DAN SISTEM PENGENDALIAN LAMPU PARKIR MENGGUNAKAN LDR
TUGAS AKHIR
WINDI NATASYA S 172408049
PROGRAM STUDI D 3 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2020
MENGGUNAKAN SENSOR INFRA MERAH BERBASIS ARDUINODAN SISTEM PENGENDALIAN LAMPU PARKIR
MENGGUNAKAN LDR
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh gelar Ahli Madya
WINDI NATASYA S 172408049
PROGRAM STUDI D 3 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2020
PERNYATAAN ORISINALITAS
RANCANG BANGUN KENDALI SISTEM PARKIR OTOMATIS MENGGUNAKAN SENSOR INFRA MERAH BERBASIS ARDUINO DAN
SISTEM PENGENDALIAN LAMPU PARKIR MENGGUNAKAN LDR
TUGAS AKHIR
Saya menyatakan bahwa tugas akhir ini adalah hasil karya sendiri kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing – masing disebutkan sumbernya.
Medan, 13 Juli 2020
Windi Natasya S 172408049
“RANCANG BANGUN KENDALI SISTEM PARKIR OTOMATIS MENGGUNAKAN SENSOR INFRA MERAH BERBASIS ARDUINO DAN
SISTEM PENGENDALIAN LAMPU PARKIR MENGGUNAKAN LDR”
ABSTRAK
Secara umum sistem parkir dikendalikan secara manual yaitu dijaga oleh petugas dengan cara berdiri di depan pintu masuk. Sistem pengelolaan area parkir secara manual mempunyai kelemahan yaitu ketidak akuratan hasil hitungan petugas parkir tentang berapa kendaraan yang sudah masuk di area parkir, sehingga melebihi kapasitas area parkir.Untuk membantu meringankan tugas para pengelola area parkir dan meningkatkan ketertiban area parkir, perlu dikembangkan suatu sistem yang dapat bekerja secara terus-menerus tanpa istirahat dengan hasil yang akurat yaitu sebuah sistem parkir yang menggunakan sensor infra merah. Ketika sebuah kendaraan (mobil) akan masuk ke area parkir, kendaraan akan melewati sebuah portal yang telah di pasang sensor infra merah dengan kendali mikrokontroler dan di monitor menggunakan LED dan LCD untuk penampil informasi slot kosong/terisi. Jika kendaraan berhenti di depan portal, sensor akan mendeteksi lalu portal akan otomatis terbuka jika ada slot parkir yang kosong, maka lampu LED akan menyala dan pengguna kendaraan akan langsung menuju slot yang kosong tersebut, tetapi jika slot kendaraan telah terisi, maka lampu LED akan padam (mati). Jika seluruh slot area parkir telah penuh, maka seluruh LED akan padam serta portal tidak akan terbuka dan pengguna kendaraan tersebut harus pindah area parkir atau harus menunggu di tempat lain hingga ada slot parkir yang kosong.
Kata kunci : sistem parkir, sensor infra merah, LED, arduino, LDR
“DESIGNAND CONTROL OFAUTOMATIC PARKING SYSTEMS USING ARDUINO-BASED INFRARED SENSORSAND PARKING LIGHT
CONTROL SYSTEMS USING LDR”
ABSTRACT
In general the parking system is controlled manually which is guarded by officers standing in front of the entrance. Manually parking area management system has a weakness that is the inaccuracy of the parking attendant's calculation of how many vehicles have entered the parking area, so that it exceeds the parking area's capacity. To help ease the duties of parking area managers and improve parking area order, it is necessary to develop a system that can work continuously without a break with accurate results, namely a parking system that uses infrared sensors. When a vehicle (car) will enter the parking area, the vehicle will pass through a portal that has been installed infrared sensors with a microcontroller control and monitored using LEDs and LCDs to display empty / filled slot information. If the vehicle stops in front of the portal, the sensor will detect then the portal will automatically open if there is an empty parking slot, then the LED lights will light up and the vehicle user will go directly to the empty slot, but if the vehicle slot has been filled, then the LED lights will go out (die). If all parking area slots are full, all LEDs will turn off and the portal will not open and the vehicle user must move to the parking area or have to wait somewhere else until there is an empty parking slot.
Keywords:parking systems, infrared sensors, LEDs, arduino, LDR
KATA PENGHARGAAN
Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada TYME, dengan dilimpah karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan penyusunan Tugas Akhir ini. Ucapan terima kasih penulis sampaikan Kepada berbagai pihak yang telah banyak membantu penulis dalam penyelesaikan Tugas Akhir ini yaitu Kepada:
1. Bapak Dr. Kerista Sebayang, MS selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Drs.Takdir Tamba,M.Eng.Sc selaku Ketua Program Studi D-III Fisika Fakultas MIPA Universitas Sumatra Utara .
3. Bapak Drs. Aditia Warman, M.Si selaku Pembimbing yang telah membimbing dan mengarahkan Kepada Penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.
4. Seluruh Staf Pengajar/Pegawai Program Studi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatra Utara .
5. Ayahanda, Ibunda tercinta serta Saudara saya Willy Simanjorang, Wisnu Simanjorang dan Saudari saya Widia Simanjorang yang telah memberikan bantuan berupa dukungan moral dan material yang sangat membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir.
6. Sahabat seperjuangan saya Geby, Geo Tarigan, Ade Andriani Manik, Tionom R Sihombing, Alda Krisvera Nainggolan, Rahmat Sinambela, Della Purba dan Tiya yang selalu mendukung saya secara online dan telah memberikan bantuan berupa Ilmu dan Motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir.
7. Rekan Fisika Instrumentasi D 3 Fisika yang memberikan bantuan penulisan untuk menyelesaikan Tugas Akhir.
Medan,13 Juli 2020
Windi Natasya S 172408049
DAFTAR ISI
PERNYATAAN ORISINALITAS i
LEMBAR PENGESAHAN ii
ABSTRAK iii
ABSTRACK iv
KATA PENGHARGAAN v
DAFTAR ISI vi
DAFTAR GAMBAR vii
DAFTAR TABEL viii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Rumusan Masalah 2
1.3 Tujuan 2
1.4 Batasan Masalah 2
1.5 Sistematis Penulisan 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sistem Perparkiran 4
2.2 Sensor 5
2.2.1 Pengertian Sensor 5
2.2.2 Macam-macam Sensor 5
2.2.3 Sensor Inframerah 7
2.2.4 Sensor Infrared Tipe E18-D80NK 11
2.2.5 LDR 13
2.3 Power Supply Adaptor (PSA) 13
2.4 Mikrokontroler 16
2.4.1 Macam-macam Mikrokontroler 16
2.5 Motor Servo 31
2.6 LCD (Liquid Crystal Display) 35
2.6.1 Material LCD (Liquid Cristal Display) 36 2.6.2 Pengendali / Kontroler LCD (Liquid Cristal Display) 36
2.6.3 Prinsip Menggunakan LCD 38
2.6.4 Pin-pin pada LCD 39
BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM
3.1 Metodologi Perancangan 40
3.2 Perancangan Sistem 45
3.3 Pengujian Rangkaian dan Pengukuran Hasil Sistem 52 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisis Hasil Pengukuran 57
BAB VPENUTUP
5.1 Kesimpulan 61
5.2 Saran 61
DAFTAR PUSTAKA 62
LAMPIRAN 63
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Sensor Inframerah 8
Gambar 2.2 Light Emitting Diode (LED) 9
Gambar 2.3 Sensor Infrared E18-D80NK 11
Gambar 2.4 LDR 14
Gambar 2.5 Adaptor 15
Gambar 2.6 Bagian Mikrokontroller 16
Gambar 2.7 Konstruksi Microcontroller Atmel MCS51 18
Gambar 2.8 Pin Atmega 328 25
Gambar 2.9 Arduino Uno 29
Gambar 2.10 Motor Servo 35
Gambar 2.11 Bentuk LCD (Liquid Cristal Display) 36
Gambar 3.1 Layout PCB Mikrokontroler ATmega328 Atas 43
Gambar 3.2 Layout PCB Mikrokontroler ATmega328 Bawah 44
Gambar 3.3 Diagram Blok 1 45
Gambar 3.4 Diagram Blok 2 46
Gambar 3.5 Rangkaian Mikrokontroler ATMega328 47
Gambar 3.6 Rangkaian LCD 48
Gambar 3.7 Rangkaian Power Supply 49
Gambar 3.8 Rangkaian Modul Sensor Inframerah E18-D80NK 50
Gambar 3.9 Motor Servo 50
Gambar 3.10 Flowchart 51
Gambar 3.11 Tampilan LCD 53
Gambar 3.12 Rangkaian Power supply 54
Gambar 3.13 Pengujian sensor ketika jarak deteksi<= jarak sensor ke dinding 54 Gambar 3.14 Pengujian sensor ketika jarak deteksi>jarak sensor ke dinding 54
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Spesifikasi keluarga AVR 22
Tabel 2.2 Index Board Arduino 29
Tabel 2.3 Fungsi Pin LCD 39
Tabel 3.1 Tabel Koneksi Motor Servo Ke Rangkaian Mikrokontroler 51
Tabel 3.2 Data hasil pengukuran dan pengujian alat 56
Tabel 4.1 Data hasil pengukuran dan pengujian alat 57
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada saat ini dunia teknologi berkembang dengan pesat disegalabidang.
Dengan semakin majunya ilmu pengetahuan dan ilmu teknologi saatini ditandai dengan bermunculannya alat-alat yang menggunakan sistem kontrol digital dan otomatis. Tidak terkecuali dengan pekerjaan sebagai petugas parkir. Secara umum sistem parkir dikendalikan secara manual yaitu dijaga oleh petugas dengan cara berdiri di depan pintu masuk. Pemandangan ini dapat juga kita lihat diberbagai tempat yang mempunyai tempat parkir dengan menugaskan kepada seorang petugas untuk menjaganya. Sekilas dapat kita lihat bahwa pekerjaan tersebut cukup mudah, tapi tanpa kita sadari pekerjaan tersebut cukup melelahkan dan menguras tenaga. Karena harus dijalankan secara rutin dan terus-menerus sepanjang hari setiap hari. Dengan demikian seorang petugas parkir tidak dapat dengan mudahnya untuk istirahat, karena pekerjaan ini tidak dapat diatur, melainkan pekerjaan ini yang mengaturnya. Sistem pengelolaan area parkir secara manual juga mempunyai kelemahan yaitu ketidak akuratan hasil hitungan petugas parkir tentang berapa motor yang sudah masuk di area parkir, sehingga melebihi kapasitas area parkir. Hal tersebut bisa berkibat pada ketidakteraturan area parkir yang akan menyulitkan kendaraan yang mau keluar dari area parkir. Untuk membantu meringankan tugas para pengelola area parkir dan meningkatkan ketertiban area parkir, perlu dikembangkan suatu sistem yang dapat bekerja secara terus-menerus tanpa istirahat dengan hasil yang akurat. Sistem tersebut dapat dibuat dengan memanfaatkan sistem pendeteksi, sistem kendali, driver, dan beban (palang pintu masuk area parkir). Sistem pendeteksi dapat dikembangkan dengan memanfaatkan teknologi sensor dan mikrokontroler. Melalui pengajuan proyek, penulis bermaksud mengembangkan sebuah system parkir otomatis. Oleh karena itu, judul dari tugas akhir ini adalah“Rancang Bangun Kendali Sistem Parkir Otomatis menggunakan sensor inframerah Berbasis Arduino dan Sistem Pengendalian Lampu Parkir mengunakan LDR.”Untuk membantu meringankan tugas para pengelola area parkir dan meningkatkan ketertiban area parkir.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan berbagai hal yang telah dikemukakan diatas, maka rumusan masalah yang akan dikaji dalam tugas akhir ini adalah Bagaimana sistem kerja dari sistem parkir otomatis? Bagaimana merancang sistem parkir otomatis menggunakan sensor infra merah, driver dan Arduino? Bagaimana menghubungkan sensor dengan mikrokontroler?
1.3 Tujuan
Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah 1. Sebagai persyaratan untuk membuat Tugas Akhir 2. Membuat dan memahami cara-cara membuat proyek
3. Mengetahui apakah sensor Inframerah tipe E18-D80NK bekerja dengan baik dalam rancangan tersebut.
1.4 Batasan Masalah
Pembatasan suatu masalah digunakan untuk menghindari adanya penyimpangan maupun pelebaran pokok masalah. Beberapa batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Memanfaatkan sensor Inframerah sebagai sistem pendeteksi pada peralatan elektronika
2. Menggetahui dan memahami mikrokontroller Arduino Uno secara umum, sensor yang digunakan serta komponen yang terdapat pada pembuatan alat.
1.5Sistematika Penulisan
Berikut merupakan sistem penulisan yang digunakan dalam penyusunan laporan proyek :
1. BAB I PENDAHULUAN
Bab ini berisi penjelasan mengenai latar belakang pemilihan judul, batasan masalah, motivasi dan tujuan tugas akhir, sasaran tugas akhir, metode tugas akhir dan sistematika penulisan.
2. BAB II LANDASAN TEORI
Bab ini berisi landasan teori yang menjadi referensi utama dalam penulisan tugas akhir. Teori yang dibahas berhubungan dengan sistem yang akan dibuat dan juga yang akan digunakan untuk kepentingan analisis dan perancangan.
3. BAB III PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI ALAT
Bab ini membahas tentang perencanaan dan pembuatan sistem secara keseluruhan.
4. BAB IV ANALISIS DAN PENGUJIAN
Bab ini membahas tentang uji coba alat yang telah dibuat, pengoperasian dan spesifikasi alat dan lain-lain.
5. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini menjelaskan tentang kesimpulan dari pengujian dan saran masukan untuk mengembangkan dan melengkapi sistem yang sudah dibangun untuk masa yang mendatang.
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Sistem Perparkiran
Perparkiran merupakan tempat yang penting dalam sebuah pusat perkantoran aatupun pusat perbelanjaan. Disinilah kendaraan ditempatkan agar lebih teratur dan lebih aman. Agar kendaraan lebih teratur dan tidak terlalu padat, biasanya tempat perparkiran ini dibagi menjadi beberapa tempat. Dengan demikian kendaraan yang diparkir akan lebih teratur dan keluar/masuknya kendaraan akan lebih mudah. Namun dengan cara seperti di atas masih terdapat kekurangan, yaitu pengendara tidak mengetahui lokasi perparkiran mana yang masih memiliki tempat kosong dan lokasi perparkiran mana yang sudah penuh, akibatnya pengendara harus berputar-putar untuk mencari lokasi yang masih memiliki kosong. Untuk mengatasi masalah tersebut dibutuhkan sesuatu yang dapat memberitahukan kepada pengendara untuk lokasi perparkiran yang masih memiliki kosong dan lokasi perparkiran mana yang sudah penuh ataupun lokasi perparkiran tersebut sudah penuh sama sekali. Dengan demikian maka pengemudi tidak perlu berputar-putar mencari lokasi yang masih memiliki tempat kosong.
Salah satu caranya adalah dengan menampilkan angka yang menunjukkan jumlah lokasi perparkiran yang masih memiliki tempat kosong, dengan demikian pengendara tidak perlu sibuk-sibuk mencarinya. Dan pada pintu masuk sebaiknya diberi palang, dimana palang ini akan menutup secara otomatis jika lokasi perparkiran tersebut telah penuh dan akan membuka secara otomatis jika lokasi perparkiran itu memiliki tempat yang kosong.
Perancangan parkir secara otomatis ini tentunya tidak terlepas dari penggunaan perangkat keras dan juga perangkat lunak , software dan hardware ini tentunya memiliki kinerja operasi dan penggunaan yang berbeda-beda, pemahaman terhadap konsep dasar dari penggunaan teknologi yang akan digunakan pada sistem ini merupakan hal yang sangat penting , bab ini menjelaskan konsep dasar dari teknologi yang digunakan sebagai landasan perancangan sistem ini.
2.2 Sensor
2.2.1 Pengertian Sensor
Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan lingkungan fisik atau kimia. Variable keluaran dari sensor yang diubah menjadi besaran listrik disebut transduser. Pada saat ini, sensor telah dibuat dengan ukuran sangat kecil dengan orde nanometer. Ukuran yang sangat kecil ini sangat memudahkan permakaian dan menghemat energi, berikut penjelasan mengenai macam-macam sensor.
2.2.2 Macam-macam Sensor 1. Sensor Proximity
Sensor proximity merupakan sensor atau saklar yang dapat mendeteksi adanya target jenis logam dengan tanpa adanya kontak fisik. Biasanya sensor ini terdiri dari alat elektronis solid-state yang terbungkus rapat untuk melindungi dari pengaruh getaran, cairan, kimiawi, dan korosif yang berlebihan. Sensor proximity dapat diaplikasikan pada kondisi penginderaan pada objek yang dianggap terlalu kecil atau lunak untuk menggerakkan suatu mekanis saklar.
2. Sensor Magnet
Sensor Magnet atau disebut juga relai buluh, adalah alat yang akan terpengaruh medan magnet dan akan memberikan perubahan kondisi pada keluaran. Seperti layaknya saklar dua kondisi (on/off) yang digerakkan oleh adanya medan magnet di sekitarnya. Biasanya sensor ini dikemas dalam bentuk kemasan yang hampa dan bebas dari debu, kelembapan, asap ataupun uap.
3. Sensor Ultrasonik
Sensor ultrasonik bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara, dimana sensor ini menghasilkan gelombang suara yang kemudian menangkapnya kembali dengan perbedaan waktu sebagai dasar penginderaannya. Perbedaan waktu antara gelombang suara dipancarkan dengan ditangkapnya kembali gelombang suara tersebut adalah berbanding lurus dengan jarak atau tinggi objek yang memantulkannya.
Jenis objek yang dapat diindera diantaranya adalah: objek padat, cair, butiran maupun tekstil.
4. Sensor Tekanan
Sensor tekanan - sensor ini memiliki transduser yang mengukur ketegangan kawat, dimana mengubah tegangan mekanis menjadi sinyal listrik. Dasar penginderaannya pada perubahan tahanan pengantar (transduser) yang berubah akibat perubahan panjang dan luas penampangnya.
5. Sensor Kecepatan (RPM)
Proses penginderaan sensor kecepatan merupakan proses kebalikan dari suatu motor DC/AC, dimana suatu poros/object yang berputar pada suatui generator akan menghasilkan suatu tegangan yang sebanding dengan kecepatan putaran object. Kecepatan putar sering pula diukur dengan menggunakan sensor yang mengindera pulsa magnetis (induksi) yang timbul saat medan magnetis terjadi.
6. Sensor Penyandi (Encoder)
Sensor Penyandi (Encoder) digunakan untuk mengubah gerakan linear atau putaran menjadi sinyal digital, dimana sensor putaran memonitor gerakan putar dari suatu alat. Sensor ini biasanya terdiri dari 2 lapis jenis penyandi, yaitu; Pertama, Penyandi rotari tambahan (yang mentransmisikan jumlah tertentu dari pulsa untuk masing-masing putaran) yang akan membangkitkan gelombang kotak pada objek yang diputar.
Kedua, Penyandi absolut (yang memperlengkapi kode binary tertentu untuk masing-masing posisi sudut) mempunyai cara kerja yang sama, lebih banyak atau lebih rapat pulsa gelombang kotak yang dihasilkan sehingga membentuk suatu pengkodean dalam susunan tertentu.
7. Sensor Suhu
Sensor suhu yang umum digunakan, resistance temperature detector (RTD), termistor dan IC sensor. Thermocouple pada intinya terdiri dari sepasang transduser panas dan dingin yang disambungkan dan dilebur bersama, dimana terdapat perbedaan yang timbul antara sambungan tersebut dengan sambungan referensi yang berfungsi sebagai pembanding.
Resistance Temperature Detector (RTD) memiliki prinsip dasar pada tahanan listrik dari logam yang bervariasi sebanding dengan suhu.
Kesebandingan variasi ini adalah presisi dengan tingkat konsisten/kestabilan yang tinggi pada pendeteksian tahanan. Platina adalah bahan yang sering digunakan karena memiliki tahanan suhu, kelinearan, stabilitas dan reproduksibilitas. Termistor adalah resistor yang peka terhadap panas yang biasanya mempunyai koefisien suhu negatif, karena saat suhu meningkat maka tahanan menurun atau sebaliknya. Jenis ini sangat peka dengan perubahan tahan 5% per C sehingga mampu mendeteksi perubahan suhu yang kecil. Sedangkan IC Sensor adalah sensor suhu dengan rangkaian terpadu yang menggunakan chipsilikon untuk kelemahan penginderanya. Mempunyai konfigurasi output tegangan dan arus yang sangat linear.
2.2.3 Sensor Inframerah
Sensor inframerah merupakan sensor atau saklar yang dapat mendeteksi adanya target jenis logam dengan tanpa adanya kontak fisik. Biasanya sensor ini tediri dari alat elektronis solid-state yang terbungkus rapat untuk melindungi dari pengaruh getaran, cairan, kimiawi, dan korosif yang berlebihan. Sensor proximity dapat diaplikasikan pada kondisi penginderaan pada objek yang dianggap terlalu kecil atau lunak untuk menggerakkan suatu mekanis saklar.
Inframerah adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio.
Namanya berarti “bawah merah” (dari bahasa Latin infra, “bawah”), merah merupakan warna dari cahaya tampak dengan gelombang terpanjang. Radiasi inframerah memiliki jangkauan tiga “order” dan memiliki panjang gelombang antara 700 nm dan 1 mm. Sinar infra merah merupakan cahaya yang tidak tampak. Jika dilihat dengan dengan spektroskop cahaya maka radiasi cahaya infra merah akan nampak pada spectrum elektromagnet dengan panjang gelombang di atas panjang gelombang cahaya merah. Dengan panjang gelombang ini maka cahaya infra merah ini akan tidak tampak oleh mata namun radiasi panas yang ditimbulkannya masih terasa/dideteksi.
Karakteristik
tidak dapat dilihat oleh manusia
tidak dapat menembus materi yang tidak tembus pandang
dapat ditimbulkan oleh komponen yang menghasilkan panas
Panjang gelombang pada inframerah memiliki hubungan yang berlawanan atau berbanding terbalik dengan suhu. Ketika suhu mengalami kenaikan, maka panjang gelombang mengalami penurunan.
Gambar 2.1 Sensor Inframerah
Prinsip inframerah untuk melihat benda dengan memanfaatkan detektor inframerah setiap benda yang dipancarkan inframerah akan memantulkan dan atau nyerap infra red sehingga detektor menangkap panjang gelombang yang berbeda sesuai suhu yang dikeluarkan benda. "Karena sumber utama sinar infra red merupakan radiasi termal ataupun radiasi panas, setiap benda memiliki suhu panas tertentu bahkan yang kita kira tidak cukup panas untuk meradiasikan cahaya tampak dapat mengeluarkan energi dan terlihat pada infrared,semakin panas sesuatu semakin dapat dia meradiasikan radiasi infrared".
1. Kegunaan Inframerah dalam kehidupan a) Bidang komunikasi
Adanya sistem sensor infra merah. Sistem sensor ini pada dasarnya menggunakan inframerah sebagai media komunikasi yang menghubungkan antara dua perangkat. Penerapan sistem sensor infra ini sangat bermanfaat sebagai pengendali jarak jauh, alarm keamanan, dan otomatisasi pada sistem. Adapun pemancar pada sistem ini terdiri atas sebuah LED (Lightemitting Diode)infra merah yang telah dilengkapi dengan rangkaian yang mampu membangkitkan
datauntuk dikirimkan melalui sinar inframerah, sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapat fototransistor, fotodioda, atau modulasi infra merah yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar.LED atau Light Emitting Diodeadalah salah satu komponen semikonduktor yang termasuk dalam jenis dioda. Sama-sama memiliki kutub positif dan kutub negatif, hanya saja LED memancarkan cahaya ketika diberikan tegangan dari anoda ke katoda. Hal yang perludiperhatikan adalah cara mengetahui polaritas dari sebuah LED, berikut ini akan dijelaskan bagaimana mengetahui polaritas dari LED.
Untuk mengatahuinya perhatikan kedua kaki LED, dimana kaki yang lebih panjang menunjukkan kutub positif (anoda) dan yang pendek adalah kutub negatif (katoda). Selain itu, untuk melihat polaritasnya perhatikan lead frame kaki positif lebih kecil dibandingkan lead frame pada kaki negatif, dan ciri lainnya adalah kaki negatif terletak pada badan LED yang flat. Ada beberapa jenis warna LED, diantaranya adalah merah, kuning, hijau, biru, dan putih. Perbedaan warna tersebut terjadi karena perbedaan bahan semikonduktor yang digunakan. Saat ini teknologi LED memiliki banyak kelebihan seperti hemat listrik, tidak menimbulkan panas, lebih tahan lama, dan bentuknya yang kecil memudahkan dalam berbagai penggunaan.
Gambar 2.2 Light Emitting Diode (LED)
Inframerah digunakan untuk komunikasi jarak dekat, seperti pada remote TV. Gelombang inframerah itu mudah untuk dibuat, harganya relatif murah, tidak dapat menembus tembok atau benda gelap, serta memiliki fluktuasi daya tinggi dan dapat diinterfensi oleh cahaya matahari.
Sebagai alat komunikasi pengontrol jarak jauh. Inframerah dapat bekerja dengan jarak yang tidak terlalu jauh (kurang lebih 10 meter dan tidak ada penghalang)
b) Bidang keruangan
Inframerah yang dipancarakan dalam bentuk sinar infra merah terhadap suatu objek, dapat menghasilkan foto infra merah. Foto inframerahyang bekerja berdasarkan pancaran panas suatu objek dapat digunakan untuk membuat lukisan panas dari suatu daerah atau objek. Hasil lukisan panas dapat menggambarkan daerah mana yang panas dan tidak. Suatu lukisan panas dari suatu gedung dapat digunakan untuk mengetahui dari zonabagian mana dari gedung itu yang menghasilkan panas berlebihann sehingga dapat dilakukan perbaikan-perbaikan yang diperlukan.
c) Bidang Industri
Lampu inframerah merupakan lampu pijar yang kawat pijarnya bersuhu di atas ±2500°K Hal ini menyebabkan sinar infra merah yang dipancarkannya menjadi lebih banyak daripada lampu pijar bisa. Lampu infra merah ini biasanya digunakan untuk melakukan proses pemanasan di bidang industri.
Pemanasan inframerahmerupakan suatu kondisi ketika energi inframerah menyerang sebuah objek dengan kekuatan energi elektromagnetik yang dipancarkan di atas -273 °C (0°K dalam suhu mutlak). Pemanasan inframerah banyak digunakan pada alat-alat seperti, pemanggang dan bola lampu (90% panas – 10% cahaya)
2. Kelebihan dan kelemahan Infra red dalam pengiriman data a. Kelebihan inframerah dalam pengiriman data
Pengiriman data dengan infra merah dapat dilakukan kapan saja, karena pengiriman dengan inframerah tidak membutuhkan sinyal.
Pengiriman data dengan infra merah dapat dikatakan mudah karena termasuk alat yang sederhana.
Pengiriman data dari ponsel tidak memakan biaya (gratis)
Kebal terhadap interferensi radio dan elekromagnitik
Inframerah mudah dibuat dan murah
Instlasi mudah
Mudah dipindah-pindah
Keamanan inframerah lebih tinggi dari pada gelombang radio 3. Kelemahan inframerah dalam pengiriman data
Pada pengiriman data dengan inframerah, kedua lubang infra merah harus berhadapan satu sama lain. Hal ini agak menyulitkan kita dalam
mentransfer data karena caranya yang merepotkan.
Inframerah sangat berbahaya bagi mata, sehingga jangan sekalipun sorotan infra merah mengenai mata
Pengiriman data dengan inframerah dapat dikatakan lebih lambat dibandingkan dengan rekannya bluetooth.
Jarak terbatas
Infra merah tak dapat menembus dinding
Harus ada lintasan lurus dari pengirim dan penerima
Tidak dapat digunakan di luar ruangan, karena akan terganggu oleh cahaya matahari
2.2.4 Sensor Infrared Tipe E18-D80NK
Sensor infrared tipe E18-D80NK adalah sensor untuk mendeteksi ada atau tidaknya suatu objek. Bila objek berada di depan sensor dan dapat terjangkau oleh sensor maka output rangkaian sensor akan berlogika “1” atau “high” yang berarti objek “ada”. Sebaliknya jika objek berada pada posisi yang tidak terjangkau olehsensor maka output rangkaian sensor akan bernilai “0” atau “low” yang berarti objek “tidak ada”.
Gambar 2.3 Sensor Infrared E18-D80NK
Dalam sensor ini sudah terdapat transmiter dan receiver yang dikemas menjadi satu. Deteksi jarak dapat disesuaikan dengan kebutuhan. Sensor ini dapat
digunakan untuk membuat otomasi seperti. Perangkat penghitung, sebagai sensor dalam perangkat peringatan, robot penghindar rintangan, sistem otomasi dapur, sistem alarm keamanan, dll.Sensor ini memiliki jarak deteksi panjang dan memiliki sensitifitas tinggi terhadap cahaya yang menghalanginya. Sensor ini memiliki penyesuaian untuk mengatur jarak terdeteksi. Sensor ini tidak mengembalikan nilai jarak. Implementasi sinyal IR termodulasi membuat sensor kebal terhadap gangguan yang disebabkan oleh cahaya normal dari sebuah bola lampu atau sinar matahari.
Spesifikasi Sensor Infrared Tipe E18-D80NK:
- Jarak Deteksi: 3 cm sampai 80 cm - Sumber Cahaya: Infrared
- Dimensi: 18 mm (D) x 45mm (L) - Panjang Kabel Koneksi: 4.5 cm - Tegangan Input: 5V DC
- Konsumsi Arus: 100 mA
- Operasi Output: Normally Open (NO) - Output: NPN
E18-D 80NK merupakan sensor jarak inframerah, alat ini memiliki jangkauan deteksi jarak yang bisa disesuaikan dari 3 cm hingga 80 cm dengan keluaran NPN, alatnya yang kecil dan mudah digunakan serta gampang untuk merakitnya serta harganya yang relatif terjangkau membuat alat ini banyak digunakan contoh pada robot, median interaktif, industri dan lain-lain. Sensor ini tidak perlu kontak langsung dengan alat, uhhanya dengan tembakan inframerah ke objek yang akan diukur.Sensor infrared adalah komponen elektronika yang dapat mengidentifikasi cahaya infra merah. Saat ini sensor infrared ini sering digunakan sebagai proximity sensor atau sensor jarak. Dalam pemilihan sensor infrared yang akan digunakan, harus mempertimbangkan beberapa hal diantaranya: tegangan kerja sensor,jarak deteksi sensor, serta cara penghubungan dengan mikrokontroler.
Dalam rancangan ini digunakan sensor infrared dengan tipe E18-D80NK. Hal ini dikarenakan sensor jenis ini dapat langsung terhubung dengan mikrokontroler Arduino UNO tanpa perangkat tambahan lain.
2.2.5 LDR
LDR atau light dependent resistor adalah salah satu jenis resistor yang nilai hambatannya dipengaruhi oleh cahaya yang diterima olehnya. Besarnya nilai hambatan pada LDR tergantung pada besar kecilnya cahaya yang diterima oleh LDR itu sendiri. Contoh penggunaannya adalah lampu taman dan lampu di jalan yang bisa menyala di malam hari dan padam di siang hari secara otomatis. Atau juga bisa kita gunakan di kamar kita sendiri. LDR memiliki dua karakteristik yaitu laju recivery dan respon spektral yaitu :
A. Laju Recovery
Bila sebuah LDR dibawa dari suatu ruangan dengan level kekuatan 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 K/detik, untuk LDR tipe arus harganya lebih besar dari 200K/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 untuk mencapai resistansi yang sesuai den-gan level cahaya 400 lux.
B. Respon Spektral
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, aluminium, baja, emas dan perak.
Dari kelima bahan tersebut tembaga merupakan penghantar yang paling banyak, digunakan karena mempunyai daya hantar yang baik. Resistansi LDR akan berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya atau yang ada disekitarnya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR sekitar 10MΩ dan dalam keadaan terang sebesar 1KΩ atau kurang. LDR terbuat dari bahan semikonduktor seperti kadmium sulfida. Dengan bahan ini energi dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus listrik meningkat.
Artinya resistansi bahan telah mengalami penurunan.
Gambar 2.4 LDR
Pada dasarnya LDR terbuat dari sebuah cakram semikonduktor yang mempunyai dua buah elektroda pada permukaannya. Pada saat gelap atau intensitas cahaya rendah, bahan tersebut menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relatif kecil. Sehingga hanya sedikit elektron yang dihasilkan untuk mengangkut muatan elektrik. Hal ini berarti, pada saat keadaan gelap atau intensitas cahaya rendah, maka LDR akan menjadi konduktor yang buruk, sehingga LDR memiliki resistansi yang besar pada saat gelap atau intensitas cahaya rendah.
Pada saat terang atau intensitas cahaya tinggi, bahan tersebut lebih banyak menghasilkan elektron yang lepas dari atom. Sehingga akan lebih banyak elektron yang dihasilkan untuk mengangkut muatan elektrik. Hal ini berarti,pada saat terang atau intensitas cahaya tinggi, maka LDR menjadi konduktor yang baik, sehingga LDR memiliki resistansi yang kecil pada saat terang atau intensistas cahaya tinggi.
2.3 Power Supply Adaptor (PSA)
Adaptor adalah sebuah perangkat berupa rangkaian elektronika untuk mengubah tegangan listrik yang besar menjadi tegangan listrik lebih kecil, atau rangkaian untuk mengubah arus bolak-balik (arus AC) menjadi arus searah (arus DC). Adaptor / power supplay merupakan komponen inti dari peralatan elektronik. Adaptor digunakan untuk menurunkan tegangan AC 22 Volt menjadi kecil antara 3 volt sampai 12 volt sesuai kebutuhan alat elektronika. Terdapat 2 jenis adaptor berdasarkan sistem kerjanya, adaptor sistem trafo step down dan adaptor sistem switching.
Dalam prinsip kerjanya kedua sistem adaptor tersebut berbeda, adaptor stepdown menggunakan teknik induksi medan magnet, komponen utamanya adalah kawat email yang di lilit pada teras besi, terdapat 2 lilitan yaitu lilitan primer dan lilitan skunder, ketika listrik masuk kelilitan primer maka akan terjadi induksi pada kawat email sehingga akan teerjadi gaya medan magnet pada teras besi kemudian akan menginduksi lilitan skunder.
Sedangkan sistem switching menggunakan teknik transistor maupun IC switching, adaptor ini lebih baik dari pada adaptor teknik induksi, tegangan yang di keluarkan lebih stabil dan komponennya suhunya tidak terlalu panas sehingga mengurangi tingkat resiko kerusakan karena suhu berlebih, biasanya regulator ini di gunakan pada peralatan elektronik digital.
Gambar 2.5 Adaptor.
Catu daya atau power supply adaptor adalah sebuah peralatan penyedia tegangan atau sumber dayauntuk peralatan elektronika dengan prinsip mengubahtegangan listrik yang tersedia dari jaringan distribusi transmisi listrik menujulevel yang diinginkan sehingga berimplikasi pada pengubahan daya listrik.
Dalam sistem pengubahan daya. Jika suatu catu daya bekerja dengan beban maka terdapat keluaran tertentudan jika beban tersebut dilepas maka tegangan keluar akan naik, persentasekenaikan tegangan dianggap sebagai regulasi dari catu daya tersebut. Regulasi adalah perbandingan perbedaan tegangan yang terdapat pada tegangan beban penuh. Agar tegangan keluaran catu daya lebih stabil, dapat digunakan suatu komponen IC regulator. misalnya IC Regulator 7812 atau IC Regulator 7805.
2.4 Mikrokontroler
Mikrokontroler merupakan suatu IC yang di dalamnya berisi CPU, ROM, RAM, dan I/O. Dengan adanya CPU tersebut maka mikrokontroler dapat melakukan proses berfikir berdasarkan program yang telah diberikan kepadanya.
Mikrokontroler banyak terdapat pada peralatan elektronik yang serba otomatis, mesin fax, dan peralatan elektronik lainnya. Mikrokontroler dapat disebut pula sebagai komputer yang berukuran kecil yang berdaya rendah sehingga sebuah baterai dapat memberikan daya.Secara teknis, mikrokokontroler hanya terdapat 2 macam. Pembagian ini didasarkan pada kompleksitas intruksi-instruksi yang dapat diterapkan pada mikrokontroler tersebut. Pembagian itu, yaitu RISC dan CISC serta masing-masing mempunyai keturunan atau keluarga sendiri-sendiri. Mikrokontroler terdiri dari beberapa bagian seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini :
Gambar 2.6 Bagian Mikrokontroler
Pada Gambar 2.6 di atas tampak suatu mikrokontroler standar yang tersusun atas komponen-komponen sebagai berikut :
A. Central Processing Unit (CPU)
CPU merupakan bagian utama dalam suatu mikrokontroler. CPU pada mikrokontroler ada yang berukuran 8 bit ada pula yang berukuran 16 bit. CPU ini akan membaca program yang tersimpan di dalam ROM dan melaksanakannya.
B. Read Only Memory (ROM)
ROM merupakan suatu memori (alat untuk mengingat) yang sifatnya hanya dibaca saja.Dengan demikian ROM tidak dapat ditulisi. Dalam dunia mikrokontroler ROM digunakan untuk menyimpan program bagi mikrokontroler
tersebut. Program tersimpan dalm format biner („0‟ atau „1‟). Susunan bilangan biner tersebut bila telah terbaca oleh mikrokontroler akan memiliki arti tersendiri.
C. Random Acces Memory (RAM)
Berbeda dengan ROM, RAM adalah jenis memori selain dapat dibaca juga dapat ditulis berulang kali. Tentunya dalam pemakaian mikrokontroler ada semacam data yang bisa berubah pada saat mikrokontroler tersebut bekerja. Perubahan data tersebut tentunya juga akan tersimpan ke dalam memori. Isi pada RAM akan hilang jika catu daya listrik hilang. RAM adalah jenis memori selain dapat dibaca juga dapat ditulis berulang kali
D. Input / Output (I/O)
Untuk berkomunikasi dengan dunia luar, maka mikrokontroler menggunakan terminal I/O (port I/O), yang digunakan untuk masukan atau keluaran.
E. Komponen lainnya
Beberapa mikrokontroler memiliki timer/counter, ADC (Analog to Digital Converter), dan komponen lainnya. Pemilihan komponen tambahan yang sesuai dengan tugas mikrokontroler akan sangat membantu perancangan sehingga dapat mempertahankan ukuran yang kecil. Apabila komponen komponen tersebut belum ada pada suatu mikrokontroler, umumnya komponen tersebut masih dapat ditambahkan pada sistem mikrokontroler melalui port-portnya.
2.4.1 Macam-macam Mikrokontroler
Secara teknis, mikrokokontroler hanya terdapat 2 macam. Pembagian ini didasarkan pada kompleksitas intruksi-instruksi yang dapat diterapkan pada mikrokontroler tersebut. Pembagian itu, yaitu RISC dan CISC serta masing- masing mempunyai keturunan atau keluarga sendiri-sendiri.
1. RISC merupakan kependekan dari Reduced Instruction Set Computure.
Intruksi yang dimiliki terbatas, tetapi memiliki fasilitas yang lebih banyak.
2. CISC meupakan kependekan dari Complex Insruction Set Computer. Instruksi ini memililki intruksi lengkap tetapi dengan fasilitas secukupnya.
Adapun mikrokontroler yang sering digunakan secara umum yaitu sebagai berikut:
1. Keluarga MCS51
Mikrokontroler ini termasuk dalam keluarga mikrokontroler CISC. Sebagian besar instruksinya dieksekusi dalam 12 siklus clock. Mikrokontroler ini berdasarkan arsitektur Hardward dan meskipun awalnya dirancang untuk aplikasi mikrokontroler chip tunggal, sebuah mode perluasan telah mengizinkan sebuah ROM luar 64 KB dan RAM luar 64 KB diberikan alamat dengan cara jalur pemilihan chip yang terpisah untuk akses program dan memori data. Salah satu kemampuan dari mikrokontroler 8051 adalah pemasukan sebuah mesin pemroses boolean yang mengizinkan operasi logika boolean tingkatan-bit dapat dilakukan secara langsung dan efisien dalam register internal dan RAM. Karena itulah MCS51 digunakan dalam rancangan awal PLC (Progammable Logic Control).Mikrokontroler MCS51 Atmel versi 40 kaki mempunyai 32 kaki sebagai port paralel dan 8 pin yang lain untuk konfigurasi kerja mikrokontroler. Satu port paralel terdiri dari 8 kaki, dengan demikian 32 kaki tersebut membentuk 4 buah port paralel yang masing-masing dikenal sebagai port 0, port 1, port 2, port 3.
Nomor dari masing-masing jalur (kaki) dari port paralel mikrokontroler MCS51 Atmel mulai dari 0 sampai 7, jalur (kaki) pertama dari port 0 disebut sebagai P0.0 dan jalur terakhir untuk port 3 adalah P3.7. Mikrokontroler MCS51 Atmel versi mini mempunyai 20 kaki, 15 kaki diantaranya adalah kaki port 1 dan port 3. 5 kaki yang lain untuk konfigurasi kerja mikrokontroler. Port 1 terdiri dari 8 jalur yaitu P1.0 sampai P1.7 dan port 3 terdiri dari 7 jalur yaitu P3.0 sampai P3.5 dan P3.7. Gambat susunan kaki mikrokontroler MCS51 atmel versi 40 kaki :
Gambar 2.7 Konstruksi Microcontroller Atmel MCS51
Fungsi Kaki-Kaki (Pin) Microcontroller Atmel MCS51 1. VCC
Kaki VCC digunakan untuk masukan suplai tegangan.
2. GND Kaki (pin)
GND fungsinya sebagai saluran ground atau pentanahan.
3. RST
Kaki RST fungsinya sebagai masukan reset. Kondisi “1” selama 2 siklus mesin pada saat oscillator bekerja akan me-reset mikrokontroler yang bersangkutan.
4. ALE/PROG
Kaki ALE digunakan sebagai keluaran ALE atau Adreess Latch Enable yang akan menghasilkan pulsa-pulsa untuk menahan byte rendah (low byte) alamat selama mengakses memori eksternal. Kaki ini juga berfungsi sebagai masukan pulsa program (the program pulse input) atau selama pemrograman flash. Pada operasi normal, ALEakan berpulsa dengan laju 1/6 dari frekuensi kristal dan dapat digunakan sebagai pewaktuan (timing) atau pendekatan (clocking) rangkainan eksternal.
5. PSEN
Kaki (Program Store Enable) merupakan sinyal baca untuk memori program eksternal. Saat mikrokontroler MCS51 menjalankan program dari memori eksternal, akan diaktifkan dua kali per-siklus mesin, kecuali dua aktivasi dilompati (diabaikan) saat mengakses memori data eksternal.
6. EA/VPP
Kaki VPP (Exkternal Access Enable) fungsinya sebagai kontrol untuk mengakses memori. harus dihubungkan ke ground, jika mikrokontroler akan mengeksekusi program dari memori eksrternal. Selain itu harus dihubungkan ke VCC jika akan mengakses program secara internal. Kaki ini juga berfungsi untuk menerima tegangan 12V (VPP) selama pemrograman flash, khususnya untuk tipe mikrokontroler 12V volt.
7. XTAL1,
Kaki XTAL1 merupakan masukan untuk penguat inverting oscillator dan masukan untuk clock internal pada rangkaian operasi mikrokontroler.
8. XTAL2,
Kaki XTAL2 merupakan keluaran dari rangkaian penguat inverting oscilator 9. Port 0,
Port 0 merupakan port keluaran/masukan (I/O) 8-bit bertipe open drain bi- directional. Sebagai port keluaran, masing-masing kaki dapat menyerap arus (sink current) delapan masukan TTL (sekitar 3,8 mA). Pada saat logika “1” dituliskan ke port 0, maka kaki-kaki port 0 ini dapat digunakan sebagai masukan-masukan berimpedansi tinggi. Port 0 juga dapat dikonfigurasikan sebagai jalur alamat/data bagian rendah (low byte) selama proses pengaksesan memori data dan program eksternal. Jika digunakan dalam mode ini maka port 0 memiliki pull-up internal.
Port 0 juga dapat menerima kode-kode yang dikirimkan kepadanya selama proses pemrograman dan mengeluarkan kode-kode selama proses verifikasi program yang telah tersimpan dalam Flash PEROM. Dalam hal ini dibutuhkan pull-up eksternal selama proses verifikasi program.
10. Port 1
Port 1 merupakan port I/O 8-bit bertipe bidirectional yang dilengkapi dengan pull-up internal. Penyangga keluaran port 1 mampu memberikan/menyerap arus empat masukan TTL(sekitar 1,6 mA). Jika logika “1” dituliskan ke kaki-kaki port 1, maka masing-masing kaki port 1 akan di-pull-up high dengan pull-up internal sehingga dapat digunakan sebagai masukan. Sebagai masukan jika kaki-kaki port 1 dihubungkan ke ground (di-pull-up low), maka masing-masing kaki akan memberikan arus (source current) karena di-pull-up high secara internal. Port 1 juga menerima alamat bagian rendah (low byte) selama pemrograman dan verifikasi pada Flash PEROM.
11. Port 2
Port 2 merupakan port I/O 8-bit bertipe bidirectional yang dilengkapi dengan pull-up internal. Penyangga keluaran port 2 mampu memberikan/menyerap arus empat masukan TTL (sekitar 1,6 mA). Jika logika “1” dituliskan ke kaki-kaki port 2, maka masing-masing kaki port 2 akan di-pull-up high dengan pull-up internal sehingga dapat digunakan sebagai masukan. Sebagai masukan jika kaki-kaki port 2 dihubungkan ke ground (di-pull-up low), maka masing-masing kaki akan memberikan arus (source current) karena di-pull-up high secara internal. Port 2
akan memberikan byte alamat bagian tinggi (high byte) selama pengambilan instruksi dari memori program eksternal dan selama pengaksesan memori data yang menggunakan perintah dengan alamat 16-bit (misalnya: MOVX @DPTR).
Dalam aplikasi ini, jika ingin mengirimkan “1”, maka digunakan pull-up internal yang sudah disediakan. Selama pengaksesan memori data eksternal yang menggunakan perintah dengan alamat 8-bit (misalnya: MOVX @R1), port 2 akan mengirimkan isi dari SFR P2. Port 2 juga menerima alamat bagian tinggi selama pemrograman dan verifikasi pada Flash PEROM. Port 2 merupakan port I/O 8-bit bertipe bidirectional yang dilengkapi dengan pull-up internal.
12. Port 3
Port 3 merupakan port I/O 8-bit bertipe bidirectional yang dilengkapi dengan pull-up internal. Penyangga keluaran port 3 mampu memberikan/menyerap arus empat masukan TTL(sekitar 1,6 mA). Jika logika “1” dituliskan ke kaki-kaki port 3, maka masing-masing kaki port 3 akan di-pull-up high dengan pull-up internal sehingga dapat digunakan sebagai masukan. Sebagai masukan jika kaki-kaki port 3 dihubungkan ke ground (di-pull-up low), maka masing-masing kaki akan memberikan arus (source) karena di-pull-up high secara internal. Port 3 juga digunakan untuk menerima sinyal-sinyal kontrol (P3.6 dan P3.7), bersama-sama dengan port 2 (P2.6 dan P2.7) selama proses pemrograman dan verifikasi pada Flash PEROM.
2. AVR
Mikrokontroler AVR atau kepanjangan dari Alv and Vegard‟s Risc prosesor merupakan mikrokontroler RISC 8 bit. Karena RISC inilah sebagian besar kode instruksinya dikemas dalam satu siklus clock. AVR adalah jenis mikrokontroler yang paling sering dipakai dalam bidang elektronika dan instrumentasi.Secara umum, AVR dapat dikelompokkan dalam 4 kelas. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, pariferal dan fungsinya.
Keempat kelas tersebut adalah keluarga ATTiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega, dan AT86RFxx.AVR adalah sebuah mikrokontroler yang dibuat dengan menggunakan arsitektur Harvard dimana data dan program disimpan secara terpisah sehingga sangat baik untuk sebuah sistem terbenam di lapangan karena terlindungi dari interferensi yang dapat merusak isi program. Salah satu
mikrokontroler keluarga AVR yang dipergunakan pada penelitian ini yaitu ATmega328. ATMega328 memiliki fitur cukup lengkap, mulai dari kapasitas memori program dan memori data yang cukup besar, interupsi, timer/counter, PWM, USART, TWI, analog comparator, EEPROM internal dan juga ADC internal. ATMega 328 adalah mikrokontroller keluaran dari atmel yang mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang dimana setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer). Mikrokontroller ATmega 328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan kerja dan parallelism. Instruksi –instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program.
Konsep inilah yang memungkinkan instruksi –instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU ( Arithmatic Logic unit ) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data. Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X( gabungan R26 dan R27 ), register Y ( gabungan R28 dan R29 ), dan register Z( gabungan R30 dan R31 ).ATMega328 Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi tiga kelas, yaitu TinyAVR, AT90Sxx, dan ATmega. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakanhampir sama.
Tabel 2.1 Spesifikasi keluarga AVR
Mikrokontroler(AVR) Memori
Jenis Jumlah pin Flash EEPROM SRAM
TinyA VR 8-32 1-2K 64-128 0-128
AT90Sss 20-44 1-8K 128-512 0-1K
Atmega 32-64 8-128K 512-4K 512-4K
Adapun Fitur AVR dari ATMega 328 yaitu sebagai berikut dibawah ini:
1. 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.
2. 32 x 8-bit register serba guna.
3. Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz.
4. 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.
5. Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanent karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.
6. Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.
7. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width Modulation) output.
8. Master / Slave SPI Serial interface.
Mikrokontroller ATmega 328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan kerja dan parallelism. Instruksi –instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program. Konsep inilah yang memungkinkan instruksi –instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU ( Arithmatic Logic unit ) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data. Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X ( gabungan R26 dan R27 ), register Y ( gabungan R28 dan R29 ), dan register Z ( gabungan R30 dan R31 ).
Selain register serba guna di atas, terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik memory mapped I/O selebar 64 byte. Beberapa register ini digunakan untuk fungsi khusus antara lain sebagai register control Timer/
Counter, Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM, dan fungsi I/O lainnya.
Register –registerini menempati memori pada alamat 0x20h –0x5Fh
Mikrokontroler ATmega328 memiliki 14 input digital output pin/(6 output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksiserial, ICSP header, dan tombol reset. Ini berisi semua fitur yangdiperlukan untuk mendukung mikrokontroler, cukup hubungkan kekomputer dengan kabel USB to Serial atau listrik AC yang ke adaptor DC/baterai untuk memulai.
Mikrokontroler ATmega328 memiliki 3 jenis memori, yaitu memori program, memori data dan memori EEPROM. Ketiganya memiliki ruang sendiri dan terpisah :
1. Memori program ATmega328 memiliki kapasitas memori progam sebesar 8K byte yang terpetakan dari alamat 0x0000 –0x3FFF dimana masing-masing alamat memiliki lebar data 32 bit. Memori program ini terbagi menjadi 2 bagian yaitu bagian program boot dan bagian program aplikasi.
2. Memori data Memori data ATmega328 terbagi menjadi 3 bagian yaitu register serba guna, register I/O dan SRAM. ATmega328 memiliki 32 register serba guna, 64 register I/O yang dapat diakses sebagai bagian dari memori RAM (menggunakan instuksi LD atau ST) atau dapat juga diakses sebagai I/O (menggunakan instruksi IN atau OUT), dan 2048 byte memori data SRAM.
3. Memori EEPROM ATmega328 memiliki memori EEPROM sebesar 1K byte yang terpisah dari memori program maupun memori data.
Memori EEPROM ini hanya dapat diakses dengan menggunakan register-register I/O yaitu register EEPROM Address, register EEPROM Data, dan register EEPROM Control. Untuk mengakses memori EEPROM ini diperlakukan seperti mengakses data eksternal, sehingga waktu eksekusinya relatif lebih lama bila dibandingkan dengan mengakses data dari SRAM.
Berikut ini merupakan konfigurasi Atmega328 :
Gambar 2.8 Pin Atmega 328
ATMega328 memiliki 3 buah PORT utama yaitu PORTB, PORTC, dan PORTD dengan total pin input/output sebanyak 23 pin. PORT tersebut dapat difungsikan sebagai input/output digital atau difungsikan sebagai periperal lainnya. Mikrokontroler digunakan untuk suatu tugas dan menjalankan suau program. Pada saat ini penggunaan mikrokontroller dapat kita temui pada berbagaiperalatan, misalnya peralatan yang terdapat di rumah, seperti telpon digital, microwave oven, televisi, mesin cuci, sistem keamanan rumah, PDA.
1. PortB
Port B merupakan jalur data 8 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output. Selain itu PORT B juga dapat memiliki fungsi alternatif seperti di bawah ini.
a. ICP1 (PB0), berfungsi sebagai Timer Counter 1 input capture pin.
b. OC1A (PB1), OC1B (PB2) dan OC2 (PB3) dapat difungsikan sebagai keluaran PWM (Pulse Width Modulation).
c. MOSI (PB3), MISO (PB4), SCK (PB5), SS (PB2) merupakan jalur komunikasi SPI.
d. Selain itu pin ini juga berfungsi sebagai jalur pemograman serial (ISP).
e. TOSC1 (PB6) dan TOSC2 (PB7) dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk timer.
f. XTAL1 (PB6) dan XTAL2 (PB7) merupakan sumber clock utama mikrokontroler.
2. PortC
Port C merupakan jalur data 7 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output digital. Fungsi alternatif PORTC antara lain sebagai berikut.
a. ADC6 channel (PC0,PC1,PC2,PC3,PC4,PC5) dengan resolusi sebesar 10 bit.
ADC dapat kita gunakan untuk mengubah input yang berupa tegangan analog menjadi data digital
b. I2C (SDA dan SDL) merupakan salah satu fitur yang terdapat pada PORTC.
I2C digunakan untuk komunikasi dengan sensor atau device lain yang memiliki komunikasi data tipe I2C seperti sensor kompas, accelerometer nunchuck.
3. PortD
Port D merupakan jalur data 8 bit yang masing-masing pin-nya juga dapat difungsikan sebagai input/output. Sama seperti Port B dan Port C, Port D juga memiliki fungsi alternatif dibawah ini.
a. USART (TXD dan RXD) merupakan jalur data komunikasi serial dengan level sinyal TTL. Pin TXD berfungsi untuk mengirimkan data serial, sedangkan RXD kebalikannya yaitu sebagai pin yang berfungsi untuk menerima data serial.
b. Interrupt (INT0 dan INT1) merupakan pin dengan fungsi khusus sebagai interupsi hardware. Interupsi biasanya digunakan sebagai selaan dari program, misalkan pada saat program berjalan kemudian terjadi interupsi hardware/software maka program utama akan berhenti dan akan menjalankan program interupsi.
c. XCK dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk USART, namun kita juga dapat memanfaatkan clock dari CPU, sehingga tidak perlu membutuhkan externalclock.
d. T0 dan T1 berfungsi sebagai masukan counter external untuk timer 1 dan timer 0.
e. AIN0 dan AIN1 keduanya merupakan masukan input untuk analog comparator.
3. PIC
Pada awalnya, PIC merupakan kependekan dari Programmable Interface Controller. Tetapi pada perkembangannya berubah menjadi Progammable Intelligent Computer. PIC termasuk keluarga mikrokontroler beraksiktektur Harwad yang dibuat oleh Microchip Technology. Awalnya dikembangkan oleh Divisi Mikroelektronik General Intruments dengan nama PIC1640. Sekarang Microchip telah mengumumkan pembuatan PIC-nya yang keenam PIC cukup populer digunakan oleh para developer dan para penghobi ngoprek karena biayanya yang rendah, ketersidaan dan penggunanan yang luas, database aplikasi yang besar, serta pemograman (dan pemograman ulang) melalui hubungan serial pada komputer.
4. Arduino
Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source, dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang.
Hardware dalam arduino memiliki prosesor Atmel AVR dan menggunakan software dan bahasa sendiri.
Arduino didefinisikan sebagai sebuah platform elektronik yang open source, berbasis pada software dan hardware yang fleksibel dan mudah digunakan, yang ditujukan untuk seniman, desainer, hobbies dan setiap orang yang tertarik dalam membuat objek atau lingkungan yang interaktif.
Arduino sebagai sebuah platform komputasi fisik (Physical Computing) yang open source pada board input ouput sederhana, yang dimaksud dengan platform komputasi fisik disini adalah sebuah sistem fisik yang interaktif dengan penggunaan software dan hardware yang dapat mendeteksi dan merespon situasi dan kondisi.
Menurut Artanto, kelebihan arduino dari platform hardware mikrokontroler lain adalah:
1. IDE Arduino merupakan multiplatform, yang dapat dijalankan di berbagai sistem operasi, seperti Windows, Macintosh dan Linux.
2. IDE Arduino dibuat berdasarkan pada IDE Processing, yang sederhana sehingga mudah digunakan.
3. Pemrograman arduino menggunakan kabel yang terhubung dengan port USB, bukan port serial. Fitur ini berguna karena banyak komputer yang sekarang ini tidak memiliki port serial.
Arduino adalah hardware dan software open source pembaca bisa mendownload software dan gambar rangkaian arduino tanpa harus membayar ke pembuat arduino. Biaya hardware cukup murah, sehingga tidak terlalu menakutkan membuat kesalahan. Proyek arduino ini dikembangkan dalam lingkungan pendidikan sehingga bagi pemula akan cepat dan mudah mempelajarinya. Memiliki begitu banyak pengguna dan komunitas di internet dapat membantu setiap kesulitan yang dihadapi.
4.2 Hardware Arduino
Hardware dalam arduino memiliki beberapa jenis, yang mempunyai kelebihan dan kekurangan dalam setiap papannya. Penggunaan jenis arduino disesuaikan dengan kebutuhan, hal ini yang akan mempengaruhi dari jenis prosessor yang digunakan. Jika semakin kompleks perancangan dan program yang dibuat, maka harus sesuai pula jenis kontroler yang digunakan. Yang membedakan antara arduino yang satu dengan yang lainnya adalah penambahan fungsi dalam setiap boardnya dan jenis mikrokontroler yang digunakan. Dalam tugas akhir ini, jenis arduino yang digunakan adalah arduino uno.
Arduino Uno adalah salah satu produk berlabel arduino yang sebenarnya adalah suatu papan elektronik yang mengandung mikrokontroler ATMega328 (sebuah keping yang secara fungsional bertindak seperti sebuah komputer). Piranti ini dapat dimanfaatkan untuk mewujudkan rangkaian elektronik dari yang sederhana hingga yang kompleks. Pengendalian LED hingga pengontrolan robot dapat diimplementasikan dengan menggunakan papan berukuran relatif kecil ini.
Bahkan dengan penambahan komponen tertentu, piranti ini bisa dipakai untuk pemantauan kondisi pasien di rumah sakit dan pengendalian alat-alat di rumah.
Tabel 2.2 Index Board Arduino
Mikrokontroler ATmega328
Tegangan pengoperasian 5V Tegangan input yang
disarankan
7-12V
Batas tegangan input 6-20V
Jumlah pin I/O digital 14 (6 di antaranya menyediakan keluaran PWM)
Jumlah pin input analog 6 Arus DC tiap pin I/O 40 mA Arus DC untuk pin 3.3V 50 mA
Memori Flash 32 KB (ATmega328), sekitar 0.5 KB digunakan oleh bootloader
SRAM 2 KB (ATmega328)
EEPROM 1 KB (ATmega328)
Clock Speed 16 MHz
Gambar 2.9 Arduino Uno
Hardware arduino uno memilki spesifikasi sebagai berikut:
a. 14 pin IO Digital (pin 0–13)
Sejumlah pin digital dengan nomor 0–13 yang dapat dijadikan input atau output yang diatur dengan cara membuat program IDE.
b. 6 pin Input Analog (pin 0–5)
Sejumlah pin analog bernomor 0–5 yang dapat digunakan untuk membaca nilai input yang memiliki nilai analog dan mengubahnya ke dalam angka antara 0 dan 1023.
c. 6 pin Output Analog (pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11)
Sejumlah pin yang sebenarnya merupakan pin digital tetapi sejumlah pin tersebut dapat diprogram kembali menjadi pin output analog dengan cara membuat programnya pada IDE.
Papan Arduino Uno dapat mengambil daya dari USB port pada komputer dengan menggunakan USB charger atau dapat pula mengambil daya dengan menggunakan suatu AC adapter dengan tegangan 9 volt. Jika tidak terdapat power supply yang melalui AC adapter, maka papan Arduino akan mengambil daya dari USB port. Tetapi apabila diberikan daya melalui AC adapter secara bersamaan dengan USB port maka papan Arduino akan mengambil daya melalui AC adapter secara otomatis.
4.3 Software Arduino
Software arduino yang digunakan adalah driver dan IDE, walaupun masih ada beberapa software lain yang sangat berguna selama pengembangan arduino.
Integrated Development Environment (IDE),suatu program khusus untuk suatu komputer agar dapat membuat suatu rancangan atau sketsa program untuk papan Arduino. IDE arduino merupakan software yang sangat canggih ditulis dengan menggunakan java. IDE arduino terdiri dari :
1. Editor Program
Sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan mengedit program dalam bahasa processing.
2. Compiler
Berfungsi untuk kompilasi sketch tanpa unggah ke board bisa dipakai untuk pengecekan kesalahan kode sintaks sketch. Sebuah modul yang mengubah kode program menjadi kode biner bagaimanapun sebuah mikrokontroler tidak akan bisa memahami bahasa processing.
3. Uploader
Berfungsi untuk mengunggah hasil kompilasi sketch ke board target. Pesan error akan terlihat jika board belum terpasang atau alamat port COM belum terkonfigurasi dengan benar. Sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam memory didalam papan arduino.
2.6 Motor Servo
Motor servo adalah sebuah perangkat sebagai aktuator putar (motor) yang dirancang dengan sistem kontrol umpan balik loop tertutup (servo), sehingga dapat di set-up atau di atur untuk menentukan dan memastikan posisi sudut dari poros output motor. Motor servo merupakan perangkat yang terdiri dari motor DC, serangkaian gear, rangkaian kontrol dan potensiometer. Serangkaian gear yang melekat pada poros motor DC akan memperlambat putaran poros dan meningkatkan torsi motor servo, sedangkan potensiometer dengan perubahanresistansinya saat motor berputar berfungsi sebagai penentu batas posisi putaran poros motor servo. Penggunaan sistem kontrol loop tertutup pada motor servo berguna untuk mengontrol gerakan dan posisi akhir dari poros motor servo.
Posisi poros output akan dihasilkan oleh sensor, untuk mengetahui posisi poros sudah tepat seperti yang di inginkan atau belum, dan jika belum, maka kontrol input akan mengirim sinyal kendali untuk membuat posisi poros tersebut tepat pada posisi yang diinginkan. Motor servo biasa digunakan dalam aplikasi-aplikasi di industri, selain itu juga digunakan dalam berbagai aplikasi lain seperti pada mobil mainan radio kontrol, robot, pesawat, dan lain sebagainya. Ada dua jenis motor servo, yaitu motor servo AC dan DC. Motor servo AC lebih dapat menangani arus yang tinggi atau beban berat, sehingga sering diaplikasikan pada mesin-mesin industri. Sedangkan motor servo DC biasanya lebih cocok untuk digunakan pada aplikasi-aplikasi yang lebih kecil. Dan bila dibedakan menurut rotasinya, umumnya terdapat dua jenis motor servo yang dan terdapat di pasaran, yaitu motor servo rotation 180⁰ dan servo rotation continuous 360⁰.
1) Motor servo standard (servo rotation 180⁰) adalah jenis yang paling umum dari motor servo, dimana putaran poros outputnya terbatas hanya 90⁰
