SISTEM PENGUKURAN INTENSITAS CAHAYA MEMANFAATKAN LDR DENGAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ARDUINO PRO- MINI PROJEK AKHIR II RAMA DHANU

(1)

SISTEM PENGUKURAN INTENSITAS CAHAYA MEMANFAATKAN LDR DENGAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ARDUINO PRO-

MINI

PROJEK AKHIR II

RAMA DHANU 162411031

PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2019

(2)

Sistem Pengukuran Intensitas Cahaya Memanfaatkan LDR Dengan Menggunakan Mikrokontroler Arduino Pro-Mini

PROJEK AKHIR II

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Ahli Madya Diploma

Rama Dhanu 162411031

PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2019

(3)

PENGESAHAN PROJEK AKHIR II

Judul : Sistem Pengukuran Intensitas Cahaya Memanfaatkan LDR Dengan Menggunakan Mikrontroler Arduino Pro-Mini

Kategori : Projek Akhir II

Nama : Rama Dhanu

NIM : 162411031

Program Studi : Diploma (D3) Metrologi dan Instrumentasi Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam

Disetujui di Medan, 29 Juli 2019

Ketua Program Studi Dosen Pembimbing D3 Metrologi Dan Instrumentasi

Prof. Dr. Marhaposan Situmorang, PhD NIP. 19551030 198003 1 003

(4)

PERNYATAAN

Sistem Pengukuran Intensitas Cahaya Memanfaatkan LDR Menggunakan Mikrokontroler Arduino Pro-Mini

PROJEK AKHIR II

Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing masing di sebutkan sumbernya.

Medan,24 Juli 2019

Rama Dhanu 162410031

(5)

PENGHARGAAN

Alhamdulillah puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT, atas segala Nikmat dan karuniaNya yang telah diberikan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Projek Akhir ini dengan baik dalam meperoleh gelar Ahli Madya pada Program D3 Metrologi Dan Instrumentasi.

Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan rasa hormat dan ucapan terima kasih yang sebesar- besarnya kepada keluarga tercinta kepada saya untuk menyesaikan segala sesuatunya dengan baik, terima kasih Ayah dan Ibu atas kasih sayang dan kepercayaan yang telah kalian berikan kepada anak kalian ini.

Serta Orang-orang yang mendukung sehingga penulis dapat menyelesaikan proyek Tugas Akhir ini. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih banyak kepada :

1. Yth.Bapak Dekan Dr. Kerista Sebayang,MS. beserta jajarannya di lingkungan FMIPA USU

2. Ibu Dr. Diana Alemin Barus M,Sc, selaku Ketua Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam

3. Bapak Prof.Dr.Marhaposan Situmorang,PhD yang juga selaku dosen pembimbing,penulis dalam penyelesaian project akhir II ini. Penulis sangat berterima kasih untuk setiap bimbingan,masukan ,saran bahkan waktu yang senantiasa diberikan kepada penulis sampai pada akhir penyelesaian tugas akhir ini.

4. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi D-3 Metrologi Dan Instrumentasi Departemen Fisika FMIPA USU

Kepada Para teman teman seperjuangan dan senior yang sudah membantu memberikan ilmunya untuk pelajaran program yang meluangkan waktunya untuk membantu mengerjakan projek akhir ini. Terima kasih atas support, kesabaran, ilmu, motivasi, yang begitu luar biasa kepada teman- teman sampai pada akhir Tugas akhir ini.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan tugas akhir ini ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan tugas akhir ini. Semoga laporan tugas akhir ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca.

(6)

ABSTRAK

Dilakukan kegiatan rancang bangun alat pengukur kekeruhan air sebagai aplikasi dari sensor LDR (Light Dependent Resistor) berbasis mikrokontroler AT mega 328. Penelitian ini dilakukan untuk mengukur tingkat kekeruhan air dengan cara mengkonversi besaran tegangan listrik menjadi besaran tingkat kekeruhan (turbiditas) air. Rangkaian alat terdiri dari sensor LDR untuk mendeteksi kekeruhan, minimum sistem dari mikrokontroler AT mega 328 sebagai pusat kendali pada rangkaian sensor, serta LED putih sebagai sumber cahaya optimum yang akan dibandingkan dengan tegangan yang dihasilkan pada masing-masing pengukuran di dalam air.

Parameter tingkat kekeruhan maksimal pada air layak konsumsi didasarkan pada Peraturan Menteri Kesehatan sebesar 5 NTU, yang kemudian dilakukan kegiatan sampling untuk mengetahui sensitivitas sensor terhadap beberapa tingkat kekeruhan air yang berbeda.

Selanjutnya dilakukan plot grafik logaritmik untuk mengetahui hubungan besaran tegangan yang terukur terhadap besaran tingkat kekeruhan air pada sampel.

(7)

ABSTRACT

The design of water turbidity measuring devices was carried out as an application of the LDR (Light Dependent Resistor) sensor based on the AT mega 328 microcontroller. This research was conducted to measure the turbidity level of water by converting the electrical voltage to turbidity (water). The device circuit consists of an LDR sensor to detect turbidity, the minimum system from the AT mega 328 microcontroller as the control center in the sensor circuit, and the white LED as the optimum light source that will be compared with the voltage generated on each measurement in the water. The parameter of maximum turbidity level in consumable water is based on the Minister of Health Regulation of 5 NTU, which is then carried out sampling to determine the sensitivity of the sensor to several different levels of water turbidity. Next, a logarithmic graph plot is carried out to determine the relationship between the measured magnitude of the turbidity level of water in the sample

(8)

DAFTAR ISI

Halaman

Pengesahan..………...………...i

Pernyataan……….….…..ii

Penghargaan…...………...…..iii

Abstrak…...…...………...….iv

Abstract...…...………....…v

Daftar Isi………..…....vi

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

1.1 Identifikasi Masalah……….….………2

1.2 Batasan Masalah….………...……….………….……….3

1.3 Tujuan….……….……….…...….3

1.4 Metodologi Penelitian……….………….…….3

1.5 Tinjauan Pustaka………..……….4

1.6 Sistematika Penulisan.…………..………...……….4

Bab 2. Landasan Teori 2.1 Sensor LDR………..……….………...….8

2.1.1 Bentuk dan Simbol LDR………....……….………...……….……..…8

2.1.2 Karakteristik LDR ……...……....…....………..………..….8

2.1.3 Prinsip Kerja LDR...……....………...10

2.1.4 Cara Mengukur LDR……….………....……….…...11

2.1.5 Aplikasi (kegunaan) LDR…….….………....…………..…………...13

2.2 Arduino...……… .….………...…..……….17

2.2.1 Open Source Harware……...…………...…….………..…..18

2.2.2 Memory…...………….……..………...…...…...….…...19

2.2.3 Input dan Output...………...……...19

2.2.4 Pemrograman...…..………..……...21

(9)

2.2.5 Power Supply...…………...………...21

2.2.6 Reset Otomatis...……….……..……...22

2.2.7 Komunikasi...……….….…………...22

2.3 LCD (Liquid Crystal Display)………..………..….…...23

2.3.1 Struktur Dasar LCD (Liquid Crystal Display………...…...23

2.3.2 Kelebihan dan Kekurangan LCD (Liquid Crystal Display)…..…...25

2.3.3 Material LCD (Liquid Crystal Display)……..……….…...…...26

2.3.4 Pengendali / Kontroler LCD (Liquid Crystal Display)………….…...…...26

2.3.5 Konfigurasi LCD (Liquid Crystal Display)...…...……….…....…...27

2.3.6 Prinsip Kerja LCD (Liquid Crystal Display)…...…...…..…....28

2.3.7 Cara Kerja LCD (Liquid Crystal Display)…...………...…...29

Bab 3. Landasan Teori 3.1 Prinsip Kerja Sistem………...…………...……….32

3.2 Diagram Blok...………...……….32

3.3 Rangkaian Keseluruhan Sistem……….….……...33

3.4 Rangkaian Sensor Cahaya LDR…..………..………...34

3.5 Rangkaian LCD...………..…………34

3.6 Rangkaian Arduino...……….………….35

Bab 4. Pengujian Alat Ukur 4.1 Pengujian Sensor LDR………..…….38

4.2.1Menghidupkan Lampu dengan Nilai ADC LDR………..………...40

4.3 Pengujian Lampu...………..…………..42

Bab 5. Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan…………..………..………...45

5.2 Saran……….…….……..45 Daftar Pustaka

Lampiran

(10)

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.

Pencahayaan terdiri dari pencahayaan matahari dan pencahayaan buatan. Pencahayaan di ruang kelas harus memperhatikan beberapa aspek, yaitu:

(11)

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

1.1 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.

1.2 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

(12)

4. Tidak membahas teori rangkaian listrik 1.3 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

1.4 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

1.5 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.

(13)

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.

1.6 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.

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini berisi uraian hasilpengujianalatukur 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.

(14)

BAB II

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.

2.1.1Bentuk dan Simbol LDR

v

Gambar 2.1.1 Bentuk dan Simbol LDR

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

(15)

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

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 yang paling banyak

(16)

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.

Cara merangkai LDR ada 2, tergantung dengan respon yang diinginkan. Rangkaian itu antara lain

(17)

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)

Gambar 2.1.3.2 Bahan yang digunakan pada LDR

2.1.4Cara 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.

(18)

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.

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.

(19)

Gambar 2.1.4.b Cara mengukur LDR saat gelap

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

(20)

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

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

Gambar 2.1.5.1. Rangkaian pendeteksi intensitas cahaya

(21)

Gambar 2.1.5.2. Rngkaian sensor intensitas cahaya sebagai input PLC

(22)

Gambar 2.1.5.3. Rangkaian saklar cahaya

Gambar 2.1.5.4. Rangkaian saklar lampu penerangan otomatis

Gambar 2.1.5.5. Rangkaian saklar lampu tidur otomatis

(23)

Gambar 2.1.5.6. Rangkaian robot line follower analog

(24)

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.

(25)

Arduino Pro Mini dimaksudkan untuk instalasi semi permanen di suatu objek. Dengan Pro Mini memungkinkan penggunaan berbagai jenis konektor atau solder 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

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 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.

2.2.1 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.

(26)

Gambar 2.2.2.1 Skema Arduino Pro Mini

Gambar 2.2.2.2 Desain Arduino Pro Mini 2.2.2Memory

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).

(27)

2.2.3Input 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

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 :

(28)

 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.

Gambar 2.2.3 Input dan Output Arduino 2.2.4Pemrograman

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.

(29)

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.

2.2.5 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

(30)

Gambar 2.2.6 Board Arduino Pro Mini 2.2.6Reset 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.

2.2.7 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 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

(31)

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).

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

(32)

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) 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).

(33)

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.

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

(34)

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 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.

(35)

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

 Register data yaitu register untuk menuliskan atau membaca data dari atau keDDRAM.

Penulisan data pada register akan menempatkan data tersebut keDDRAM sesuai dengan alamat yang telah diatur sebelumnya.

Pin, kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu LCD diantaranya adalah :

 Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan menggunakan LCDdapat 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.

 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:

(36)

Tabel 2.3.5 Konfigurasi Pin LCD

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

(37)

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.

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 :

(38)

Gambar 2.3.7 Sistem Kendali LCD

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

(39)

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 toDigital 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 ditampilkan pada layar tampilan LCD

3.2 Diagram Blok

Gambar 3.2 Diagram Blok Alat Ukur

POWER

SUPPLY

MIKROKONTROLLER

LCD

LDR CAHAYA

LAMPU

(40)

Secara keseluruhan sistem terdiri dari enam bagian yaitu Power Supply, sensor cahaya LDR, Mikrontroler, Display LCD, 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 analog 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. 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

Gambar 3.3.

Rangkaian Keseluruhan Sistem 3.4 Rangkaian sensor cahaya LDR

(41)

Komponen LDR yang digunakan adalag LDR yang banyak terdapat dipasaran

umumnya berbahan dasar Kadmium Sulfide (Cds) karena bahan ini peka terhadapperubahan intensitas cahaya, dengan bahan ini energi cahaya yang jatuh pada LDR menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas sehingga resistansi bahanmengalami 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.

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

(42)

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 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.Dalampengujiannya, pin-pin LCD disambungkandenganarduino.

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 USBSambungkan Arduino Pro Mini dengan USB PL2303. Tx dan Rx Sebagai

(43)

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.

1. Pilih Board Arduino Pro Mini

2. Pilih COM yang digunakan

3. Pilih Downloader yang digunakan

(44)

4. Pilih Contoh Program Blink untuk menyalahkan Led

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

(45)

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.

(46)

BAB IV

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 Luxmeter. Rangkaian diberi tegangan sebesar 5V

Percobaan Nilai pada Lux Meter Tampilan LCD

1 850 lux 879

2 350 lux 399

3 285 lux 310

4 130 lux 147

5 107 lux 122

6 60 lux 89

7 50 lux 56

8 45 lux 49

Tabel 4.1 Pengujian Sensor LDR

(47)

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.

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?

(48)

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.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.

4.2.1Menghidupkan Lampu 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.

(49)

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

void setup() {

Serial.begin(9600);

pinMode(LIGHT_BUILTIN, OUTPUT);

}

void loop() {

if ( sensorLDR >= LIMIT_LDR ){

digitalWrite(LIGHT_BUILTIN, HIGH); // Lampu Menyala }

else{

digitalWrite(LIGHT_BUILTIN, LOW); // Lampu Menyala }

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.

(50)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Setelah melakukan perancangan dan pengujian terhadap alat ukur, maka didapat kesimpulan beberapa hal, antara lain:

1. Perangkat sudah dapat mengukur suatu intensitas dengan baik terlihat dari proses pengukuran yang berjalan sesuai dengan perbandingan yang dilakukan saat mengukur suatu intensitas

2. Alat bekerja pada rancangan program yang berjalan kurang lebih 95% dan tingkat kesalahan yang relatif kecil dan akan diusahakan untuk meminimalisir setiap kesalahan dengan pengkalibrasian.

3. Perangkat dapat menangkap intensitas cahaya secara otomatis dan memantau keadaan dapat ditampilkan ke LCD. Terlihat dari hasil pengujian yang dilakukan untuk mengukur intensitas cahaya menggunakan sensor LDR bahwa semakin besar intensitas cahaya ditangkap oleh alat tersebut maka semakin tinggi juga indeks yang ditampilkan di LCD.

4. Prinsip kerjanya adalah nilai hambatan LDR akan menurun pada saat cahaya terang dan nilai hambatan akan menjadi tinggi jika dalam kondisi gelap. Dengan kata lain,fungsi LDR(light dependent resistor)adalah untuk menghambat arus listrik dalam kondisi gelap.

5.2 Saran

Untuk pengembangan aplikasi ini, maka terdapat beberapa saran yang dapat diberikan, antara lain:

1. Sebaiknya alat dapat dikembangkan dan diperbaiki melalui aplikasi-aplikasi yang membutuhkan Mikrokontroler yang sama serta program yang benar sesuai dengan tingkat akurasi pengukuran yang baik.

2. Sebaiknya dilakukan pengujian yang lebih banyak agar dapat menghasilkan data yang lebih akurat

(51)

DAFTAR PUSTAKA

[1]. Ali,Muhammad MT,Ariadie Chandra N MT, dan Andika Asmara SPd.2013.Modul Proteus Profesional Untuk Simulasi Rangkaian Digital dan Mikrokontroler.Pendidikan Teknik Elektro FT UNY.6 [15 Juli 2014].

[2]. Andrianto,Heri.2013.Pemograman Mikrokontroler AVR ATMega 16 Menggunakan Bahasa C (CodeVisionAVR) .Informatika Bandung.Bandung.

[3]. Bioshop,Owen.2002.Elektronika Dasar.Erlangga.Jakarta

[4]. Budioko,Totok.2005.Belajar Dengan Mudah dan Cepat Pemrograman Bahasa C dengan SDCC ( Small Device C Compiler ) Pada Mikrokontroler AT 89X051/AT 89C51/52 Teori,Simulasi dan Aplikasi.Gava Media.Yogyakarta.

[5]. Chandra N,Ariodie MT,Muhammad Ali MT,dkk.2012. Modul Proteus Profesional 7.5 Isis Digital Generator. Pendidikan Elektro FT UNY.1;9-10[16 Juli 2014].

[6]. Datasheet ATMega 8

[7]. Gabriel,JF.2008.Fisika Lingkungan.Hipokrata.Jakarta.

[8]. Hartono,Jugiyanto.1993.Konsep Dasar Pemrograman Bahasa.Andi Yogyakarta.

[9]. Saputra,Virgi dan Hartanto,Huriawati.2002.Intisari Fisika.Hipokrates.Jakarta.

[10]. Setiawan,Sulhan.2006.Mudah dan Menyenangkan Belajar Mikrokontroler.Andi Yogyakarta.Yogyakarta.

[11]. Susilo,Deddy.2010.48 Jam Tuntas Mikrokontroler MCS51 & AVR.Andi Yokyakarta.Yogyak

(52)