Modul 4




Lock Door System

1.     1. Memenuhi syarat untuk Modul 4 Praktikum Mikrokontroller & Mikroprosesor.

2.  2. engimplementasikan Lock Door System menggunakan touch sensor, ultrasonic sensor dan keypad sebagai kunci pembuka pintu berbasis Arduino

3.     3. engimplementasikan komunikasi UART pada Lock Door System


2. Alat dan Bahan [kembali]
 

1.     Arduino Uno

2.   Arduino Mega

3.     Ultrasonic Sensor

4.     LCD (LM016L)

5.     Papan Breadboard

6.     Jumper

7.     Touch Sensor

8.     Keypad


P    PIR Sensor


9.     Adaptor AC/DC 1 Volt



1.     1. Arduino Uno

Gambar 1.Arduino Uno

Arduino Uno adalah board mikrokontroler berbasis ATmega328 (datasheet). Memiliki 14 pin input dari output digital  dimana 6 pin input tersebut dapat digunakan sebagai output PWM dan 6 pin input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack power, ICSP header, dan tombol reset. Untuk mendukung mikrokontroler agar dapat digunakan, cukup hanya menghubungkan Board Arduino Uno ke komputer dengan menggunakan kabel USB atau listrik dengan AC yang-ke adaptor-DC atau baterai untuk menjalankannya. Uno berbeda dengan semua board sebelumnya dalam hal koneksi USB-to-serial yaitu menggunakan fitur Atmega8U2 yang diprogram sebagai konverter USB-to-serial berbeda dengan board sebelumnya yang menggunakan chip FTDI driver USB-to-serial.

Nama “Uno” berarti satu dalam bahasa Italia, untuk menandai peluncuran Arduino 1.0. Uno dan versi 1.0 akan menjadi versi referensi dari Arduino. Uno adalah yang terbaru dalam serangkaian board USB Arduino, dan sebagai model referensi  untuk platform Arduino, untuk perbandingan dengan versi sebelumnya, lihat indeks board Arduino.

SPESIFIKASI

Arduino Uno

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)

SRAM

2 KB (ATmega328P)

EEPROM       

1 KB (ATmega328P)

Clock Speed   

16 MHz

LED_BUILTIN

13

Length

68.6 mm

Width

53.4 mm

Weight

Arduino Uno dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal (otomatis). Daya Eksternal (non-USB) dapat berasal baik dari AC-ke adaptor-DC atau baterai. Adaptor ini dapat dihubungkan dengan menancapkan plug jack pusat-positif ukuran 2.1mm konektor POWER. Ujung kepala dari baterai dapat dimasukkan kedalam Gnd dan Vin pin header dari konektor POWER. Kisaran kebutuhan daya yang disarankan untuk board Uno adalah7 sampai dengan 12 V, jika diberi daya kurang dari 7 V kemungkinan pin 5 V Uno dapat beroperasi tetapi tidak stabil kemudian jika diberi daya lebih dari 12V, regulator tegangan bisa panas dan dapat merusak board Uno.
Pin listrik adalah sebagai berikut:

a)     VIN. Tegangan masukan kepada board Arduino ketika itu menggunakan sumber daya eksternal (sebagai pengganti dari 5volt koneksi USB atau sumber daya lainnya).

b)     5V. Catu daya digunakan untuk daya mikrokontroler dan komponen lainnya.

c)     3v3. Sebuah pasokan 3,3volt dihasilkan oleh regulator on-board.

d)     GND. Ground pin.Input dan Output

Masing-masing dari 14 pin digital di Uno dapat digunakan sebagai input atau output, dengan menggunakan fungsi pinMode (), digitalWrite (), dan digitalRead (), beroperasi dengan daya 5 volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima maksimum 40 mA dan memiliki internal pull-up resistor (secara default terputus) dari 20-50 kOhms. Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus:

e)     Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirimkan (TX) TTL data serial. Pin ini dihubungkan ke pin yang berkaitan dengan chip Serial ATmega8U2 USB-to-TTL.

f)      Eksternal menyela: 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu interrupt pada nilai yang rendah, dengan batasan tepi naik atau turun, atau perubahan nilai. Lihat (attachInterrupt) fungsi untuk rincian lebih lanjut.

g)     PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Menyediakan output PWM 8-bit dengan fungsi analogWrite ().

h)     SPI: 10 (SS), 11 (Mosi), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mendukung komunikasi SPI menggunakan SPI library.

i)      LED: 13. Ada built-in LED terhubung ke pin digital 13. Ketika pin bernilai nilai HIGH, LED on, ketika pin bernilai LOW, LED off.

Arduino Uno memiliki 6 masukan analog, berlabel A0 sampai dengan A5, yang masing-masing menyediakan 10 bit dengan resolusi (yaitu 1024 nilai yang berbeda). Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus:

j)      I2C: A4 (SDA) dan A5 (SCL). Dukungan I2C (TWI) komunikasi menggunakan perpustakaan Wire.

k)     Aref. Tegangan referensi (0 sampai 5V saja) untuk input analog. Digunakan dengan fungsi analogReference ().

l)      Reset. Bawa baris ini LOW untuk me-reset mikrokontroler.

Arduino Uno memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer, Arduino lain, atau mikrokontroler lainnya. Atmega328 menyediakan UART TTL (5V) untuk komunikasi serial, yang tersedia di pin digital 0 (RX) dan 1 (TX). Sebuah Atmega8U2 sebagai saluran komunikasi serial melalui USB dan sebagai port virtual com untuk perangkat lunak pada komputer. Firmware ’8 U2 menggunakan driver USB standar COM, dan tidak ada driver eksternal yang diperlukan. Namun, pada Windows diperlukan, sebuah file inf.

Perangkat lunak Arduino terdapat monitor serial yang memungkinkan digunakan memonitor data tekstual sederhana yang akan dikirim komputer dari board Arduino. LED RX dan TX di papan tulis akan berkedip ketika data sedang dikirim melalui chip USB-to-serial dengan koneksi USB ke komputer (tetapi tidak untuk komunikasi serial pada pin 0 dan 1). Sebuah SoftwareSerial library memungkinkan untuk berkomunikasi secara serial pada salah satu pin digital pada board Uno. Atmega328 juga mendukung I2C (TWI) dan komunikasi SPI. Perangkat lunak Arduino termasuk perpustakaan Kawat untuk menyederhanakan penggunaan bus I2C, lihat dokumentasi untuk rincian. Untuk komunikasi SPI, menggunakan perpustakaan SPI


2.     2. Arduino Mega


Board Arduino Mega 2560 adalah sebuah Board Arduino yang menggunakan ic Mikrokontroler ATmega 2560.Board ini memiliki Pin I/O yang relatif banyak, 54 digital Input / Output,15 buah di antaranya dapat di gunakan sebagai output PWM, 16 buah analog Input, 4 UART. Arduino Mega 2560 di lengkapi kristal 16. Mhz Untuk penggunaan  relatif sederhana tinggal menghubungkan power dari USB ke PC / Laptop atau melalui Jack DC pakai adaptor 7-12 V DC.

Untuk lebih jelasnya dapat di lihat dari spesifikasi Arduino Mega 2560 di bawah ini :

Arduino Mega Pin/Out

 

Pin digital Arduino Mega2560 ada 54 Pin yang dapat di gunakan sebagai Input atau Output dan 16 Pin Analog berlabel A0 sampai A15 sebagai ADC, setiap Pin Analog memiliki resolusi sebesar 10 bit.Arduino Mega 2560 di lengkapi dengan pin dengan fungsi khusus,sebagai berikut :

  • Serial 4 buah : Port Serial : Pin 0 (RX) dan Pin 1 (TX) ;Port Serial 1 : Pin 19 (RX) dan Pin 18 (TX); Port Serial 2 : Pin 17 (RX) dan Pin 16 (TX); Port Serial 3 : Pin 15 (RX) dan Pin 14 (TX).Pin Rx di gunakan untuk menerima data serial TTL dan Pin (Tx) untuk mengirim data serial TTL
  • External Interrupts 6 buah : Pin 2 (Interrupt 0),Pin 3 (Interrupt 1), Pin 18 (Interrupt 5), Pin 19 (Interrupt 4), Pin 20 (Interrupt 3) dan Pin 21 (Interrupt 2)
  • PWM 15 buah : 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13 dan 44,45,46 pin-pin tersebut dapat di gunakan sebagai Output PWM 8 bit
  • SPI : Pin 50 (MISO), Pin 51 (MOSI), Pin 52 (SCK), Pin 53 (SS) ,Di gunakan untuk komunikasi SPI menggunakan SPI Library
  • I2C : Pin 20 (SDA) dan Pin 21 (SCL) , Komunikasi I2C menggunakan wire library
  • LED : 13. Buit-in LED terhubung dengan Pin Digital 13

 

3.     3. Ultrasonic Sensor

sensor jarak yang umum digunakan dalam penggunaan untuk mendeteksi jarak yaitu sensor ultrasonik. Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya.

gambar 1. sensor ultrasonik

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). Gelombang ultrasonik adalah gelombang bunyi yang mempunyai frekuensi sangat tinggi yaitu 20.000 Hz. Karena kecepatan bunyi adalah 340 m/s, maka rumus untuk mencari jarak berdasarkan ultrasonik adalah :

Keterangan:
S = jarak antara sensor ultrasonik dengan benda (bidang pantul),
t = selisih antara waktu pemancaran gelombang oleh transmitter dan waktu ketika gelombang pantul diterima receiver.

gambar 2. prinsip kerja ultrasonik

Berikut Algoritma membaca data ultrasonik:

  • Beri tegangan positif pada pin Trigger selama 10µS, maka sensor akan mengirimkan 8 step sinyal ultrasonik dengan frekuensi 40kHz 
  • Selanjutnya, sinyal akan diterima pada pin Echo 
  • Rumus untuk menghitung jaraknya adalah S = (0.034 *t) /2 cm.
grafik waktu sensor ultrasonik:
gambar 3. grafik respon ultrasonik

Pada grafik diatas terlihat bahwa hasil pengukuran sensor ultrasonik ini tidak linier. Hasil pengukuran ini tidak linier ini disebabkan karena sensor ini sangat peka terhadap perubahan sudut pantulan. Sedikit saja posisi sudut sensor dengan halangan didepannya bergeser, maka tegangan output akan berkurang
 

4.     4. LCD (LM016L)




Gambar 4.LCD

 

LCD atau Liquid Crystal Display adalah suatu jenis media display (tampilan) yang menggunakan kristal cair (liquid crystal) untuk menghasilkan gambar yang terlihat. Teknologi Liquid Crystal Display (LCD) atau Penampil Kristal Cair sudah banyak digunakan pada produk-produk seperti layar Laptop, layar Ponsel, layar Kalkulator, layar Jam Digital, layar Multimeter, Monitor Komputer, Televisi, layar Game portabel, layar Thermometer Digital dan produk-produk elektronik lainnya.

Teknologi Display LCD ini memungkinkan produk-produk elektronik dibuat menjadi jauh lebih tipis jika dibanding dengan teknologi Tabung Sinar Katoda (Cathode Ray Tube atau CRT). Jika dibandingkan dengan teknologi CRT, LCD juga jauh lebih hemat dalam mengkonsumsi daya karena LCD bekerja berdasarkan prinsip pemblokiran cahaya sedangkan CRT berdasarkan prinsip pemancaran cahaya. Namun LCD membutuhkan lampu backlight (cahaya latar belakang) sebagai cahaya pendukung karena LCD sendiri tidak memancarkan cahaya. Beberapa jenis backlight yang umum digunakan untuk LCD diantaranya adalah backlight CCFL (Cold cathode fluorescent lamps) dan backlight LED (Light-emitting diodes).
LCD atau Liquid Crystal Display pada dasarnya terdiri dari dua bagian utama yaitu bagian Backlight (Lampu Latar Belakang) dan bagian Liquid Crystal (Kristal Cair). Seperti yang disebutkan sebelumnya, LCD tidak memancarkan pencahayaan apapun, LCD hanya merefleksikan dan mentransmisikan cahaya yang melewatinya. Oleh karena itu, LCD memerlukan Backlight atau Cahaya latar belakang untuk sumber cahayanya. Cahaya Backlight tersebut pada umumnya adalah berwarna putih. Sedangkan Kristal Cair (Liquid Crystal) sendiri adalah cairan organik yang berada diantara dua lembar kaca yang memiliki permukaan transparan yang konduktif.

Bagian-bagian LCD atau Liquid Crystal Display diantaranya adalah:

·                  Lapisan Terpolarisasi 1 (Polarizing Film 1)

·                  Elektroda Positif (Positive Electrode)

·                  Lapisan Kristal Cair (Liquid Cristal Layer)

·                  Elektroda Negatif (Negative Electrode)

·                  Lapisan Terpolarisasi 2 (Polarizing film 2)

·                  Backlight atau Cermin (Backlight or Mirror)

Dibawah ini adalah gambar struktur dasar sebuah LCD:


Gambar 5.Struktur LCD

LCD yang digunakan pada Kalkulator dan Jam Tangan digital pada umumnya menggunakan Cermin untuk memantulkan cahaya alami agar dapat menghasilkan digit yang terlihat di layar. Sedangkan LCD yang lebih modern dan berkekuatan tinggi seperti TV, Laptop dan Ponsel Pintar menggunakan lampu Backlight (Lampu Latar Belakang) untuk menerangi piksel kristal cair. Lampu Backlight tersebut pada umumnya berbentuk persegi panjang atau strip lampu Flourescent atau Light Emitting Diode (LED). Cahaya putih adalah cahaya terdiri dari ratusan cahaya warna yang berbeda. Ratusan warna cahaya tersebut akan terlihat apabila cahaya putih mengalami refleksi atau perubahan arah sinar. Artinya, jika beda sudut refleksi maka berbeda pula warna cahaya yang dihasilkan.

Backlight LCD yang berwarna putih akan memberikan pencahayaan pada Kristal Cair atau Liquid Crystal. Kristal cair tersebut akan menyaring backlight yang diterimanya dan merefleksikannya sesuai dengan sudut yang diinginkan sehingga menghasilkan warna yang dibutuhkan. Sudut Kristal Cair akan berubah apabila diberikan tegangan dengan nilai tertentu. Karena dengan perubahan sudut dan penyaringan cahaya backlight pada kristal cair tersebut, cahaya backlight yang sebelumnya adalah berwarna putih dapat berubah menjadi berbagai warna.

Jika ingin menghasilkan warna putih, maka kristal cair akan dibuka selebar-lebarnya sehingga cahaya backlight yang berwarna putih dapat ditampilkan sepenuhnya. Sebaliknya, apabila ingin menampilkan warna hitam, maka kristal cair harus ditutup serapat-rapatnya sehingga tidak adalah cahaya backlight yang dapat menembus. Dan apabila menginginkan warna lainnya, maka diperlukan pengaturan sudut refleksi kristal cair yang bersangkutan.


gambar 6. rangkaian interface lcd

Display karakter pada LCD diatur oleh pin EN,RS dan RW:  jalur EN dinamakan Enable. Jalur  ini  digunakan  untuk  memberitahu  LCD  bahwa  anda  sedang  mengirimkan  sebuah data.  Untuk  mengirimkan  data  ke  LCD,  maka  melalui  program  EN  harus  dibuat  logika low “0” dan set pada dua jalur kontrol yang lain RS dan RW. Ketika dua jalur yang lain telah siap, set EN dengan logika  “1” dan tunggu untuk sejumlah  waktu tertentu (  sesuai dengan datasheet dari LCD tersebut ) dan berikutnya set EN ke logika low “0” lagi.
Jalur RS adalah jalur Register Select.  Ketika RS  berlogika low  “0”, data  akan dianggap sebagai  sebuah  perintah  atau  instruksi  khusus  (  seperti  clear  screen,  posisi  kursor  dll  ). Ketika RS berlogika high “1”, data yang dikirim adalah data text yang akan ditampilkan pada display LCD. Sebagai contoh, untuk menampilkan huruf “T” pada layar LCD maka RS harus diset logika high “1”.
Jalur RW adalah jalur kontrol Read/ Write. Ketika RW berlogika low (0), maka informasi pada  bus  data  akan  dituliskan  pada  layar  LCD.  Ketika  RW  berlogika  high  ”1”,  maka program akan melakukan pembacaan memori dari LCD. Sedangkan pada aplikasi umum pin RW selalu diberi logika low ”0”. Pada akhirnya, bus data terdiri dari 4 atau 8 jalur ( bergantung pada mode operasi yang dipilih oleh user ). Pada kasus bus data 8 bit, jalur diacukan sebagai DB0 s/d DB7 Beberapa perintah dasar yang harus dipahami adalah inisialisasi LCD Character,


Function Set
Mengatur interface lebar data, jumlah dari baris dan ukuran font karakter


CATATAN:
X : Don’t care
DL: Mengatur lebar data
DL=1, Lebar data interface 8 bit ( DB7 s/d DB0)
DL=0, Lebar data interface 4 bit ( DB7 s/d DB4)
Ketika menggunakan lebar data 4 bit, data harus dikirimkan dua kali
N: Pengaktifan baris
N=0, 1 baris
N=1, 2 baris
F: Penentuan ukuran font karakter
F=0, 5x7
F=1, 5x8


Entry Mode Set
Mengatur increment/ decrement dan mode geser


Catatan:
I/D: Increment/ decrement dari alamat DDRAM dengan 1 ketika kode karakter dituliskan ke DDRAM.
I/D = “0”, decrement
I/D= “1”, increment
S: Geser keseluruhan display kekanan dan kekiri
S=1, geser kekiri atau kekanan bergantung pada I/D
S=0, display tidak bergeser

Display On/ Off Cursor
Mengatur status display ON atau OFF, cursor ON/ OFF dan fungsi Cursor Blink


D : Mengatur display
D = 1, Display is ON
D = 0, Display is OFF
Pada kasus ini data display masih tetap berada di DDRAM, dan dapat ditampilkan kembali secara langsung dengan mengatur D=1.
C : Menampilkan kursor
C = 1, kursor ditampilkan
C = 0, kursor tidak ditampilkan
B : Karakter ditunjukkan dengan kursor yang berkedip
B=1, kursor blink

Clear Display
Perintah ini hapus layar

Geser Kursor dan Display
Geser posisi kursor atau display ke kanan atau kekiri tanpa menulis atau baca data display. Fungsi ini digunakan untuk koreksi atau pencarian display
Catatan : x = Dont care


POSISI KURSOR
Modul LCD terdiri dari sejumlah memory yang digunakan untuk display. Semua teks yang kita tuliskan ke modul LCD adalah disimpan didalam memory ini, dan modul LCD secara berturutan membaca memory ini untuk menampilkan teks ke modul LCD itu sendiri. 

Pada peta memori tersebut, daerah yang berwarna biru ( 00 s/d 0F dan 40 s/d 4F ) adalah display yang tampak. Sebagaimanan yang anda lihat, jumlahnya sebanyak 16 karakter per baris dengan dua baris. Angka pada setiap kotak adalah alamat memori yang bersesuaian dengan  posisi  dari  layar.  Demikianlah  karakter  pertama  di  sudut  kiri  atas  adalah menempati  alamah  00h.  Posisi  karakter  berikutnya  adalah  alamat  01h  dan  seterusnya. Akan  tetapi,  karakter  pertama  dari  baris  2  sebagaimana  yang  ditunjukkan  pada  peta memori adalah pada alamat 40h. Dimikianlah kita perlu untuk mengirim sebuah perintah ke  LCD untuk mangatur  letak  posisi kursor pada baris dan kolom tertentu. Instruksi Set Posisi  Kursor  adalah  80h.  Untuk  ini  kita  perlu  menambahkan  alamat  lokasi  dimana  kita berharap  untuk  menempatkan  kursor.Sebagai  contoh,  kita  ingin  menampilkan  kata
”World”  pada  baris  ke  dua  pada  posisi  kolom  ke  sepuluh.  Sesuai  peta  memori,  posisi karakter pada kolom 11 dari baris ke dua, mempunyai alamat 4Ah, sehingga sebelum kita tulis  kata  ”World”  pada  LCD,  kita  harus  mengirim  instruksi  set  posisi  kursor,  dan perintah  untuk  instruksi  ini  adalah  80h  ditambah  dengan  alamat  80h+4Ah  =0CAh. Sehingga dengan mengirim perintah CAh ke LCD, akan menempatkan kursor pada baris kedua dan kolom ke 11 dari DDRAM.

Set Alamat Memori DDRAM

Catatan:
A : Alamat RAM yang akan dipilih
Sehingga alamat RAM LCD adalah 000 0000 S/D 111 1111 b atau 00 s/d 7Fh


5.     5. Papan Breadboard

Breadboard merupakan sebuah board atau papan yang berfungsi untuk merancang sebuah rangkaian elektronik sederhana. Breadboard tersebut nantinya akan dilakukan prototipe atau uji coba tanpa harus melakukan solder.

Umumnya breadboard terbuat dari bahan plastik yang juga sudah terdapat berbagai lubang. Lubang tersebut sudah diatur sebelumnya sehingga membentuk pola yang didasarkan pada pola jaringan di dalamnya. Selain itu, breadboard yang bisa ditemukan di pasaran umumnya dibagi menjadi 3 ukuran. Pertama dinamakan sebagai mini breadboard, kedua disebut medium breadboard, dan yang terakhir dinamakan sebagai large breadboard. Untuk mini breadboard, ia memiliki kurang lebih 170 titik.

Sementara untuk medium breadboard sudah dilengkapi dengan kurang lebih 400 titik. Large breadboard memiliki lubang kurang lebih 830. Seperti gambar yang sudah ada di atas, bahwa mini breadboard memiliki 200 titik hubung. Di bagian kanan sudah bisa dilihat pola layout yang digambarkan dengan garis biru. Di sini bisa dilihat beberapa tulisan mulai dari A sampai dengan J.

Setelah itu masih ada angka 1,5, 10, 15, maupun 20. Perpaduan antara huruf dan juga angka tersebut merupakan sebuah koordinat. Misalnya, A1, B1, sampai dengan E1 saling terkoneksi berdasarkan pola koneksinya (Bisa dilihat pada gambar berwarna biru). Sementara untuk A2 sampai dengan E2, A3 sampai dengan E3, F1 sampai dengan J1, dan seterusnya. Dengan memahami pola tersebut, maka kita nanti bisa membuat sebuah prototipe sehingga kita tidak bingung ketika harus menempatkan komponen-komponen elektronik tersebut sesuai dengan tempatnya masing-masing.

 

6.     6. Kabel Jumper

jumper adalah kabel elektrik yang memiliki pin konektor di setiap ujungnya dan memungkinkanmu untuk menghubungkan dua komponen yang melibatkan Arduino tanpa memerlukan solder.

Intinya kegunaan kabel jumper ini adalah sebagai konduktor listrik untuk menyambungkan rangkaian listrik.

Macam-Macam Kabel Jumper Arduino

Jenis jenis kabel jumper yang paling umum adalah sebagai berikut:

1.     Kabel Jumper Male to Male


Jenis yang pertama adalah kabel jumper male male. Kabel jumper male to male adalah adalah jenis yang sangat yang sangat cocok untuk kamu yang mau membuat rangkaian elektronik di breadboard.

2.     Kabel Jumper Male to Female


Kabel jumper male female memiliki ujung konektor yang berbeda pada tiap ujungnya, yaitu male dan female.

Biasanya kabel ini digunakan untuk menghubungkan komponen elektronika selain Arduino ke breadboard

3.     Kabel Jumper Female to Female

Jenis kabel jumper yang terakhir adalah kabel female to female. Kabel ini sangat cocok untuk menghubungkan antar komponen yang memiliki  header male. contohnya seperti sensor ultrasonik HC-SR04, sensor suhu DHT, dan masih banyak lagi.

7.     7. Touch Sensor

gambar 7. Touch sensor

Touch Sensor atau Sensor Sentuh adalah sensor elektronik yang dapat mendeteksi sentuhan. Sensor Sentuh ini pada dasarnya beroperasi sebagai sakelar apabila disentuh, seperti sakelar pada lampu, layar sentuh ponsel dan lain sebagainya. Sensor Sentuh ini dikenal juga sebagai Sensor Taktil (Tactile Sensor). Seiring dengan perkembangan teknologi, sensor sentuh ini semakin banyak digunakan dan telah menggeser peranan sakelar mekanik pada perangkat-perangkat elektronik.

gambar 8. grafik respon touch sensor

8.     8. Keypad

Keypad adalah salah satu perangkat input yang paling umum digunakan dalam aplikasi mikroprosesor. Dalam keypad standar yang disambungkan sebagai matriks sakelar XY, sakelar yang biasanya terbuka menghubungkan baris ke kolom saat ditekan. Jika sebuah papan tombol memiliki 12 tombol, itu disambungkan sebagai 3 kolom dengan 4 baris. Sebuah 16 tombol akan memiliki 4 kolom dengan 4 baris. Beberapa waktu lalu, saya membeli beberapa keypad membran 3x4 dari eBay. Seperti biasa itu dikemas dengan nol dokumentasi, sehingga butuh beberapa jam untuk mulai bekerja.

gambar 9. Keypad

Gambar berikut menunjukkan struktur internal dan notasi pin dari keypad 3x4 yang digunakan untuk percobaan.

Berikut adalah informasi yang sama secara tekstual; kolom keypad C1-C2-C3 diarahkan ke pin 3,1,5 dan baris R1-R2-R3-R4 diarahkan ke pin 2,7,6,4 yang terletak di ujung kabel fleksibel 7-pin.

 Cara kerja rangkaian Keypad 3x4:

1. Apabila  Kolom  1  diberi  logika  ‘0’,  kolom  kedua  dan  kolom  ketiga  diberi

logika  ‘1’  maka  program  akan  mengecek  tombol  1,  4,  7,  dan  *,  sehingga apabila salah satu baris berlogika '0' maka ada tombol yang ditekan.

2. Apabila  Kolom  2  diberi  logika  ‘0’,  kolom  pertama  dan  kolom  ketiga  diberi

logika  ‘1’  maka  program  akan  mengecek  tombol  2,  5,  8,  dan  0,  sehingga apabila salah satu baris berlogika '0' maka ada tombol yang ditekan.

3. Apabila  Kolom  3  diberi  logika  ‘0’,  kolom  pertama  dan  kolom  kedua  diberi

logika  ‘1’  maka  program  akan  mengecek  tombol  3,  6,  9,  dan  #,  sehingga apabila salah satu baris berlogika '0' maka ada tombol yang ditekan.

4. Kemudian kembali ke semula, artinya program looping terus mendeteksi data

kolom  dan  data  baris,  cara  ini  disebut scaning atau  penyapuan  keypad  untuk

mendapatkan saklar mana yang ditekan. 


9.     9. PIR Sensor

gambar 10. PIR sensor

    Sensor PIR (Passive Infrared Receiver) adalah sebuah sensor yang biasa digunakan untuk mendeteksi keberadaan manusia. Aplikasi ini biasa digunakan untuk system alarm pada rumah-rumah atau perkantoran. Sensor PIR adalah sebuah sensor yang menangkap pancaran sinyal inframerah yang

dikeluarkan oleh tubuh manusia maupun hewan. Sensor PIR dapat merespon perubahan- perubahan pancaran sinyal inframerah yang dipancarkan oleh tubuh manusia.
 

    Sensor PIR ini terdapat bagian-bagian yang mempunyai perannya masing-masing, yaitu Fresnel Lens, IR Filter, Pyroelectric sensor, amplifier, dan comparator.

 Gambar Bagian PIR Sensor

a) Fresnel Lens

    Fresnel Lens untuk memfokuskan sinar terang, tetapi juga karena intensitas cahaya yang relatif konstan di seluruh lebar berkas cahaya

b) IR Filter
    IR Filter di modul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar infrared pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor. Sehingga Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja.

c) Pyroelectric sensor
    Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 320 C, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR. 

d) Amplifier
    Sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus yang masuk pada material pyroelectric.

e) Komparator
    Setelah dikuatkan oleh amplifier kemudian arus dibandingkan oleh komparator sehingga menghasilkan output.
Berikut ini adalah Karakteristik dari sensor PIR :
1. Tegangan operasi 4.7 - 5 Volt
2. Arus standby (tanpa beban) 300 μA
3. Suhu kerja antara -20 oC - 50 oC
4. Jangkauan deteksi 5 meter
5. Kecepatan deteksi 0.5 detik 

gambar 10. grafik sensor PIR

Pada grafik tersebut ; (a) Arah yang berbeda mengasilkan tegangan yang bermuatan berbeda ; (b) Semakin dekat jarak objek terhadap sensor PIR, maka semakin besar tegangan output yang dihasilkan ; (c) Semakin cepat objek bergerak, maka semakin cepat terdeteksi oleh sensor PIR karena infrared yang ditimbulkan dengan lebih cepat oleh objek semakin mudah dideteksi oleh PIR, namun semakin sedikit juga waktu yang dibutuhkan karena sudah diluar jangkauan sensor PIR.


    10.Transistor NPN

Transistor merupakan alat semikonduktor yang dapat digunakan sebagai penguat sinyal, pemutus atau penyambung sinyal, stabilisasi tegangan, dan fungsi lainnya. Transistor memiliki 3 kaki elektroda, yaitu basis, kolektor, dan emitor. Transistor ini diperumpamakan sebagai saklar, yaitu ketika kaki basis diberi arus, maka arus pada kolektor akan mengalir ke emiter yang disebut dengan kondisi ON. Sedangkan ketika kaki basis tidak diberi arus, maka tidak ada arus mengalir dari kolektor ke emitor  yang disebut dengan kondisi OFF. Namun, jika arus yang diberikan pada kaki basis  melebihi arus pada kaki kolektor atau arus pada kaki kolektor adalah nol (karena tegangan kaki kolektor sekitar 0,2 - 0,3 V), maka transistor akan mengalami cutoff  (saklar tertutup). 

Transistor adalah sebuah komponen di dalam elektronika yang diciptakan dari bahan-bahan semikonduktor dan memiliki tiga buah kaki. Masing-masing kaki disebut sebagai basis, kolektor, dan emitor.

·         Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.

·         Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.

·         Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolektor.


Jenis Transistor:

1.      Bipolar Junction Transistor (BJT)

Bi artinya dua dan Polar asal kata dari polarity yang artinya polaritas, dengan kata lain bipolar junction transistor (BJT) adalah jenis Transistor yang memiliki dua polaritas yaitu hole (lubang) atau elektron sebagai carier (pembawa) untuk menghantarkan arus listrik. Prinsip dasar konstruksinya disusun seperti dari dua buah dioda yang disambungkan pada kutub yang sama yaitu Anoda dengan anoda sehingga menghasilkan transistor jenis NPN atau Katoda dengan katoda yang menjadi transistor jenis PNP.

2.      Unipolar Junction Transistor (UJT

Pada transistor UJT hanya satu polaritas saja yang dijadikan carier/pembawa muatan arus listrik, yaitu elektron saja atau hole/lubangnya saja, tergantung dari jenis transistor UJT tersebut. Karena prinsip kerjanya transistor ini berdasarkan dari efek medan listrik, maka transistor UJT lebih dikenal dengan nama FET (Field Efect Transistor) atau Transistor Efek Medan.


Rumus:


    11. Lampu

Lampu adalah suatu perangkat yang dapat menghasilkan cahaya saat dialiri arus listrik.

 Spesifikasi:


    12. Adaptor AC/DC

Adaptor adalah rangkaian elektronika yang berfungsi untuk mengubah tegangan AC (arus bolak-balik) yang tinggi menjadi tegangan DC (arus searah) yang lebih rendah.

Bagian-bagian adaptor
Pada sebuah adaptor terdapat beberapa bagian atau blok yaitu trafo (transformator), rectifier (penyearah) dan filter

Trafo ( Transformator )
Adalah sebuah komponen yang berfungsi untuk menurunkan atau menaikan tegangan AC sesuai kebutuhan. Pada sebuah adaptor, trafo yang digunakan adalah trafo jenis step down atau trafo penurun tegangan.


Trafo tediri dari 2 bagian yaitu bagian primer dan bagian sekunder, pada masing-masing bagian terdapat lilitan kawat email yang jumlahnya berbeda. Untuk trafo step-down, jumlah lilitan primer akan lebih banyak dari jumlah sekunder. Lilitan Primer merupakan input dari pada Transformator sedangkan Output-nya adalah pada lilitan sekunder. Meskipun tegangan telah diturunkan, output dari Transformator masih berbentuk arus bolak-balik (arus AC) yang harus diproses selanjutnya.

Rectifier (Penyearah )


Dalam rankaian adaptor atau catu daya, tegangan yang sudah di turunkan oleh trafo, arusnya masih berupa arus bolak-balik atau AC. Karena arus yang dibutuhkan oleh rangkaian elektronika adalah arus DC, sehingga harus disearahkan terlebih dahulu. Bagian yang berfungsi untuk menyearahkan arus AC menjadi DC pada adaptor disebut dengan istilah rectifier ( penyearah gelombang ). Rangkaian Rectifier biasanya terdiri dari komponen Dioda. Pada rangkaian adaptor rangkaian rectifier ini terdiri dari 2 jenis yaitu:

1. Half Wave Rectifier : menggunakan 1 dioda penyearah

2. Full Wave Rectifier : menggunakan 2 atau 4 dioda penyearah


3. Filter (Penyaring)

Filter adalah bagian yang berfungsi untuk menyaring atau meratakan sinyal arus yang keluar dari bagian rectifier. Filter ini biasanya terdiri dari komponen Kapasitor (Kondensator) yang berjenis Elektrolit atau ELCO ( Electrolyte Capacitor ).

Sebenarnya dengan adanya bagian trafo, rectifier dan filter syarat dari sebuah adaptor sudah terpenuhi, namun terkadang tegangan yang dihasilkan biasanya tidak stabil sehingga diperlukan bagian lain yaitu yang berfungsi untuk menstabilkan tegangan dan mendapatkan tegangan yang akurat. Bagian tersebut adalah bagian regulator atau pengatur tegangan.

Voltage Regulator ( Pengatur Tegangan )

Untuk menghasilkan tegangan dan Arus DC yang tetap dan stabil , diperlukan bagian Voltage Regulator yang berfungsi untuk mengatur tegangan sehingga tegangan Output tidak dipengaruhi oleh suhu, arus beban dan juga tegangan input yang berasal Output Filter. Voltage Regulator pada umumnya terdiri dari Dioda Zener, Transistor atau IC


Pada DC Power Supply yang canggih, biasanya Voltage Regulator juga dilengkapi dengan Short Circuit Protection ( perlindungan atas hubung singkat ), Current Limiting ( Pembatas Arus ) ataupun Over Voltage Protection ( perlindungan atas kelebihan tegangan ).

 

a. Hardware[kembali]

1. Master

//master 

#define LEDH 4

#define LEDM 2

#define relay 7

int j = 0;

int trig = 5;           // membuat varibel trig yang di set ke-pin 5

int echo = 6;           // membuat variabel echo yang di set ke-pin 6

void setup() {

  pinMode(trig, OUTPUT);    

  pinMode(echo, INPUT);

  pinMode(relay, OUTPUT);

  pinMode(2, OUTPUT);

  pinMode(4, OUTPUT);

  Serial.begin(9600);

  digitalWrite(relay, LOW);

  digitalWrite(4, LOW);

}


void loop() {

    long duration, distance;

  digitalWrite(trig, LOW);

  delayMicroseconds(2);

  digitalWrite(trig, HIGH);

  delayMicroseconds(10);

  digitalWrite(trig, LOW);

  duration = pulseIn(echo, HIGH);

  distance = (duration/2) / 29.1;


  //Serial.println(jarak);


  if (distance <= 10) {

    for (j; j < 1; j++) {

      digitalWrite(4, HIGH);

      digitalWrite(2, LOW);

      digitalWrite(relay, HIGH);

      delay(1000);

      digitalWrite(4, LOW);

      digitalWrite(relay, LOW); 

    }

  }

  else {

    j = 0;

    digitalWrite(2,HIGH);

      digitalWrite(relay, LOW);

  }

  

  if(Serial.available() > 0){

    int data = Serial.read();

    if(data == 1){

      Serial.println("1");

      digitalWrite(4, HIGH);

      digitalWrite(2, LOW);

      digitalWrite(relay, HIGH);

      delay(1000);

      digitalWrite(4, LOW);

      digitalWrite(relay, LOW); 

    }


    else{

      Serial.println("0");

      digitalWrite(2,HIGH);

      digitalWrite(relay, LOW);


    }

  }


}

    2. Slave

//SLAVE


#include <LiquidCrystal.h>

#define touch 4

#include <Password.h>

#include <Keypad.h>

int i = 0;

int l = 0;


const int rs = A5, en = A4, d4 = A0, d5 = A1, d6 = A2, d7 = A3;

LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);


Password password = Password( "123" );


const byte ROWS = 4;

const byte COLS = 3;


char keys[ROWS][COLS] =

{

  {'1', '2', '3'},

  {'4', '5', '6'}, //Inisialisasi keypad matriks 4x3

  {'7', '8', '9'},

  {'*', '0', '#'}

};


byte rowPins[ROWS] = {7, 8, 9, 10};

byte colPins[COLS] = {13, 12, 11};

Keypad keypad = Keypad( makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS );


void setup() {

  lcd.begin(16, 2);

  lcd.setCursor(0, 0);

  lcd.print("Masukan Password");

  lcd.setCursor(0, 1);

  lcd.print("atau Fingerprint");


  pinMode(touch, INPUT);

  keypad.addEventListener(keypadEvent);

  Serial.begin(9600);

}


void loop() {


  if (digitalRead(touch) == HIGH) {

    //Serial.println ("disentuh");

    lcd.clear();

    lcd.setCursor(0, 0);

    lcd.print("Fingerprint");

    lcd.setCursor(0, 1);

    lcd.print("Benar");

    for (i; i < 1; i++) {

      Serial.write(1);

    }

    delay(1000);

    lcd.clear();

    lcd.setCursor(0, 0);

    lcd.print("Masukan Password");

    lcd.setCursor(0, 1);

    lcd.print("atau Fingerprint");

  }

  else {

    i = 0;

  }

  keypad.getKey();

}


void keypadEvent(KeypadEvent eKey) {

  switch (keypad.getState()) {

    case PRESSED:

      Serial.print("Pressed: ");

      Serial.println(eKey);

      switch (eKey) {

        case '*': checkPassword(); break;

        case '#': password.reset(); break;

        default: password.append(eKey);

      }

  }

}

void checkPassword() {

  if (password.evaluate()) {

    Serial.write(1);

    lcd.clear();

    lcd.setCursor(0, 0);

    lcd.print("Password Benar");

    Serial.println("Success");

    delay(1000);

   

    lcd.clear();

    lcd.setCursor(0, 0);

    lcd.print("Masukan Password");

    lcd.setCursor(0, 1);

    lcd.print("atau Fingerprint");

    //delay(100);

  }

  else {

    lcd.clear();

    lcd.setCursor(0, 0);

    lcd.print("Password Salah");

    Serial.println("Wrong");

  }

}


d. Flowchart [kembali]

1. Master




2. Slave
     

               Rangkaian lock door system merupakan rangkaian yang menggunakan keypad, touch sensor dan ultrasonic sensor. Keypad, touch sensor dan ultrasonic sensor akan dihubungkan dengan transistor dan selanjutnya diteruskan ke solenoid. Komunikasi yang digunakan pada rangkaian ini yaitu UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) merupakan metode komunikasi serial dimana digunakannya dua komponen Arduino sebagai master dan slave. Master digunakan sebagai ,sedangkan slave digunakan sebagai

           Keypad, touch sensor 1(fingerprint), LCD, dan PIR sensor akan diletakkan diluar ruangan, sedangkan ultrasonik sensor, motor, dan touch sensor 2 diletakkan didalam ruangan. Ketika sensor PIR mendeteksi adanya orang di depan pintu maka LCD yang sebelunya menampilkan tulisan "Rumah Keluarga Anton" akan berubah menjadi "Masukkan password atau fingerprint". Setelah itu Lampu yang digunakan sebagai penerangan akan hidup.

        Keypad dengan prinsip kerja ketika password yang di masukkan benar maka master akan memeritahkan slave untuk mengirimkan data, ketika data diterima oleh slave selanjutnya LCD akan menampilkan tampilan “password benar”. Selanjutnya data juga akan dikirim menuju master, dan data akan diteruskan menuju transistor, ketika transistor aktif maka selanjutnya akan mengaktifkan solenoid. Ketika solenoid aktif maka akan membuka pintu, solenoid akan aktif dengan delay 5000 ms. Ketika pada keypad dimasukkan password yang salah maka master akan memeritahkan slave untuk mengirimkan data, ketika data diterima oleh slave selanjutnya LCD akan menampilkan tampilan “password salah”. Selanjutnya data juga akan dikirim menuju master, dan data akan diteruskan menuju transistor, ketika transistor tidak aktif maka solenoid tidak akan membuka pintu.

            Touch sensor 1 (fingerprint) memiliki prinsip kerja ketika disentuh maka master akan memerintahkan slave untuk mengirimkan data, ketika data diterima oleh slave maka LCD akan menampilkan “fingerprint benar”. Selanjutnya data akan diteruskan menuju master selanjutnya menuju ke transistor, ketika transistor aktif maka selanjutnya akan mengaktifkan selonoid. Ketika selonoid aktif maka pintu akan terbuka, selonoid akan aktif dengan delat 5000ms.

                    Untuk didalam ruangan, ketika touch sensor 2 yang diletakkan didapur atau ruang keluarga ditekan, maka akan mengaktifkan transistor dan membuka kunci pintu (motor bergerak).

            Ultrasonic sensor juga diletakkan didalam ruangan dengan prinsip kerja, ketika sensor ultrasonic mendeteksi objek dengan jarak < 10 cm, maka data akan masuk ke master, ketika data diterima oleh master maka selanjutnya data akan dikirimkan menuju transistor. Ketika transistor aktif maka selanjutnya akan mengaktifkan selonoid. Ketika selonoid aktif maka akan membuka pintu, selonoid akan aktif dengan delay 5000 ms.


f. Video [kembali]

1) Simulasi


2) Demo Alat



   Rangkaian lock door system ini dapat berguna untuk memudahkan sistem membuka pintu tanpa menggunakan kunci. Rangkaian ini dapat diakses melalui password, fingerprint, dan mengukur jarak dengan menggunakan sensor ultrasonic. Komponen yang digunakan antara lain keypad, 2 buah touch sensor, ultrasonic sensor, LCD, solenoid, PIR, dan transistor.  Ketika keypad dimasukkan password yang benar maka pada LCD akan menampilkan password benar dan pintu akan terbuka sebaliknya, sedangkan Ketika password yang dimasukkan salah maka pintu tidak terbuka pada LCD akan menampilkan password salah. Pada touch sensor, Ketika disentuh maka LCD akan menampilkan fingerprint benar dan pintu akan terbuka. Sedangkan pada ultrasonic sensor, Ketika sensor mendeteksi adanya objek dengan jarak < 10 cm maka pintu akan terbuka. 







Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Postingan (Atom)