PROJECT DEMO MODUL 4



1. Tujuan(BACK)
  • Merancang kandang ayam yang dapat mengatur dan mempertahankan intensitas cahaya di dalamnya secara otomatis.
2. Daftar Komponen(BACK)

a.       LDR

Gambar 1. Sensor LDR

b.      LED


Gambar 2. LED

c.       Buzzer


Gambar 3. Buzzer

d.      LCD

Gambar 4. LCD

e.       Arduino


Gambar 5. Arduino UNO

3. Landasan Teori(BACK)

1.        Light Dependent Resistor (LDR)

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.


Gambar 6. Simbol dan Bentuk LDR

Bagian-bagian LDR:

Gambar 7. Bagian-Bagian LDR

Grafik respon LDR :

Gambar 8. Grafik Respon LDR

Intensitas cahaya berbanding terbalik dengan resistansi LDR

 

2.        LED


Gambar 9. Tipe dan Simnol LED

LED adalah suaatu 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.

3.        Buzzer

Buzzer Elektronika adalah sebuah komponen elektronika yang dapat menghasilkan getaran suara berupa gelombang bunyi. Buzzer elektronika akan menghasilkan getaran suara ketika diberikan sejumlah tegangan listrik dengan taraf tertentu sesuai dengan spesifikasi bentuk dan ukuran buzzer elektronika itu sendiri. Pada umumnya, buzzer elektronika ini sering digunakan sebagai alarm karena penggunaannya yang cukup mudah yaitu dengan memberikan tegangan input maka buzzer elektronika akan menghasilkan getaran suara berupa gelombang bunyi yang dapat didengar manusia.

Pada dasarnya, setiap buzzer elektronika memerlukan input berupa tegangan listrik yang kemudian diubah menjadi getaran suara atau gelombang bunyi yang memiliki frekuensi berkisar antara 1 - 5 KHz. Jenis buzzer elektronika yang sering digunakan dan ditemukan dalam rangkaian adalah buzzer yang berjenis Piezoelectric (Piezoelectric Buzzer). Hal itu karena Piezoelectric Buzzer memiliki berbagai kelebihan diantaranya yaitu lebih murah, relatif lebih ringan dan lebih mudah penggunaannya ketika diaplikasikan dalam rangkaian elektronika

Efek Piezoelektrik (Piezoelectric Effect) ditemukan pertama kali oleh dua orang ilmuwan Fisika pada tahun 1880 bernama Pierre Curie dan Jacques Curie yang berasal dari kebangsaan Perancis. Penemuan tersebut kemudian dikembangkan oleh sebuah perusahaan Jepang menjadi Piezoelectric Buzzer dan mulai populer digunakan pada tahun 1970-an. Dalam rangkaian elektronika, piezoelectric buzzer dapat digunakan pada tegangan listrik sebesar 6 volt hingga 12 volt dan dengan tipikal arus sebesar 25 mA. Buzzer yang termasuk dalam keluarga Transduser ini sering disebut juga dengan Beeper.


Gambar 10. Buzzer

4.        Liquid Crystal Display (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 11. LCD 16X2


Gambar 12. Penampang Komponen 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 13. LCD Module Circuit

Gambar 14. Kaki-Kaki pada LCD

5.        Arduino

Arduino adalah kitlektronik atau papan rangkaian elektronik open sourcyang di dalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuachip 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 :

 


Gambar 15. Arduino UNO

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
Supply atau sumber listrik untuk Arduino dengan tipe Jack. Input DC 5 - 12 V.

Crystal Oscillator
Kristal ini digunakan sebagai layaknya detak jantung pada Arduino.
Jumlah cetak menunjukkan 16000 atau 16000 kHz, atau 16 MHz.

Reset
Digunakan untuk mengulang program Arduino dari awal atau Reset.

Digital Pins I / O
Papan Arduino UNO memiliki 14 Digital Pin. Berfungsi untuk memberikan nilai logika ( 0 atau 1 ). Pin berlabel " ~ " adalah pin-pin PWM ( Pulse Width Modulation ) yang dapat digunakan untuk menghasilkan PWM.

Analog Pins
Papan Arduino UNO memiliki 6 pin analog A0 sampai A5. Digunakan untuk membaca sinyal atau sensor analog seperti sensor jarak, suhu dsb, dan mengubahnya menjadi nilai digital.

LED Power Indicator
Lampu ini akan menyala dan menandakan Papan Arduino mendapatkan supply listrik dengan baik.

BAGIAN-BAGIAN PENDUKUNG

RAM

RAM (Random Access Memory) adalah tempat penyimpanan sementara pada komputer yang isinya dapat diakses dalam waktu yang tetap, tidak memperdulikan letak data tersebut dalam memori atau acak. Secara umum ada 2 jenis RAM yaitu SRAM (Static Random Acces Memory) dan DRAM (Dynamic Random Acces Memory)

ROM

ROM (Read-only Memory) adalah perangkat keras pada computer yang dapat menyimpan data secara permanen tanpa harus memperhatikan adanya sumber listrik. ROM terdiri dari Mask ROM, PROM, EPROM, EEPROM.


6.        Komunikasi Inter Integrated Circuit (I2C)

Inter Integrated Circuit atau sering disebut I2C adalah standar komunikasi serial dua arah menggunakan dua saluran yang didisain khusus untuk mengirim maupun menerima data. Sistem I2C terdiri dari saluran SCL (Serial Clock) dan SDA (Serial Data) yang membawa informasi data antara I2C dengan pengontrolnya. 

Cara Kerja Komunikasi I2C

Gambar 16. Komunikasi I2C

Pada I2C, data ditransfer dalam bentuk message yang terdiri dari kondisi start, Address Frame, R/W bit, ACK/NACK bit, Data Frame 1, Data Frame 2,  dan kondisi Stop.

Kondisi start dimana saat pada SDA beralih dari logika high ke low sebelum SCL.

Kondisi stop dimana saat pada SDA beralih dari logika low ke high sebelum SCL.

R/W bit berfungsi untuk menentukan apakah master mengirim data ke slave atau meminta data dari slave. (logika 0 = mengirim data ke slave, logika 1 = meminta data dari slave)

 

ACK/NACK bit berfungsi sebagai pemberi kabar jika data frame ataupun address frame telah diterima receiver.

4. Flowchart(BACK)

a. Master

Flowchart Master

b. Slave
Flowchart Slave
5. Listing Program(BACK)

a.       Arduino Master

#include <Wire.h>

#define SLAVE_ADDR 9

int analogPin [] = {0,1};

byte pin[]={11};

 

int val = 0;

int vel = 1;

 

void setup() {

  Wire.begin();

   Serial.begin(9600);

   pinMode(11,OUTPUT);

}

 

void loop() {

 { delay(50);

  val = map(analogRead(0), 0,1023, 255, 1);

  Serial.println(val);

  Wire.beginTransmission(SLAVE_ADDR);

  Wire.write(val);

 Wire.endTransmission();

}

vel=map(analogRead(1), 0,1023, 255, 1);

Serial.println(vel);

if (vel>120){

digitalWrite(11,vel);

}

else{

  digitalWrite(11,LOW);

}

}

 

b.      Arduino Slave

#include<Wire.h>

#include<LiquidCrystal.h>

#define SLAVE_ADDR 9

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

byte pin []={8,9,10,12,13};

int rd;

int br;

 

void setup()    //Semua kode dalam fungsi ini dieksekusi sekali

{

  pinMode(8, OUTPUT);

  pinMode(9, OUTPUT);

  pinMode(10, OUTPUT);

  pinMode(12, OUTPUT);

  pinMode(13, OUTPUT);

  lcd.begin(16,2);

  Wire.begin(SLAVE_ADDR);

  Wire.onReceive(receiveEvent);

  Serial.begin(9600);          

}

 

void receiveEvent(int howMany)

{

  {

    rd=Wire.read();

    Serial.println(rd);

  }

}

void loop()                          //Semua program dalam fungsi ini dieksekusi berulang

{

 void receiveEvent();

 {

     while(0<Wire.available())

  {

    rd=Wire.read();

  }

   br=map(rd,1,255,1,255);

 }

 

if (br<80)

{

  digitalWrite(8,HIGH);

  digitalWrite(9,LOW);

  digitalWrite(10,LOW);

  digitalWrite(12,LOW);

  digitalWrite(13,LOW);

  lcd.clear();

  lcd.setCursor(0,0);

  lcd.print("DI LUAR");

  lcd.setCursor(0,1);

  lcd.print("TERANG");

 

}

else if (br<100){

  digitalWrite(8,HIGH);

  digitalWrite(9,HIGH);

  digitalWrite(10,LOW);

  digitalWrite(12,LOW);

  digitalWrite(13,LOW);

  lcd.clear();

  lcd.setCursor(0,0);

  lcd.print("DI LUAR");

  lcd.setCursor(0,1);

  lcd.print("REDUP ");

 

}

else if (br<120){

  digitalWrite(8,HIGH);

  digitalWrite(9,HIGH);

  digitalWrite(10,HIGH);

  digitalWrite(12,LOW);

  digitalWrite(13,LOW);

  lcd.clear();

  lcd.setCursor(0,0);

  lcd.print("DILUAR");

  lcd.setCursor(0,1);

  lcd.print("GELAP ");

 

}

else {

  digitalWrite(8,HIGH);

  digitalWrite(9,HIGH);

  digitalWrite(10,HIGH);

  digitalWrite(12,HIGH);

  digitalWrite(13,HIGH);

  lcd.clear();

  lcd.setCursor(0,0);

  lcd.print("DI LUAR");

  lcd.setCursor(0,1);

  lcd.print("SANGAT GELAP");

  }

 

  delay(50);

}


6. Rangkaian Simulasi(BACK)

a. Rangkaian Simulasi Sebelum dijalankan



b. Rangkaian Simulasi Saat Kondisi Cahaya di Luar Ruangan Gelap
Gambar.18 Rangkaian Simulasi Saat Kondisi Cahaya di Luar Ruangan Gelap



c. Rangkaian Simulasi Saat Kondisi Cahaya di Luar Ruangan Redup
Gambar.19 Rangkaian Simulasi Saat Kondisi Cahaya di Luar Ruangan Redup



c. Rangkaian Simulasi Saat Kondisi Cahaya di Luar Ruangan  Terang
Gambar.20 Rangkaian Simulasi Saat Kondisi Cahaya di Luar Ruangan  Terang

7. Video Simulasi(BACK)


8. Analisa(BACK)

Rangkaian simulasi ini digunakan untuk mengetahui kondisi cahaya dari sebuah kotak, pada rangkaian ini dilengkapai dengan dua buah sensor LDR yang akan menerima sinyal analog berupa intensitas cahaya yang selanjutnya akan diteruskan kepada arduino master. Pada rangakain ini LDR 1 akan ditempatkan pada luar ruangan sehingga LDR 1 akan menangkap intensitas cahaya dari luar kotak,  LDR 1 ini akan dihubungkan dengan pin A0 dari arduino master, hal ini karean pin A0 merupakan pin input analog, selanjutnya akan dihubugkan pada LCD yang terletak didalam kotak, LCD sebagai parameter outputnya. Saat intesitas cahaya yang diterima oleh LDR tidak ada atau intesitas cahaya diluar ruangan sangat kecil, maka kelima LED akan hidup, dan LCD akan menampilkan tulisan diluar sangat gelap, selanjutnya saat LDR1 menangkap sedikit intensitas cahaya maka LED akan menyala sebagian dan pada LCD akan ditampilkan tulisan diluar redup, saat intesitas cahaya yang diterima meningkat maka LED yang hidup akan berkurang atau satu LED saja yang hidup, LCD akan  menampilkan kondisi diluar terang. Sedangkan untuk LDR 2 diletakkan di dalam kotak, dan akan menangkap cahaya dari LED yang ada didalam kotak. LDR 2 menggunakan buzzer untuk parameternya. Saat cahaya yang diterima oleh LDR 1 kecil maka buzzer akan berbunyi dan saat cahaya yang diterima LDR 2 banyak maka buzzer akan mati. Untuk komunikasi yang digunakan pada rangkaian ini yaitu komunikasi I2C (Inter Integrated Circuit) dimana menggunakan sinyal inputan berupa sinyal analog untuk selanjutnya diubah menjadi sinyal digital. Untuk listing program dari master yaitu yang pertama adalah mendeklarasikan library wire.h untuk library ini umumnya digunakan pada komunikasi I2C dengan sinyal analog yang digunakan pada arduino untuk diubah menjadi sinyal digital., selanjutnya adalah define SLAVE_ADDR 9 yang berfungsi sebagai komunikasi anatara arduino master dengan arduino slave, kemudian mendeklarasikan pin analog LDR1 dan LDR2. Selanjutnya untuk program pada slave adalah pendeklarasian dari library wire.h yang digunakan pada komunikasi I2C. kemudian deklarasi untuk SLAVE_ADDR 9 sebagai hubungan antara master dan slave ,elanjutnya deklarasi dari LiquidCrystal lcd (2,3,4,5,6,7) untuk mendeklarsikan pin-pin LCD yang dihubungkan pada rangkaian ini. Selanjutnya fungsi void setup adalah fungsi yang dijalankan sekali yaitu menjelaskan bahwa pin 8-13 sebagai output. Pada rangkaian ini digunakan LCD 16x2. Fungsi void loop adalah fungsi yang dijalakan berulang kali, Tegangan yang dilewatkan akan dibaca oleh pin analog 1 master arduino. dan pada semua pin terdapat ADC yang nanti akan mengubah nilai analog menjadi nilai digital.
rentag data yang dihasilkan dari nilai digital tersebut antara 1-1024. sedangkan data yang dapat dibaca arduino hanya rentang 0-255, maka untuk mengubah rentang nilai digital tersebut dilakukan mapping . hasil mapping ini akan di beri nama variabel val.
mikro prosessor akan mengolah data yaitu:

pada void loop ini terdapat tiga kondisi yaitu:

  •          saat nilai val <  80 LCD akan menampilkan statement pada LCD diluar terang dan satu LED      akan hidup
  •       saat nilai val <100 akan menampilkan statement pada LCD diluar redup dan dua buah LED akan hidup
  •       saat nilai val <120 akan menampilkan statement pada LCD diluar gelap dan tiga buah LED akan hidup
  •       saat nilai val > 120 akan menampilkan statement pada LCD diluar sangat gelap dan seluruh LED akan hidup

Saat cahaya yang diterima oleh LDR 1 kecil maka buzzer akan berbunyi dan saat cahaya yang diterima LDR 2 banyak maka buzzer akan mati.


9. Link Download(BACK)
 
Download Rangkaian Simulasi  click here
Download Video Praktikum click here
Download Program Arduino Master click here 
Download Program Arduino Slave click here
Download Data Sheet Sensor LDR click here
data sheet arduino <click here>
data sheet motor dc <click here>
data sheet LCD <click here>

Tidak ada komentar:

Posting Komentar