3. Dasar Teori [back]
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:
·
VIN. Tegangan masukan kepada board Arduino
ketika itu menggunakan sumber daya eksternal (sebagai pengganti dari 5volt
koneksi USB atau sumber daya lainnya).
·
5V. Catu daya digunakan untuk daya
mikrokontroler dan komponen lainnya.
·
3v3. Sebuah pasokan 3,3volt dihasilkan oleh
regulator on-board.
·
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:
·
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.
·
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.
·
PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11.
Menyediakan output PWM 8-bit dengan fungsi analogWrite ().
·
SPI: 10 (SS), 11 (Mosi), 12 (MISO), 13
(SCK). Pin ini mendukung komunikasi SPI menggunakan SPI library.
·
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:
·
I2C: A4 (SDA) dan A5 (SCL). Dukungan
I2C (TWI) komunikasi menggunakan perpustakaan Wire.
·
Aref. Tegangan referensi (0 sampai 5V
saja) untuk input analog. Digunakan dengan fungsi analogReference ().
·
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. LM35
Gambar 2. LM35
Sensor
suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah
besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35
yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang
diproduksi oleh National Semiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan
kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga
mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat
dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan
penyetelan lanjutan.
Meskipun tegangan sensor ini dapat
mencapai 30volt akan tetapi yang diberikan ke sensor adalah sebesar 5 volt,
sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa 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 3. Struktur LM35
Tabel 1. Pin LM35
Pada gambar 2 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 .
Jarak yang jauh diperlukan
penghubung yang tidak terpengaruh oleh interferensi dari luar, dengan demikian
digunakan kabel selubung yang ditanahkan sehingga dapat bertindak sebagai suatu
antenna penerima dan simpangan didalamnya, juga dapat bertindak sebagai perata
arus yang mengkoreksi pada kasus yang sedemikian, dengan mengunakan metode
bypass kapasitor dari Vin untuk ditanahkan. Berikut ini adalah karakteristik
dari sensor LM35:
Gambar 4. Grafik Respon Sensor
Adapun karakteristik sensor LM35 adalah:
·
Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier
antara tegangan dan suhu 10mVolt/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.
3.
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.
Gambar 5. LDR
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.
Adapun grafik respon sensor adalah:
Gambar 6.Grafik Sensitifitas LDR
Gambar 7. Grafik Spektral LDR
Sebutan lain untuk LDR (Light Dependent Resistor)
adalah Photo Resistor, Photo Conduction ataupun Photocell.
4.
Driver Motor (L293D)
Gambar 8. Driver Motor
Driver
Motor adalah salah satu part mesin produksi sebagai motor penggerak yang
berfungsi untuk menggerakkan sebuah benda kerja baik secara langsung ke beban
kerja atau melalui perantara beban kerja. aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
Adapun contoh fungsi dari aplikasi motor drive di beberapa benda kerja adalah
sebagai berikut:
- Sebagai penggerak utama gear box.
- Sebagai penggerak utama roll line unit.
- Sebagai penggerak utama roll calender unit.
- Sebagai Penggerak utama pengaduk.
- Sebagai penggerak utama chain atau rantai.
- Sebagai penggerrak utama V Belt drive.
- Sebagai penggerak cyclo drive.
- Dan lain - lain.
Bagian - bagian part dari motor drive adalah sebagai
berikut:
- Casing Motor drive, yang berfungsi sebagai rumah
kumparan rotor dan stator sekaligus melindungi kumparan unit dari
kebocoran barang asing masuk ke area kumparan seperti air.
- Cover Bearing depan dan belakang, yang berfungsi
sebagai penutup ruang casing motor bagian depan dan belakang, sekaligus
sebagai dudukan bearing shaft rotor.
- Ball Bearing, yang berfungsi sebagai tumpuan
pokok dari shaft rotor sekaligus sebagai bagian yang berputar untuk
memperingan beban putar dari shaft rotor.
- Terminal kabel joint, Yang berfungsi untuk joint
kabel antara motor dengan power supply utama.
- Baut dan nut pengikat, yang berfungsi sebagai
pengikat antara cover bearing depan dan belakang dengan casing motor
sehingga motor unit terikat kencang menjadi unit.
- Shaft Rotor, yang berfungsi sebagai shaft bagian
yang berputar setelah mendapat arus listrik dari kumparan stator.
- Kumparan Stator, yang berfungsi sebagai
pembangkit arus untuk di salurkan ke shaft rotor.
- Kipas baling-baling, yang berfungsi sebagai
pendingin atau pembuang panas yang timbul akibat proses kerja antara
stator dengan rotor.
Menurut Datasheet IC L293D adalah
suatu bentuk rangkaian Daya tinggi terintegrasi yang mempu melayani empat buah
beban dengan arus antara 600mA sampai dengan 1.2A. Keempat pin Inputnya di
desain untuk dapat menerima masukan level logika TTL. IC L293D dapat dipakai
sebagai Driver Relay, Motor DC, motor Stepper maupun sebagai pengganti saklar
dengan kecepatan switching mencapai 5KHz.
Pada dasarnya, L293D merupakan dua buah rangkaian jembatan-H yang dikemas dalam
paket Integrated Circuit. Kedua rangkaian H bridge ini dikontrol oleh sebuah
pin bernama Enable.
Gambar 9.Struktur L293D
Cara kerja rangkaian Driver motor menggunakan IC ini
adalah:
- IC akan merespon sinyal input 1 dan input 2 ketika
pin Enable 1 diberi logika HIGH. Jika diberi logika Low maka Motor 1 tidak
akan berputar.
- Ketika Input 1 dan input 2 diberikan input logika
yang berbeda (Low dan high atau sebaliknya) maka motor akan berputar.
- Ketika Ketika Input 1 dan input 2 diberikan
logika yang berlawanan maka motor akan berputar berlawanan arah dari
sebelumnya.
- IC akan merespon sinyal input 3 dan input 4
ketika pin Enable 2 diberi logika HIGH. Jika diberi logika Low maka Motor
2 tidak akan berputar.
- Ketika Input 3 dan input 4 diberikan input logika
yang berbeda (Low dan high atau sebaliknya) maka motor akan berputar.
- Ketika Ketika Input 3 dan input 4 diberikan
logika yang berlawanan maka motor akan berputar berlawanan arah dari
sebelumnya.
- Syarat motor motor berputar adalah logika input
berlawanan. Jika logika input sama-sama High atau sama-sama Low maka Motor
tidak akan berputar.
- Putaran motor searah jarum jam disebut Clock Wise
(CW), sedangkan putaran motor yang berlawanan arah jarum jam disebut
Counter Clock Wise (CCW).
5.
Motor
Gambar 10. Motor
Motor listrik adalah mesin yang
mengubah energi listrik menjadi energi mekanik atau tenaga penggerak atau
tenaga pemutar. Dalam peralatan rumah tangga motor listrik dapat ditemukan
contohnya: pengering rambut kipas angin, mesin cuci, mesin jahit, pompa air,
blender, mixer, bor listrik, lemari es, dan penyedot debu. Sedangkan dalam
industri motor listrik digunakan untuk impeller pompa, fan, blower, menggerakan
kompresor, mengangkat beban dan lain-lain.
John Ambrose Fleming diakhir abad 19, memperkenalkan
sebuah cara untuk memudahkan memahami cara kerja motor listrik. Yang disebut
kaidah tangan kiri, kaidah ini memudahkan untuk mengetahui arah gaya
dorong/lorentz, arah medan magnet dan arah arus listrik pada sebuah sistem
induksi elektromagnetik. Berikut gambar kaidah tangan kiri.
Gambar 11.Aturan Tangan Kiri
Prinsip
kerja motor listrik adalah mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik.
Perubahan dilakukan dengan merubah tenaga listrik menjadi magnet yang disebut
elektromagnit. Menurut sifatnya, kutub-kutub magnit senama akan tolak-menolak
dan kutub-kutub tidak senama akan tarik-menarik. Sehingga jika sebuah magnet
ditempatkan pada sebuah poros yang berputar dan magnet lainnya pada suatu
kedudukan yang tetap maka akan diperoleh gerakan atau putaran.
Ada banyak bagian motor listrik tapi, sejatinya motor
listrik hanya memiliki komponen utama yaitu stator dan rotor. Berikut ini
bagian-bagian motor listrik:
·
Stator.Adalah bagian dari motor listrik yang tidak
bergerak stator penghasil medan magnet, baik itu elekromagnetik ataupun medan
magnet tetap. Stator terdiri dari beberapa bagian yaitu :
a)
Badan Motor, adalah tempat lilitan stator.terdiri dari
rumah dengan alur-alurnya yang dibuat dari pelat-pelat yang dipejalkan berikut
tutupnya.
b)
Kumparan Stator, adalah elektromagnetik
berfungsi sebagai penghasil medan magnet bias diganti dengan medan magnet tetap
yang memiliki dua kutub magnet yang saling berhadapan, kutub utara dan kutub
selatan
·
Rotor. adalah bagian dari motor listrik yang bergerak,
rotor terdiri dari beberapa bagian yaitu
a)
Sikat, untuk menghubungkan arus dari sumber tegangan
ke komutator dari kumparan.
b)
Komutator, untuk mengubah/membalik arah arus yang
mengalir pada kumparan agar putaran motor dapat terjadi. (Tidak bergerak
bolak-balik) dan membantu dalam transmisi arus antara rotor dengan sumber daya.
·
Terminal adalah titik penyambungan sumber tenaga
listrik dengan ujung kumparan motor.
·
Bearing adalah bantalan AS motor
·
Body Motor adalah tutup motor untuk pelindung dari
lingkungan.
·
Celah Udara adalah jarak antara kedudukan stator
dengan rotor.
Berikut ini gambar bagian-bagian motor listrik:
Gambar 12. Struktur Motor
Pada dasarnya motor listrik
dibedakan dari jenis sumber tegangannya motor listrik terbagi 2 yaitu: Motor AC
{Alternating Current} atau Motor Listrik Arus Bolak-Balik danMotor DC {Direct
Current} atau Motor Listrik Arus Searah. Dari 2 jenis motor listrik tersebut
terdapat klasifikasi jenis-jenis motor listrik berdasarkan prinsip kerja,
konstruksi, operasi dan karakternya. Seperti yang terlihat gambar dibawah ini:
Gambar 13. Jenis-Jenis Motor
Motor DC adalah jenis motor listrik yang memerlukan
sumber tegangan DC untuk beroperasi. Motor DC dibedakan lagi dari sumber
dayanya yaitu sebagai berikut:
·
Separately Excited atau Motor DC Sumber Daya Terpisah.
·
Self Excited atau Motor DC Sumber Daya Sendiri
berdasarkan konfigurasi supply medan dengan kumparan motor, Motor DC Self Excited
dibedakan lagi yaitu sebagai berikut :
- Motor DC Seri. Jenis
motor yang gulungan medannya dihubungkan secara seri dengan gulungan
kumparan motor,
- Motor DC Shunt. Jenis
motor yang gulungan medannya dihubungkan secara pararel dengan gulungan
kumparan motor
- Motor DC
Campuran/Kompon. Jenis motor yang gulungan medan dihubungkan
secara pararel dan seri dengan gulungan motor listri.
Motor AC adalah jenis motor listrik yang memerlukan
sumber tegangan AC untuk beroperasi. Motor AC dibedakan lagi dari sumber dayanya
yaitu sebagai berikut:
·
Motor Sinkro (Motor Serempak), jenis motor ac yang bekerja pada kecepatan tetap
pada sistem frekuensi tertentu, motor jenis memiliki torsi yang rendah dan
memerlukan arus dc untuk pembangkitan daya.
·
Motor Induksi (Motor Tak Serempak), merupakan motor listrik AC yang
bekerja berdasarkan induksi medan magnet antara rotor dan stator. Motor induksi
dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok utama sebagai berikut :
a)
Motor 1 Fasa, motor yang
beroperasi dengan daya 1 fasa untuk menghasilkan tenaga mekanik.
b)
Motor 3 Fasa, motor yang
beroperasi dengan daya 3 fasa untuk menghasilkan tenaga mekanik.
6.
LCD
Gambar 14.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 15.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.
7. Potensiometer
Gambar 16.Potensiometer
Potensiometer
adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai
dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya.
Potensiometer merupakan Keluarga Resistor yang tergolong dalam Kategori
Variable Resistor. Secara struktur, Potensiometer terdiri dari 3 kaki Terminal
dengan sebuah shaft atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya. Gambar
dibawah ini menunjukan Struktur Internal Potensiometer beserta bentuk dan
Simbolnya.
Pada dasarnya bagian-bagian penting dalam Komponen Potensiometer adalah:
·
Penyapu atau disebut juga dengan Wiper
·
Element Resistif
·
Terminal
Berdasarkan bentuknya,
Potensiometer dapat dibagi menjadi 3 macam, yaitu:
1. Potensiometer Slider,
yaitu Potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara
menggeserkan Wiper-nya dari kiri ke kanan atau dari bawah ke atas sesuai dengan
pemasangannya. Biasanya menggunakan Ibu Jari untuk menggeser wiper-nya.
2. Potensiometer Rotary,
yaitu Potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara
memutarkan Wiper-nya sepanjang lintasan yang melingkar. Biasanya menggunakan
Ibu Jari untuk memutar wiper tersebut. Oleh karena itu, Potensiometer Rotary
sering disebut juga dengan Thumbwheel Potentiometer.
3. Potensiometer Trimmer,
yaitu Potensiometer yang bentuknya kecil dan harus menggunakan alat khusus
seperti Obeng (screwdriver) untuk memutarnya. Potensiometer Trimmer ini
biasanya dipasangkan di PCB dan jarang dilakukan pengaturannya.
Gambar 17. Jenis-Jenis Potensometer
Sebuah
Potensiometer (POT) terdiri dari sebuah elemen resistif yang membentuk jalur
(track) dengan terminal di kedua ujungnya. Sedangkan terminal lainnya (biasanya
berada di tengah) adalah Penyapu (Wiper) yang dipergunakan untuk menentukan
pergerakan pada jalur elemen resistif (Resistive). Pergerakan Penyapu (Wiper)
pada Jalur Elemen Resistif inilah yang mengatur naik-turunnya Nilai Resistansi
sebuah Potensiometer.
Elemen
Resistif pada Potensiometer umumnya terbuat dari bahan campuran Metal (logam)
dan Keramik ataupun Bahan Karbon (Carbon). Berdasarkan Track (jalur) elemen
resistif-nya, Potensiometer dapat digolongkan menjadi 2 jenis yaitu
Potensiometer Linear (Linear Potentiometer) dan Potensiometer Logaritmik
(Logarithmic Potentiometer).
Dengan
kemampuan yang dapat mengubah resistansi atau hambatan, Potensiometer sering
digunakan dalam rangkaian atau peralatan Elektronika dengan fungsi-fungsi
sebagai berikut:
·
Sebagai pengatur Volume
pada berbagai peralatan Audio/Video seperti Amplifier, Tape Mobil, DVD Player.
·
Sebagai Pengatur
Tegangan pada Rangkaian Power Supply
·
Sebagai Pembagi
Tegangan
·
Aplikasi Switch TRIAC
·
Digunakan sebagai
Joystick pada Tranduser
·
Sebagai Pengendali
Level Sinyal
8. Baterai
Gambar 18. Baterai
Baterai
adalah kumpulan dari satu atau lebih sel yang hasil dari reaksi kimianya
membuat elektron mengalir didalam rangkaian. Semua jenis baterai terdiri dari
tiga komponen dasar, yaitu; Anoda (sisi 'Negatif'), Katoda
(sisi 'Positif'), dan beberapa jenis elektrolit (sebuah zat yang
secara kimia bereaksi terhadap anoda dan katoda).
Ketika anoda
dan katoda baterai terhubung ke rangkaian, reaksi kimia terjadi antara sisi
anoda dengan elektrolit. Reaksi ini menyebabkan elektron mengalir melalui
rangkaian menuju ke katoda dan hal ini menyebabkan reaksi kimia lain terjadi
antara sisi katoda dengan elektrolit. Ketika bahan di katoda dan atau anoda
habis di konsumsi akibat dari reaksi kimia yang terjadi di kedua sisi, maka
reaksi pun berhenti. Ketika reaksi kimia berhenti, baterai tidak dapat lagi
menghasilkan listrik. Saat seperti ini Baterai menjadi "mati".
Pada dasarnya
baterai terdiri dari 2 jenis, yaitu baterai primer dan baterai sekunder. Baterai primer adalah baterai yang
harus dibuang setelah digunakan atau sudah dalam keadaan mati. Reaksi kimia
sudah tidak dapat dibangkitkan lagi pada baterai primer. Sedangkan baterai
sekunder adalah baterai yang dapat diisi ulang (recharge). Reaksi
kimia pada baterai jenis ini dapat dibangkitkan kembali setelah baterai "mati".
Gambar 19. Jenis-Jenis Baterai
Penemuan baterai modern sering
dikaitkan dengan seseorang yang bernama Alessandro Volta.
Baterai
terdiri dari tiga komponen dasar, yaitu: Anoda, Katoda, dan Elektrolit. Sebuah
pemisah (separator) sering digunakan untuk mencegah anoda dan katoda saling
bersentuhan ketika elektrolit tidak mencukupi (hingga habis). Untuk menyimpan
ketiga komponen dasar ini, baterai disimpan dalam sebuah wadah (casing) yang
memiliki bermacam bentuk unik.
Gambar 20. Struktur Baterai
Anoda dan katoda adalah jenis elektroda. Elektroda
adalah konduktor yang mampu mengalirkan listrik baik itu memasuki atau
meninggalkan komponen dalam sebuah rangkaian kelistrikan.
·
Anoda (Sifat Negatif)
Elektron bergerak keluar dari anoda
menuju ke perangkat yang terhubung didalam sirkuit. Ini berarti secara
konvensional "arus" mengalir masuk ke anoda.
Gambar 21.Anoda
Didalam baterai, reaksi kimia yang
terjadi antara anoda dan elektrolit menyebabkan terbentuknya elektron didalam
anoda. Elektron tersebut sebenarnya ingin bergerak menuju ke katoda, tetapi
tidak mampu melewati elektrolit atau pemisah. Hal ini menyebabkan elektron
harus mengalir melalui komponen yang terhubung didalam rangkaian hingga sampai
ke katoda.
·
Katode (Sifat Positif)
Elektron bergerak masuk ke dalam
katoda dari perangkat yang terhubung didalam sirkuit. Ini berarti secara
konvensional "arus" mengalir keluar dari katoda.
Gambar 22.Katoda
Didalam baterai, reaksi kimia yang
terjadi antara katoda dan elektrolit membutuhkan elektron yang dihasilkan oleh
anoda. Tanpa elektron dari anoda maka tidak akan terjadi reaksi kimia antara
katoda dengan elektrolit. Satu-satunya jalan elektron untuk bisa sampai ke
katoda adalah melewati rangkaian yang berada diluar baterai. Pergerakan
elektron inilah yang kemudian dikenal dengan nama "listrik".
·
Elektrolit
Elektrolit adalah zat, bisa berupa
cairan atau gel, yang mampu mengangkut ion saat terjadi reaksi kimia pada sisi
anoda dan katoda. Elektrolit juga bertindak sebagai insulator listrik antara
anoda dan katoda sehingga elektron lebih mudah mengalir melalui sirkuit
eksternal (diluar baterai) daripada harus melalui elektrolit.
Gambar 23. Elektrolit
Elektrolit sangat berperan penting
dalam kinerja baterai. Karena elektron tidak dapat melewati elektrolit, mereka
dipaksa untuk melakukan perjalanan melalui konduktor listrik didalam sirkuit
diluar baterai yang menghubungkan anoda ke katoda.
·
Separator (Pemisah)
Separator adalah bahan berpori yang
mencegah anoda dan katoda saling bersentuhan yang akan menyebabkan hubungan
singkat (korsleting atau short circuit) didalam baterai.
Separator baterai dibuat dari beberapa bahan seperti; kapas, nilon, polyester,
kardus, dan film polimer sintetik. Separator tidak bereaksi secara kimia dengan
anoda, katoda, ataupun elektrolit.
Gambar 24. Separator
Ion didalam elektrolit dapat
bermuatan positif, bermuatan negatif, dan dapat datang dalam berbagai ukuran.
Separator khusus biasanya dibuat untuk memungkinkan beberapa ion dapat
melewatinya dengan baik namun yang lainnya tidak.
·
Casing (Wadah)
Casing baterai dapat dibuat hampir
dari semua bahan: plastik, baja, laminasi polimer ringan, dan sebagainya.
Beberapa baterai menggunakan casing konduktor baja yang secara elektrik
terhubung kesalah satu elektroda. Sebagai contoh, umumnya sel baterai AA
alkaline menggunakan casing baja yang terhubung ke katoda.
Gambar 25.Wadah Baterai
Baterai membutuhkan reaksi kimia
untuk beroperasi. Setidaknya satu reaksi terjadi disekitar anoda dan satu atau
lebih reaksi terjadi disekitar katoda. Pada saat baterai berkerja, reaksi pada
anoda menghasilkan banyak sekali elektron yang disebut proses oksidasi (oxidation).
Sedangkan reaksi yang terjadi pada katoda menggunakan banyak sekali elektron
selama baterai bekerja, proses ini dikenal dengan proses reduksi (reduction).
Gambar 26. Prinsip Kerja Baterai
Pada intinya, kita membagi jenis
reaksi kimia tertentu, reaksi reduksi-oksidasi atau sering disebut juga reaksi
redoks (red-uksi oks-idasi), menjadi dua bagian reaksi terpisah. Reaksi
redoks terjadi ketika elektron ditransfer diantara bahan kimia. Kemudian
pergerakan elektron dalam reaksi ini mengalir keluar baterai untuk memberikan
daya pada sirkuit.
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. Piranti yang dihubungkan dengan sistem I2C Bus dapat
dioperasikan sebagai Master dan Slave. Master adalah
piranti yang memulai transfer data pada I2C Bus dengan
membentuk sinyal Start, mengakhiri transfer data dengan membentuk
sinyal Stop, dan membangkitkan sinyal clock. Slave adalah
piranti yang dialamati master.
Sinyal Start merupakan sinyal
untuk memulai semua perintah, didefinisikan sebagai perubahan tegangan SDA dari
“1” menjadi “0” pada saat SCL “1”. Sinyal Stop merupakan sinyal untuk
mengakhiri semua perintah, didefinisikan sebagai perubahan tegangan SDA dari
“0” menjadi “1” pada saat SCL “1”. Kondisi sinyal Start dan sinyal Stop
seperti tampak pada Gambar 1.
Gambar 27. Kondisi Sinyal Start dan
Stop
Sinyal dasar yang lain dalam I2C
Bus adalah sinyal acknowledge yang disimbolkan dengan ACK Setelah
transfer data oleh master berhasil diterima slave, slave akan
menjawabnya dengan mengirim sinyal acknowledge, yaitu dengan membuat SDA
menjadi “0” selama siklus clock ke 9. Ini menunjukkan bahwa Slave telah
menerima 8 bit data dari Master. Kondisi sinyal acknowledge
seperti tampak pada Gambar 2.
Gambar 28. Sinyal ACK dan NACK
Dalam melakukan transfer data pada I2C
Bus, kita harus mengikuti tata cara yang telah ditetapkan yaitu:
- Transfer data hanya dapat dilakukan
ketikan Bus tidak dalam keadaan sibuk.
- Selama proses transfer data, keadaan data pada
SDA harus stabil selama SCL dalam keadan tinggi. Keadaan perubahan “1”
atau “0” pada SDA hanya dapat dilakukan selama SCL dalam keadaan rendah.
Jika terjadi perubahan keadaan SDA pada saat SCL dalam keadaan tinggi,
maka perubahan itu dianggap sebagai sinyal Start atau sinyal Stop.
Gambar 29. Transfer Bit pada I2C Bus
4. Percobaan [back]
1. Susun Rangkaian sebagai berikut pada software proteus
2. Buat program berikut pada software Arduino
#include <Wire.h> //deklarasi library Wire.h
#define lm35 A0
//deklarasi pin A0 untuk lm35
#define ldr_out A1
//deklarasi pin A1 untuk ldr_out
#define ldr_in A2
//deklarasi pin A2 untuk ldr_in
int valueldr_out, valuelm35, valueldr_in,
valueldr; //deklarasi variabel-variabel
boolean x;
//deklarasi variabel x dengan tipe boolean
void setup() {
//eksekusi program hanya dilakukan sekali
Serial.begin(9600); //Set baud
rate
pinMode(lm35,
INPUT); //deklarasi lm35 sebagai input
pinMode(ldr_out, INPUT); //deklarasi ldr_out sebagai input
pinMode(ldr_in, INPUT);
//deklarasi ldr_in sebagai input
Wire.begin(); //Inisiasi library Wire
}
void slave1(){
//Fungsi untuk slave1
Wire.beginTransmission(1);
//Memulai transmisi ke slave1
Wire.write(x); //Membariskan data variabel x untuk dikirim
ke slave
Wire.endTransmission(); //Menghentikan
transmisi data
}
void slave2(){
Fungsi untuk slave 2
Wire.beginTransmission(2);
//Memulai transmisi ke slave 2
Wire.write(valuelm35); //Mengirim
data variabel valuelm35
Wire.endTransmission();
//Menghentikan transmisi data
}
void loop() {
//Fungsi dieksekusi berulang
valueldr_out = analogRead(ldr_out); //Memasukkan nilai pembacaan ldr_out ke
variabel valueldr_out
valueldr_in = analogRead(ldr_in); //Memasukkan nilai pembacaan ldr_in ke
variabel valueldr_in
valuelm35 =
analogRead(lm35); //Memasukkan nilai pembacaan
lm35 ke variabel valuelm35
if
(valueldr_out > valueldr_in) {
//Kondisi apabila nilai valueldr_out lebih besar dari valueldr_in
x = true; //Maka x bernilai true
}
else { //Untuk kondisi valueldr_out lebih kecil atau
sama dengan valueldr_in
x = false; //Maka x bernilai false
}
slave1();
slave2();
}
#include <Wire.h> //Inisialisasi library Wire.h
#define in1 7
//Deklarasi pin 7 untuk in1
#define in2 6
//Deklarasi pin 6 untuk in2
#define en1 5
//Deklarasi pin 5 untuk en1
int x;
//Deklarasi variabel x
const byte slaveId = 1; //deklarasi alamat slave1
void setup() {
//Fungsi dieksekusi sekali
Serial.begin(9600); //Set baud rate
pinMode(in1,
OUTPUT); //Deklarasi in1 sebagai output
pinMode(in2,
OUTPUT); //Deklarasi in2 sebagai output
pinMode(en1,
OUTPUT); //Deklarasi en1 sebagai output
Wire.begin
(slaveId); //Memulai library
Wire.onReceive(receiveEvent); //Memanggil fungsi ketika slave menerima
transmisi dari master
}
void receiveEvent(){
//Fungsi dijalankan saat master mentransmisikan data
x =
Wire.read(); //memasukkan data yang ditransmisikan ke variabel x
}
void loop() {
//Fungsi dieksekusi berulang
if (x ==
true){ kondisi apabila x bernilai true
digitalWrite
(en1, 5); //en1 diaktifkan
digitalWrite
(in1, HIGH); //in1 berlogika 1 atau HIGH
digitalWrite
(in2, LOW); //in2 berlogika 0 atau LOW
}
else { //Kondisi x bernilai false
digitalWrite
(en1, 5); //en1 diaktifkan
digitalWrite
(in1, LOW); //in1 berlogika 0 atau LOW
digitalWrite (in2, HIGH); //in2 berlogika 1
atau HIGH
}
}
#include <Wire.h> //Inisialisasi library Wire.h
#include <LiquidCrystal.h> //Inisialisasi library LiquidCrystal.h
LiquidCrystal lcd(13, 12, 11, 10, 9, 8); //Deklarasi
pin yang terhubung ke LCD
#define in1 7
//Deklarasi pin in1 terhubung ke pin 7
#define in2 6
//Deklarasi pin in2 terhubung ke pin 6
#define en1 5
//Deklarasi pin en1 terhubung ke pin 5
int x, lm35;
//Deklarasi variabel x dan lm35
const byte slaveId = 2; //Deklarasi alamat slave 2
void setup() {
//Fungsi dieksekusi sekali
Serial.begin(9600); //Set baud
rate
pinMode(in1,
OUTPUT); //Deklarasi in1 sebagai output
pinMode(in2,
OUTPUT); //Deklarasi in2 sebagai output
pinMode(en1,
OUTPUT); //Deklarasi en1 sebagai output
Wire.begin
(slaveId); //Memulai library
Wire.onReceive(receiveEvent); //
Memanggil fungsi ketika slave menerima transmisi dari master
lcd.begin(16,2); //Memulai lcd
16x2
}
void receiveEvent(){
// Fungsi dijalankan saat master mentransmisikan data
x =
Wire.read(); //Memasukkan nilai data
yang ditransmisikan ke dalam variabel x
lm35 =
x*0.488; //Mengkonversi nilai x dan
dimasukkan ke variabel lm35
}
void loop() {
//Fungsi dieksekusi berulang
lcd.setCursor
(0,0); //Memulai pada kolom 0 baris 0
lcd
lcd.print
("Suhu :"); //Menulis kata
“Suhu :”
lcd.setCursor
(0,1); //Memulai pada kolom 0 baris 1
lcd
lcd.print(lm35); //Menulis nilai variable; lm35
if (lm35 >
25){ //Kondisi apabila nilai lm35 lebih
besar dari 25 derajat
digitalWrite (en1, 10); //Mengaktifkan en 1 dengan nilai 10
digitalWrite
(in1, HIGH); //in1 berlogika 1
}
else if (lm35 > 30){ //Apabila nilai lm lebih besari dari 30
derajat
digitalWrite
(en1, 20); //Mengaktifkan en1 dengan
nilai 20
}
else { //Untuk kondisi selain itu
digitalWrite (en1, 0); //en1 bernilai 0
dan tidak aktif
digitalWrite (in1, LOW); //in1 berlogika
0 atau LOW
}
}
3. Buat flowchart rangkaian seperti berikut
Flowchart Void Slave2
Flowchart Slave1
Flowchart Void Setup
Flowchart Void ReceiveEvent
Flowchart Slave 2
Flowchart Setup
Flowchart ReceiveEvent
Flowchart Void Loop
4. Design tampilan hardware menggunakan software SketchUp
Di dalam ruangan
Di luar ruangan
Rincian sistem
Keterangan:
1 = Motor pada gorden
2 = LDR di dalam ruangan
3 = Motor pada kipas
4 = LDR di luar ruangan
Prinsip Kerja:
