1. Tujuan
- Mempermudah
masuk pintu tanpa harus memegang ganggang pintu
- Menghemat waktu masuk ruangan
2. Daftar Komponen
3. Landasan Teori
1. LDR (Light Dependent Resistor)
Light
Dependent Resistor atau disingkat dengan LDR adalah jenis Resistor yang nilai
hambatan atau nilai resistansinya tergantung pada intensitas cahaya yang
diterimanya. Nilai Hambatan LDR akan menurun pada saat cahaya terang dan nilai
Hambatannya akan menjadi tinggi jika dalam kondisi gelap. Dengan kata lain, fungsi
LDR (Light Dependent Resistor) adalah untuk menghantarkan arus listrik jika
menerima sejumlah intensitas cahaya (Kondisi Terang) dan menghambat arus
listrik dalam kondisi gelap.
Prinsip
kerja LDR sangat sederhana tak jauh berbeda dengan variable resistor pada
umumnya. LDR dipasang pada berbagai macam rangkaian elektronika dan dapat
memutus dan menyambungkan aliran listrik berdasarkan cahaya. Semakin banyak
cahaya yang mengenai LDR maka nilai resistansinya akan menurun, dan sebaliknya
semakin sedikit cahaya yang mengenai LDR maka nilai hambatannya akan semakin
membesar. Naik turunnya nilai Hambatan akan sebanding dengan jumlah cahaya yang
diterimanya. Pada umumnya, Nilai Hambatan LDR akan mencapai 200 Kilo Ohm (kΩ)
pada kondisi gelap dan menurun menjadi 500 Ohm (Ω) pada Kondisi Cahaya Terang.
LDR
(Light Dependent Resistor) yang merupakan Komponen Elektronika peka cahaya ini
sering digunakan atau diaplikasikan dalam Rangkaian Elektronika sebagai sensor
pada Lampu Penerang Jalan, Lampu Kamar Tidur, Rangkaian Anti Maling, Shutter
Kamera, Alarm dan lain sebagainya.
- Bagian-Bagian
LDR:
- Grafik
respon LDR:
Dari grafik
tersebut dapat disimpulkan bahwa besarnya hambatan
atau resistansi dari sensor ldr dipengaruhi oleh intensitas cahaya yang
diberikan, dan dapat dilihat bahwa semakin besar intensitas cahaya maka nilai
resistansinya akan semakin kecil dan begitu sebaliknya.
2. LCD (Liquid Crystal Display)
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).
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.
3. LED (Light Emitting Diode)
LED adalah suatu semikonduktor yang memancarkan
cahaya, LED mempunyai kecenderungan polarisasi. LED mempunyai kutub positif dan
negatif (p-n) dan hanya akan menyala bila diberikan arus maju. Ini dikarenakan
LED terbuat dari bahan semikonduktor yang hanya akan mengizinkan arus listrik
mengalir ke satu arah dan tidak ke arah sebaliknya. Bila LED diberikan arus
terbalik, hanya akan ada sedikit arus yang melewati LED. Ini menyebabkan LED
tidak akan mengeluarkan emisi cahaya.
4. 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 |
Bagian-bagian
Arduino UNO :
- Power USB
Digunakan untuk menghubungkan Papan Arduino dengan komputer lewat koneksi USB.
- Power Jack
- Crystal Oscillator
Jumlah cetak menunjukkan 16000 atau 16000 kHz, atau 16 MHz.
- Reset
- Digital Pins I / O
- Analog Pins
- LED Power Indicator
Lampu ini akan menyala dan menandakan Papan Arduino mendapatkan supply listrik dengan baik.
5. 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.
Prinsip kerja 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). Lebih jelasnya perhatikan gambar dibawah ini.
lebar
pulsa kendali telah diberikan, maka poros motor servo akan bergerak atau
berputar ke posisi yang telah diperintahkan, dan berhenti pada posisi tersebut
dan akan tetap bertahan pada posisi tersebut. Jika ada kekuatan eksternal yang
mencoba memutar atau mengubah posisi tersebut, maka motor servo akan mencoba
menahan atau melawan dengan besarnya kekuatan torsi yang dimilikinya (rating
torsi servo). Namun motor servo tidak akan mempertahankan posisinya untuk
selamanya, sinyal lebar pulsa kendali harus diulang setiap 20 ms (mili detik)
untuk menginstruksikan agar posisi poros motor servo tetap bertahan pada
posisinya.
6. Ultrasonic Sensor HC-SR04
Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang
berfungsi untuk mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan
sebaliknya. Cara kerja sensor ini didasarkan pada prinsip dari pantulan suatu
gelombang suara sehingga dapat dipakai untuk menafsirkan eksistensi (jarak)
suatu benda dengan frekuensi tertentu. Disebut sebagai sensor ultrasonik karena
sensor ini menggunakan gelombang ultrasonik (bunyi ultrasonik).
Cara Kerja Sensor Ultrasonik:
Pada sensor ultrasonik, gelombang ultrasonik
dibangkitkan melalui sebuah alat yang disebut dengan piezoelektrik dengan
frekuensi tertentu. Piezoelektrik ini akan menghasilkan gelombang ultrasonik
(umumnya berfrekuensi 40kHz) ketika sebuah osilator diterapkan pada benda
tersebut. Secara umum, alat ini akan menembakkan gelombang ultrasonik menuju
suatu area atau suatu target. Setelah gelombang menyentuh permukaan target,
maka target akan memantulkan kembali gelombang tersebut. Gelombang pantulan
dari target akan ditangkap oleh sensor, kemudian sensor menghitung selisih
antara waktu pengiriman gelombang dan waktu gelombang pantul diterima.
Grafik Sensor :
Berdasarkan grafik di atas dapat disimpulkan bahwa bahwa sensor ultrasonik memiliki kinerja
rendah dalam pengukuranpada jarak yang rendah. Kinerja
sensor memiliki hasil yang akurat untuk pengukuran jarak jauh.
Secara detail, cara kerja sensor ultrasonik adalah sebagai berikut:
- Sinyal
dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan frekuensi tertentu dan dengan
durasi waktu tertentu. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas 20kHz. Untuk
mengukur jarak benda (sensor jarak), frekuensi yang umum digunakan adalah
40kHz.
- Sinyal
yang dipancarkan akan merambat sebagai gelombang bunyi dengan kecepatan
sekitar 340 m/s. Ketika menumbuk suatu benda, maka sinyal tersebut akan
dipantulkan oleh benda tersebut.
- Setelah gelombang pantulan sampai di alat penerima, maka sinyal tersebut akan diproses untuk menghitung jarak benda tersebut. Jarak benda dihitung berdasarkan rumus :
S = 340.t/2
dimana S merupakan jarak antara sensor ultrasonik dengan benda (bidang pantul), dan t adalah selisih antara waktu pemancaran gelombang oleh transmitter dan waktu ketika gelombang pantul diterima receiver.
7. 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. Jarak komunikasi yang digunakan tidak lebih dari 15 meter dengan kecepatan 20 kb/s.
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.
4. Flowchart
// Master
#include
<LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal
lcd(12,11,5,4,3,2);
const
int pinTrigger = 7;
const
int pinEcho = 6;
float
durasi, jarak, nilai;
int
LDR = A4;
void
setup(){
pinMode(pinEcho,
INPUT);
pinMode
(pinTrigger, OUTPUT);
lcd.begin(16,2);
Serial.begin(9600);
lcd.clear();
lcd.print("Made
by :");
lcd.setCursor
(0,2);
lcd.print("7th
group");
lcd.setCursor
(0,0);
delay
(2000);
}
void
loop(){
digitalWrite(pinTrigger,LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(pinTrigger,
HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(pinTrigger,LOW);
delayMicroseconds(10);
durasi
= pulseIn(pinEcho, HIGH);
jarak
= ((durasi*0.034)/2);
nilai
= analogRead(LDR);
float
tegangan_hasil = 5.0 * nilai / 1024;
if(jarak<=12
&& tegangan_hasil>4.8){
lcd.clear();
lcd.print("Automatic
Door:");
lcd.setCursor
(0,2);
lcd.print("Door
Open");
lcd.setCursor(0,1);
Serial.print("1");
delay(100);
}
else{
lcd.clear();
lcd.print("Automatic
Door:");
lcd.setCursor(0,2);
lcd.print("Door
Closed");
lcd.setCursor(0,1);
Serial.print("2");
delay(100);
}
}
//Slave
#include
<Servo.h>
#define
led 6
Servo
servo;
void
setup() {
servo.attach(5);
pinMode(led,OUTPUT);
Serial.begin(9600);
}
void
loop() {
if(Serial.available()>0){
int
data = Serial.read();
if(data=='1'){
servo.write(95);
digitalWrite(led,HIGH);
delay
(10);
}
else{
servo.write(5);
digitalWrite(led,LOW);
delay
(10);
}
6. Rangkaian Simulasi
Prinsip pada simulasi rangkaian “Automatic Door”, menggunakan 2 arduino sebagai master dan slave dengan menggunakan komunikasi secara UART. Lalu menggunakan 2 buah sensor yaitu sensor LDR sebagai inputan analog dan sensor Ultrasonic HC-SR04 sebagai input digital. Sedangkan untuk output digital menggunakan LCD serta output analog menggunakan LED dan Motor.
Sensor LDR berfungsi sebagai input analog pada arduino master, sensor ini bekerja tergantung intensitas cahaya yang diterimanya. Semakin besar intensitas cahaya maka semakin kecil nilai resistansinya dan begitu sebaliknya. Data yang diterima dari analog pin ke master diolah oleh arduino master dengan fungsinya sebagai ADC dan dibaca oleh sistem, dengan menggunakan rumus 5.0*analogRead(LDR)/1024. Nilai analogRead memiliki rentang 0 sampai 1023, oleh karena itu, nilainya disederhanakan dengan membagi dengan 1024 dan didapatkan nilai pembacaan LDR dengan satuan volt.
Selanjutnya pada sensor ultrasonik, yang berfungsi sebagai input digital pada arduino master, terjadi pengesetan on-off pada pin trigger, sehingga timbul pulsa ke sensor, lalu, dibaca pada pin echo high. Pada potensiometer bernilai 0 maka tidak ada hambatan sehingga tegangan masuk ke sensor ultrasonic, dan sensor akan aktif. Apabila ada objek didekatnya maka akan dipantulkan kembali gelombang ultrasonic tersebut, sehingga dapat dibaca oleh sensor dan data akan diolah arduino master.
Jika jarak objek pada sensor ultrasonic berjarak kecil sama dengan 12 cm dan hasil dari voltase LDR besar dari 4.8 maka akan menampilkan “DOOR OPENED” pada LCD. Lalu master akan mengirim data secara serial ke slave dengan kode 1. Jika salah satu atau kedua kondisi tidak terpenuhi, maka master mengirim data secara serial ke slave dengan kode 2 maka akan menampilkan “DOOR CLOSED” pada LCD.
Arduino slave akan menerima data serial yang dikirimkan oleh arduino master, pada saat data serial yang dibaca kode 1, maka arduino slave akan memerintahkan LED untuk menyala yang merupakan pertanda bahwa pintu terbuka dan motor servo bergerak menuju ke 95 derajat, dan jika sebaliknya yang dibaca selain kode 1, maka LED akan mati dan motor servo akan menuju ke 5 derajat. Keadaan LED dan perputaran motor servo digunakan sebagai penanda pintu terbuka atau tertutup.
9. Link Download
Download Rangkaian Simulasi - DOWNLOAD
Download Video Praktikum - DOWNLOAD
Download Program Arduino Master - DOWNLOAD
Tidak ada komentar:
Posting Komentar