bekerja ketika menerima cahaya

(16)

3 1.3 Batasan Masalah

Mengingat pembahasan dalam rancangan alat ukur yang dibuat dapat meluas maka tulisan ini mempunyai batasan masalah sebagai berikut :

1. Sensor yang digunakan sendor LDR

2. Mikrokontroler yang digunakan Arduino Pro Mini 3. Output ditampilkan di LCD

4. Tidak membahas teori rangkaian listrik 5. Rancangan dibuat dalam bentuk prototype

1.4 Tujuan

Adapun tujuan dari dibuatnya alat ini adalah :

1. Merancang dan membuat alat ukur intensitas cahaya 2. LDR sebagai sensor kecerahan cahaya

3. Memperoleh suatu alat ukur kontrol cahaya automatis

1.5 Metodologi Penelitian

Metodologi yang digunakan dalam penulisan Projek Akhir II ini adalah sebagai berikut:

a. Metode Pustaka

Mencari data-data yang berkaitan dengan alat ukur yang akan dibuat, dari literatur buku-buku, jurnal-jurnal, majalah-majalah elektronika, dan situs-situs internet untuk mempelajari hal-hal sebagai berikut:

1. Konsep Mikrokontroler Arduino Pro Mini sebagai alat kontrol 2. Konsep penggunaan LDR sebagai sensor cahaya

3. Liquid Crystal Display (LCD) sebagai pendisplay b. Metode Perancangan dan pembahasan alat

Membahas tentang langkah-langkah membuat alat yang dirancang secara keseluruhan dimulai dari perancangan hardware, perancangan software pada mikrokontroler sampai menampilkan layar pada LCD

(17)

4 1.6 Tinjauan Pustaka

Intensitas cahaya dengan satuan lux adalah arus cahaya dalam lumen yang diemisikan dalam setiap sudut ruang (pada arah tertentu) oleh sebuah sumber cahaya.

Kata candela berasal dari candle (lilin) merupakan suatu tertua pada teknik penerangan dan diukur berdasarkan intesitas cahaya standar. Cahaya adalah energi yang berbentuk gelombang elektromagnetik yang panjang gelombangnya 400-800 nano meter. Cahaya yang diperlukan dalam kehidupan sehari-hari, baik oleh manusia, hewan ataupun tumbuhan. Salah satu sifat cahaya yaitu bergerak kesemua arah. Dalam kehidupan sehari-hari cahaya dapat dimanfaatkan bagi kehidupan manusia, tanpa cahaya manusia tidak akan bisa berbuat apa-apa. Apalagi ketika berada dalam ruangan, cahaya sangat berpengaruh pada penglihatan manusia. Kuat lemahnya intensitas cahaya berpengaruh pada akomodasi mata yang dikenai cahaya tersebut.

1.7 Sistematika Penulisan

Dalam penyusunan Tugas Akhir II ini, pembahasan mengenai sistem alat ukur yang dibuat dibagi menjadi lima bab dengan sistematika sebagai berikut :

BAB I: PENDAHULUAN

Pada bab ini membahas tentang latar belakang tugas akhir, identifikasi masalah, tujuan, metode penelitan, tinjauan pustaka, dan sistematika penulisan.

BAB II : LANDASAN TEORI

Pada bab ini berisi penjelasan dasar teori mengenai konsep yang digunakan dalam pembahasan sistem perancangan alat ukur ini.

BAB III : METODE PENELITIAN

Pada bab ini akan dibahas secara detail tentang perancangan, konstruksi alat, sistem mikrokontroler, beserta program pengolah data dari masukan sensor cahaya ke penampil LCD.

(18)

5 BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini berisi uraian hasil pengujian alat ukur rancangan kontrol lampu automatis menggunakan rangkaian LDR

BAB V : PENUTUP

Sebagai bab terakhir penulisan, penulis akan menguraikan beberapa kesimpulan dari uraian bab-bab sebelumnya dan penulis akan berusaha memberikan saran yang mungkin bermanfaat.

(19)

6

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1 Sensor LDR

Light Dependent Resistor atau disingkat dengan LDR adalah jenis Resistor yang nilai hambatan atau nilai resistansinya tergantung pada intensitas cahaya yang diterimanya. Nilai Hambatan LDR akan menurun pada saat cahaya terang dan nilai hambatannya akan menjadi tinggi jika dalam kondisi gelap. Dengan kata lain, fungsi LDR (Light Dependent Resistor) adalah untuk menghantarkan arus listrik jika menerima sejumlah intensitas cahaya (kondisi terang) dan menghambat arus listrik dalam kondisi gelap.

Naik turunnya nilai hambatan akan sebanding dengan jumlah cahaya yang diterimanya. Pada umumnya, nilai hambatan LDR akan mencapai 200 Kilo Ohm (kΩ) pada kondisi gelap dan menurun menjadi 500 Ohm (Ω) pada Kondisi Cahaya Terang.

LDR (Light Dependent Resistor) yang merupakan komponen elektronika peka cahaya ini sering digunakan atau diaplikasikan dalam rangkaian elektronika sebagai sensor pada lampu penerang jalan, lampu kamar tidur, rangkaian anti maling, shutter kamera, alarm dan lain sebagainya.

2.1.1 Bentuk dan Simbol LDR

Gambar 2.1.1 Bentuk dan Simbol LDR

(20)

7 2.1.2 Karakteristik LDR

Sensor cahaya LDR adalah suatu bentuk komponen yang mempunyai perubahan resistansi yang besarnya tergantung pada cahaya. Karakteristik LDR terdiri dari dua macam yaitu Laju Recovery dan Respon Spektral seperti yang diuraikan sebagai berikut

a. Laju Recovery Sensor Cahaya LDR

Bila sebuah “Sensor Cahaya LDR” dibawa dari suatu ruangan dengan level kekuatan cahaya tertentu ke dalam suatu ruangan yang gelap, maka bisa kita amati bahwa nilai resistansi dari LDR tidak akan segera berubah resistansinya pada keadaan ruangan gelap tersebut. Namun LDR tersebut hanya akan bisa mencapai harga di kegelapan setelah mengalami selang waktu tertentu. Laju recovery merupakan suatu ukuran praktis dan suatu kenaikan nilai resistansi dalam waktu tertentu. Harga ini ditulis dalam satuan K/detik, untuk LDR tipe arus harganya lebih besar dari 200 K/detik (selama 20 menit pertama mulai dari level cahaya 100 lux), kecepatan tersebut akan lebih tinggi pada arah sebaliknya, yaitu pindah dari tempat gelap ke tempat terang yang memerlukan waktu kurang dari 10 ms (milidetik) untuk mencapai resistansi yang sesuai dengan level cahaya 400 lux.

Gambar 2.1.2.a. Karakteristik LDR

(21)

8 b. Respon Spektral Sensor Cahaya LDR

LDR tidak mempunyai sensitivitas yang sama untuk setiap panjang gelombang cahaya yang jatuh padanya (yaitu warna). Bahan yang biasa digunakan sebagai penghantar arus listrik yaitu tembaga, alumunium, baja, emas, dan perak. Dari kelima bahan tersebut tembaga merupakan penghantar yang paling banyak digunakan karena mempunyai daya hantar yang baik.

Pada keadaan gelap tanpa cahaya sama sekali, LDR memiliki nilai resistansi yang besar (sekitar beberapa Mega ohm). Nilai resistansinya ini akan semakin kecil jika cahaya yang jatuh ke permukaannya semakin terang. Pada keadaan terang benderang (siang hari) nilai resistansinya dapat mengecil, lebih kecil dari 1 KΩ.

Dengan sifat LDR yang demikian maka LDR biasa digunakan sebagai sensor cahaya.

Contoh penggunaannya adalah pada lampu taman dan lampu di jalan yang bisa menyala di malam hari dan padam di siang hari secara otomatis.

2.1.3 Prinsip Kerja LDR

Resistansi Sensor cahaya LDR akan berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya atau yang ada disekitarnya. Biasanya LDR terbuat dari cadmium sulfida yaitu bahan semikonduktor yang resistansinya berupah-ubah menurut banyaknya cahaya (sinar) yang mengenainya. Dengan bahan ini energi dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus listrik meningkat, artinya resistansi bahan telah mengalami penurunan. Resistansi LDR pada tempat gelap biasanya mencapai sekitar 10 MΩ, dan ditempat terang resistansi LDR turun menjadi hanya sekitar 150 Ω s/d 1 KΩ

LDR ( Light Dependent Resistor ) adalah suatu komponen elektronik yang resistansinya berubah ubah tergantung pada intensitas cahaya. Jika intensitas cahaya semakin besar maka resistansi LDR semakin kecil, jika intensitas cahaya semakin kecil maka resistansi LDR semakin besar. LDR sering juga disebut dengan sensor cahaya.

(22)

9 Cara merangkai LDR ada 2, tergantung dengan respon yang diinginkan.

Rangkaian itu antara lain

Gambar 2.1.3.1 Rangkaian LDR

Cara kerja rangkaian 1 adalah pada saat intensitas cahaya disekitar LDR membesar, maka hambatan LDR akan mengecil. Hal ini menyebabkan tegangan pada Titik 1 semakin besar. Dan sebaliknya, jika intensitas cahaya disekitar LDR semakin kecil, maka hambatan LDR semakin besar. Hal ini menyebabkan tegangan pada Titik 1 semakin kecil.

Cara kerja rangkaian 2 adalah pada saat intensitas cahaya disekitar LDR membesar, maka hambatan LDR akan membesar. Hal ini menyebabkan tegangan pada Titik 2 semakin mengecil. Dan sebaliknya, jika intensitas cahaya disekitar LDR semakin kecil , maka hambatan pada LDR semakin kecil. Hal ini menyebabkan tegangan pada Titik 2 semakin besar.

LDR memanfaatkan bahan semikonduktor yang karakteristik listriknya berubah- ubah sesuai dengan cahaya yang diterima. Bahan yang digunakan adalah Kadmium Sulfida (CdS) dan Kadmium Selenida (CdSe).

(23)

10 Gambar 2.1.3.2 Bahan yang digunakan pada LDR

2.1.4 Cara Mengukur LDR (Light Dependent Resistor) dengan Multimeter

Alat Ukur yang digunakan untuk mengukur nilai hambatan LDR adalah Multimeter dengan fungsi pengukuran Ohm (Ω). Agar Pengukuran LDR akurat, kita perlu membuat 2 kondisi pencahayaan yaitu pengukuran pada saat kondisi gelap dan kondisi terang.Dengan demikian kita dapat mengetahui apakah Komponen LDR tersebut masih dapat berfungsi dengan baik atau tidak.

a. Mengukur LDR pada Kondisi Terang

1. Atur posisi skala selektor Multimeter pada posisi Ohm

2. Hubungkan Probe Merah dan Probe Hitam Multimeter pada kedua kaki LDR (tidak ada polaritas)

3. Berikan cahaya terang pada LDR

4. Baca nilai resistansi pada Display Multimeter. Nilai Resistansi LDR pada kondisi terang akan berkisar sekitar 500 Ohm.

(24)

11 Gambar 2.1.4.a Cara mengukur LDR saat terang

b. Mengukur LDR pada Kondisi Gelap

1. Atur posisi skala selektor Multimeter pada posisi Ohm

2. Hubungkan Probe Merah dan Probe Hitam Multimeter pada kedua kaki LDR (tidak ada polaritas)

3. Tutup bagian permukaan LDR atau pastikan LDR tidak mendapatkan cahaya 4. Baca nilai resistansi pada Display Multimeter. Nilai Resistansi LDR di kondisi

gelap akan berkisar sekitar 200 KOhm.

Gambar 2.1.4.b Cara mengukur LDR saat gelap

(25)

12 Catatan :

 Hasil Pengukuran akan berubah tergantung pada tingkat intesitas cahaya yang diterima oleh LDR itu sendiri.

 Satuan terang cahaya atau Iluminasi (Illumination) adalah lux

2.1.5 Aplikasi (Penggunaan) LDR

Jenis-jenis sensor cahaya adalah suatu komponen elektronis yang mampu mendeteksi keberadaan cahaya untuk kemudian dikonversi kedalam isyarat tegangan atau arus listrik. Beberapa aplikasi dari sensor cahaya diantaranya robot line follower, sensor denyut jantung, sensor kehadiran, lampu tidur otomatis dan lain sebagainya.

Ketika anda menggunakan sensor cahaya tentunya satu yang tidak boleh terlupa yaitu sumber cahaya. Misalkan saja untuk aplikasi sensor cahaya pada line follower, sumber cahaya biasanya berasal dari lampu LED. Berbeda jika sensor cahaya ini digunakan untuk lampu jalan otomatis, dimana lampu akan otomatis menyala ketika kondisi lingkungan redup, maka sumber cahaya berupa cahaya alami dari sinar matahari.

Light Dependent Resistor (LDR) adalah resistor yang nilai hambatanya dapat berubah sesuai dengan intensitas cahaya yan mengenainya. Semakin besar intensitas cahaya yang mengenai permukaan LDR, semakin kecil nilai hambatanya. Sebaliknya, semakin sedikit cahaya yang mengenai LDR, semakin besar nilai resistansi LDR.

Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) dapat digunakan sebagai :

 Sensor pada rangkaian saklar cahaya

 Sensor pada lampu otomatis

 Sensor pada alarm brankas

 Sensor pada tracker cahaya matahari

 Sensor pada kontrol arah solar cell

 Sensor pada robot line follower

(26)

13 Dan masih banyak lagi aplikasi rangkaian elektronika yang menggunakan LDR sebagai sensor cahaya.

Gambar 2.1.5.1. Rangkaian pendeteksi intensitas cahaya

Gambar 2.1.5.2. Rngkaian sensor intensitas cahaya sebagai input PLC UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(27)

14 Gambar 2.1.5.3. Rangkaian saklar cahaya

Gambar 2.1.5.4. Rangkaian saklar lampu penerangan otomatis

(28)

15 Gambar 2.1.5.5. Rangkaian saklar lampu tidur otomatis

Gambar 2.1.5.6. Rangkaian robot line follower analog

(29)

16 Gambar 2.1.5.7. Rangkaian lilin elektronik dengan arduino

2.2 Arduino Pro Mini

Arduino Pro Mini adalah board mikrokontroler dengan ATmega328. Memiliki 14 digital pin input / output (dimana 6 dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, resonator on-board, tombol reset, dan lubang untuk pemasangan pin header.

Header enam pin dapat dihubungkan ke kabel FTDI atau Sparkfun board breakout untuk memberikan daya USB dan komunikasi untuk board.

Arduino Pro Mini dimaksudkan untuk instalasi semi permanen di suatu objek.

Dengan Pro Mini memungkinkan penggunaan berbagai jenis konektor atau solder

(30)

17 langsung kabel. Pin tata letak kompatibel dengan Arduino Mini. Ada dua versi Pro Mini.

Satu berjalan pada 3.3V dan 8 MHz, yang lainnya di 5V dan 16 MHz.

Gambar 2.2 Arduino Pro Mini 3.3V dan 5V

2.2.1 Spesifikasi

Microcontroller ATmega328

Operating Voltage 3.3V or 5V (depending on model)

Input Voltage 3.35 -12 V (3.3V model) or 5 – 12 V (5V model) Digital I/O Pins 14 (of which 6 provide PWM output)

Analog Input Pins 6 DC Current per I/O Pin 40 mA

Flash Memory 32 kB (of which 0.5 kB used by bootloader)

SRAM 2 kB

EEPROM 1 kB

Clock Speed 8 MHz (3.3V model) or 16 MHz (5V model)

Arduino Pro Mini dapat didukung dengan kabel FTDI atau board breakout terhubung ke nya enam pin header, atau dengan tegangan 3.3V atau 5V (tergantung pada model) pada pin Vcc. Ada tegangan regulator di papan sehingga dapat menerima

(31)

18 tegangan sampai 12VDC. Jika Anda memasok listrik diatur ke board, pastikan untuk terhubung ke “RAW” pin pada tidak VCC.Pinnya adalah sebagai berikut:RAW. Untuk memasok tegangan baku untuk papan. VCC. Tegangan 3,3 atau 5 volt. GND. Ground.

2.2.2 Open Source Hardware

Arduino Pro Mini adalah hardware open source (OSH - Open Source Hardware), pertama kali di desain oleh Sparkfun Electronics. Karena OSH, dengan demikian anda dan siapapun diberi kebebasan untuk dapat membuat sendiri Arduino Pro Mini. Skema Pro Mini dapat dilihat dilampiran.

Gambar 2.2.2.1 Skema Arduino Pro Mini

(32)

19 Gambar 2.2.2.2 Desain Arduino Pro Mini

2.2.3 Memory

ATmega328 memiliki 32 kB flash memori untuk menyimpan kode (yang 0.5kB digunakan untuk bootloader). Memiliki 2 kB SRAM dan 1kBs EEPROM (yang dapat dibaca dan ditulis dengan library EEPROM).

2.2.4 Input dan Output

Arduino Pro Mini memiliki 14 buah digital pin yang dapat digunakan sebagai input atau output, sengan menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digital(Read). Pin-pin tersebut ekerja pada tegangan 5V, dan setiap pin dapat menyediakan atau menerima arus 20mA, dan memiliki tahanan pull-up sekitar 20-50k ohm (secara default dalam posisi discconnect). Nilai maximum adalah 40mA, yang sebisa mungkin dihindari untuk menghindari kerusakan chip mikrokontroller

(33)

20 Beberapa pin memiliki fungsi khusus :

 Serial, terdiri dari 2 pin : pin 0 (RX) dan pin 1 (TX) yang digunakan untuk menerima (RX) dan mengirim (TX) data serial.

 External Interrups, yaitu pin 2 dan pin 3. Kedua pin tersebut dapat digunakan untuk mengaktifkan interrups. Gunakan fungsi attachInterrupt()

 PWM: Pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11 menyediakan output PWM 8-bit dengan menggunakan fungsi analogWrite()

 SPI : Pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), dan 13 (SCK) mendukung komunikasi SPI dengan menggunakan SPI Library

 LED : Pin 13. Pada pin 13 terhubung built-in led yang dikendalikan oleh digital pin no 13.

Arduino Pro Mini memiliki 8 buah input analog, yang diberi tanda dengan A0 hingga A7. Masing-masing pin analog tersebut memiliki resolusi 10 bits (jadi bisa memiliki 1024 nilai). Secara default, pin-pin tersebut diukur dari ground ke 5V, namun bisa juga menggunakan pin REF dengan menggunakan fungsi analogReference().

Pin Analog A6 dan A7 tidak bisa dijadikan sebagai pin digital, hanya sebagai analog.

Beberapa pin lainnya pada board ini adalah :

 I2C : Pin A4 (SDA) dan A5 (SCL). Pin ini mendukung komunikasi I2C (TWI) dengan menggunakan Wire Library.

 Reset. Hubungkan ke LOW untuk melakukan reset terhadap mikrokontroller.

Biasanya digunakan untuk dihubungkan dengan switch yang dijadikan tombol reset.

(34)

21 Gambar 2.2.3 Input dan Output Arduino

2.2.5 Pemrograman

Pemrograman board Arduino Pro Mini dilakukan dengan menggunakan Arduino Software (IDE) yang bisa anda download gratis disini. Chip ATmega328 yang terdapat pada Arduino Nano telah diisi program awal yang sering disebut bootloader. Bootloader tersebut yang bertugas untuk memudahkan anda melakukan pemrograman lebih sederhana menggunakan Arduino Software, tanpa harus menggunakan tambahan hardware lain. Yang dibutuhkan hanyalah board FTDI atau USB to Serial seperti yang ini, lalu hibungkan ke PC, Mac, atau Linux anda, jalankan software Arduino Software (IDE), dan anda sudah bisa mulai memrogram chip ATmega328. Lebih mudah lagi, di dalam Arduino Software sudah diberikan banyak contoh program yang memanjakan anda dalam belajar mikrokontroller.

(35)

22 Gambar 2.2.4 Pemrograman Arduino

Untuk pengguna mikrokontroller yang sudah lebih mahir, anda dapat tidak menggunakan bootloader dan melakukan pemrograman langsung via header ICSP (In Circuit Serial Programming) dengan menggunakan Arduino ISP.

2.2.6 Power Supply

Pengembangan Board Arduino Pro Mini dapat diberi tenaga dengan power yang diperoleh dari board FTDI atau USB to Serial, atau via board power supply breadboard pada papan breadboard anda.

Beberapa pin power pada Arduino Pro Mini :

 GND. Ini adalah ground atau negatif.

 VCC. Power supply ter regulasi 3.3V atau 5V (tergantung model)

 RAW. Ini adalah pin untuk memberikan raw voltage

 3V3. Ini adalah pin output dimana pada pin tersebut disediakan tegangan 3.3V yang telah melalui regulator

(36)

23 Gambar 2.2.6 Board Arduino Pro Mini

2.2.7 Reset Otomatis (softwere)

Ketimbang membutuhkan pers fisik tombol reset sebelum upload, Arduino Pro Mini dirancang dengan cara yang memungkinkan untuk reset oleh perangkat lunak yang berjalan pada komputer yang terhubung. Salah satu pin pada header enam pin terhubung ke garis reset dari ATmega328 melalui 100 nF kapasitor. Pin ini terhubung ke salah satu jalur kontrol hard wire dari USB-to-serial konverter yang terhubung ke header.

Software Arduino menggunakan kemampuan ini untuk memungkinkan Anda untuk meng-upload kode dengan hanya menekan tombol upload di software Arduino. Ini berarti dapat mempersingkat waktu.

2.2.8 Komunikasi

Arduino Nano 3.0 memiliki beberapa fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer, berkomunikasi dengan Arduino lainnya, atau dengan mikrokontroller lain nya. Chip Atmega328 menyediakan komunikasi serial UART TTL (5V) yang tersedia di pin 0 (RX) dan pin 1 (TX). Sebuah chip FTDI yang terdapat pada board berfungsi

(37)

24 menterjemahkan bentuk komunikasi ini melalui USB dan akan tampil sebagai Virtual Port di komputer.

Pada Arduino Software (IDE) terdapat monitor serial yang memudahkan data textual untuk dikirim menuju Arduino atau keluar dari Arduino. Lampu led TX dan RX akan menyala berkedip-kedip ketika ada data yang ditransmisikan melalui chip FTDI USB to Serial via kabel USB ke komputer. Untuk menggunakan komunikasi serial dari digital pin, gunakan SoftwareSerial library

Chip ATmega328 juga mendukung komunikasi I2C (TWI) dan SPI. Di dalam Arduino Software (IDE) sudah termasuk Wire Library untuk memudahkan anda menggunakan bus I2C. Untuk menggunakan komunikasi SPI, gunakan SPI library.

2.3 LCD (Liquid Crystal Display)

LCD atau Liquid Crystal Display adalah suatu jenis media display (tampilan) yang menggunakan kristal cair (liquid crystal) untuk menghasilkan gambar yang terlihat.

Teknologi Liquid Crystal Display (LCD) atau Penampil Kristal Cair sudah banyak digunakan pada produk-produk seperti layar Laptop, layar Ponsel, layar Kalkulator, layar Jam Digital, layar Multimeter, Monitor Komputer, Televisi, layar Game portabel, layar Thermometer Digital dan produk-produk elektronik lainnya.

Teknologi Display LCD ini memungkinkan produk-produk elektronik dibuat menjadi jauh lebih tipis jika dibanding dengan teknologi Tabung Sinar Katoda (Cathode Ray Tube atau CRT). Jika dibandingkan dengan teknologi CRT, LCD juga jauh lebih hemat dalam mengkonsumsi daya karena LCD bekerja berdasarkan prinsip pemblokiran cahaya sedangkan CRT berdasarkan prinsip pemancaran cahaya. Namun LCD membutuhkan lampu backlight (cahaya latar belakang) sebagai cahaya pendukung karena LCD sendiri tidak memancarkan cahaya. Beberapa jenis backlight yang umum digunakan untuk LCD diantaranya adalah backlight CCFL (Cold cathode fluorescent lamps) dan backlight LED (Light-emitting diodes).

(38)

25 Gambar 2.3 LCD

2.3.1 Struktur Dasar LCD

LCD atau Liquid Crystal Display pada dasarnya terdiri dari dua bagian utama yaitu bagian Backlight (Lampu Latar Belakang) dan bagian Liquid Crystal (Kristal Cair). Seperti yang disebutkan sebelumnya, LCD tidak memancarkan pencahayaan apapun, LCD hanya merefleksikan dan mentransmisikan cahaya yang melewatinya.

Oleh karena itu, LCD memerlukan Backlight atau Cahaya latar belakang untuk sumber cahayanya. Cahaya Backlight tersebut pada umumnya adalah berwarna putih.

Sedangkan Kristal Cair (Liquid Crystal) sendiri adalah cairan organik yang berada diantara dua lembar kaca yang memiliki permukaan transparan yang konduktif.

Bagian-bagian LCD atau Liquid Crystal Display diantaranya adalah :

 Lapisan Terpolarisasi 1 (Polarizing Film 1)

 Elektroda Positif (Positive Electrode)

 Lapisan Kristal Cair (Liquid Cristal Layer)

 Elektroda Negatif (Negative Electrode)

 Lapisan Terpolarisasi 2 (Polarizing film 2)

 Backlight atau Cermin (Backlight or Mirror)

(39)

26 Dibawah ini adalah gambar struktur dasar sebuah LCD:

Gambar 2.3.1 Struktur LCD Catatan :

LCD yang digunakan pada Kalkulator dan Jam Tangan digital pada umumnya menggunakan Cermin untuk memantulkan cahaya alami agar dapat menghasilkan digit yang terlihat di layar. Sedangkan LCD yang lebih modern dan berkekuatan tinggi seperti TV, Laptop dan Ponsel Pintar menggunakan lampu Backlight (Lampu Latar Belakang) untuk menerangi piksel kristal cair. Lampu Backlight tersebut pada umumnya berbentuk persegi panjang atau strip lampu Flourescent atau Light Emitting Diode (LED).

2.3.2 Kelebihan dan Kekurangan LCD

Berikut ini uraian singkat mengenai Kelebihan dan Kekurangan Monitor LCD : a. Kelebihan Monitor LCD

1. Ukuran Dimensi Monitor Ramping. Bentuk serta ukuran monitor yang ramping dan tidak terlalu besar membuat tempat yang akan diletakkan monitor akan hemat, sehingga monitor ini cukup cocok jika diletakkan tempat yang tidak luas.

2. Berat Monitor Ringan. Ukuran monitor yang ramping berdampak pula terhadap beratnya. Berat LCD yang ringan sehingga pengguna tidak merasa ribet jika memindahkannya, pengguna lebih mudah untuk memindahkan atau membawa monitor tersebut.

(40)

27 3. Kualitas Gambar Baik. Kualitas yang dihasilkan oleh monitor lcd ini cukup baik, gambar yang dihasilkan pun lebih tajam dan lebih jernih. Sehingga cocok untuk anda yang senang multimedia maupun desain.

4. Baik Untuk Mata. Radiasi yang ditimbulkan oleh monitor LCD lebih kecil sehingga baik bagi mata para pengguna moniotr LCD. Monitor ini juga lebih nyaman untuk dilihat dari jarak pandang yang dekat.

5. Hemat Daya Listrik. Penggunaan monitor LCD lebih diuntungkan karena konsumsi listrik lebih hemat dari monitor lain. Konsumsi daya listrik monitor LCD setengah dari jenis monitor CTR.

6. Tidak Memantulkan Cahaya. Pada monitor LCD cahaya tidak dipantulkan lagi, sehingga jika ada cahaya di arah depan monitor tidak dipantulkan kembali. Hal tersebut membuat nyaman penggunaan dari monitor karena tidak silau dari cahaya.

b. Kekurangan Monitor LCD

1. Sudut Pandang Terbatas. Sudut pandang yang terbatas membuat gambar yang dihasilkan berbeda-beda, penglihatan harus sejajar didepan monitor.

2. Masalah Dead Pixel. Dead Pixel merupakan titik hitam yang diakibatkan adanya pixel yang mati. Dead Pixel bisa ditimbulkan dari gagalnya produksi atau dari aktivitas kita yang menimbulkan Dead Pixel. Jika layar LCD timbul Dead Pixel kita sebagai pengguna monitor akan cukup terganggu.

Tidak ingin terdapat dead pixel ? berikut ini Cara Menghindari Dead Pixel Pada LCD.

3. Layar LCD Sensitif. Komponen layar LCD sensitif, membuat rentan terhadap benturan dalam membawa monitor anda harus lebih hati-hati.

2.3.3 Material LCD

LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor. Cahaya yang UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(41)

28 dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan.

2.3.4 Pengendali / Kontroler LCD

Dalam modul LCD (Liquid Cristal Display) terdapat microcontroller yang berfungsi sebagai pengendali tampilan karakter LCD (Liquid Cristal Display).

Microntroller pada suatu LCD (Liquid Cristal Display) dilengkapi dengan memori dan register. Memori yang digunakan microcontroler internal LCD adalah :

 DDRAM (Display Data Random Access Memory) merupakan memori tempat karakter yang akan ditampilkan berada.

 CGRAM (Character Generator Random Access Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan.

 CGROM (Character Generator Read Only Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut merupakan karakter dasar yang sudah tidak dapat merubah karakter dasar yang ada dalam CGROM.

Register control yang terdapat dalam suatu LCD diantaranya adalah.

 Register perintah yaitu register yang berisi perintah-perintah dari mikrokontroler ke panel LCD (Liquid Cristal Display) pada saat proses penulisan data atau tempat status dari panel LCD (Liquid Cristal Display) dapat dibaca pada saat pembacaan data.

 Register data yaitu register untuk menuliskan atau membaca data dari atau 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 diantaranya adalah :

 Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan menggunakan LCD dapat dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan ditentukan secara permanen oleh pabrikan pembuat LCD tersebut sehingga pengguna tinggal mangambilnya sesuai alamat memorinya dan lebar data 8 bit.

(42)

29

 Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan jenis data yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low menunjukan yang masuk adalah perintah, sedangkan logika high menunjukan data.

 Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data, sedangkan high baca data.

 Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.

 Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini dihubungkan dengan trimpot 5 Kohm, jika tidak digunakan dihubungkan ke ground, sedangkan tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt.

2.3.5 Konfigurasi LCD

Ada 2 cara untuk berkomunikasi dengan LCD, yaitu 8 bit dan 4 bit jalur data, selain bit data tersebut juga dibutuhkan 3 jalur lagi untuk kontrol, yaitu : RS, RW dan E Untuk memperjelas konfigurasi pin LCD dapat dilihat pada tabel dibawah ini:

Tabel 2.3.5 Konfigurasi Pin LCD

(43)

30 Gambar 2.3.5 Skema LCD

Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa LCD 16×2 mempunya 16 pin. sedangkan pengkabelanya adalah sebagai berikut :

1. Kaki 1 dan 16 terhubung dengan Ground (GND) 2. Kaki 2 dan 15 terhubung dengan VCC (+5V)

3. Kaki 3 dari LCD 16×2 adalah pin yang digunakan untuk mengatur kontras kecerahan LCD. Jadi kita bisa memasangkan sebuah trimpot 103 untuk mengatur kecerahanya. Pemasanganya seperti terlihat pada rangkaian tersebut. Karena LCD akan berubah kecerahanya jika tegangan pada pin 3 ini di turunkan atau dinaikan.

4. Pin 4 (RS) dihubungkan dengan pin mikrokontroler 5. Pin 5 (RW) dihubungkan dengan GND

6. Pin 6 (E) dihubungkan dengan pin mikrokontroler

7. Sedangkan pin 11 hingga 14 dihubungkan dengan pin mikrokontroler sebagai jalur datanya

2.3.6 Prinsip Kerja LCD

Sekedar mengingatkan pelajaran fisika kita mengenai cahaya putih, cahaya putih adalah cahaya terdiri dari ratusan cahaya warna yang berbeda. Ratusan warna cahaya tersebut akan terlihat apabila cahaya putih mengalami refleksi atau perubahan arah sinar.

Artinya, jika beda sudut refleksi maka berbeda pula warna cahaya yang dihasilkan.

(44)

31 Backlight LCD yang berwarna putih akan memberikan pencahayaan pada Kristal Cair atau Liquid Crystal. Kristal cair tersebut akan menyaring backlight yang diterimanya dan merefleksikannya sesuai dengan sudut yang diinginkan sehingga menghasilkan warna yang dibutuhkan. Sudut Kristal Cair akan berubah apabila diberikan tegangan dengan nilai tertentu. Karena dengan perubahan sudut dan penyaringan cahaya backlight pada kristal cair tersebut, cahaya backlight yang sebelumnya adalah berwarna putih dapat berubah menjadi berbagai warna.

Jika ingin menghasilkan warna putih, maka kristal cair akan dibuka selebar- lebarnya sehingga cahaya backlight yang berwarna putih dapat ditampilkan sepenuhnya.

Sebaliknya, apabila ingin menampilkan warna hitam, maka kristal cair harus ditutup serapat-rapatnya sehingga tidak adalah cahaya backlight yang dapat menembus. Dan apabila menginginkan warna lainnya, maka diperlukan pengaturan sudut refleksi kristal cair yang bersangkutan.

2.3.7 Cara Kerja LCD

LCD mempunyai 2 bagian karakter utama yaitu :

1. Panel atau display yang berfungsi sebagai media penampil informasi huruf atau angka sebanyak 4 baris dan masing-masing baris bisa menampung 20 karakter huruf atau angka

2. sistem kontroller yang ditempelkan dibalik panel LCD, yang berfungsi mengatur tampilan informasi serta mengatur komunikasi LCD dengan mikrokontroller.

Contoh sistem kendali LCD sebagai berikut :

Gambar 2.3.7 Sistem Kendali LCD

(45)

32 Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa input pada LCD yang berupa 8 bit data (D0 - D7) diterima terlebih dahulu oleh rangkaian kontroller LCD yang bertugas untuk mengatur data inputan sebelum tampil di LCD, selain itu juga dilengkapi dengan input (RS, R/W dan E) yang digunakan sebagai kendali kontroller LCD, pada proses pengiriman data (R/W = 1) dan proses pengambilan data (R/W = 0). Pin RS dipakai untuk membedakan jenis data yang dikirim, jika (RS = 0) data yang dikirim adalah perintah untuk mengatur kerja modul LCD, sedangkan jika (RS = 1) data yang dikirim adalah kode ASCII yang akan ditampilkan. Demikian pula saat pengambilan data jika (RS = 0) data yang diambil dari modul merupakan data status yang mewakili aktifitas modul LCD, sedangkan saat (RS = 1) maka data yang diambil merupakan kode ASCII dari data yang ditampilkan

2.4 Buzzer

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada umumnya buzzer digunakan untuk alarm karena penggunaannya cukup mudah yaitu dengan memberikan tegangan input maka buzzer akan mengeluarkan bunyi. Frekuensi suara yang dikeluarkan oleh buzzer yaitu antara 1-5 KHz. Dalam penggunaannya dalam rangkaian, buzzer dapat digunakan pada tegangan sebesar antara 6V sampai 12V dan dengan tipikal arus sebesar 25 mA.

Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet. Kumparan tadi akan tertarik kedalam 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 9 udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat

(46)

33 2.4.1 Simbol Buzzer

Gambar 2.4.1 Simbol Buzzer

2.4.2 Cara Kerja Buzzer

Pada saat aliran listrik atau tegangan listrik yang mengalir ke rangkaian yang menggunakan piezoeletric tersebut. Piezo buzzer dapat bekerja dengan baik dalam menghasilkan frekwensi di kisaran 1 - 6 kHz hingga 100 kHz.

Gambar 2.4.2 Buzzer dengan sumber daya

Buzzer ini bisa kita coba tanpa menggunakan board arduino yang diprogram. Jadi kita hanya beri inputan tegangan 3 - 12 V (Tegangan Kerja Buzzer). Buzzer mempunyai nilai impedansi sama seperi speaker. Jika nilai impedansi kurang dari 10 ohm kita bisa langsung menghubungkan ke arduino dan jika impedansi yang lebih besar kita akan membutuhkan driver untuk mengangkat arus yang masuk ke buzzer. Kita bisa menggunakan rangkaian transistor.

(47)

34 Seperti gambar diatas kaki positive sambungkan pada batere kutub positive dan kaki negative di sambungkan pada batere kutub negative. Maka buzzer langsung berbunyi

"beep beep". Kita juga bisa menggunakan rangkaian diatas untuk mengetes apakah buzzer berfungsi atau tidak.

Gambar 2.4.2.1 Buzzer dihubungkan dengan Arduino

2.4.3 Struktur Buzzer

Berikut ini adalah gambar bentuk dan struktur dasar dari sebuah Piezoelectric Buzzer.

Gambar 2.4.3 Struktur Buzzer

(48)

35 Jika dibandingkan dengan Speaker, Piezo Buzzer relatif lebih mudah untuk digerakan. Sebagai contoh, Piezo Buzzer dapat digerakan hanya dengan menggunakan output langsung dari sebuah IC TTL, hal ini sangat berbeda dengan Speaker yang harus menggunakan penguat khusus untuk menggerakan Speaker agar mendapatkan intensitas suara yang dapat didengar oleh manusia.

Piezo Buzzer dapat bekerja dengan baik dalam menghasilkan frekuensi di kisaran 1 – 5 kHz hingga 100 kHz untuk aplikasi Ultrasound. Tegangan Operasional Piezoelectric Buzzer yang umum biasanya berkisar diantara 3Volt hingga 12 Volt.

(49)

36

BAB III

PERANCANGAN SISTEM

3.1 Prinsip Kerja Sistem

Prinsip kerja sistem keseluruhan adalah dimulai dari menangkap intensitas cahaya oleh rangkaian sensor cahaya (LDR). Intensitas cahaya tersebut kemudian diubah oleh rangkaian LDR menjadi tegangan. Tegangan yang dihasilkan oleh rangkaian sensor LDR masih bersifat analog. Oleh karena itu agar tegangan tersebut dapat diproses secara digital dengan mikrokontroler, maka tegangan tersebut harus diubah terlebih dahulu ke digital. Perangkat converter analog ke digital (Analog to Digital Converter) ADC, berfungsi untuk mengubah tegangan analog keluaran rangkaian sensor LDR menjadi data digital. Data digital keluaran dari perangkat ADC kemudian diproses di dalam mikrokontroler dan dikalibrasi untuk kemudian ditampilakan pada layar tampilan LCD

3.2 Diagram Blok

Gambar 3.2 Diagram Blok Alat Ukur

POWER

SUPPLY

MIKROKONTROLLER

LCD LDR

CAHAYA

BUZZER

SAKLAR

(50)

37 Secara keseluruhan sistem terdiri dari enam bagian yaitu Power Supply, sensor cahaya LDR, Mikrontroler, Display LCD, Buzzer dan Saklar. Fungsi tiap blok adalah sebagai berikut:

1. Rangkaian sensor cahaya LDR

Rangkaian sensor ini digunakan untuk menangkap perubahan intensitas cahaya menjadi tegangan.

2. Mikrokontroller

Mikrokontroler yang digunakan adalah mikrokontroler arduino pro mini yang akan melakukan proses pengolahan data,perhitungan data, kalibrasi dan mengubah tegangan analaog keluaran dari rangkaian sensor menjadi digital 8 bit melalui ADC yang akan di kirim pada layar LCD.

3. Display LCD

Dispay LCD berfungsi untuk menampilkan informasi pengukuran kepada pengguna. LDC yang digunakan adalah LCD tipe M1632, terdiri dari dua baris dan masing-masing berdiri terdiri dari 16 karakter ( biasanya dikenal dengan LCD 16x2). Tiap karakter berukuran 5 x 7 dot matrix.

4. Buzzer

Alarm yang berfungsi sebagai indikasi bahwa cahaya yang masuk sudah melebihi atau tidak

5. Saklar

Input saklar adalah saklar yang digunakan untuk mengaktifkan mikrokontroler.

6. Power Supply

Sebagai penyedia tegangan ke system dan sensor

3.3 Rangkaian Keseluruhan Sistem

Rangkaian keseluruhan sistrm kendali cahaya pada ruang baca terbagi atas bagian yaitu : bagian input dan bagian output . Bagian input terdiri dari 2 buah input yaitu sensor, arduino pro mini dan buzzer. Bagian output terdiri dari LCD

(51)

38 Gambar 3.3. Rangkaian Keseluruhan Sistem

3.4 Rangkaian sensor cahaya LDR

Komponen LDR yang digunakan adalag LDR yang banyak terdapat dipasaran umumnya berbahan dasar Kadmium Sulfide (Cds) karena bahan ini peka terhadap perubahan intensitas cahaya, dengan bahan ini energi cahaya yang jatuh pada LDR menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas sehingga resistansi bahan mengalami penurunan. Nilai resistansi LDR yang digunakan berada pada antara 150 A (bila mendapatkan cahaya maksimum) samapai 20mA (bila tidak mendapat cahaya), sehingga besarnya nilai resistansi R3 yang digunakan sebagai konfigurasi rangkaian pembagi tegangan harus memiliki nilai lebih besar dari pada resistansi LDR pada waktu mendapat cahaya maksimum dan memiliki resistansi lebih kecil saat LDR tidak mendapatkan cahaya. Oleh karena itu, resistansi R3 sebesar 10 K dapat digunakan sebagai konfigurasi rangkaian sensor cahaya.

(52)

39 Gambar 3.4 Koneksi Arduino dengan LDR

3.5 Rangkaian LCD

Modul LCD terdiri dari sejumlah memory yang digunakan untuk display. Semua teks yang kita tuliskan ke modul LCD akan disimpan didalam memory ini, dan modul LCD secara berturutan membaca memory ini untuk menampilkan teks ke modul LCD itu sendiri.

Gambar 3.5 Peta Memory LCD character 16x2

Pada peta memori diatas, daerah yang berwarna biru (00 s/d 0F dan 40 s/d 4F) adalah display yang tampak. Jumlahnya sebanyak 16 karakter per baris dengan dua baris. Angka pada setiap kotak adalah alamat memori yang bersesuaian dengan posisi dari layar. Dengan demikian dapat dilihat karakter pertama yang berada pada posisi baris pertama menempati alamat 00h dan karakter kedua yang berada pada posisi baris kedua menempati alamat 40h.

Agar dapat menampilkan karakter pada display maka posisi kursor harus terlebih dahulu diset. Instruksi Set Posisi Kursor adalah 80h dengan demikian untuk

(53)

40 menampilkan karakter, nilai yang terdapat pada memory harus ditambahkan dengan 80h. Sebagai contoh, jika kita ingin menampilkan huruf “A” pada baris kedua pada posisi kolom ke sepuluh, maka sesuai dengan peta memory, posisi karakter pada kolom 10 dari baris kedua mempunyai alamat 4Ah, sehingga sebelum kita menampilkan huruf

“A” pada LCD, kita harus mengirim instruksi set posisi kursor, dan perintah untuk instruksi ini adalah 80h ditambah dengan alamat 80h + 4Ah = 0Cah. Sehingga dengan mengirim perintah 0Cah ke LCD, akan menempatkan kursor pada baris kedua dan kolom ke 10. Dalam pengujiannya, pin-pin LCD disambungkan dengan arduino.

Gambar 3.5.1 Koneksi pengujian LCD

3.6 Rangkaian Arduino Pro Mini

Arduino Mini adalah board mikrokontroler Atmega328 yang memiliki 14 digital input/output dimana 6 dapat digunakan sebagai output PWM. Untuk meMemprogram arduino menggunakan USB Sambungkan Arduino Pro Mini dengan USB PL2303. Tx dan Rx Sebagai komunikasi Arduino dengan PL2303, VCC dan GND digunakan sebagai supplay Arduino Pro Mini. Setelah disambungkan Arduino dengan Usb PL2303 buka software Arduino untuk Upload programnya.

(54)

41 1. Pilih Board Arduino Pro Mini

2. Pilih COM yang digunakan

3. Pilih Downloader yang digunakan

(55)

42 4. Pilih Contoh Program Blink untuk menyalahkan Led

5. Compile Program dengan mengklik (V) Centang di kanan atas. Bebas bisa di

edit programnya. UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(56)

43 6. Setelah Di Compile Upload Program ke Arduino dengan Klick Simbol Arah

Kanan.

Setelah selesai di upload lihat hasilnya pada Arduino Pro Mini. Led pada pin 13 nyala kedip kedip.

Note: Untuk memprogram Arduino pro mini dengan menekan tombol yang ada di arduino setelah klick upload. tahan tombol kecil itu sampai ada led yang nyala pada PL2303 lalu lepaskan tombol yang ditahan tadi. Kemudian muncul led prosses upload.

dan berhasil di upload.

(57)

44

BAB 4

PENGUJIAN ALAT UKUR

Dalam bab ini akan dibahas pengujian alat ukur rancangan lampu automatis menggunakan rangkaian LDR. Pengujian alat ukur ini dilakukan untuk jawab identifikasi masalah terhadap alat ukur yang dibuat apakah sudah sesuai dengan perancangan alat ukur atau belum.

4.1 Pengujian Sensor LDR

Pada pengujian LDR ini dilakukan dengan menggunakan transistor 2N 2222 dengan resistor 1000 ohm, VR 50K, Dioda 1N 4001, Buzzer. Rangkaian diberi tegangan sebesar 5V

Tes Point (cm) Intensitas Cahaya Resistansi

1 850 100 ohm

2 350 250 ohm

3 285 450 ohm

4 130 500 ohm

5 107 1000 ohm

6 60 1400 ohm

7 50 1500 ohm

8 45 1600 ohm

Tabel 4.1 Pengujian Sensor LDR

(58)

45 Berikut data pada tabel apabila dibuat pada grafik:

Gambar 4.1 Grafik Pengujian LDR Analisa:

Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa jika LDR diberikan cahaya yang lebih terang, maka hambatannya semakin kecil. Dan sebaliknya, jika LDR diberikan cahaya yang lebih sedikit (kecil), hambatannya semakin besar

I < (besar) = R > (kecil) I > (kecil) = R < (besar)

4.2 Pengujian Arduino

Sensor LDR Arduino adalah resistor yang nilai nya berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenai nya. Jika cahaya makin terang maka nilai tahanan nya akan semakin rendah, namun sebaliknya jika cahaya makin redup maka nilai tahanan nya akan menjadi lebih besar.

(59)

46 Karena karateristik LDR seperti di atas maka LDR bisa kita gunakan sebagai sensor cahaya. Namun bagaimanan kah membuat rangkaian nya agar perubahan nilai tahanan terhadap cahaya ini bisa merubah tegangan output yang akan kita input kan ke ADC nya Arduino?

Pembagi Tegangan, pembagi tegangan menggunakan resistor adalah cara yang tepat.

Karena jika ada perubahan nilai resistor pada salah satu resistor, maka tegangan output nya akan berubah. Untuk lebih jelasnya bisa kita lihat rangkaian nya di bawah ini.

Gambar 4.2 LDR terhadap Arduino

Pada Gambar di atas jelas bahwa jika seandainya nilai resistor pada LDR semakin besar maka tegangan output Vout akan semakin besar. Rumusnya seperti di bawah ini

Vout = Vin x R_LDR / ( R_LDR + R2)

4.2.1 Membaca tegangan LDR ke Arduino

Tegangan output dari pembagi tegangan di atas adalah tegangan analog, untuk itu kita akan menghubungkan Vout nya ke PIN ADC pada Arduino. Sebagai Contoh kita hubungkan ke PIN A0 pada Arduino Uno. Coba Lihat Gambar di bawah ini

(60)

47 Gambar 4.2.1 Membaca sensor cahaya dengan ADC

Setelah terhubung antara sensor LDR dengan Arduino coba masukkan program di bawah ini

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

// the setup routine runs once when you press reset:

void setup() {

// initialize serial communication at 9600 bits per second:

Serial.begin(9600);

}

// the loop routine runs over and over again forever:

void loop() {

// read the input on analog pin 0:

int sensorLDR = analogRead(A0);

// print out the value you read:

Serial.println(sensorLDR);

delay(250); // delay in between reads for stability }

Coba upload program nya ke Arduino Uno nya kemudian buka serial m onitor dari Arduino. Maka muncul nilai-nilai ADC nya. Tutup LDR dan Buka LDR maka akan Nampak perubahan data pada ADC di serial monitor.

(61)

48 4.2.2 Menghidupkan buzzer dengan Nilai ADC LDR

Bagaimana kah cara memprogram untuk mengaktifkan Relay dengan kondisi intensitas cahaya tertentu? Atau sebagai contoh, jika hari sudah malam, maka lampu akan menyala, jika hari mulai terang maka Lampu padam. Bagaimana kah program nya?

Untuk simulasi nya kita coba dengan menghidupkan LED pada LED internal Arduino, yuk kita coba program sederhanya.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

#define LIMIT_LDR 350 // LIMIT ADC LDR YANG DI RUBAH

// the setup routine runs once when you press reset:

void setup() {

// initialize serial communication at 9600 bits per second:

Serial.begin(9600);

pinMode(BUZZER_BUILTIN, OUTPUT);

}

// the loop routine runs over and over again forever:

void loop() {

// read the input on analog pin 0:

int sensorLDR = analogRead(A0);

// print out the value you read:

Serial.println(sensorLDR);

if ( sensorLDR >= LIMIT_LDR ){

digitalWrite(BUZZER_BUILTIN, HIGH); // Buzzer Menyala }

else{

digitalWrite(BUZZER_BUILTIN, LOW); // Buzzer Menyala }

delay(250); // delay in between reads for stability }

(62)

49 Coba upload program nya ke Arduino, Perhatikan perubahan nilai ADC ketika LDR ditutup dengan tangan atau di lepas, perhatikan LED internal Arduino, kapan dia nyala kapan dia padam.

1 #define LIMIT_LDR 350 // LIMIT ADC LDR YANG DI RUBAH

Perhatikan LIMIT_LDR ini, rubah nilai 350 menjadi nilai lain, sehingga dapat kondisi dimana jika dibawah 350 buzzer menyala, jika diatas 350 buzzer padam.

4.3 Pengujian Buzzer

Kali ini kita akan membahas bagaimana buzzer bekerja pada LDR dan LCD.

Program koding

//Membuat variasi dering

const int PIN13 = 13; //memberikan nama alias pin13

void setup(){

pinMode(PIN13, OUTPUT); //deklarasi nama alias pin9 sebagai output }

//fungsi untuk membuat dering pendek dengan duty cycle 50%,selama 0,8 s void dering_pendek(){

digitalWrite(PIN13, HIGH);

delay(400);

digitalWrite(PIN13, LOW);

delay(400);