Tujuan dari simulasi alat ini adalah merancang dan membangun prototype yang mampu menggerakan atap jemuran secara otomatis sesuai dengan kondisi yang didapat supaya melindungi jemuran agar tetap mengering dengan menggunakan mikrokontroler Arduino yang dilengkapi dengan sensor dan alat pendukung lain.

2. DAFTAR KOMPONEN [kembali]

3. DASAR TEORI [kembali]

1. Universal Asynchronous Receiver Transmitter (UART)

UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) adalah bagian perangkat keras komputer yang menerjemahkan antara bit-bit paralel data dan bit-bit serial. UART biasanya berupa sirkuit terintegrasi yang digunakan untuk komunikasi serial pada komputer atau port serial perangkat periperal.

Cara Kerja Komunikasi UART

Data dikirimkan secara paralel dari data bus ke UART1. Pada UART1 ditambahkan start bit, parity bit, dan stop bit kemudian dimuat dalam satu paket data. Paket data ditransmisikan secara serial dari Tx UART1 ke Rx UART2. UART2 mengkonversikan data dan menghapus bit tambahan, kemudia di transfer secara parallel ke data bus penerima.

a. Arduino

Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang di dalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Arduino yang kita gunakan dalam praktikum ini adalah Arduino Uno yang menggunakan chip AVR ATmega 328P. Dalam memprogram Arduino, kita bisa menggunakan komunikasi serial agar Arduino dapat berhubungan dengan komputer ataupun perangkat lain.

Adapun spesifikasi dari Arduino Uno ini adalah sebagai berikut :

Microcontroller ATmega328P

Operating Voltage 5 V

Input Voltage (recommended) 7 – 12 V

Input Voltage (limit) 6 – 20 V

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 of which 0.5 KB used by bootloader

SRAM 2 KB

EEPROM 1 KB

Clock Speed 16 MHz

Tabel 1. Datasheet arduin0

Berikut merupakan fungsi masing-masing komponen yang ada pada arduino. yaitu:

1) USB Soket/Power USB

USB Soket/Power USB digunakan untuk memberikan catu daya ke Papan Arduino menggunakan kabel USB dari komputer. Selain menjadi port catu daya, USB juga memiliki berfungsi untuk:

i. Memuat program dari komputer ke dalam board Arduino.

ii. Komunikasi serial antara papan Arduino dan komputer begitu juga sebaliknya.

Pada versi lebih lama Arduino terdapat sambungan SV1 Sambungan atau jumper untuk memilih sumber daya yang digunakan, 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.

2) Power (Barrel Jack)

Papan Arduino dapat juga diberikan colokan catu daya secara langsung dari sumber daya AC dengan menghubungkannya ke Barrel Jack yang tersedia. Tegangan maksimal yang dapat diberikan kepada Arduino maksimal 12volt dengan range arus maksimal 2A (Agar regulator tidak panas).

3) Voltage Regulator

Fungsi dari voltage regulator adalah untuk mengendalikan atau menurunkan tegangan yang diberikan ke papan Arduino dan menstabilkan tegangan DC yang digunakan oleh prosesor dan elemen-elemen lain.

4) Crystal Oscillator

Kristal (quartz crystal oscillator), jika mikrokontroler dianggap sebagai sebuah otak, maka kristal adalah jantung-nya karena komponen ini menghasilkan detak-detak yang dikirim kepada mikrokontroler agar melakukan sebuah operasi untuk setiap detak-nya. Kristal ini dipilih yang berdetak 16 juta kali per detik (16MHz).

Crystal oscillator membantu Arduino dalam hal yang berhubungan dengan waktu. Bagaimana Arduino menghitung waktu? Jawabannya adalah, dengan menggunakan crystal oscillator. Angka yang tertulis pada bagian atas crystal 16.000H9H berarti bahwa frekuensi dari oscillator tersebut adalah 16.000.000 Hertz atau 16 MHz.

5) 5, 17 Arduino Reset

Kita dapat mereset papan arduino, misalnya memulai program dari awal. Terdapat dua cara untuk mereset Arduino Uno. Pertama, dengan menggunakan reset button (17) pada papan arduino. Kedua, dengan menambahkan reset eksternal ke pin Arduino yang berlabel RESET (5). Perhatikan bahwa tombol reset ini bukan untuk menghapus program atau mengosongkan mikrokontroler.

6) 3.3V (6) − Supply 3.3 output volt

7) 5V (7) − Supply 5 output volt

Sebagaian besar komponen yang digunakan papan Arduino bekerja dengan baik pada tegangan 3.3 volt dan 5 volt.

8) GND (8)(Ground) – Ada beberapa pin GND pada Arduino, salah satunya dapat digunakan untuk menghubungkan ground rangkaian.

9) Vin (9) – Pin ini juga dapat digunakan untuk memberi daya ke papan Arduino dari sumber daya eksternal, seperti sumber daya AC.

10) 10 Analog pins

Papan Arduino Uno memiliki enam pin input analog A0 sampai A5. Pin-pin ini dapat membaca tegangan dan sinyal yang dihasilkan oleh sensor analog seperti sensor kelembaban atau temperatur dan mengubahnya menjadi nilai digital yang dapat dibaca oleh mikroprosesor. Program dapat membaca nilai sebuah pin input antara 0 – 1023, dimana hal itu mewakili nilai tegangan 0 – 5V.

11) Main microcontroller

Setiap papan Arduino memiliki Mikrokontroler (11). Kita dapat menganggapnya sebagai otak dari papan Arduino. IC (integrated circuit) utama pada Arduino sedikit berbeda antara papan arduino yang satu dengan yang lainnya. Mikrokontroler yang sering digunakan adalah ATMEL. Kita harus mengetahui IC apa yang dimiliki oleh suatu papan Arduino sebelum memulai memprogram arduino melalui Arduino IDE. Informasi tentang IC terdapat pada bagian atas IC. Untuk mengetahui kontruksi detai dari suatu IC, kita dapat melihat lembar data dari IC yang bersangkutan.

12) 12 ICSP pin

Kebanyakan, ICSP (12) adalah AVR, suatu programming header kecil untuk Arduino yang berisi MOSI, MISO, SCK, RESET, VCC, dan GND. Hal ini sering dirujuk sebagai SPI (Serial Peripheral Interface), yang dapat dipertimbangkan sebagai “expansion” dari output. Sebenarnya, kita memasang perangkat output ke master bus SPI.

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.

13) Power LED indicator

LED ini harus menyala jika menghubungkan Arduino ke sumber daya. Jika LED tidak menyala, maka terdapat sesuatu yang salah dengan sambungannya.

14) 14 TX dan RX LEDs

Pada papan Arduino, kita akan menemukan label: TX (transmit) dan RX (receive). TX dan RX muncul di dua tempat pada papan Arduino Uni. Pertama, di pin digital 0 dan 1, Untuk menunjukkan pin yang bertanggung jawab untuk komunikasi serial. Kedua, TX dan RX led (13). TX led akan berkedip dengan kecepatan yang berbeda saat mengirim data serial. Kecepatan kedip tergantung pada baud rate yang digunakan oleh papan arduino. RX berkedip selama menerima proses.

15) Digital I/O

Papan Arduino Uno memiliki 14 pin I/O digital (15), 6 pin output menyediakan PWM (Pulse Width Modulation). Pin-pin ini dapat dikonfigurasikan sebagai pin digital input untuk membaca nilai logika (0 atau 1) atau sebagai pin digital output untuk mengendalikan modul-modul seperti LED, relay, dan lain-lain. Pin yang berlabel “~” dapat digunakan untuk membangkitkan PWM.

16) AREF

AREF merupakan singkatan dari Analog Reference. AREF kadanag-kadang digunakan untuk mengatur tegangan referensi eksternal (antar 0 dan 5 Volts) sebagai batas atas untuk pin input analog input.

b. Liquid Crystal Display(LCD)

Gambar 2. Lcd

Liquid Crystal Display (LCD) adalah sebuah peralatan elektronik yang berfungsi untuk

menampilkan output sebuah sistem dengan cara membentuk suatu citra atau gambaran pada sebuah layar. Secara garis besar komponen penyusun LCD terdiri dari kristal cair (liquid crystal) yang diapit oleh 2 buah elektroda transparan dan 2 buah filter polarisasi (polarizing filter).

Gambar 3. Penampang komponen penyusun LCD

Keterangan:

1. Film dengan polarizing filter vertical untuk memolarisasi cahaya yang masuk.

2. Glass substrate yang berisi kolom-kolom elektroda Indium tin oxide (ITO).

3. Twisted nematic liquid crystal (kristal cair dengan susunan terpilin).

4. Glass substrate yang berisi baris-baris elektroda Indium tin oxide (ITO).

5. Film dengan polarizing filter horizontal untuk memolarisasi cahaya yang masuk.

6. Reflektor cahaya untuk memantulkan cahaya yang masuk LCD kembali ke mata pengamat.

Sebuah citra dibentuk dengan mengombinasikan kondisi nyala dan mati dari pixel-pixel yang menyusun layar sebuah LCD. Pada umumnya LCD yang dijual di pasaran sudah memiliki integrated circuit tersendiri sehingga para pemakai dapat mengontrol tampilan LCD dengan mudah dengan menggunakan mikrokontroler untuk mengirimkan data melalui pin-pin input yang sudah tersedia.

Gambar 4.pin lcd

Tabel 2.fungsi pin lcd

· Register control yang terdapat dalam suatu LCD diantaranya adalah.

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

~Register data yaitu register untuk menuliskan atau membaca data dari atau keDDRAM. Penulisan data pada register akan menempatkan data tersebut keDDRAM sesuai dengan alamat yang telah diatur sebelumnya.

· Pin, kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu LCD (Liquid Cristal Display) diantaranya adalah :

· ~ Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan menggunakan LCD (Liquid Cristal Display) dapat dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit.

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

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

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

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

C .Sensor Kelembapan (Rain Sensor)

Sensor Kelembapan adalah jenis sensor yang berfungsi untuk mendeteksi terjadinya hujan atau tidak, yang dapat difungsikan dalam segala macam aplikasi dalam kehidupan sehari – hari. Dipasaran sensor ini dijual dalam bentuk module sehingga hanya perlu menyediakan kabel jumper untuk dihubungkan ke mikrokontroler atau Arduino.

Prinsip kerja dari module sensor ini yaitu pada saat ada air hujan turun dan mengenai panel sensor maka akan terjadi proses elektrolisasi oleh air hujan. Dan karena air hujan termasuk dalam golongan cairan elektrolit yang dimana cairan tersebut akan menghantarkan arus listrik.

Pada sensor hujan ini terdapat ic komparator yang dimana output dari sensor ini dapat berupa logika high dan low (on atau off). Serta pada modul sensor ini terdapat output yang berupa tegangan pula. Sehingga dapat dikoneksikan ke pin khusus Arduino yaitu Analog Digital Converter.

Dengan singkat kata, sensor ini dapat digunakan untuk memantau kondisi ada tidaknya hujan di lingkungan luar yang dimana output dari sensor ini dapat berupa sinyal analog maupun sinyal digital.

Gambar 5. Sensor kelembaban

· Spesifikasi sensor Kelembapan:

1. Sensor ini bermaterial dari FR-04 dengan dimensi 5cm x 4cm berlapis nikel dan dengan kualitas tinggi pada kedua sisinya

2. Pada lapisan module mempunyai sifat anti oksidasi sehingga tahan terhadap korosi

3. Tegangan kerja masukan sensor 3.3V – 5V

4. Menggunakan IC comparator LM393 yang stabil

5. Output dari modul comparator dengan kualitas sinyal bagus lebih dari 15mA

6. Dilengkapi lubang baut untuk instalasi dengan modul lainnya

7. Terdapat potensiometer yang berfungsi untuk mengatur sensitifitas sensor

8. Terdapat 2 Output yaitu digital (0 dan 1) dan analog (tegangan)

9. Dimensi PCB yaitu 3.2 cm x 1.4 cm

D. Motor Servo

Motor servo adalah sebuah perangkat atau aktuator putar (motor) yang dirancang dengan sistem kontrol umpan balik loop tertutup (servo), sehingga dapat di set-up atau di atur untuk menentukan dan memastikan posisi sudut dari poros output motor. motor servo merupakan perangkat yang terdiri dari motor DC, serangkaian gear, rangkaian kontrol dan potensiometer. Serangkaian gear yang melekat pada poros motor DC akan memperlambat putaran poros dan meningkatkan torsi motor servo, sedangkan potensiometer dengan perubahan resistansinya saat motor berputar berfungsi sebagai penentu batas posisi putaran poros motor servo.

Motor servo dikendalikan dengan memberikan sinyal modulasi lebar pulsa (Pulse Wide Modulation / PWM) melalui kabel kontrol. Lebar pulsa sinyal kontrol yang diberikan akan menentukan posisi sudut putaran dari poros motor servo. Sebagai contoh, lebar pulsa dengan waktu 1,5 ms (mili detik) akan memutar poros motor servo ke posisi sudut 90⁰. Bila pulsa lebih pendek dari 1,5 ms maka akan berputar ke arah posisi 0⁰ atau ke kiri (berlawanan dengan arah jarum jam), sedangkan bila pulsa yang diberikan lebih lama dari 1,5 ms maka poros motor servo akan berputar ke arah posisi 180⁰ atau ke kanan (searah jarum jam).

Gambar 6. servo

e. Sensor LM 35

Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 µA hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC .

Gambar 7. Sensor Suhu LM35

Pada Gambar 7 ditunjukan bentuk dari LM35 tampak depan dan tampak bawah. 3 pin LM35 menujukan fungsi masing-masing pin diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau tengah digunakan sebagai tegangan keluaran atau Vout dengan jangkauan kerja dari 0 Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor LM35 yang dapat digunakan antara 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajad celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut :
VLM35 = Suhu* 10 mV

Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu setiap suhu 1 ºC akan menunjukan tegangan sebesar 10 mV. Pada penempatannya LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat pula disemen pada permukaan akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar 0,01 ºC karena terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan cara seperti ini diharapkan selisih antara suhu udara dan suhu permukaan dapat dideteksi oleh sensor LM35 sama dengan suhu disekitarnya, jika suhu udara disekitarnya jauh lebih tinggi atau jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada pada suhu permukaan dan suhu udara disekitarnya .

Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35:

Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC
Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

4. FLOWCHART [kembali]

MASTER:

SLAVE:

5. LISTING PROGRAM [kembali]

Master

Slave

#MASTER

int pinLm35 = A0;

int pinRain = A1;

float suhuC, hujan;

void setup()

{

pinMode (pinLm35, INPUT);

pinMode (pinRain, INPUT);

Serial.begin(9600);

}

void loop()

{

hujan=digitalRead(pinRain);

suhuC =analogRead((pinLm35)/2.04);

if (suhuC<=25 && hujan==1)

{

Serial.write('1');

}

else

{

Serial.write('2');

}

delay (500);

#SLAVE

#include <Servo.h>

#include <LiquidCrystal.h>

#define ledgreen 13

#define ledyellow 12

#define servo 9;

LiquidCrystal lcd(2, 3, 4, 5, 6, 7);

Servo myservo;

int output;

int suhuC;

void setup()

{

Serial.begin(9600);

pinMode(13,OUTPUT);

pinMode(12,OUTPUT);

lcd.begin(16,2);

lcd.clear();

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("PENDETEKSI HUJAN");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("KELOMPOK 5");

myservo.attach(9);

delay(200);

}

void loop()

{

if (Serial.available() > 0)

{

char data = Serial.read();

if (data == '1')

{

output = map(suhuC, 0,1023, 0,255);

analogWrite(ledgreen, output);

digitalWrite(ledgreen, LOW);

digitalWrite(ledyellow, HIGH);

lcd.clear();

lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print("HUJAN TURUN");

lcd.setCursor(0, 1);

lcd.print("ATAP TERTUTUP");

myservo.write(180);

delay(200);

}

else

{

output = map(suhuC, 0,1023, 0,255);

analogWrite(ledgreen, output);

digitalWrite(ledgreen, HIGH);

digitalWrite(ledyellow, LOW);

lcd.clear();

lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print("HUJAN TIDAK TURUN");

lcd.setCursor(0, 1);

lcd.print("ATAP TERBUKA");

myservo.write(1);

delay(200);

}

6. RANGKAIAN SIMULASI [kembali]

a. Rangkaian Simulasi

b.kondisi hujan tidak turun

c. kondisi hujan turun

7. FOTO ALAT [kembali]

8. VIDEO RANGKAIAN [kembali]

9. VIDEO ALAT [kembali]

10. ANALISA [kembali]

pada modul 4 praktikum mikro prosessor dan mikro kontroller merupakan pembuatan alat demo dengan menggunakan komunikasi UART alat yang dibuat yaitu demonstrasi atap otomatis untuk jemuran berdasarkan intensitas suhu yang terbaca dan kelembaban pada saat itu.

Prinsip kerjanya yaitu:

Sebuah sensor LM 35 di pasang di luar ruangan dimana ia akan membaca intensitas suhu yang ada di luar ruangan tersebut. Secara prinsip sensor akan melakukan pengindraan pada saat perubahan suhu 1⁰ akan menunjukkan tegangan sebesar 10 mv, akibatnya tegangan yang di lewatkan oleh lm35 akan berubah sesuai dengan kenaikan yang ia terima. dimana tegangan yang dilewatkan oleh lm35 akan dibaca oleh pin A0 arduino master. pada semua pin analog arduino terdapat ADC yang berguna untuk mengubah data analog menjadi data digital. data digital yang dihasilkan oleh lm35 akan memiliki rentang 0 sampai dengan 1023. data yang dapat diolah oleh mikro prosesor hanya pada rentang 0 sampai dengan 255 oleh karena itu, data dari Lm35 tadi dilakukan mapping yaitu untuk mengubah nilai dari rentang 0 sampai 1023 menjadi rentang 0 sampai 255. hasil mapping ini akan di beri nama variabel suhuc. selanjutnya sensor hujan akan di pasang pada pin A1 arduino,saat sensor hujan tersebut diberi logika 1 berarti mensimulasikan hujan turun dan saat logika 0 hujan tidak turun,mikro prosessor akan mengolah data yaitu saat nilai suhuc < 25 dan logicstate sensor hujan berlogika 1 maka akan menghasilkan nilai data '1', yang berarti hujan turun saat nilai suhuc >25 akan menghasilkan nilai data '2',maka tidak ada hujan,setelah itu barulah data ini di kirim ke Arduino 2 (Arduino slave)

Pada Arduino 2 (Arduino slave) dipasang 2 buah led pada pin 12,13 dan sebuah servo pada pin 9,serta lcd untuk outputnya. lalu dilakukan mapping " output = map(suhuC, 0,1023, 0,255);;" artinya adalah saat nilai yang masuk tinggi maka nilai suhuc yang dihasilkan adalah nilai terkecil. pada arduino salve akan membaca data yang ia terima dalam bentuk karakter (char) dan diberlakukan dalam kode if dan else. saat nilai if '1' maka arduino slave akan menghidupkan LED 1 dan akan ditampilkan pada LCD statment "Hujan turun atap tertutup" serta akan memberi sinyal pada servo sehingga servo akan bergerak ke kanan yang mensimulasikan atap tertutup. saat nilai else '2' maka arduino slave akan menghidupkan LED 2 dan akan ditampilkan pada LCD statment "diluar redup". saat nilai case '3' maka arduino slave akan menghidupkan 3 LED dan akan ditampilkan pada LCD statment "Hujan tidak turun atap terbuka"dan akan mengirimkan sinyal ke servo untuk bergerak ke kiri posisi 1 derajat yang mensimulasikan atap sedang terbuka.

Universitas Andalas

Project Demo

1. Universal Asynchronous Receiver Transmitter (UART)

e. Sensor LM 35

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Entri yang Diunggulkan

Postingan Populer

Laporkan Penyalahgunaan