RANCANG BANGUN ALAT UKUR INTENSITAS CAHAYA DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR BH1750 BERBASIS
ARDUINO
TUGAS AKHIR
MONIKA RIANTI
142411007
PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2017
RANCANG BANGUN ALAT UKUR INTENSITAS CAHAYA DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR BH1750 BERBASIS
ARDUINO
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya
MONIKA RIANTI
142411007
PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2017
PERSETUJUAN
Judul : RANCANG BANGUN ALAT UKUR INTENSITAS
CAHAYA DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR BH1750 BERBASIS ARDUINO
Kategori : TUGAS AKHIR
Nama : MONIKA RIANTI
NIM : 142411007
Program Studi : DIPLOMA (D3) METROLOGI DAN INSTRUMENTASI Departemen : FISIKA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (MIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Disetuhui di Medan, Juli 2017
Diketahui / Disetujui oleh
Ketua Program Studi Dosen Pembimbing
D3 Metrologi Dan Instrumentasi Tugas Akhir
Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc NIP: 196607291992032002 NIP . 196607291992032002
PERNYATAAN
RANCANG BANGUN ALAT UKUR INTENSITAS CAHAYA DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR BH1750 BERBASIS
ARDUINO
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil karya saya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2017
Monika Rianti 142411007
PENGHARGAAN
Alhamdulillah, Segala puji dan syukur bagi Allah Subhanahuwata’ala yang telah melimpahkan barokah, rahmat, hidayah-Nya dan menganugerahkan kemudahan serta kelancaran sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini sesuai waktu yang telah ditetapkan yang merupakan salah satu syarat dalam mencapai gelar Ahli Madya pada Program Studi D3 Metrologi Dan instrumentasi.
Tak lupa juga sholawat dan salam semoga senantiasa tercurahkan kepada Rasulullah Sallallahu’alaihiwassalam sang pembawa petunjuk dan selalu menjadi inspirasi dan teladan bagi penulis.
Penulis menyadari bahwa tersusunnya Tugas Akhir ini dari Do’a, perhatian, bimbingan, motivasi dan dukungan berbagai pihak, sehingga dengan keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Dr. Kerista Sebayang MS, selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
2. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang, selaku Ketua Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
3. Ibu Dr. Diana Alemin Barus M.Sc, selaku Ketua Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara dan selaku dosen pembimbing, yang telah banyak membantu dan mendukung penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
4. Bapak Junedi Ginting, S.Si, M.Si, selaku Sekretaris Program Studi D3 Metrologi Dan Instrumentasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Drs. Takdir Tamba, M.Eng. Sc, selaku dosen penguji yang memberikan banyak masukan kepada penulis.
6. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi D3 Metrologi Dan Instrumentasi Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
7. Ayah yang tersayang Asfin Nur Lubis dan ibu yang tercinta Yusriani Nasution yang telah memberikan dukungan secara material dan spiritual kepada penulis dan juga mendo’akan penulis sepanjang perjalanan hidup, serta kakak yang tercinta Rizkina Lubis, SE dan adik yang terkasih Zubra Zaina Ria Lubis, Nika Rani Nur Shafa Lubis yang selalu memotivasi dan mendukung penulis.
8. Teman terbaikku Lita adelia Matondang, Miftahul Jannah, Siti Zahrina Jasmine, Armin, Dimas Prambasto, Asmer Situmeang, Maykel Depari, William Fernandez, Azrun Pasaribu, dan Ryan Aditya yang selalu membantu dan mensuport penulis dalam berbagai kesulitan.
9. Abang terbaik Oki Hadinata, S.Si yang telah mengajarkan banyak ilmu dan selalu bersabar dalam membantu penulis.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini.
Semoga laporan ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca.
Amin Yaa Rabbal’alamin.
Medan, Juli 2017 Hormat Saya,
Penulis
RANCANG BANGUN ALAT UKUR INTENSITAS CAHAYA DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR BH 1750 BERBASIS
ARDUINO
ABSTRAK
Kebutuhan pencahayaan setiap ruangan terkadang berbeda, semuanya tergantung dan disesuaikan dengan kegiatan yang dilakukan. Beberapa penyelidikaan mengenai hubungan antara produktivitas dengan pencahayaan telah memperlihatkan, bahwa pencahayaan yang cukup dan diatur sesuai dengan jenis pekerjaan dapat menghasilkan produksi maksimal dan penekanan biaya.
Pencahayaan yang baik yaitu pencahayaan yang memungkinkan kita dapat melihat obyek dengan jelas. Maka dari itu dibutuhkanlah suatu perangkat pengukur intensitas cahaya. Untuk merealisasikan rancangan perangkat pengukur intensitas cahaya, dalam penelitian ini dibuatlah suatu perangkat alat ukur intensitas cahaya menggunakan sensor intensitas cahaya digital BH1750 untuk menerima cahaya, lalu cahaya yang diterima akan diolah oleh arduino untuk ditampilkan di LCD 16x2. Pengukuran intensitas cahaya di suatu ruangan dapat dilakukan menggunakan alat ini sehingga dapat diketahui pemenuhan standar intensitas cahaya suatu ruangan.
Kata kunci: intensitas cahaya, sensor cahaya, BH1750, luxmeter
LIGHT INTENSITY MEASURUNG INSTRUMENT DESIGN USING BH1750 SENSOR BASED ON ARDUINO
MICROCONTROLLER
ABSTRACT
Light intensity based on rooms type sometimes are different each other.
Some invetgation and the research showing the relation between the productivity aspect and the light intensity. As the needed, the light intetensity which is controlled by the work and mood condition could be maximed the production also save the work cost.
The light intensity categoried as the best condition is when the objects around us could seen clearly. So, as the purpose an the general statment based on the light intensity theory, the luxmeter is designed to fullfill the aspects. On this reearch, the light intensity measuring instrument is designed and configured by BH1750 as the sensor and viewed on the LCD 16x2 as the display. Arduino uno is using as the main brainand for data processing. The light intensity of different type of room (dimension) is used as the sample.
Keywords: light intensity, light sensor, BH1750, luxmeter
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan i
Pernyataan ii
Perhargaan iii
Abstrak v
Abstract vi
Daftar Isi vii
Daftar Tabel ix
Daftar Gambar x
Daftar Lampiran xi
Bab 1. Pendahuluan
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Identifikasi Masalah 2
1.3 Batasan Masalah 2
1.4 Maksud dan Tujuan 3
1.5 Manfaat Penelitian 3
1.6 Tinjauan Pustaka 4
1.7 Sistematika Penulisan 4
Bab 2. Landasan Teori
2.1 Sensor 6
2.2 Karakteristik BH1750 7
2.3 Implementasi Light Sensor 7
2.4 Karakteristik Arduino 8
2.5 Mikrokontroller
2.5.1 Mikrokontroler Arduino Uno Atmega328 11
2.5.2 Arsitektur Atmega328 12
2.6 LCD 14
2.7 Prinsip Kerja Lux Meter 15
Bab 3. Perancangan dan Sistem Kerja Rangkaian
3.1 Diagram Blok 17
3.2 Perancangan Sensor BH1750 18
3.3 Rangkaian Skematik Alat 19
3.4 Flowchart Program 20
Bab 4. Analisa dan Pengujian
4.1 Pengujian MinimumSistem Arduino Uno dengan LCD 21 4.2 Pengujian Sensor Cahaya BH1750 dan LCD 25
Bab 5. Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan 30
5.2 Saran 31
Daftar Pustaka 32
Daftar Lampiran 33
DAFTAR TABEL
2.1. Deskripsi Arduino Uno 14
2.2 Konfigurasi Pin LCD 16x2 15
DAFTAR GAMBAR
2.1 Papan Arduino 9
2.2 Arsitektur ATMega328 13
3.1 Diagram Blok Rangkaian 17
3.2 Skematik Sensor BH1750 18
3.3 Rangkaian Skematik Alat 19
3.4 Flowchart Diagram 20
4.1 Blok Diagram Pengujian Rangkaian LCD Indikator 22
4.2 Listing Program 23
4.3 Kotak Dialog Menyimpan Program 23
4.4 Proses Uploading Program dari Komputer ke Arduino 24
4.5 Foto Hasil Pengujian 25
4.6 Blok Diagram Pengujian Rangkaian Sensor Cahaya BH1750 26
dengan Arduino 4.7 Listing Program Pengujian Sensor Cahaya BH1750 dengan 26
Arduino 4.8 Kotak Dialog Menyimpan Program 27
4.9 Proses Uploading Program dari Komputer ke Arduino 27
4.10 Blok Diagram Pengujian Intensitas Bola Lampu dengan Variasi 28
Daya dan Merk Bola Lampu 4.11 Hasil Pengujian Rangkaian Alat Ukur Intensitas Cahaya 29
dengan Menggunakan BH1750
DAFTAR LAMPIRAN
1. Listing Program 33
2. Datasheetlcd16x2.pdf 39
3. Datasheetarduino.pdf 48
4. DatasheetsensorBH1750.pdf 66
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Seiring dengan berkembangnya ilmu teknologi yang semakin pesat, saat ini telah banyak memberikan berbagai aspek dalam bidang kehidupan seperti bidang arsitektur, industri dan lain-lain. Perkembangan teknologi tersebut menimbulkan ide-ide manusia untuk membuat teknologi termasuk dalam bidang pengukuran. Sebelumnya perlu diketahui definisi tentang cahaya sebelum mengenal illuminasi (penerangan). Cahaya merupakan sejenis energi terbentuk gelombang elektromagnetik yang bisa dilihat dengan mata. Matahari adalah sumber utama cahaya di bumi. Tumbuhan hijau memerlukan cahaya untuk membuat makanan. Sinar yang berasal dari matahari adalah cahaya yang alami.
Sifat-sifat cahaya ialah, cahaya bergerak lurus ke semua arah. Sedangkan illuminasi adalah tingkat atau kadar terang kuat penerangan yang berhubungan langsung dengan cahaya (pencahayaan) Untuk mencapai suatu tujuan tertentu, biasanya melakukan pengamatan disertai dengan pengukuran. Untuk melakukan pengukuran tentu dibutuhkan beberapa alat ukur. Pada kesempatan ini akan dibahas mengenai pengukuran yang berhubungan dengan pencahayaan dengan menggunakan alat yang dinamakan Lux Meter.
Lux Meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur besarnya intensitas cahaya di suatu tempat. Besar intensitas cahaya perlu kita ketahui karena pada dasarnya manusia juga memerlukan penerangan yang cukup. Dalam hal ini untuk mengetahui besarnya intensitas cahaya diperlukan sensor cahaya, sehingga cahaya yang diterima oleh sensor dapat di ukur dan ditampilkan pada sebuah tampilan digital. Pada alat ini sensor cahaya yang digunakan adalah BH1750 karena komponen ini merupakan lebih akurat dan mudah digunakan dibanding dengan sensor lain. Alat ini juga berbasis Arduino yang merupakan pengendali mikro single board.
1.2 Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang maka dapat ditemukan masalah dalam laporan tersebut:
1. Bagaimana karakteristik dari BH1750?
2. Bagaimana prinsip kerja dari Lux Meter?
3. Bagaimana karakteristik dari Arduino?
1.3 Batasan Masalah
Dalam perancangan alat yang dibuat, maka tulisan ini mempunyai batasan masalah sebagai berikut :
1. Tulisan ini hanya membahas tentang perangkat keras proyek.
2. Alat ukur intensitas cahaya menggunakan BH1750 sebagai sensor cahaya.
3. Alat pengukur intensitas cahaya pada ruangan berbasis Arduino.
1.4 Maksud dan Tujuan
Adapun maksud dari penulisan Tugas Akhir adalah untuk membuat alat ukur intensitas cahaya berbasis Arduino.
Tujuan dari penelitian adalah merancang dan membuat suatu alat ukur, yaitu : 1. Merancang dan membuat alat ukur untuk mengetahui intensitas cahaya pada
ruangan belajar.
2. Mengetahui cara kerja alat pengukur intensitas cahaya.
3. Memahami prinsip kerja BH1750.
1.5 Metodologi Penelitian
Metodologi yang digunakan dalam tulisan ini adalah : a. Metode Pustaka
Mencari data yang berkaitan dengan alat ukur yang dibuat seperti dari internet, buku, majalah, jurnal yang membahas tentang :
1. Karakteristik dari BH1750.
2. Karakteristik arduino.
3. Prinsip kerja Lux Meter.
b. Metode perancangan dan pembuatan alat
Dalam hal ini membahas tentang langkah pembuatan alat secara keseluruhan mulai dari perancangan perangkat-perangkat keras (Hardware) maupun software pada arduino.
1.6 Tinjauan Pustaka
Intensitas cahaya dengan satuan lux adalah arus cahaya dalam lumen yang diemisikan dalam setiap sudut ruang (pada arah tertentu) oleh sebuah sumber cahaya. Kata candela berasal dari candle (lilin) merupakan suatu tertua pada teknik penerangan dan diukur berdasarkan intesitas cahaya standar. Cahaya adalah energi yang berbentuk gelombang elektromagnetik yang panjang gelombangnya 400-800 nano meter. Cahaya yang diperlukan dalam kehidupan sehari-hari, baik oleh manusia, hewan ataupun tumbuhan. Salah satu sifat cahaya yaitu bergerak kesemua arah. Dalam kehidupan sehari-hari cahaya dapat dimanfaatkan bagi kehidupan manusia, tanpa cahaya manusia tidak akan bisa berbuat apa-apa.
Apalagi ketika berada dalam ruangan, cahaya sangat berpengaruh pada penglihatan manusia. Kuat lemahnya intensitas cahaya berpengaruh pada akomodasi mata yang dikenai cahaya tersebut.
1.7 Sitematika Penulisan
Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, pembahasan mengenai sistem alat yang dibuat dibagi menjadi lima bab dengan sistematika sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN
Berisi latar belakang permasalahan, batasan masalah, tujuan penulisan, metodologi pembahasan, sistematika penulisan dan relevansi dari penulisan laporan ini
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari Arduino teori pendukung itu antara lain tentang sensor cahaya BH1750, LCD 6x12, software pendukung dan bahasa program yang digunakan.
BAB III PERANCANGAN SISTEM
Membahas tentang perencanaan dan pembuatan sistem secara keseluruhan
BAB IV ANALISIS DAN PENGUJIAN
Membahas tentang uji coba alat yang telah dibuat, pengoperasian dan spesifikasi alat dan lain-lain
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi kesimpulan yang diperoleh dari pembuatan tugas akhir ini dan saran-saran untuk pengembangannya
DAFTAR PUSTAKA
Pada bagian ini akan dipaparkan tentang sumber-sumber literature yang digunakan dalam pembuatan tugas akhir ini
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Sensor
Pengertian Sensor adalah transduser yang berfungsi untuk mengolah variasi gerak, panas, cahaya atau sinar, magnetis, dan kimia menjadi tegangan serta arus listrik. Sensor sendiri adalah komponen penting pada berbagai peralatan. Sensor juga berfungsi sebagai alat untuk mendeteksi dan juga untuk mengetahui magnitude. Transduser sendiri memiliki arti mengubah, resapan dari bahasa latin traducere Bentuk perubahan yang dimaksud adalah kemampuan merubah suatu energi kedalam bentuk energi lain. Energi yang diolah bertujuan untuk menunjang dari pada kinerja piranti yang menggunakan sensor itu sendiri.
Sensor sendiri sering digunakan dalam proses pendeteksi untuk proses pengukuran. Sensor yang sering menjadi digunakan dalam berbagai rangkaian elektronik antara lain sensor cahaya atau sinar, sensor suhu, serta sensor tekanan.
Dari pengertian sensor diatas wajar jika alat tersebut menjadi alat yang diminati berbagai bidang fotografi, arsitektur. Sensor cahaya pada fotografi digunakan sebagai pecahayaan pada foto supaya mendapatkan hasil foto yang
bagus. Sensor cahaya mendeteksi cahaya dan mengubahnya menjadi daya atau sinyal listrik. Dengan pengertian sensor beserta kinerja dari sensor tekanan diatas dapat diambil kesimpulan bahwa sensor memiliki banyak andil pada berbagai teknologi.
2.2 Karakteristik BH1750
Modul sensor intensitas cahaya BH1750 adalah sensor cahaya digital yang memiliki keluaran sinyal digital, sehingga tidak memerlukan perhitungan yang rumit. Sensor BH1750 ini lebih akurat dan lebih mudah digunakan jika dibandingkan dengan sensor lain seperi foto diode dan LDR yang memiliki keluaran sinyal analog dan perlu melakukan perhitungan untuk mendapatkan data intensitas. Sensor cahaya digital BH1750 ini dapat melakukan pengukuran dengan keluaran lux (lx) tanpa perlu melakukan perhitungan terlebih dahulu. Data output dengan sensor ini langsung output di satuan Lux (Lx). Ketika benda-benda yang menyala di honogen mendapatkan 1 lx fluks bercahaya dalam satu meter persegi, intensitas cahaya mereka 1 LX.
2.3 Implementasi Light Sensor BH1750
Sensor intensitas cahaya adalah bagian terpenting dalam rangkain alat ukur intensitas cahaya ini. Sensor yang digunakan yaitu modul sensor intensitas cahaya digital katena rangkain ini dirasa lebih akurat dibanding sensor lainnya seperti foto diode atau LDR. Sensor ini juga dipilih karena penggunaannya yang lebih
mudah karena sinyal keluarannya sudah berbentuk digital sehingga tidak ada proses perhitungan/pengolahan di mikrokontroler.
2.4 Karakteristik Arduino
Arduino merupakan mikrokontroler yang memang dirancang untuk bisa digunakan dengan mudah oleh para seniman dan desainer. Dengan demikian, tanpa mengetahui bahasa pemograman, Arduino bisa digunakan untuk menghasilkan karya yang canggih. Hal ini seperti yang diungkapkan oleh Mike Schmidt. Menurud Massimo Banzi, salah satu pendiri atau pembuat Arduino, Arduino merupakan sebuah platform hardware open source yang mempunyai input/output (I/O) yang sederhana. Menggunakan Arduino sangatlah membantu dalam membuat suatu prototyping ataupun untuk melakukan pembuatan proyek.
Arduino memberikan I/O yang sudah lengkap dan bisa digunakan dengan mudah, arduino dapat digabungkan dengan modul elektro yang lain sehingga proses perakitan jauh lebih efisien.
Arduino merupakan salah satu pengembang yang banyak digunakan.
Keistimewaan Arduino adalah hardware yang Open Source. Hal ini sangatlah memberi keleluasaan bagi orang untuk bereksprimen secara bebas dan gratis.
Arduino adalah board mikrokontroler berbasis Atmega328. Uno memiliki 14 pin digital input / output (dimana 6 dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, resonator keramik 16 MHz, Koneksi USB, jack listrik, header ICSP, dn
tombol reset. Arduino berbeda dari semua papan sebelumnya dalam hal tidak menggunakan FTDI chip driver USB – to – serial. Adapun bagian-bagian papan Arduino. Dengan mengambil contoh sebuah papan Arduino tipe USB, bagian- bagiannya dapat dijelaskan sebagai berikut :
Gambar 2.1 Papan arduino
Sumber: https://widuri.raharja.info/index.php/KP1133465645
14 pin input/output digital (0-13)
Berfungsi sebagai input atau output, dapat diatur oleh program. Khusus untuk 6 buah pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11, dapat juga berfungsi sebagai pin analog output dimana tegangan output-nya dapat diatur. Nilai sebuah pin output analog dapat diprogram antara 0 – 255, dimana hal itu mewakili nilai tegangan 0 – 5V.
USB
Berfungsi untuk memuat program dari komputer ke dalam papan, komunikasi serial antara papan dan komputer, dan memberi daya listrik kepada papan.
Sambungan SV1
Sambungan atau jumper untuk memilih sumber daya, apakah dari sumber eksternal atau menggunakan USB. Sambungan ini tidak diperlukan lagi pada papan Arduino versi terakhir karena pemilihan sumber daya eksternal atau USB dilakukan secara otomatis.
Q1 – Kristal (quartz crystal oscillator)
Jika microcontroller dianggap sebagai sebuah otak, maka kristal adalah jantung- nya karena komponen ini menghasilkan detak-detak yang dikirim kepada microcontroller agar melakukan sebuah operasi untuk setiap detak-nya. Kristal ini dipilih yang berdetak 16 juta kali per detik (16MHz).S1
Tombol Reset S1
Untuk me-reset papan sehingga program akan mulai lagi dari awal. Perhatikan bahwa tombol reset ini bukan untuk menghapus program atau mengosongkan microcontroller.
In-Circuit Serial Programming (ICSP)
Port ICSP memungkinkan pengguna untuk memprogram microcontroller secara langsung, tanpa melalui bootloader. Umumnya pengguna Arduino tidak melakukan ini sehingga ICSP tidak terlalu dipakai walaupun disediakan.
IC 1 – Microcontroller Atmega
Komponen utama dari papan Arduino, di dalamnya terdapat CPU, ROM dan RAM.
X-1 Sumber Daya Eksternal
Jika hendak disuplai dengan sumber daya eksternal, papan Arduino dapat diberikan tegangan DC antara 9-12V.
6 Pin Input Analog (0-5)
Pin ini sangat berguna untuk membaca tegangan yang dihasilkan oleh sensor analog, seperti sensor suhu. Program dapat membaca nilai sebuah pin input antara 0 – 1023, dimana hal itu mewakili nilai tegangan 0 – 5V.
Tanpa melakukan konfigurasi apapun, sebuah papan Arduino dapat langsung disambungkan ke sebuah komputer melalui kabel USB. Selain berfungsi sebagai penghubung untuk pertukaran data, kabel USB ini juga akan mengalirkan arus DC 5 Volt kepada papan Arduino sehingga praktis tidak diperlukan sumber daya dari luar.
Saat mendapat suplai daya, lampu LED indikator daya pada papan Arduino akan menyala menandakan bahwa ia siap bekerja. Pada papan Arduino Uno terdapat sebuah LED kecil yang terhubung ke pin digital no 13. LED ini dapat digunakan sebagai output membuat sebuah program dan ia membutuhkan sebuah penanda dari jalannya program tersebut. Ini adalah cara yang praktis saat melakukan uji coba. Umumnya microcontroller pada papan Arduino telah memuat sebuah program kecil yang akan menyalakan LED tersebut berkedip-kedip dalam jeda satu detik. Jadi sangat mudah untuk menguji apakah sebuah papan Arduino baru dalam kondisi baik atau tidak, cukup sambungkan papan itu dengan sebuah komputer dan perhatikan apakah LED indikator daya menyala konstan dan LED dengan pin-13 itu menyala berkedip-kedip.
2.5 Mikrokontroller
2.5.1 Mikrokontroller Arduino Uno ATMega328
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).
Peranti ini dapat dimanfaatkan untuk mewujudkan rangkaian elektronik dari yang sederhana hingga yang kompleks.
Pengendalian LED hingga pengontrolan robot dapat di implementasikan dengan menggunakan papan yang berukuran relatif kecil ini. Arduino uno mengandung mikroprosesor (berupa atmel AVR) dan dilengkapi dengan oscillator 16 MHZ (yang memungkinkan operasi berbasis waktu dilaksanakan dengan tepat), dan regulator (pembangkit tegangan) 5 volt. Sejumlah pin tersedia di papan. Pin 0 hingga 13 digunakan untuk isyarat digital, yang hanya bernilai 0 atau 1. Pin A0-A5 digunakan untuk isyarat analog. Arduino Uno dilengkapi dengan static random acces memory (SRAM) berukuran 1 KB untuk memegang data, flash memory berukuran 32KB, dan erasable programmable read-only memory (EEPROM) untuk menyimpan perintah.
2.5.2 Arsitektur ATMega 328
Untuk memberikan gambaran mengenai apa saja yang terdapat di dalam sebuah microcontroller, pada gambar berikut ini diperlihatkan contoh diagram blok sederhana dari microcontroller ATmega328 (dipakai pada Arduino Uno).
UART (Antarmuka Serial)
2 KB RAM 32 KB RAM
Gambar 2.2 Arsitektur ATMega 328
Blok-blok di atas dijelaskan sebagai berikut:
1. Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) adalah antar muka yang digunakan untuk komunikasi serial seperti pada RS-232, RS-422 dan RS-485.
2. 2KB RAM pada memory kerja bersifat volatile (hilang saat daya dimatikan), digunakan oleh variable-variabel di dalam program.
3. 32KB RAM flash memory bersifat non-volatile, digunakan untuk menyimpan program yang dimuat dari komputer. Selain program, flash memory juga menyimpan bootloader. Bootloader adalah program inisiasi yang ukurannya kecil, dijalankan oleh CPU saat daya dihidupkan. Setelah bootloader selesai dijalankan, berikutnya program di dalam RAM akan dieksekusi.
4. 1KB EEPROM bersifat non-volatile, digunakan untuk menyimpan data yang tidak boleh hilang saat daya dimatikan. Tidak digunakan pada papan Arduino.
5. Central Processing Unit (CPU), bagian dari microcontroller untuk menjalankan setiap instruksi dari program.
6. Port input/output, pin-pin untuk menerima data (input) digital atau analog, dan mengeluarkan data (output) digital atau analog.
1 KB
EEPROM CPU
Port Input//Outpuut
Deskripsi Arduino Uno :
Mikrokontroller Atmega 328
Operasi Voltage 5V
Input Voltage 7 – 12 V (rekomendasi) Input Voltage 6 – 20 V (limits)
I/O 14 pin (6 pin untuk PWM)
Arus 50 mA
Flash Memory 32 KB
Bootloader SRAM 2 KB
EEPROM 1 KB
Kecepatan 16 hz
Tabel 2.1 Deskripsi arduino uno
2.6 LCD (Liquid Crystal Display)
Liquid Crystal Display (LCD) adalah komponen yang dapat menampilkan tulisan. Salah satu jenisnya memiliki dua baris dengan setiap baris terdiri atas enam belas karakter, atau biasa disebut LCD 16x2. Layar LCD merupakan suatu media penampilan data yang sangat efektif dan efisien dalam penggunaannya.
Untuk menampilkan sebuah karakter pada layar LCD diperlukan beberapa
rangakaian tambahan. Untuk lebih memudahkan para pengguna, maka beberapa perusahaan elektronik menciptakan modul LCD.
LCD dibagi menjadi dua bagian yaitu bagian depan panel LCD yang terdiri dari banyak dot atau titik LCD dan mikrokontroler yang menempel pada bagian belakang panel LCD yang berfungsi untuk mengatur titik-titik LCD sehingga dapat menampilkan huruf, angka, dan simbol khusus yang dapat terbaca.
LCD berukuran 16 karakter x 2 baris dengan fasilitas backlighting memiliki 16 pin yang terdiri dari 8 jalur data, 3 jalur kontrol dan jalur-jalur catu daya, dengan fasilitas pin yang tersedia maka LCD 16 x 2 dapat digunakan secara maksimal untuk menampilkan data yang dikeluarkan oleh mikrokontroler, secara ringkas fungsi pin-pin pada LCD dituliskan pada Tabel 2.1.
Tabel 2.2 Konfigurasi Pin LCD 16x
Sumber: http://kuliahinterface.blogspot.co.id/2011/10/septian-enggar-s.html
2.7 Prinsip Kerja Lux Meter
Lux meter merupakan alat ukur yang digunakan untuk mengukur kuat penerangan (tingkat penerangan) pada suatu area atau daerah tertentu. alat ini dalam memperlihatkan hasil pengukurannya dalam format digital. Alat ini terdiri dari rangka, sebuah sensor. Sensor tersebut diletakkan pada sumber cahaya yang akan diukur intensitasnya. Cahaya akan menyinari sensor sebagai energi yang diteruskan oleh sensor menjadi arus listrik. Makin banyak cahaya yang diserap oleh sensor, arus yang dihasilkan semakin besar. Sensor yang digunakan pada alat ini adalah BH1750. Sensor ini termasuk kedalam jenis sensor cahaya atau optik.
BH1750 lebih akurat dan mudah digunakan. Prinsip kerja dari lux meter adalah mengubah energi dari foton menjadi elektron. Idealnya satu foton dapat membangkitkan satu elektron. Cahaya akan menyinari sensor yang kemudian akan ditangkap sebagai energi yang diteruskan oleh sel foto menjadi energi listrik.
BAB III
PERANCANGAN DAN SISTEM KERJA RANGKAIAN
3.1 Diagram Blok Rangkaian
Sensor Cahaya
BH1750 Arduino Uno LCD
Adaptor Supply 12 Volt
Gambar 3.1. Diagram Blok Rangkaian
Diagram blog rangkaian ini merupakan gambaran alur cara kerja suatu alat yang dibuat. Dimana, saat alat terhubung ke arus pln maka cahaya yang mengenai sensor akan dikirim dan diproses oleh arduino dan ditampilkannya melalui LCD.
LCD akan menampilkan berapa bersar intensitas cahaya yang mengenai sensor di suatu tempat tersebut dengan satuan kerja alat lux. Namun lux tidak bisa dijadikan sebagai ukuran untuk mengetahui kekuatan sebuah lampu, hanya dapat dijadikan sebagai angka patokan ketika cahaya jatuh untuk menerangi bidang tertentu.
Fungsi dari tiap blok :
1. Blok Sensor cahaya BH1750 : Sebagai elemen yang diukur
3. Blok LCD 6x12 : Sebagai penampil hasil pengukuran 4. Power Supply : Sebagai sumber tegangan
3.2 Perancangan Sensor BH1750
Sensor cahaya BH1750 intensitas sensor modul dengan 16 bit AD converter (ADC) built-in yang dapat langsung output sinyal digital, tidak ada kebutuhan untuk perhitungan yang rumit. Sensor BH1750 ini lebih akurat dan lebih mudah untuk menggunakan, dari pada menggunakan versi foto dioda, atau ldr sederhana yang hanya output tegangan dan perlu dihitung untuk mendapatkan data intensitas. Dengan BH1750 intensitas Light Sensor dapat langsung diukur dengan keluaran luxmeter (lx), tanpa perlu untuk membuat untuk membuat perhitungan. Rangkaian BH1750 dapat dilihat pada gambar berikut :
sese
Gambar 3.2 Skematik Sensor BH1750
Pada gambar 3.2 Vcc sensor dihubungkan ke Vcc (5V) arduino, Addr dan GND pada sensor dihubungkan ke GND arduino, pin SCL dihubungkan ke pin A5 arduino, pin SDA pada sensor dihubungkan ke pin A4 arduino, dan DVI pada sensor merupakan kontrol Addr dan Vcc. Saat Vcc ≤0,7 V maka Addr 0x23 high dan Addr 0x5c low, tetapi sebaliknya saat Vcc ≥0,7 secara otomatis Aadr aktif menjadi 0x5c dan Addr 0x23 menjadi low.
Sensor BH1750 vcc
addr gnd
scl dvi sda
3.3 Rangkaian Skematik Alat
Rangkaian ini merupakan rangkaian yang digunakan pada alat yang dibuat agar alat dapat diaktifkan dan melakukan pengukuran pada intensitas cahaya sesuai dengan kombinasi yang diberikan. Rangkaian alat dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 3.3 Rangkaian Skematik Alat
Pada gambar 3.3 dijelaskan bahwa pin-pin arduino 8, 9, 4, 5, 6, dan 7 terhubung ke pin LCD yaitu RS, E, D4, D5, D6, dan D7. Sedangkam RW, VSS pada LCD
terhubung ke Ground, dan VDD, VEE pada LCD terhubung pada VCC (5V).
Serta pin A4 pada arduino terhubung ke pin 6 pada sensor BH1750, dan pin A5 pada arduino terhubung ke pin 4 pada sensor BH1750.
3.4 Flowchart Program
Mulai
Inisialisasi Data
Pembacaan Sensor
Selesai Tampilkan Pembacaan di
LCD
Gambar 3.4 Flowchart diagram sensor BH1750
BAB IV
ANALISA DAN PENGUJIAN
Dalam Bab ini akan dibahas tentang pengujian berdasarkan perencanaan dari sistem yang dibuat. Program pengujian disimulasikan di suatu sistem yang sesuai.
Pengujian ini dilaksanakan untuk mengetahui kehandalan dari sistem dan untuk mengetahui apakah sudah sesuai dengan perencanaan atau belum. Pengujian pertama-tama dilakukan secara terpisah, dan kemudian ke dalam dilakukan ke dalam sistem yang telah terintegrasi.
Pengujian yang dilakukan pada bab ini antara lain:
1. Pengujian Minimum Sistem Arduino Uno dengan LCD 2. Pengujian Rangkain Sensor Cahaya BH1750 dengan LCD
4.1 Pengujian Minimum Sistem Arduino Uno dengan LCD
Rangkaian arduino pada penelitian ini berfungsi untuk menampilkan informasi berupa tulisan dan data dari sensor yang dibaca oleh mikrokontroler. Untuk mengetahui apakah rangkaian LCD yang telah dibuat dapat bekerja sesuai yang diinginkan maka dilakukan pengujian rangkaian LCD yang dihubungkan dengan minimum sistem Arduino Uno. Peralatan yang dibutuhkan untuk melakukan pengujian ini yaitu :
2. Kabel data Arduino Uno R3 3. Rangkaian LCD 16 x 2 4. Software Arduino IDE
Blok diagram pengujian rangkaian LCD dengan Arduino :
Gambar 4.1 Blok Diagram Pengujian Rangkaian LCD Indikator
Langkah-langkah melakukan pengujian rangkaian LCD Indikator : 1. Buka aplikasi Arduino IDE
2. Selanjutnya akan muncul tampilan awal “sketch_xxxxxx” secara otomatis seperti pada langkah sebelumnya.
3. Mengetikkan listing program untuk pengujian rangkaian LCD seperti pada gambar 4.2.
Laptop Kabel Data
Arduino
Arduino Uno
LCD 16 x 2
Gambar 4.2 Listing Program
4. Klik Sketch Verify. Kemudian akan muncul kotak dialog untuk menyimpan file project yang baru dibuat. Dapat dilihat pada gambar 4.3.
Gambar 4.3 Kotak Dialog menyimpan Program
5. Kalau sudah tidak ada error, maka klik ikon Upload atau Ctrl + U. Dapat dilihat pada gambar 4.4. berikut :
Gambar 4.4 Proses Uploading Program Dari Komputer Ke Arduino
Hasil dan Analisa :
Pada uji coba rangkaian Arduino Uno terhubung dengan LCD, diperlukan pemanggilan library “#include <LiquidCrystal.h>” yang berfungsi untuk menambahkan fungsi-fungsi program menampilkan karakter pada LCD.
Kemudian “LiquidCrystal lcd(8,9,4,5,6,7);” adalah listing program untuk pengaturan letak pin-pin kaki LCD dihubungkan ke pin-pin Arduino Uno.
Penulisan pin-pin ini harus sesuai antara program dengan alat yang telah dipasang. Selanjutnya “lcd_begin(16,2);” yaitu pengaturan jumlah baris dan kolom sesuai LCD yang digunakan. Karena yang digunakan yaitu LCD 16x2 karakter, maka penulisan pada program ini yaitu “lcd_begin(16,2);”. Apabila menggunakan LCD yang berukuran 16 x 2, maka pada program seharusnya tertulis “lcd_begin(16,2);”.
Untuk menuliskan “Metrologi” pada baris atas, dituliskan perintah
“lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Metrologi");” yang artinya penulisan karakter
“Metrologi” dimulai dari kolom pertama dan baris pertama (0,0). Angka 0 menyatakan dari awal kolom dan awal baris. Apabila menginginkan penulisan pada baris kedua, yaitu menggunakan perintah “lcd.setCursor(0,1); lcd.print ("angkatan 2014"); Secara keseluruhan hasil keluaran listing program yang ditunjukkan pada gambar 4.5.
Gambar 4.5 foto hasil pengujian
4.2 Pengujian Sensor Cahaya BH1750 dengan LCD
Sensor cahaya BH1750 merupakan komponen utama pada pembuatan alat ukur intensitahs cahaya ini. Sensor mempunyai fungsi untuk mengukur cahaya di dalam ruangan/rumah/di sekitar sensor. Untuk mengetahui nilai dari data sensor tersebut, dibutuhkan LCD sebagai media untuk menampilkan data sensor dalam bentuk huruf dan angka. Untuk mengetahui apakah rangkaian sensor cahaya BH1750 ini sudah bekerja dengan baik atau belum, maka perlu dilakukan pengujian pada tahap ini. Peralatan yang dibutuhkan untuk melakukan pengujian ini yaitu :
1. Minimum Sistem Arduino Uno 2. Kabel data Arduino Uno 3. Rangkaian Sensor suhu LM35 4. Software Arduino IDE
Gambar 4.6 Blok Diagram Pengujian Rangkaian Sensor Cahaya BH170 dengan Arduino
Langkah-langkah melakukan pengujian rangkaian sensor cahaya BH1750 dengan arduino :
1. Buka aplikasi Arduino IDE
2. Selanjutnya akan muncul tampilan awal “sketch_xxxxxx” secara otomatis seperti pada langkah sebelumnya.
3. Mengetikkan listing program untuk pengujian rangkaian sensor cahaya BH1750 dengan arduino seperti pada gambar 4.7 berikut :
Gambar 4.7 listing program pengujian sensor cahaya BH1750 dengan Arduino
Laptop pp
Kabel Data Arduino
Arduino Uno Sensor Cahaya BH1750
LCD 16 x 2
4. Klik Sketch Verify. Kemudian akan muncul kotak dialog untuk menyimpan file project yang baru dibuat. Dapat dilihat pada gambar 4.8.
Gambar 4.8 Kotak Dialog menyimpan Program
5. Kalau sudah tidak ada error, maka klik ikon Upload atau Ctrl + U.
Dapat dilihat pada gambar 4.9. berikut
Gambar 4.9 Proses Uploading Program Dari Komputer Ke Arduino
4.3 Data Hasil Pengujian Intensitas Bola
Bola lampu yang digunakan dalam pengujian ini difungsikan sebagai media dalam pengukuran intensitas cahaya. Pengukuran ini diperluhkan untuk mengetahui intesitas cahaya dari beberapa bola lampu dengan daya dan merk berbeda. Hal ini diperluhkan agar mengetahui perbandingan dari daya yang besar dengan merk
bola lampu yang tidak terkenal, dan daya yang kecil dengan merk bola lampu yang terkenal.
Blok diagram pengujian rangkaian LCD dengan Arduino :
\
Gambar 4.10 Blok Diagram Pengujian Intensitas Bola Lampu
Data hasil pengujian menggunakan alat ukur intensitas cahaya menggunakan sensor BH1750:
No Daya (watt) Merk Sensor BH1750 (lx)
1. 5 Kawachi Lumax 2354
2. 8 Winova 1565
3. 11 Hanochs 3258
4. 20 Omi 2468
5. 26 Chiyoda 2354
6. 36 Sunsonic 3034
PSA Cok sambung Vitting
Bola lampu variasi
Alat ukur sensor cahaya BH1750
Gambar 4.11 Hasil perngujian rangkaian alat ukur intensitas cahaya dengan menggunakan sensor BH1750
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari uraian teori dan pengujian yang telah dilakukan, maka dengan ini dapat diambil beberapa kesimpulan :
1. Alat ukur intensitas cahaya menggunakan sensor BH1750 memiliki batas kemampuan dimana, alat tersebut tidak dapat secara cepat untuk stabil.
Membutuhkan 3-5 menit dalam pengukurannya.
2. Jarak antara bola lampu dengan alat uji sensor BH1750, sudut penyinaran, waktu pengujian, daya bola lamu, merk bola lampu, sinar lainnya, luas ruangan, dan usia bola bola lampu sangat mempengaruhi pembacaan intensitas bola lampu.
3. Lux meter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besarnya intensitas ruangan dalam suatu tempat agar memperoleh pencahayaan yang baik.
4. Alat ukur intensitas cahaya menggunakan sensor BH1750 ini tidak dapat dijadikan sebagai patokan untuk ukuran kekuatan sebuah bola lampu. alat ukur ini hanya hanya dapat dijadikan sebagai angka patokan ketika cahaya jatuh untuk menerangi bidang tertentu (meter persegi) pada jarak tertentu dari sumber lampu.
5. Nilai Lux di satu titik kecil maka akan terlihat cahaya yang sangat terang.
Tetapi bila titik tersebut dibuat lebih lebar maka nilai Lux akan menurun karena hasil akhir dari intensitas pencahayaan lebih redup dengan pembiasan.
6. Papan Arduino pada pengujian ini berfungsi untuk melakukan proses pengolahan data dalam pembacaan alat ukur intensitas cahaya.
7. Komunikasi I2C antara arduino dan sensor membuat komponen LCD dalam pengujian ini digunakan sebagai media tampilan dari hasil pembacaan yang sudah diproses oleh arduino.
8. Alat ini biasa digunakan pada bidang arsitektur, industri, fotografi, biologi dan lain-lain.
5.2 Saran
1. Supaya rangkaian yang digunakan tidak terganggu, sebaiknya alat ini dikemas dalam bentuk yang lebih aman dan terlindungi, sehingga penggunaannya lebih efektif.
2. Dalam penulisan tugas akhir ini, terdapat banyak kekurangan, baik dari segi penulisan maupun cara penulis dalam membahasnya, untuk itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan.
DAFTAR PUSTAKA
Alonso, Marcelo dan Edward J. 1979. Dasar Dasar Fisika Universitas. Jakarta:
Erlangga
Istiyono,Edi. 2005. Fisika. Klaten : PT Intan Pariwara
Malvino, Paul Albert, Prinsip-Prinsip Elektronika Jilid I, Diterjemahkan oleh Sahat Pakpahan, Erlangga, Jakarta,1996.
Millman, Halkias, Elektronika Terpadu, Erlangga ,Jakarta, 1993.
PBE, Tim penyusun, 2013. Modul Praktikum Instrumen dan Pengukuran.
Bandar Lampung: Universitas Lampung
Purwanto, Budi. 2000. Fisika Dasar: Teori dan Implementasinya. Solo:
Tiga Serangkai
Roger L. Tokheim, Sutisna, Prinsip-Prinsip Digital Edisi Kedua, Erlangga, 1994.
Tranggono, Agus dkk. 2003. Sains Fisika. Jakarta : Bumi Aksara
Listing Program datasheetlcd16x2.pdf datasheetarduinouno.pdf datasheetsensorbh1750.pdf
LAMPIRAN I
(LISTING PROGRAM)
*/
Advanced BH1750 library usage example
This example had some comments about advanced usage features.
Connection:
VCC -> 5V (3V3 on Arduino Due, Zero, MKR1000, etc) GND -> GND
SCL -> SCL (A5 on Arduino Uno, Leonardo, etc or 21 on Mega and Due) SDA -> SDA (A4 on Arduino Uno, Leonardo, etc or 20 on Mega and Due) ADD -> GND or VCC (see below)
ADD pin uses to set sensor I2C address. If it has voltage greater or equal to 0.7VCC voltage (as example, you've connected it to VCC) - sensor address will be
0x5C. In other case (if ADD voltage less than 0.7 * VCC) - sensor address will be 0x23 (by default).
*/
#include <Wire.h>
#include <BH1750.h>
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7);
// RS,E,D4, D5,D6,D7 ==> LCD
/*
BH1750 can be physically configured to use two I2C addresses:
- 0x23 (most common) (if ADD pin had < 0.7VCC voltage) - 0x5C (if ADD pin had > 0.7VCC voltage)
Library use 0x23 address as default, but you can define any other address.
If you had troubles with default value - try to change it to 0x5C.
*/
BH1750 lightMeter(0x23);
void setup(){
Serial.begin(9600);
lcd.begin(16, 2);
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print(" Metrologi");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("angkatan 2014");
delay(2000);
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print(" MONIKA");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(" 142411007 ");
delay(2000);
/*
BH1750 had six different measurment modes. They are divided in two groups - continuous and one-time measurments. In continuous mode, sensor continuously
measures lightness value. And in one-time mode, sensor makes only one measurment, and going to Power Down mode after this.
Each mode, has three different precisions:
- Low Resolution Mode - (4 lx precision, 16ms measurment time) - High Resolution Mode - (1 lx precision, 120ms measurment time) - High Resolution Mode 2 - (0.5 lx precision, 120ms measurment time)
By default, library use Continuous High Resolution Mode, but you can set any other mode, by define it to BH1750.begin() or BH1750.configure() functions.
[!] Remember, if you use One-Time mode, your sensor will go to Power Down mode
each time, when it completes measurment and you've read it.
Full mode list:
BH1750_CONTINUOUS_LOW_RES_MODE
BH1750_CONTINUOUS_HIGH_RES_MODE (default) BH1750_CONTINUOUS_HIGH_RES_MODE_2
BH1750_ONE_TIME_LOW_RES_MODE BH1750_ONE_TIME_HIGH_RES_MODE BH1750_ONE_TIME_HIGH_RES_MODE_2
*/
lightMeter.begin(BH1750_CONTINUOUS_HIGH_RES_MODE);
Serial.println(F("BH1750 Test"));
}
void loop() {
uint16_t lux = lightMeter.readLightLevel();
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Intensitas:");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(lux); lcd.print(" lx");
delay(1000);
}
