TUGAS AKHIR
RAKA DHATA WIBOWO 172408014
PROGRAM STUDI D-3 FISIKA DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2020
RANCANG BANGUN ALAT PENDETEKSI pH DAN SUHU AIR LAUT BERBASIS ARDUINO NANO
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas akhir dan memenuhi syarat memperoleh gelar Ahli Madya
RAKA DHATA WIBOWO 172408014
PROGRAM STUDI D-3 FISIKA DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2020
PERNYATAAN
RANCANG BANGUN ALAT PENDETEKSI pH DAN SUHU AIR LAUT BERBASIS ARDUINO NANO
TUGAS AKHIR
Saya menyatakan bahwa Tugas Akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebut sumbernya.
Medan, 27 Juli 2020
Raka Dhata Wibowo 172408014
RANCANG BANGUN ALAT PENDETEKSI pH DAN SUHU AIR LAUT BERBASIS ARDUINO NANO
ABSTRAK
Garam adalah hasil yang diperoleh dari pengeringan air laut dengan sinar matahari dan merupakan salah satu bahan pokok yang sering digunakan dalam kehidupan sehari hari, namun petani garam masih mengalami kesulitan dalam memilih air laut untuk menghasilkan garam yang berkualitas baik, petani garam melakukan pengukuran secara konvensional pada setiap kandungannya atau mengambil air laut secara acak tanpa melakukan pengukuran pada air laut. Alat pendeteksi air laut berbasis Sensor pH SEN0161 dan Sensor Suhu DS18B20 untuk mempermudah, dan mempercepat pekerjaan petani garam dalam memilih air laut yang baik untuk produksi garamnya, agar menciptakan garam dengan kualitas baik. Alat ini memanfaatkan sebuah mikrokontroler yang terhubung dengan berbagai sensor yang sesuai dengan indikator air laut yang baik seperti suhu, konsentrasi garam, dan nilai pH. Dari berbagai indikator tersebut disimpulkan apakah air laut tersebut akan menghasilkan garam yang baik atau tidak. Garam dengan kualitas yang baik, memiliki indikator air laut, suhu : 27oC - 32oC, dan pH : 6-9.
Kata Kunci: Air Laut, Garam, Sensor pH, Sensor Suhu, Mikrokontroler Arduino,
DESIGN OF pH AND SEA WATER TEMPERATUR DETECTOR BASED ON ARDUINO NANO
ABSTRACT
Salt is a result obtained from drying sea water with sunlight and is one of the staples that is often used in daily life, but salt farmers still have difficulty in choosing sea water to produce good quality salt, salt farmers take conventional measurements on each ingredient or take seawater randomly without measuring sea water. Sea water detector based on SEN0161 pH Sensor and DS18B20 Temperature Sensor to simplify, and speed up the work of salt farmers in choosing good seawater for their salt production, in order to create good quality salt. This tool utilizes a microcontroller that is connected to various sensors that are suitable with good sea water indicators such as temperature, salt concentration, and pH value. From the various indicators it is concluded whether the sea water will produce good salt or not.
Salt with good quality, has an indicator of sea water, temperature: 27 oC - 32 oC, and pH: 6-9.
Keywords: Sea Water, Salt, pH Sensor, Arduino Microcontroller, Temperature Sensor
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Pemurah dan Maha Penyayang, dengan limpah karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan penyusunan tugas akhir ini dengan judul ” Rancang Bangun Alat Pendeteksi Ph Dan Suhu Air Laut Berbasis Arduino Nano”. Terimakasih penulis sampaikan kepada :
1. Bapak Dr. Kerista Sebayang, M.Sc selaku Dekan FMIPA USU.
2. Bapak Drs. Takdir Tamba,M.Eng.Sc selaku Ketua Program Studi D3 Fisika FMIPA USU.
3. Drs. Aditia Warman, M.Si Selaku Sekertaris Program Studi D3 Fisika FMIPA USU
4. Dr.Susilawati, S.Si.,M.Si Selaku Dosen pembimbing Tugas Akhir saya yang telah meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk membimbing dan mengarahkan penulisan menyelesaikan proyek dan Tugas Akhir ini.
5. Seluruh Dosen yang telah memberikan ilmu pengetahuan selama perkuliahan, yang membuka cakrawala berfikir serta pegawai tata usaha yang ikut mensukseskan proses belajar mengajar.
6. Teristimewa penulis mengucapkan terimakasih yang sedalam-dalamnya kepada orang tua saya yang telah begitu sabar, memberikan motivasi dalam segala hal, mendoakan saya disetiap saat, dan telah memberikan kepercayaan kepada saya dalam menyelesaikan perkuliahan saya sehingga saya mampu menyelesaikan perkuliahan dan Tugas Akhir dengan baik.
7. Dan kepada teman/rekansejati/sahabat saya yang sama-sama berjuang, saling mengingatkan, saling membantu.
8. Kepada semua Teman-teman di D-3 Fisika 2017 yang tak tersebut kan satu- persatu, terimakasih atas kerja samanya dari awal PKKMB, acara-acara yang digelar bersama dan perkuliahan serta ngelab bersama.
Penulis menyadari dalam penyusunan Tugas Akhir ini masih terdapat kekurangan dan masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis sangat terbuka terhadap
saran maupun kritikan dalam sebuah diskusi yang membangun dari pembaca. Akhir kata penulis mengharapkan semoga tugas Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca.
Medan, Juli 2020
Raka Dhata Wibowo
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN ... i
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR ... Error! Bookmark not defined. ABSTRAK ... iii
ABSTRACT ... iiv
PENGHARGAAN ... vii
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR TABEL ... viix
DAFTAR GAMBAR ... x
5 1 PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan ... 2
1.4 Batasan Masalah ... 2
1.5 Sistematika Penulisan ... 2
BAB 2 LANDASAN TEORI ... 4
2.1 Air Laut ... 4
2.2 Garam ... 4
2.3 Pengertian dan Tipe – Tipe Mikrokontroler ... 5
2.3.1 Pengertian dan Tipe - Tipe Arduino ... 10
2.4 Pengertian dan Tipe - Tipe Sensor ... 19
2.5 Liquid Crystal Display (LCD) ... 23
2.5.1 Fungsi Pin LCD (LCD 2X16 Ml632) ... 27
2.5.2 Penulisan Data Register Data LCD (LCD 2X16 Ml632) ... 28
2.5.3 Pembacaan Data Register Data LCD (LCD 2X16 Ml632) ... 28
2.5.4 Susunan Alamat pada Liquid Cristal Display (LCD) ... 29
2.6 Power Supply ... 29
BAB 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM ... 32
3.1 Metodologi Perancangan ... 32
3.1.1 Tahap Persiapan ... 32
3.1.2 Tahap Pembuatan Sistem ... 32
3.1.3 Tahap Pengukuran Sistem... 32
3.2 Perancangan Sistem ... 33
3.2.1 Diagram Block ... 33
3.2.2 Perancangan Rangkaian ... 35
3.2.3 Perancangan Perangkat Lunak Sistem ... 51
3.3 Pengujian Rangkaian dan Pengukuran Hasil Sistem ... 54
BAB 4 PEMBAHASAN HASIL PENGUKURAN ... 58
4.1 Analisis Hasil Pengukuran dan Pembandingan Dengan Hasil Alat Standar ... 58
BAB 5 PENUTUP ... 64
4.1 Kesimpulan ... 64
4.2 Saran ... 64
DAFTAR PUSTAKA ... 65 LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
Tabel
2.1 Seri Mikrokontroler AVR 7
2.2 Operasi Dasar LCD 25
2.3 Konfigurasi LCD 26
2.4 Konfigurasi Pin LCD 26
3.1 Pengukuran pin IC LCD 56
3.2 Hasil Pengujian Sensor pH 57 3.3 Hasil Pengujian Sensor Suhu 57 4.1 Hasil pengukuran pH dan Persen Deviasi 58 4.2 Hasil Perhitungan Persen Ketidakpastian Untuk pH 59 4.3 Hasil Pengukuran Suhu dan Persen Deviasi 61 4.4 Hasil Perhitungan Persen Ketidakpastian Untuk Suhu 62
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
Gambar
2.1 Air Laut 4
2.2 Garam 5
2.3 Mikrokontroler 6
2.4 Arduino Nano 11
2.5 Arduino Uno 16
2.6 LCD 16x2 24
2.7 Konfigurasi Pin LCD 25
3.1 Diagram Blok sistem pendeteksi kualitas air laut 33 3.2 Flowchart 34
3.3 Rangkaian Arduino Nano 40 3.4 Sensor pH SEN0161 40
3.5 Rangkaian Liquid Crystal Display (LCD) 42 3.6 Soket USB 42
3.7 Adaptor 12 Volt 45 3.8 Sensor suhu DS18B20 46
3.9 Pembuatan PCB 47 3.10 Board Arduino Nano 48
3.11 Rangkaian Regulator 48
3.12 Rangkaian LCD ke Arduino Nano 49 3.13 Rangkaian Sensor pH 50
3.14 Rangkaian Sensor Suhu 50 3.15 Interface Arduino IDE 51
3.16 Tegangan Output Ic Regulator 7805 54
3.17 Informasi Pemrograman 55 4.1 Grafik Hasil Pengukuran pH Air Laut Menggunakan Sensor pH 60 4.2 Grafik Hasil Pengukuran Suhu Air Laut Menggunakan Sensor Suhu 63
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Negara Kita merupakan Negara maritim yang seharusnya memiliki persediaan garam yang banyak dan memiliki garam dengan kualitas yang baik, Namun kelangkaan garam masih terjadi di Negara kita, sehingga Negara kerap mengimpor garam dari luar negeri untuk memenuhi kebutuhan garam di masyarakat. Faktanya Sejak 1990, impor garam dilakukan dengan total nilai US$16,97 Juta. Impor masih dilakukan hingga tahun 2019 dengan alasan pemerintah menganggap garam lokal masih memiliki kualitas yang buruk.
Kualitas garam lokal yang kurang baik ini dipengaruhi berbagai faktor, salah satunya adalah pemilihan air laut. Menurut Aris (2011) dalam Firdaus (2019), Ada beberapa aspek ekologis yang harus diperhatikan dalam pembuatan garam salah satunya ialah sumber daya air laut. Dalam hal ini Petani garam kurang mengetahui bahwa air laut yang seperti apa yang baik untuk dijadikan garam.
Pada awalnya pengukuran kualitas serta kandungan air laut diukur secara manual, contohnya pengukuran pH Menggunakan Kertas Lakmus, Kadar Garam menggunakan Refraktometer dan suhu menggunakan termometer. Metode pengukuran secara manual tersebut memakan waktu yang cukup lama karena dilakukan secara satu persatu dan tidak efektif. Penggunaan mikrokontroler arduino, sensor pH (SEN0161) dan sensor Suhu (DS18B20), dapat membantu pengukuran kualitas air laut secara otomatis, cepat dan efektif. Berdasarkan permasalahan yang telah diuraikan maka pada tugas Tugas Akhir ini akan dirancang sebuah alat pendeteksi kualitas air laut untuk pembuatan garam.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang permasalahan, penulis tertarik untuk merancang sebuah alat pendeteksi kadar pH air laut yang baik untuk pembuatan garam berbasis arduino. Adapun perumusan masalah ini adalah:
1. Bagaimana merancang alat pendeteksi kualitas air laut untuk pembuatan garam.
2. Bagaimana prinsip kerja alat pendeteksi kualitas air laut.
3. Program apa yang digunakan untuk dapat mendeteksi kualitas air laut
1.3 Tujuan
1. Merancang alat pendeteksi kualitas air laut untuk pembuatan garam 2. Mengetahui prinsip kerja alat pendeteksi kualitas air laut
3. Mengetahui dan Mengaplikasikan program yang akan digunakan untuk mendeteksi kualitas air laut
1.4 Batasan Masalah
Mengingat keterbatasan waktu dan untuk menghindari topik yang tidak perlu maka penulis membatasi pembahasan pembuatan alat ini. Adapun batasan masalahnya adalah :
1. Mikrokontroler yang digunakan adalah Arduino Nano 2. Sensor pH yang digunakan adalah SEN0161
3. Sensor Suhu yang digunakan adalah DS18B20
4. Bahasa pemrograman yang digunakan Arduino IDE (Integrated Development Environtment)
5. Parameter yang akan diukur hanya pH dan Suhu
6. Sampel yang digunakan adalah sampel air laut yang diambil dari Pantai Cermin, Sialang Buah, dan Belawan
1.5 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah penulisan tugas Tugas Akhir ini, penulis membuat suatu sistematika penulisan yang terdiri dari :
1. BAB I: PENDAHULUAN
Bab ini akan membahas latar belakang tugas Tugas Akhir, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan, dan sistematika penulisan.
2. BAB II: LANDASAN TEORI
Bab ini akan menjelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan.
3. BAB III: PERANCANGAN ALAT
Bab ini membahas tentang perencanaan dan pembuatan sistem secara keseluruhan.
4. BAB IV: HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi tentang uji coba alat yang telah dibuat, pengoperasian dan spesifikasi alat dan lain-lain.
5. BAB V: KESIMPULAN DAN SARAN
Sebagai bab terakhir penulis akan menguraikan beberapa kesimpulan dari uraian bab-bab sebelumnya, dan penulis akan berusaha memberikan saran yang bermanfaat.
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1 Air laut
Air laut adalah air dari laut atau samudra, Air laut memiliki kadar garam karena bumi dipenuhi dengan garam mineral yang terdapat di dalam batu-batuan dan tanah. Contohnya natrium, kalium, kalsium, dll. Apabila air sungai mengalir ke lautan, air tersebut membawa garam. Ombak laut yang memukul pantai juga dapat menghasilkan garam yang terdapat pada batu-batuan. Lama-kelamaan air laut menjadi asin karena banyak mengandung garam. Air tawar lebih ringan dari air asin.
Air Laut mempunyai kadar garam rata-rata 3,5 %. Artinya dalam 1 liter (1000 mL) air laut terdapat 35 garam (terutama, tapi tidak seluruhnya, merupakan garam dapur (NaCl). Meskipun kebanyakan air laut di dunia mempunyai kadar garam sekitar 3,5
% air laut juga berbeda-beda kandungan garamnya. Yang Paling tawar ialah di timur Teluk Finlandia dan di utara Teluk Bothania, keduanya bagian dari laut Baltik. Yang paling asin yaitu di Laut Merah, dimana suhu tinggi dan sirkulasi terbatas membuat penguapan tinggi dan sedikit masukan air dari sungai-sungai. Kadar garam di beberapa danau dapat lebih tinggi lagi. Nilai pH mendefinisikan kandungan asam dan basa di air laut. Angkanya antara pH 0 - ph 14. Semakin rendah nilai pH semakin asam air laut. Nilai ideal bagi air laut berkisar pada pH 8,1 hingga 8,4.
Gambar 2.1 Air Laut 2.2 Garam
Garam adalah senyawa ionik yang terdiri dari ion positif dan ion negatif, sehingga membentuk senyawa netral yaitu 7. Garam terbentuk dari hasil reaksi asam dan basa, seperti Gambar 2.2. Kandungan natrium dalam garam diperlukan untuk
menjaga keseimbangan cairan, kesehatan jantung, hati, dan ginjal. Garam juga berfungsi mengatur aliran darah sehingga mencegah tekanan darah rendah maupun darah tinggi. Larutan garam dalam air (Misalnya natrium klorida dalam air) merupakan larutan elektrolit, yaitu larutan yang dapat menghantarkan arus listrik.
Cairan dalam tubuh makhluk hidup mengandung larutan garam, misalnya sitoplasma dan darah. Tapi, karena cairan dalam benda ini juga mengandung banyak ion-ion lainnya, maka tidak akan membentuk garam setelah airnya diuapkan.
Gambar 2.2 Garam
Garam yang berasal dari asam kuat dan basa kuat ("garam kuat") biasanya stabil dan tidak berbau, sedangkan garam yang terbentuk dari asam lemah maupun basa lemah ("garam lemah") lebih berbau karena disebabkan oleh asam konjugasinya (contohnya asetat (asam asetat) pada (cuka) dan sianida seperti hidrogen sianida) atau bisa juga karena basa konjugasinya (contohnya garam amonium seperti amonia).
2.3 Pengertian dan Tipe – Tipe Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian elektronik dan umunya dapat menyimpan program didalamnya (Gambar 2.3) Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian elektronik dan umunya dapat menyimpan program did umumnya terdiri dari CPU (Central Processing Unit), memori, I/O tertentu dan unit pendukung seperti Analog- to-Digital Converter (ADC) yang sudah terintegrasi di dalamnya. Kelebihan utama dari mikrokontroler ialah tersedianya RAM dan peralatan I/O pendukung sehingga ukuran board mikrokontroler menjadi sangat ringkas.
Semua peralatan yang berhubungan dengan aktivitas kita hampir semua nya memiliki mikrokontroler, contohnya: Handphone yang selalu kita gunakan untuk
berkomunikasi, layar LCD, mobil, motor, kamera digital serta masih banyak peralatan yang lain tapi intinya adalah setiap perangkat elektronik yang mempunyai
“remote control” hampir pasti mengandung mikrokontroler. Meskipun dalam kehidupan sehari-hari kita selalu berhubungan dengan alat ini, masih banyak orang- orang yang belum mengetahui apa itu mikrokontroler dan bagaimana alat ini bekerja.
Di dalam Mikrokontroler terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil RAM, memori program, atau keduanya), dan perlengkapan input output.
Dengan kata lain, mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data. Sekedar contoh, bayangkan diri Anda saat mulai belajar membaca dan menulis, ketika Anda sudah bisa melakukan hal itu Anda bisa membaca tulisan apapun baik buku, cerpen, artikel dan sebagainya, dan Andapun bisa pula menulis hal-hal sebaliknya. Begitu pula jika Anda sudah mahir membaca dan menulis data maka Anda dapat membuat program untuk membuat suatu sistem pengaturan otomatik menggunakan mikrokontroler sesuai keinginan Anda.
Mikroprosesor memiliki fungsi paling utama yaitu sebagai unit untuk mengontrol kerja sistem. Selain hal itu mikroprosesor juga memiliki fungsi lain seperti:
1. Mengerjakan fungsi dari operasi dan aritmetika
2. Menyediakan waktu untuk siklus kerja sistem mikroprosesor
3. Melakukan pelayanan terhadap sinyal interupsi dan mengirimkan sinyal kendali
4. Mikroprosesor juga berfungsi sebagai operasi logika dan aritmetika 5. Dapat mengambil perintah dan data dari memori
Gambar 2.3 Mikrokontroler
Cara kerja dari mikroprosesor dengan cara diarahkan oleh sebuah program dengan menggunakan kode bahasa mesin yang terlebih dahulu dimasukkan ke dalam sebuah memori di mikroprosesor tersebut. Agar mikroprosesor dapat memproses program di mikroprosesor yang terdiri dari rangkaian register, digital, pengolah logika aritmetika, dan rangkaian sekuensial.
Jenis – jenis mikrokontroller antara lain yaitu : 1. Mikrokontroler AVR
Mikrokonktroler Alv and Vegard’s Risc processor atau sering disingkat AVR merupakan mikrokonktroler RISC 8 bit. Karena RISC inilah sebagian besar kode instruksinya dikemas dalam satu siklus clock.
Mikrokontroler AVR merupakan salah satu jenis arsitektur mikrokontroler yang menjadi andalan Atmel. Arsitektur ini dirancang memiliki berbagai kelebihan dan merupakan penyempurnaan dari arsitektur mikrokontroler-mikrokontroler yang sudah ada.
Berbagai seri mikrokontroler AVR telah diproduksi oleh Atmel dan digunakan di dunia sebagai mikrokontroler yang bersifat low cost dan high performance. Di Indonesia, mikrokontroler AVR banyak dipakai karena fiturnya yang cukup lengkap, mudah untuk didapatkan, dan harganya yang relatif terjangkau.
Antar seri mikrokontroler AVR memiliki beragam tipe dan fasilitas, namun kesemuanya memiliki arsitektur yang sama, dan juga set instruksi yang relatif tidak berbeda. Tabel 2.1 membandingkan beberapa seri mikrokontroler AVR buatan Atmel.
Tabel 2.1 Seri Mikrokontroler AVR
Keterangan:
Flash adalah suatu jenis Read Only Memory yang biasanya diisi dengan program hasil buatan manusia yang harus dijalankan oleh mikrokontroler
RAM (Random Acces Memory) merupakan memori yang membantu CPU untuk penyimpanan data sementara dan pengolahan data ketika program sedang running
EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) adalah memori untuk penyimpanan data secara permanen oleh program yang sedang running
Port I/O adalah kaki untuk jalur keluar atau masuk sinyal sebagai hasil keluaran ataupun masukan bagi program
Timer adalah modul dalam hardware yang bekerja untuk menghitung waktu/pulsa
UART (Universal Asynchronous Receive Transmit) adalah jalur komunikasi data khusus secara serial asynchronous
PWM (Pulse Width Modulation) adalah fasilitas untuk membuat modulasi pulsa
ADC (Analog to Digital Converter) adalah fasilitas untuk dapat menerima sinyal analog dalam range tertentu untuk kemudian dikonversi menjadi suatu nilai digital dalam range tertentu
SPI (Serial Peripheral Interface) adalah jalur komunikasi data khusus secara serial secara serial synchronous
ISP (In System Programming) adalah kemampuan khusus mikrokontroler untuk dapat diprogram langsung dalam sistem rangkaiannya dengan membutuhkan jumlah pin yang minimal
2. Mikrokontroler MCS-51
Mikrokonktroler ini termasuk dalam keluarga mikrokonktroler CISC (Complex Instruction Set Computer). Sebagian besar instruksinya dieksekusi dalam 12 siklus clock.Mikrokontroler MCS51 buatan Atmel terdiri dari dua versi, yaitu versi 20 kaki dan versi 40 kaki. Semua mikrokontroler ini dilengkapi dengan Flash PEROM (Programmable Eraseable Read Only Memory) sebagai media memori- program, dan susunan kaki IC-IC tersebut sama pada tiap versinya.
Perbedaan dari mikrokontroler-mikrokontroler tersebut terutama terletak pada kapasitas memori-program, memori-data dan jumlah pewaktu 16-bit.
3. Mikrokontroler PCI
Pada awalnya, PIC merupakan kependekan dari Programmable Interface Controller. PIC termasuk keluarga mikrokonktroler berarsitektur Harvard yang dibuat oleh Microchip Technology. Awalnya dikembangkan oleh Divisi Mikroelektronik General Instruments dengan nama PIC1640.
PIC memungkinkan Anda untuk mengontrol perangkat output ketika mereka dipicu oleh sensor dan switch. Program dapat dihasilkan dengan menggunakan diagram alur dalam perangkat lunak komputer, yang kemudian dapat di-download ke dalam chip PIC. Mereka dapat ditulis ulang sebanyak yang Anda inginkan. Memori jenis ini disebut memori flash. Sebuah mikrokontroler PIC adalah sirkuit terpadu tunggal cukup kecil untuk muat di telapak tangan dan berisi memori pengolahan unit, Jam dan sirkuit Input / Output dalam satu unit. Sebuah mikrokontroler PIC, oleh karena itu, sering digambarkan sebagai komputer dalam sirkuit terpadu. Mikrokontroler PIC dapat dibeli kosong dan kemudian diprogram dengan program kontrol tertentu.
Mikrokontroler PIC juga dapat dibeli dengan pra–diprogram seperangkat perintahyang memungkinkan download langsung dari kabel komputer dan mengurangi biaya peralatan pemrograman.
4. Mikrokontroler ARM
ARM adalah prosesor dengan arsitektur set instruksi 32bit RISC (Reduced Instruction Set Computer) yang dikembangkan oleh ARM Holdings. ARM merupakan singkatan dari Advanced RISC Machine (sebelumnya lebih dikenal dengan kepanjangan Acorn RISC Machine). Pada awalnya ARM prosesor dikembangkan untuk PC (Personal Computer) oleh Acorn Computers, sebelum dominasi Intel x86 prosesor Microsoft di IBM PC kompatibel menyebabkan Acorn Computers bangkrut.
Melalui izin dari seluruh dunia, arsitektur ARM adalah yang paling umum dilaksanakan 32-bit set instruksi arsitektur. Arsitektur ARM diimplementasikan pada Windows, Unix, dan sistem operasi mirip Unix, termasuk Apple iOS, Android, BSD, Inferno, Solaris, WebOS, Plan 9 dan GNU / Linux. Advanced RISC Machine awalnya dikenal sebagai Mesin Acorn RISC.
2.3.1 Pengertian dan Tipe - Tipe Arduino 1. Arduino Nano
Arduino merupakan rangkaian elektronik yang bersifat open source, serta memiliki perangkat keras dan lunak yang mudah untuk digunakan. Arduino dapat mengenali lingkungan sekitarnya melalui berbagai jenis sensor dan dapat mengendalikan lampu, motor, dan berbagai jenis aktuator lainnya. Arduino mempunyai banyak jenis, di antaranya Arduino Uno, Arduino Mega 2560, Arduino Nano, dan lainnya.
Saat ini Arduino sangat populer di seluruh dunia. Banyak pemula yang belajar mengenal robotika dan elektronika lewat arduino karena mudah dipelajari. Tapi tidak hanya pemula, para hobbyist atau profesional pun ikut senang mengembangkan aplikasi elektronik menggunakan arduino. Ada banyak projek dan alat-alat yang dikembangkan oleh mereka, selain itu juga ada banyak modul-modul pendukung (sensor, tampilan, penggerak dan sebagainya) yang dibuat oleh pihak lain untuk bisa disambungkan dengan arduino. Arduino berevolusi menjadi sebuah platform karena ia menjadi pilihan dan acuan bagi banyak praktisi. Bahasa yang dipakai dalam arduino bukan assembler yang relatif sulit, tetapi bahasa C yang disederhanakan dengan bantuan (libraries) Arduino. Arduino juga menyederhanakan proses bekerja dengan mikrokontroler, sekaligus menawarkan berbagai macam kelebihan antara lain:
Arduino biasanya dijual relatif murah (antara 125 ribu hingga 400 ribu rupiah saja) dibandingkan dengan platform mikrokontroler pro lainnya. Harganya akan lebih murah lagi jika pengguna membuat papannya sendiri dan merangkai komponen-komponennya satu per satu.
Software Arduino dapat dijalankan pada sistem operasi Windows, Macintosh OSX dan Linux, sementara platform lain umumnya terbatas hanya pada Windows.
Perlu diketahui bahwa lingkungan pemrograman di Arduino mudah digunakan untuk pemula, dan cukup fleksibel bagi mereka yang sudah tingkat lanjut. Untuk guru/dosen, Arduino berbasis pada lingkungan pemrograman processing, sehingga jika mahasiswa atau murid-murid terbiasa menggunakan processing tentu saja akan mudah menggunakan Arduino.
Perangkat lunak Arduino IDE dipublikasikan sebagai Open Source, tersedia bagi para pemrogram berpengalaman untuk pengembangan lebih lanjut. Bahasanya bisa dikembangkan lebih lanjut melalui pustaka-pustaka C++ yang berbasis pada Bahasa C untuk AVR.
Perangkat keras Arduino berbasis mikrokontroler ATMEGA8, ATMEGA168, ATMEGA328 dan ATMEGA1280 (yang terbaru ATMEGA2560).
Arduino yang digunakan pada alat ini Arduino Uno adalah board berbasis mikrokontroler pada ATmega328 yang memiliki 14 pin digital input / output (dimana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, sebuah koneksi USB, sebuah konektor sumber tegangan, sebuah header ICSP, dan sebuah tombol reset seperti pada Gambar 2.4. Arduino Uno memuat segala hal yang dibutuhkan untuk mendukuang sebuah mikrokontroler. Hanya dengan menghubungkannya ke sebuah komputer melalui USB atau memberikan tegangan DC dari baterai atau adaptor AC ke DC sudah dapat menggunakannya. (Dian, Artanto.2012. Interaksi Arduino dan Labview: PT.Elex Media)
Gambar 2.4 Arduino Nano
Arduino nano ini hampir sama dengan arduino uno yang menggunakan chip mikrokontroler ATMEGA328P, hanya saja seperti namanya “nano” yang berarti kecil hanya berukuran 18×45 mm serta menggunakan koneksi micro usb.
Untuk spesifikasi teknisnya yaitu:
Microcontroller ATmega328
Architecture AVR
Operating Voltage 5 V
Flash Memory 32 KB of which 2 KB used by bootloader
SRAM 2 KB
Clock Speed 16 MHz
Analog I/O Pins 8
EEPROM 1 KB
DC Current per I/O Pins 40 mA (I/O Pins)
Input Voltage 7-12 V
Digital I/O Pins 22
PWM Output 6
Power Consumption 19 mA
PCB Size 18 x 45 mm
Weight 7 g
Arduino Nano mempunyai 14 pin digital yang dapat digunakan sebagai pin input atau output. Pin ini akan mengeluarkan tegangan 5V untuk mode HIGH (logika 1) dan 0V untuk mode LOW (logika 0) jika dikonfigurasikan sebagai pin output. Jika di konfigurasikan sebagai pin input, maka ke 14 pin ini dapat menerima tegangan 5V untuk mode HIGH (logika1) dan 0V untuk mode LOW (logika 0). Besar arus listrik yang diijinkan untuk melewati pin digital I/O adalah 40 mA. Pin digital I/O ini juga sudah dilengkapi dengan resistor pull-up sebesar 20-50 kΩ. Ke 14 pin digital I/O ini selain berfungsi sebagai pin I/O juga mempunyai fungsi khusus yaitu :
1. Pin D0 dan pin D1 juga berfungsi sebagai pin TX dan RX untuk komunikasi data serial. Kedua pin ini terhubung langsung ke pin IC FTDI USB-TTL.
2. Pin D2 dan pin D3 juga berfungsi sebagai pin untuk interupsi eksternal. Kedua pin ini dapat dikonfigurasikan untuk pemicu interupsi dari sumber eksternal.
Interupsi dapat terjadi ketika timbul kenaikan atau penurunan tegangan pada pin D2 atau pin D3.
3. Pin D4, pin D5, pin D6, pin D9, pin D10 dan pin D11 dapat digunakan sebagai pin PWM (pulse width modulator).
4. Pin D10, pin D11, pin D12 dan pin D13, ke empat pin ini dapat digunakan untuk komunikasi mode SPI. Pin D13 terhubung ke sebuah LED.
Arduino Nano juga dilengkapi dengan 8 buah pin analog, yaitu pin A0, A1, A2, A3, A4, A5, A6 dan A7. Pin analog ini terhubung ke ADC (analog to digital converter) internal yang terdapat di dalam mikrokontroller. Pada kondisi awal, pin analog ini dapat mengukur variasi tegangan dari 0V sampai 5 V pada arus searah dengan besar arus maksimum 40 mA. Lebar range ini dapat diubah dengan memberikan sebuah tegangan referensi dari luar melalui pin Vref. Pin analog selain dapat digunakan untuk input data analog, juga dapat digunakan sebagai pin digital I/O, kecuali pin A6 dan A7- yang hanya dpat digunakan untuk input data analog saja.
Fungsi khusus untuk pin analog antara lain : 1. Pin A4 untuk pin SDA
2. Pin A5 untuk pin SCL, pin ini dapat digunakan untuk komunikasi I2C.
3. Pin Aref digunakan sebagai pin tegangan referensi dari luar untuk mengubah range ADC.
4. Pin reset, pin ini digunakan untuk mereset board Arduino Nano, yaitu dengan menghubungkan pin ini ke ground selama beberapa milidetik. Board Arduino Nano selain dapat direset melalui pin reset, juga dapat direset dengan menggunakan tombol reset yang terpasang pada board Arduino Nano.
Arduino Nano sudah dilengkapi dengan beberapa fasilitas untuk komunikasi yang dapat digunakan untuk berkomunikasi dengan komputer (PC atau Laptop), atau dengan board mikrokontroller lainnya. ATmega168 dan ATmega328 dilengkapi dengan komunikasi serial UART TTL (5V), yang terdapat pada pin D0 dan pin D1.
Board juga dilengkapi dengan sebuah IC FTDI 232 Rl yang dapat dihubungkan langsung ke komputer untuk menghasilkan sebuah virtual com-port pada operating sistem. Software Arduino (sketch) yang digunakan sebagai IDE Arduino juga dilengkapi dengan serial monitor yang memungkinkan programmer untuk menampilkan data serial sederhana yang dapat dikirim atau diterima dari board Arduino Nano. Led RX dan TX yang terpasang pada board Arduino Nano akan berkedip jika terjadi komunikasi data serial antara PC dengan Arduino Nano.
Selain dapat berkomunikasi dengan menggunakan data serial melalui virtual com-port, Arduino Nano juga dilengkapi dengan mode komunikasi I2C (TWI) dan SPI untuk komunikasi antar hardware.
Arduino Nano dapat dengan mudah diprogram dengan menggunakan software Arduino (sketch). Pada menu program, pilih tool – board kemudian pilih jenis board yang akan diprogram. Untuk memprogram board Arduino dapat memilih tipe board Arduino diecimila atau duemilanove atau langsung memilih Nano W/atmega168 atau Nano W/atmega328.
Arduino Nano sudah dilengkapi dengan program boatloader, sehingga programmer dapat langsung meng-up-load kode program langsung ke board Arduino Nano tanpa melalui board perantara atau hardware lain. Komunikasi ini menggunakan protokol STK500 keluaran ATMEL.
Programmer juga dapat mem-up-load program ke board Arduino Nano tanpa menggunakan boatloader, tetapi melalui ICSP (in-circuit serial programming) header yang sudah tersedia di board Arduino Nano. Pemograman melalui ICSP tidak akan dibahas pada buku ini.
Tipe-Tipe data dalam Arduino, Setiap bagian dari data yang anda simpan dalam program Arduino memiliki tipe datanya masing-masing. Tergantung pada kebutuhan anda, anda dapat memilih dari tipe-tipe data berikut ini :
1. Tipe data boolean mengambil satu byte memori dan dapat bernilai benar atau salah.
2. Tipe data char mengambil satu byte nomor memori dan menyimpan dari - 128 sampai 127. Angka-angka ini biasanya mewakili karakter yang dikodekan dalam ASCII.
3. Tipe data int (integer) membutuhkan dua byte memori. Anda dapat menggunakannya untuk menyimpan angka dari -32.768 ke 32.767.
unsigned int juga menghabiskan dua byte memori tetapi menyimpan angka dari 0 sampai 65.535.
4. Untuk angka yang lebih besar, dinakan tipe data long.
Mengkonsumsi empat byte memori dan menyimpan nilai dari - 214783648 ke 2147483647. Unsigned long juga perlu empat byte tetapi menyimpan rentang nilai dari 0 sampai 4.294.967.295.
5. Tipe data float dan double adalah tipe data yang sama. Anda dapat menggunakan jenis tipe ini untuk menyimpan angka floating-point.
Keduanya menggunakan empat byte memori dan mampu menyimpan nilai-nilai dari -3.4028235E+38 untuk 3.4028235E+38.
6. Tipe data void hanya untuk deklarasi fungsi. Ini menunjukkan bahwa fungsi tersebut tidak mengembalikan nilai.
7. Array menyimpan nilai yang memiliki tipe data yang sama.
8. Sebuah string adalah sebuah array nilai char. Arduino IDE mendukung penciptaan string dengan beberapa sintaksis gula semua ini deklarasi membuat string dengan isi yang sama.
2. Arduino Uno
Jenis yang ini adalah yang paling banyak digunakan. Terutama untuk pemula sangat disarankan untuk menggunakan Arduino Uno. Dan banyak sekali referensi yang membahas Arduino Uno. Versi yang terakhir adalah Arduino Uno R3 (Revisi 3), menggunakan ATMEGA328 sebagai Microcontrollernya, memiliki 14 pin I/O digital dan 6 pin input analog. Untuk pemograman cukup menggunakan koneksi USB type A to To type B. Sama seperti yang digunakan pada USB printer.
Spesifikasi teknis lainnya sebagai berikut:
Microcontroller ATmega328P
Operating Voltage 5V
Input Voltage (recommended) 7-12V
Input Voltage (limit) 6-20V
Digital I/O Pins 14 (of which 6 provide PWM output)
PWM Digital I/O Pins 6
Analog Input Pins 6
DC Current per I/O Pin 20 mA
DC Current for 3.3V Pin 50 mA
Flash Memory 32 KB (ATmega328P) of which 0.5 KB used by bootloader
SRAM 2 KB (ATmega328P)
EEPROM 1 KB (ATmega328P)
Clock Speed 16 MHz
Length 68.6 mm
Width 53.4 mm
Weight 25 g
LED_BUILTIN Pin no 13
Gambar 2.5 Arduino Uno 3. Arduino Due
Arduino jenis ini menggunakan CPU Mikrokontroler buatan Atmel dengan kode SAM3X8E ARM Cortex-M3. Arduino ini adalah arduino pertama yang menggunakan CPU 32-bit sehingga memiliki kemampuan jauh lebih tinggi daripada arduino tipe-tipe yang lain. Secara umum memiliki 54 Digital I/0, 12 Analog Input & 4 UART (hardware serial input). Koneksi menggunakan micro USB.
Spesifikasi Teknis sebagai berikut:
Microcontroller AT91SAM3X8E
Operating Voltage 3.3V
Input Voltage (recommended) 7-12V
Input Voltage (min/max) 6-20V
Digital I/O Pins 54 (of which 6 provide PWM)
Analog Input Pins 12
Analog Output Pins 2 (DAC)
Total DC Output Current on all I/O lines 130 mA
DC Current for 3.3V Pin 800 mA
DC Current for 5V Pin theoretical 1A, recommended 800 mA
Flash Memory 512 KB
SRAM 96 KB (64 + 32 KB)
Clock speed 84 MHz
Debug access JTAG/SWD connector 4. Arduino Mega
Seperti halnya arduino uno hanya menggunakan ic microcontroler yang lebih tinggi yaitu ATMEGA2560. Secara umum memiliki 54 digital I/0, 16 analog input dan 4 UART.
Spesifikasi teknis arduino mega adalah sebagai berikut:
Microcontroller ATmega2560
Operating Voltage 5V
Input Voltage (recommended) 7-12V
Input Voltage (limits) 6-20V
Digital I/O Pins 54 (of which 15 provide PWM output)
Analog Input Pins 16
DC Current per I/O Pin 40 mA
DC Current for 3.3V Pin 50 mA
Flash Memory 256 KB of which 8 KB used by bootloader
SRAM 8 KB
EEPROM 4 KB
Clock Speed 16 MHz 5. Arduino Leonardo
Arduino yang memiliki nama unik seperti nama tokoh dalam film kura2 ninja. Secara garis besar mirip dengan arduino uno karena menggunakan mikrokontroler ATmega328p. Sehingga arduino leonardo ini memiliki 20 digital input output (I/O) dan koneksi menggunakan micro usb. Untuk
Untuk spesifikasi teknisnya adalah sebagai berikut:
Mikrokontroler ATmega32u4
Tegangan Operasi 5V
Input Voltage (disarankan) 7-12V
Input Voltage (limit) 6-20V
Digital I/O Pin 20 pin
Channel PWM 7 pin
Input Analog 12 pin
Arus DC per pin I/O 40 mA
Arus DC untuk pin 3.3V 50 mA
Flash Memory 32 KB (ATmega32u4) 4 KB digunakan bootloader
SRAM 2.5 KB (ATmega32u4)
EEPROM 1 KB (ATmega32u4)
Clock Speed 16 MHz
6. Arduino Fio
Arduino Fio ini sama halnya seperti arduino uno karena menggunakan mikrokontroler ATMega 328P, sehingga memiliki 14 digital input/output & 8 analog input. Hanya saja perbedaannya dengan arduino uno yaitu arduino fio menggunakan koneksi micro usb serta terdapat pin untuk xbee yang memungkinkan untuk komunikasi secara wireless atau tanpa kabel.
Untuk spesifikasi teknisnya yaitu
Microcontroller: ATmega328P
Operating Voltage: 3.3V
Input Voltage: 3.35~12V
Input Voltage for Charge: 3.7~7V
Digital I/O Pins: 14 (of which 6 provide PWM output)
Analog Input Pins: 8
DC Current per I/O Pin: 40mA
Flash Memory: 32KB (of which 2 KB used by bootloader)
SRAM: 2KB
EEPROM: 1KB
Clock Speed: 8MHz
Dimensions: 65x28x12mm
7. Arduino Lilypad
Arduino lilypad ini sama halnya dengan arduino uno karena menggunakan mikrokontroler atmega 328p hanya saja memiliki keunikan dalam bentuk boardnya yang bukan persegi tapi berbentuk lingkaran serta menggunakan koneksi micro usb.
Dalam banyak keterangan arduino ini cocok untuk aplikasi yang berhubungan dengan kain/tekstil.
Untuk spesifikasi teknis arduino lilypada ini adalah
Microcontroller: ATmega328p
Flash memory: 32 kB, of which 4 kB are used by the bootloader
SRAM: 2.5 kB
EEPROM: 1 kB
Operating voltage: 3.3 V
Input voltage: 3.8–5 V
Digital input/output pins: 9
PWM channels: 4
Analogue input channels: 4
Direct current per I/O pin: 40 mA
Clock speed: 8 MHz
2.4 Pengertian dan Tipe - Tipe Sensor
Sensor adalah perangkat yang digunakan untuk mendeteksi perubahan besaran fisik seperti tekanan, gaya, besaran listrik, cahaya, gerakan, kelembaban, suhu, kecepatan dan fenomena-fenomena lingkungan lainnya. Setelah mengamati terjadinya perubahan, Input yang terdeteksi tersebut akan dikonversi mejadi Output yang dapat dimengerti oleh manusia baik melalui perangkat sensor itu sendiri ataupun ditransmisikan secara elektronik melalui jaringan untuk ditampilkan atau diolah menjadi informasi yang bermanfaat bagi penggunanya.
Sensor pada dasarnya dapat digolong sebagai Transduser Input karena dapat mengubah energi fisik seperti cahaya, tekanan, gerakan, suhu atau energi fisik lainnya menjadi sinyal listrik ataupun resistansi (yang kemudian dikonversikan lagi ke tegangan atau sinyal listrik). Penggunaan sensor di perangkat-perangkat elektronik ini telah diaplikasikan di hampir semua bidang di kehidupan kita sehari- hari mulai dari perangkat pribadi, layanan kesehatan, keamanan, industri, hiburan, transportasi, militer, alat rumah tangga hingga ke sektor pertanian. Dengan semakin besarnya penggunaan Sensor di dalam Teknologi masa kini, pengetahuan tentang sensor ini menjadi sangat penting dan wajib kita pahami apa sebenarnya yang dilakukan oleh sensor serta jenis-jenis sensor tersebut.
Jenis-jenis sensor berdasarkan sifat Analog atau Digitalnya. Sensor Analog adalah sensor yang menghasilkan sinyal output yang kontinu atau berkelanjutan.
Sinyal keluaran kontinu yang dihasilkan oleh sensor analog ini sebanding dengan pengukuran. Berbagai parameter Analog ini diantaranya adalah suhu, tegangan, tekanan, pergerakan dan lain-lainnya. Contoh Sensor Analog ini diantaranya adalah akselerometer (accelerometer), sensor kecepatan, sensor tekanan, sensor cahaya dan sensor suhu. Sedangkan Sensor Digital adalah sensor yang menghasilkan sinyal keluaran diskrit. Sinyal diskrit akan non-kontinu dengan waktu dan dapat direpresentasikan dalam “bit”. Sebuah sensor digital biasanya terdiri dari sensor, kabel dan pemancar. Sinyal yang diukur akan diwakili dalam format digital. Output digital dapat dalam bentuk Logika 1 atau logika 0 (ON atau OFF). Sinyal fisik yang diterimanya akan dikonversi menjadi sinyal digital di dalam sensor itu sendiri tanpa komponen eksternal. Kabel digunakan untuk transmisi jarak jauh. Contoh Sensor Digital ini diantaranya adalah akselerometer digital (digital accelerometer), sensor kecepatan digital, sensor tekanan digital, sensor cahaya digital dan sensor suhu digital.
Secara umum sensor terdiri dari 8 jenis, yakni sensor proximity, sensor magnet, sensor sinar, sensor ultrasonik, sensor tekanan, sensor kecepatan, sensor penyandi dan sensor suhu. Adapun penjelasannya sebagai berikut :
1. Sensor Proximity
Sensor proximity 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 hanya mendeteksi "keberadaan" dan tidak memberi "kuantitas" dari obyek. Maksudnya, jika mendeteksi logam maka keluaran dari detektor hanya "ada" atau "tidak ada" logam. Proximity tidak memberikan informasi tentang kuantitas logam seperti jenis logam, ketebalan, jarak, suhu dll. Jadi hanya "ada atau tidak ada" logam. Juga sama untuk non logam. 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 Sinar
Sensor sinar terdiri dari 3 kategori. Fotovoltaic atau sel solar adalah alat sensor sinar yang mengubah energi sinar langsung menjadi energi listrik, dengan adanya penyinaran cahaya akan menyebabkan pergerakan elektron dan menghasilkan tegangan. Demikian pula dengan Fotokonduktif (fotoresistif) yang akan memberikan perubahan tahanan (resistansi) pada sel-selnya, semakin tinggi intensitas cahaya yang terima, maka akan semakin kecil pula nilai tahanannya. Sedangkan Fotolistrik adalah sensor yang berprinsip kerja berdasarkan pantulan karena perubahan posisi/jarak suatu sumber sinar (inframerah atau laser) ataupun target pemantulnya, yang terdiri dari pasangan sumber cahaya dan penerima.
4. 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.
5. Sensor Tekanan
Sensor tekanan 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.
6. Sensor Kecepatan (RPM)
Proses penginderaan sensor kecepatan merupakan proses kebalikan dari suatu motor, dimana suatu poros/object yang berputar pada suatu 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.
7. 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 sang sama dengan perkecualian, lebih banyak atau lebih rapat pulsa gelombang kotak yang dihasilkan sehingga membentuk suatu pengkodean dalam susunan tertentu.
8. Sensor Suhu
Terdapat 4 jenis utama sensor suhu yang umum digunakan, yaitu thermocouple (T/C), 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.
2.5 Liquid Crystal Display (LCD)
LCD merupakan salah satu perangkat penampil yang sekarang ini mulai banyak digunakan seperti pada Gambar 2.6. Penampil LCD mulai dirasakan menggantikan fungsi dari penampil CRT (Cathode Ray Tube), yang sudah berpuluh-puluh tahun digunakan manusia sebagai penampil gambar/text baik monokrom (hitam dan putih), maupun yang berwarna.Teknologi LCD memberikan keuntungan dibandingkan
dengan teknologi CRT, kaena pada dasarnya, CRT adalah tabung triode yang digunakan sebelum transistor ditemukan.
Beberapa keuntungan LCD dibandingkan dengan CRT adalah konsumsi daya yang relative kecil, lebih ringan, tampilan yang lebih bagus, dan ketika berlama-lama di depan monitor, monitor CRT lebih cepat memberikan kejenuhan pada mata dibandingkan dengan LCD.
Gambar 2.6 LCD 16x2
LCD memanfaatkan silicon atau gallium dalam bentuk Kristal cair sebagai pemendar cahaya.Pada layar LCD, setiap matrik adalah susunan dua dimensi piksel yang dibagi dalam baris dan kolom. Dengan demikian, setiap pertemuan baris dan kolom adalah sebuah LED terdapat sebuah bidang latar (backplane), cairan yang digunakan memiliki warna cerah. Daerah-daerah tertentu pada cairan akan berubah warnanya menjadi hitam ketika tegangan diterapkan antara bidang latar dan pola elektroda yang terdapat pad sisi dalam lempeng kaca bagian depan.
Keunggulan LCD adalah hanya menarik arus yang kecil (beberapa microampere), sehingga alat atau sistem menjadi portable karena dapat menggunakan catu daya yang kecil. Keunggulan lainnya adalah tampilan yang diperlihatkan dapat dibaca dengan mudah di bawah terang sinar matahari. Di bawah sinar cahaya yang remang-remang dalam kondisi gelap, sebuah lampu (berupa LED) harus dipasang dibelakang layar tampilan, Konfigurasi LCD dapat dilihat pada Gambar 2.8.
LCD yang digunakan adalah jenis LCD yang menampilkan data dengan 2 baris tampilan pada display. Keuntungan dari LCD ini adalah :
1. Dapat menampilkan karakter ASCII, sehingga dapat memudahkan untuk membuat program tampilan.
2. Mudah dihubungkan dengan port I/O karena hanya mengunakan 8 bit data dan 3 bit control.
3. Ukuran modul yang proporsional.
4. Daya yang digunakan relative sangat kecil.
LCD 16x2 10
11
12 13 11 12
13 14
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
2 15
+5VDC
RS RW
EN 4 5 6
1 3 16
VCC V+BL
GND LCD Drv V-BL
Gambar 2.7 Konfigurasi Pin LCD
Operasi dasar pada LCD terdiri dari empat (Tabel 2.2), yaitu instruksi mengakses proses internal, instruksi menulis data, instruksi membaca kondisi sibuk, dan instruksi membaca data. ROM pembangkit sebanyak 192 tipe karakter, tiap karakter dengan huruf 5x7 dot matrik. Kapasitas pembangkit RAM 8 tipe karakter (membaca program), maksimum pembacaan 80x8 bit tampilan data. Perintah utama LCD adalah Display Clear, Cursor Home, Display ON/OFF, Display Character Blink, Cursor Shift, dan Display Shift.
Tabel 2.2 Operasi Dasar LCD
RS R/W Operasi
0 0 Input Instruksi ke LCD
0 1 Membaca Status Flag (DB7) dan alamat counter (DB0 ke DB6)
1 0 Menulis Data
1 1 Membaca Data
Konfigurasi pada LCD terdiri dari beberapa pin yaitu RS, RW dan E yang dapat dilihat pada Tabel 2.3
Tabel 2.3 Konfigurasi LCD
Pin Bilangan biner Keterangan
RS 0 Inisialisasi
1 Data
RW 0 Tulis LCD / W (write)
1 Baca LCD / R (read)
E 0 Pintu data terbuka
1 Pintu data tertutup
Konfigurasi pin pada LCD terdiri dari 16 pin yang dapat dilihat pada Tabel 2.4
Tabel 2.4 Konfigurasi Pin LCD Pin
No.
Keterangan Konfigurasi Hubung
1 GND Ground
2 VCC Tegangan +5VDC
3 VEE Ground
4 RS Kendali RS
5 RW Ground
6 E Kendali E/Enable
7 D0 Bit 0
8 D1 Bit 1
9 D2 Bit 2
10 D3 Bit 3
11 D4 Bit 4
12 D5 Bit 5
13 D6 Bit 6
14 D7 Bit 7
15 A Anoda (+5VDC)
16 K Katoda (Ground)
Lapisan film yang berisis Kristal cair diletakkan di antara dua lempeng kaca yang telah ditanami elektroda logam transparan. Saat teganga dicatukan pada beberapa pasang elektroda, molekul – molekul Kristal cair akan menyusun diri agar cahaya yang mengenainya akan dipantulkan atau diserap. Dari hasil pemantulan atau penyerapan cahaya tersebut akan terbentuk pola huruf, angka, atau gambar sesuai bagian yang di aktifkan.
LCD membutuhkan tegangan dan daya yang kecil sehingga sangat popular untuk aplikasi pada kalkulator, arloji digital, dan instrument elektronika lain seperti Global Positioning System (GPS), baragraph display dan multimeter digital. LCD umumnya dikemas dalam bentuk Dual In Line Package (DIP) dan mempunyai kemampuan untuk menampilkan beberapa kolom dan baris dalam satu panel. Untuk membentuk pola, baik karakter maupun gambar pada kolom dan baris secara bersamaan digunakan metode Screening.
Metode screening adalah mengaktifkan daerah perpotongan suatu kolo dan suatu baris secara bergantian dan cepat sehingga seolah-olah aktif semua.Penggunaan metode ini dimaksudkan untuk menghemat jalur yang digunakan untuk mengaktifkan panel LCD. Saat ini telah dikembangkan berbagai jenis LCD, mulai jenis LCD biasa, Passive Matrix LCD (PMLCD), hingga Thin-Film Transistor Active Matrix (TFT-AMLCD). Kemampuan LCD juga telah ditingkatkan daru yang monokrom hingga yang mampu menampilkan ribuan warna.
2.5.1 Fungsi Pin LCD (LCD 2×16 M1632)
1. DB0 – DB7 adalah jalur data (data bus) yang berfungsi sebagai jalur komunikasi untuk mengirimkan dan menerima data atau instruksi dari mikrokontrooler ke modul Liquid Cristal Display (LCD.)
2. RS adalah pin yang berfungsi sebagai selektor register (register sellect) yaitu dengan memberikan logika low (0) sebagai register perintah dan logika high (1) sebagai register data.
3. R/W adalah pin yang berfungsi untuk menentukan mode baca atau tulis dari data yang terdapat pada DB0 – DB7. Yaitu dengan memberikan logika low (0) untuk fungsi read dan logika high (1) untuk mode write.
4. Enable (E), berfungsi sebagai Enable Clock Liquid Cristal Display (LCD), logika 1 setiap kali pengiriman atau pembacaan data.
2.5.2 Penulisan Data Register Data LCD (LCD 2×16M1632)
Penulisan data pada Register Data dilakukan untuk mengirimkan data yang akan ditampilkan pada Liquid Cristal Display (LCD). Proses diawali dengan adanya logika 1 pada RS yang menunjukkan akses ke Register Data, kondisi R/W diatur pada logika 0 yang menunjukkan proses penulisan data. Data 4 bit nibble tinggi (bit 7 hingga bit 4) dikirim dengan diawali pulsa logika 1 pada sinyal E Clock dan kemudian diikuti 4 bit nibble rendah (bit 3 hingga bit 0) yang juga diawali pulsa logika 1 pada sinyal E Clock.
2.5.3 Pembacaan Data Register Data LCD (LCD 2×M1632)
Pembacaan data dari Register Data dilakukan untuk membaca kembali data yang tampil pada Liquid Cristal Display (LCD). Proses dilakukan dengan mengatur RS pada logika 1 yang menunjukkan adanya akses ke Register Data. Kondisi R/W diatur pada logika tinggi yang menunjukkan adanya proses pembacaan data. Data 4 bit nibble tinggi (bit 7 hingga bit 4) dibaca dengan diawali adanya pulsa logika 1 pada E Clock dan dilanjutkan dengan data 4 bit nibble rendah (bit 3 hingga bit 0) yang juga diawali dengan pulsa logika 1 pada E Clock.
Liquid Cristal Display (LCD) yang umum, ada yang panjangnya hingga 40 karakter (2×40 dan 4×40), dimana kita menggunakan DDRAM untuk mengatur tempat penyimpanan karakter tersebut.
2.5.4 Susunan Alamat pada Liquid Cristal Display (LCD)
Alamat awal karakter 00H dan alamat akhir 39H. Jadi, alamat awal di baris kedua dimulai dari 40H. Jika Anda ingin meletakkan suatu karakter pada baris ke-2 kolom pertama, maka harus diset pada alamat 40H. Jadi, meskipun Liquid Cristal Display (LCD) yang digunakan 2×16 atau 2×24, atau bahkan 2×40, maka penulisan programnya sama saja. CGRAM merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter, dimana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan. Namun, memori akan hilang saat power supply tidak aktif sehingga pola karakter akan hilang. Perbedaannya dengan Liquid Cristal Display (LCD) standar adalah pada kaki 1 VCC, dan kaki 2 Gnd.
2.6 Power Supply
Power Supply atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Catu Daya adalah suatu alat listrik yang dapat menyediakan energi listrik untuk perangkat listrik ataupun elektronika lainnya. Pada dasarnya Power Supply atau Catu daya ini memerlukan sumber energi listrik yang kemudian mengubahnya menjadi energi listrik yang dibutuhkan oleh perangkat elektronika lainnya. Oleh karena itu, Power Supply kadang-kadang disebut juga dengan istilah Electric Power Converter. Dalam sistem pengubahan daya, jika suatu catu daya bekerja dengan beban maka terdapat keluaran tertentu dan jika beban tersebut dilepas maka tegangan keluar akan naik, persentase kenaikan 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 yang disebut IC regulator, misalnya IC Regulator 7812 atau IC Regulator 7805.
Berdasarkan rancangannya, power supply dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis, yaitu:
1. Power Supply/Catu Daya Internal : yaitu power supply yang dibuat terintegrasi dengan motherboard atau papan rangkaian induk. Contohnya;
ampilifier, televisi, DVD Player, power supply-nya menyatu dengan motherboard di dalam chasing perangkat tersebut.
2. Power Supply/Catu Daya Eksternal : yaitu power supply yang dibuat terpisah dari motherboard perangkat elektroniknya. Contohnya charger Laptop dan charger HP.
Cara Kerja Power Supply
Ketika pengguna menyalakan power pada komputer, maka power supply akan melakukan pemeriksaan dan tes sebelum menjalakan sistem komputer. Jika tes berjalan dengan baik maka power supply akan mengirim sinyal (power good) ke mainboard sebagai pertanda bahwa sistem komputer siap untuk beroperasi.Selanjutnya, power supply atau catu daya akan membagi daya sesuai dengan kapasitas yang diperlukan masing-masing komponen komputer. Selain menyalurkan daya listrik ke komponen komputer, power supply juga menjaga stabilitas arus listrik pada berbagai komponen tersebut.Dari penjelasan pengertian power supply dan fungsinya di atas, maka komponen ini sama pentingnya seperti CPU pada komputer yang seringkali dianggap sebagai otak komputer. Jika terjadi gangguan pada power supply, maka akan menyebabkan gangguan aliran daya pada komponen-komponen komputer.
Komponen Power Supply
Mengacu pada pengertian power supply, perangkat keras ini berfungsi mengubah arus AC menjadi arus DC dan menyalurkannya ke berbagai komponen komputer di dalam chasing. Untuk membentuk tegangan maka dibutuhkan beberapa komponen, adapun komponen power supply adalah sebagai berikut:
1. Transformator
Ini merupakan komponen di dalam pada Power Supply yang digunakan untuk memindahkan tenaga listrik antar dua rangkaian listrik atau lebih melalui induksi elektromagnetik.
2. Dioda
Ini adalah gabungan dari dua kata elektroda, yaitu anoda dan katoda. Sifat dari dioda yaitu menghantarkan arus pada tegangan maju dan menghambat arus pada aliran tegangan balik.
3. Kapasitor
Kapasitor berfungsi sebagai penyempurna penyerahan dari tegangan arus AC ke tegangan arus DC.
4. Resistor
Resistor adalah perangkat yang membantu Power Supply dalam menurunkan tegangan, membagi tegangan, dan membatasi arus listrik yang masuk, sehingga akan dapat mengontrol perangkat-perangkat keras yang ada pada motherboard.
5. IC regulator
IC Regulator berfungsi untuk mengatur tegangan pada rangkaian elektronika selalu tetap stabil.
6. LED
LED pada Power Supply adalah komponen sejenis diode semikonduktor yang memiliki keistimewaan.
BAB 3
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM
3.1 Metodologi Perancangan 3.1.1 Tahap Persiapan
Pada sub bab ini penulis memaparkan persiapan analisis permasalahan yang diangkat dan dirancang menjadi sebuah alat yang disajikan diawal dengan diagram blok dan flowchart serta dipaparkan juga perancangan sistem yang akan dibangun,baik yang berupa perangkat keras ataupun perangkat lunak, dan cara melakukan pengujian.
3.1.2 Tahap Pembuatan Sistem
Pada tahap Pembuatan sistem penulis memaparkan bagaimana perancangan pembuatan sistem,baik mulai dari peracangan rangkaian,hingga menyelesaikan perancangan alat secara keseluruhan.Sehingga dapat melalukan pengujian nantinya.
3.1.3 Tahap pengukuran, Analisis dan Kesimpulan
Analisis masalah adalah mengidentifikasi sebuah masalah, guna untuk memperoleh informasi agar dapat dipecahkan atau diselesaikan. Sesuai dengan data-data yang telah diperoleh kemudian dilakukan analisa baik dari Sensor pH Sen0161 Dan Sensor suhu Ds18b20. Data analisa yang diperoleh adalah data saat alat digunakan pada pengujian yang telah dibuat,dan melakukan perbandingan dengan alat standar.
POWER SUPPLY
ARDUINO 3.2 Perancangan Sistem
3.2.1 Diagram Blok Sistem
Diagram blok penggunaan Sensor pH (SEN0161) dan Sensor Suhu (DS18B20) sebagai alat pendeteksi kualitas air laut untuk pembuatan garam berbasis arduino nano yang dapat dilihat pada Gambar 3.1
Gambar 3. 1 Diagram Blok sistem pendeteksi kualitas air laut
Gambar 3.1 Alat ini dirancang untuk mendeteksi pH dan suhu air laut dengan menggunakan sensor pH yang berfungsi sebagai sensor pendeteksi kadar pH air laut dan juga menggunakan sensor suhu yang berfungsi sebagai pendeteksi temperatur pada air laut. Cara kerja sensor pH ini dengan mencelupkan ujung probe pH meter pada cairan yang akan dideteksi kadar pH-nya. Data dari sensor akan dikirimkan ke mikrokontroler Arduino Nano, Setelah diproses maka data akan di tampilkan ke LCD sehingga bisa dilihat jumlah kadar pH yang terdeteksi. Cara kerja sensor suhu ini dengan mencelupkan ujung probe sensor tersebut kedalam cairan yang akan dideteksi temperatur suhunya. Data dari sensor akan dikirimkan ke mikrokontroler Arduino Nano, Setelah diproses maka data akan di tampilkan ke LCD sehingga bisa dilihat jumlah kadar pH yang terdeteksi
pH Sensor
LCD 16x2
Sensor Suhu
Flowchart adalah adalah suatu bagan dengan simbol-simbol tertentu yang menggambarkan urutan proses secara mendetail dan hubungan antara suatu proses (instruksi) dengan proses lainnya dalam suatu program. Dalam pembuatan sistem yang dilakukan menghasilkan flowchart seperti yang terlihat pada Gambar 3.2.
START
INISIALISASI PROGRAM
SENSOR SUHU MEMBACA TEMPERATUR PADA
AIR LAUT SENSOR pH AIR MEMBACA NILAI NILAI KEASAMAN
PADA AIR LAUT
LCD MENAMPILKAN NILAI PEMBACAAN SENSOR pH dan SENSOR
SUHU
SELESAI
Gambar 3.2 Flowchart
3.2.2 Perancangan Rangkaian 3.2.2.1 Arduino Nano
Arduino merupakan rangkaian elektronik yang bersifat open source, serta memiliki perangkat keras dan lunak yang mudah untuk digunakan. Arduino dapat mengenali lingkungan sekitarnya melalui berbagai jenis sensor dan dapat mengendalikan lampu, motor, dan berbagai jenis aktuator lainnya. Arduino mempunyai banyak jenis, di antaranya Arduino Uno, Arduino Mega 2560, Arduino Nano, dan lainnya.
Saat ini Arduino sangat populer di seluruh dunia. Banyak pemula yang belajar mengenal robotika dan elektronika lewat arduino karena mudah dipelajari. Tapi tidak hanya pemula, para hobbyist atau profesional pun ikut senang mengembangkan aplikasi elektronik menggunakan arduino. Ada banyak projek dan alat-alat yang dikembangkan oleh mereka, selain itu juga ada banyak modul-modul pendukung (sensor, tampilan, penggerak dan sebagainya) yang dibuat oleh pihak lain untuk bisa disambungkan dengan arduino. Arduino berevolusi menjadi sebuah platform karena ia menjadi pilihan dan acuan bagi banyak praktisi. Bahasa yang dipakai dalam arduino bukan assembler yang relatif sulit, tetapi bahasa C yang disederhanakan dengan bantuan (libraries) Arduino. Arduino juga menyederhanakan proses bekerja dengan mikrokontroler, sekaligus menawarkan berbagai macam kelebihan antara lain:
Arduino biasanya dijual relatif murah (antara 125 ribu hingga 400 ribu rupiah saja) dibandingkan dengan platform mikrokontroler pro lainnya. Harganya akan lebih murah lagi jika pengguna membuat papannya sendiri dan merangkai komponen-komponennya satu per satu.
Software Arduino dapat dijalankan pada sistem operasi Windows, Macintosh OSX dan Linux, sementara platform lain umumnya terbatas hanya pada Windows.
Perlu diketahui bahwa lingkungan pemrograman di Arduino mudah digunakan untuk pemula, dan cukup fleksibel bagi mereka yang sudah tingkat lanjut. Untuk guru/dosen, Arduino berbasis pada lingkungan pemrograman processing, sehingga jika mahasiswa atau murid-murid terbiasa menggunakan processing tentu saja akan mudah menggunakan Arduino.
Perangkat lunak Arduino IDE dipublikasikan sebagai Open Source, tersedia bagi para pemrogram berpengalaman untuk pengembangan lebih lanjut. Bahasanya bisa dikembangkan lebih lanjut melalui pustaka-pustaka C++ yang berbasis pada Bahasa C untuk AVR.
Perangkat keras Arduino berbasis mikrokontroler ATMEGA8, ATMEGA168, ATMEGA328 dan ATMEGA1280 (yang terbaru ATMEGA2560).
Arduino yang digunakan pada alat ini Arduino Uno adalah board berbasis mikrokontroler pada ATmega328 yang memiliki 14 pin digital input / output (dimana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, sebuah koneksi USB, sebuah konektor sumber tegangan, sebuah header ICSP, dan sebuah tombol reset seperti pada Gambar 2.4. Arduino Uno memuat segala hal yang dibutuhkan untuk mendukuang sebuah mikrokontroler. Hanya dengan menghubungkannya ke sebuah komputer melalui USB atau memberikan tegangan DC dari baterai atau adaptor AC ke DC sudah dapat menggunakannya. (Dian, Artanto.2012. Interaksi Arduino dan Labview: PT.Elex Media)
Arduino nano ini hampir sama dengan arduino uno yang menggunakan chip mikrokontroler ATMEGA328P, hanya saja seperti namanya “nano” yang berarti kecil hanya berukuran 18×45 mm serta menggunakan koneksi micro usb.
Untuk spesifikasi teknisnya yaitu:
Microcontroller ATmega328
Architecture AVR
Operating Voltage 5 V
Flash Memory 32 KB of which 2 KB used by bootloader
SRAM 2 KB
Clock Speed 16 MHz
Analog I/O Pins 8
EEPROM 1 KB
DC Current per I/O Pins 40 mA (I/O Pins)
Input Voltage 7-12 V
Digital I/O Pins 22
PWM Output 6
