Perangkat lain pada mikrokontroller

1.Push button

Push button adalah bentuk saklar yang paling umum dari pengendali manual yang dijumpai di industri. Tombol tekan NO (Normally Open) menyambung rangkaian  ketika tombol ditekan dan kembali pada posisi terputus ketika tombol dilepas. Tombol tekan NC (Normally Closed)  akan memutus rangkaian apabila tombol ditekan dan kembali pada posisi terhubung ketika tombol dilepaskan.

Prinsip Kerja Push button

Gambar Prinsip kerja push button 

Ilustrasi prinsip kerja tombol tekan dapat dilihat pada gambar di atas. Pada gambar (a) tersebut diperlihatkan posisi tombol dalam keadaan belum di sentuh. Gambar (b) menunjukkan tombol tekan sedang ditekan dan gambar (c) saat tekanan pada  tombol telah  dilepaskan.  Perbedaan fungsi masing-masing kontak dilihat dari hidup dan matinya lampu (lampu R dan G) secara bergantian. Dalam prakteknya tombol tekan difungsikan sebagai tombol untuk menjalankan rangkaian kontrol (START) dan mematikan rangkaian kontrol (STOP).

2.LED

3.Buzzer

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara.

Gambar  Rangkaian Buzzer

4. Motor Servo

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

Gambar Motor Servo

Prinsip Kerja Motor Servo

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

Gambar Prinsip kerja motor servo

Ketika lebar pulsa kendali telah diberikan, maka poros motor servo akan bergerak atau berputar ke posisi yang telah diperintahkan, dan berhenti pada posisi tersebut dan akan tetap bertahan pada posisi tersebut. Jika ada kekuatan eksternal yang mencoba memutar atau mengubah posisi tersebut, maka motor servo akan mencoba menahan atau melawan dengan besarnya kekuatan torsi yang dimilikinya (rating torsi servo). Namun motor servo tidak akan mempertahankan posisinya untuk selamanya, sinyal lebar pulsa kendali harus diulang setiap 20 ms (mili detik) untuk menginstruksikan agar posisi poros motor servo tetap bertahan pada posisinya.

Macam - Macam Sensor Dan Penjelasan

1.Sensor DHT11

Sensor DHT 11 merupakan sensor dengan kalibrasi sinyal digital yang mampu memberikan informasi suhu dan kelembaban. Sensor ini tergolong komponen yang memiliki tingkat stabilitas yang baik, serta ditambah dengan kemampuan mikrokontroler 8 bit seperti Arduino. Koefisien kalibrasi DHT 11 disimpan dalam OTP program memori, sehingga ketika internal sensor mendeteksi sesuatu, maka modul ini membaca koefisien sensor.

Gambar II.5 Modul DHT 11 [7]

Table II.1 Spesifikasi DHT 11

Power Suplay	3-5 v DC
Rentang pengukuran	Kelembapan (20% – 90% RH) Suhu (0-50 celcius)
Akurasi	Kelembapan (4 RH) Suhu (2.0 Celcius)
Sensitivitas	Kelembapan (1% RH) Suhu(0.1 Celcius)
Priode Sensing	Rata-rata: 2 s

                                                Gambar  Rangkaian sensor dht 1

Prinsip Kerja DHT 11

langkah pertama akan dikirimkan perintah START oleh micro ke DHT 11

jadi kita kirim pulsa Low 18ms dan High 40us, lalu kita tunggu sebentar sampai ada response/jawaban dari DHT 11 berupa pulsa low - high selebar 54us & 80us

setelah itu hasil pengukuran akan dikirimkan sensor menggunakan format 8bit sebanyak 5 kali

2. Sensor Suhu LM35

LM35 adalah salah satu jenis sensor yang merubah besaran suhu ke besaran listrik dalam bentuk tegangan. LM35 memiliki 3 buah pin kaki, pin1 untuk INPUT tegangan positif (+), pin2 OUTPUT, pin3 INPUT tegangan negatif/GND (-).

3.LDR (Light Dependent Resistor)

LDR (Light Dependent Resistor) adalah sensor cahaya yang dapat mengubah cahaya yang diterima menjadi besaran konduktansi. Apabila LDR(Light Dependent Resistor) menerima cahaya maka nilai konduktansi antara kedua kakinya akan meningkat(resistansi turun). Semakin besar cahaya yang diterima maka semakin tinggi nilai konduktansinya(nilai resistansi semakin rendah).

LDR (Light Dependent Resistor) terdiri dari sebuah cakram semikunduktor yang mempunyai dua buah elektroda pada permukaannya. Pada saat gelap atau cahaya redup, bahan dari cakram tersebut menghasilkan elektron bebas dengan jumlah relatif kecil sehingga hanya ada sedikit elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya redup LDR menjadi konduktor yang buruk, atau disebut juga LDR memiliki resistansi yang besar pada saat gelap atau cahaya redup. Pada saat cahaya terang, ada lebih banyak elektron yang lepas dari atom bahan semikonduktor tersebut. Sehingga akan ada lebih banyak elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya terang LDR menjadi kondukor yang baik, atau disebut juga dengan LDR memiliki resistansi yang kecil pada saat cahaya terang.

 Prinsip Kerja LDR (Light Dependent Resistor)

Pada sisi bagian atas LDR terdapat suatu garis atau jalur melengkung yang menyerupai bentuk kurva.Jalur tersebut terbuat dari bahan cadmium sulphida yang sangat sensitiv terhadap pengaruh dari cahaya. Jalur cadmium sulphida yang terdapat pada LDR. Jalur cadmium sulphida dibuat melengkung menyerupai kurva agar jlaur tersebut dapat dibuat panjang dalam ruang(area) yang sempit. Cadmium sulphida(CdS) merupakan bahan semi-konduktor yang memiliki gap energi antara elektron konduksi dan elektron valensi. Ketika cahaya mengenai cadmium sulphida, maka energi proton dari cahaya akan diserpa sehingga terjadi perpindahan dan band valensi ke band konduksi. Akibat perpindahan elektron tersebut mengakibatkan hambatan dari cadmium sulphida berkurang dengan hubungan kebalikan dari intensitas cahaya yang mengenai LDR. Lihat Gambar dibawah ini.

Gambar LDR (Light Dependent Resistor) 

Karakteristik LDR (Light Dependent Resistor)

a.      Laju Recovery

Bila sebuah LDR dibawa dari suatu ruangan dengan level kekuatan cahayatertentu kedalam suatu ruangan yang gelap sekali, maka bisa kita amati bahwa nilai resistansi dari LDR tidak akan segera berubah resistansinya pada keadaan ruangan gelap tersebut. Harga ini ditulis dalam K Ω /detik. untuk LDR type arus harganya lebih besar dari 200 K Ω /s (selama 20 menit pertama mulai dari level cahaya 100 lux), kecepatan tersebut akan lebih tinggi pada arah sebaliknya, yaitu pada pindah dari tempat gelap ke tempat terang yang memerlukan waktu kurang dari 10 ms untuk mencapai resistansi yang sesuai dengan level 400 lux.

b.      Respon Spektral

Sensor ini sebagai pengindera yang merupakan eleman yang pertama – tama menerima energi dari media untuk memberi keluaran berupa perubahan energi. Pada rangkaian elektronika, sensor harus dapat mengubah bentuk – bentuk energi cahaya ke energi listrik, sinyal listrik ini harus sebanding dengan besar energi sumbernya. Gambar dibawah ini merupakan karakteristik dari sensor LDR.

Gambar Karakteristik LDR (Light Dependent Resistor)

Pada karakteristik diatas dapat dilihat bila cahaya mengenai sensor maka harga tahanan akan berkurang. Perubahan yang dihasilkan ini tergantung dari bahan yang digunakan serta dari cahaya yang mengenainya.

4.PIR(Passive Infrared Receiver)

PIR(Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Akan tetapi, tidak seperti sensor infrared kebanyakan yang terdiri dari IR LED dan fototransistor. PIR tidak memancarkan apapun seperti IR LED. Sesuai dengan namanya ‘Passive’, sensor ini hanya merespon energi dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki oleh setiap benda yang terdeteksi olehnya. Elemen sensor PIR sangat peka terhadap radiasi inframerah-jauh dalam rentang spectral antara 4 µm hingga 20 µm, yaitu rentang panjang gelombang dimana kebanyakan daya termal yang dipancarkan tubuh manusia terkontsentrasi.

Di dalam sensor PIR ini terdapat bagian-bagian yang mempunyai perannya masing-masing, yaitu Fresnel Lens, IR Filter, Pyroelectric sensor, amplifier, dan comparator. Dari elemen pengindera tersebut, elemen pyroelectric secara khusus digunakan untuk mendeteksi gerak objek karena elemen sensor ini sederhana, relatif murah, memiliki responsivitas tinggi, dan rentang dinamik yang lebar.

Semua detector PIR modern bekerja berdasarkan efek fisis yang sama yaitu efek pyroelectric. Untuk menganalisa kinerja sensor semacam ini, pertama kita harus menghitung daya (fluks) radiasi inframerah tersebut yang diubah menjadi muatan listrik oleh elemen pengindera. Piranti optik (lensa Fresnel) memfokuskan radiasi termal menjadi citra termal pada permukaan sensor. Energi citra tersebut kemudian diubah oleh elemen kristalin pyroelectric menjadi arus listrik, terlihat seperti pada gambar 2.7 dibawah ini.

Gambar Struktur internal sensor PIR dengan lensa Fresnel dan lapisan tipis Pyroelectric.

Lensa Fresnel berfungsi untuk menyerap dan memfokuskan radiasi inframerah yang akan diterima oleh elemen sensor. Lensa Fresnel terbuat dari material yang mempu mentransmisikan radiasi inframerah dengan panjang gelombang 8 µm sampai dengan 14 µm yang lebih sensitif terhadap radiasi inframerah tubuh manusia. Proses ransmisi radiasi inframerah menuju elemen sensor dapat dilihat pada gambar 2.8 dibawah ini.

Gambar Proses transmisi radiasi inframerah melewati lensa Fresnel.

Tabel  Spesifikasi PIR KC7783R modul

	Minimum	Standar	Maksimum	Satuan
Tegangan Operasi	4,7	5	12	V
Arus Tanpa Beban		300		µA
Lebar Pulsa	0,5			Sec
Tegangan Keluar		5		V
Lebar Deteksi		5		M
Temperature Operasi	-20	25	50	ºC
Kelembapan			95	%

Lebar daerah deteksi sensor dan besar sudut deteksi sensor dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Gambar Lebar daerah deteksi sensor PIR

Daerah deteksi sensor jika dilihat tepat dari belakang sensor berbentuk lingkaran, sedangkan jika dilihat dari samping berbentuk sisi kerucut yang tertutup setengah bola.

Tegangan keluaran PIR modul sudah TTL (Transistor- Transistor Logic), yaitu tegangan keluarannya hanya bervariasi pada dua nilai yaitu 0 V pada keadaan tidak merespon dan 5 V pada keadaan merespon.

5. Mic Condenser

Mic Condenser  adalah lempengan tipis diafraghma yang berfungsi untuk menerima suara, dan di dalamnya terdapat karbon yang dapat merubah nilai kapasitansinya.

Prinsip Kerja Mic Condenser

Prinsip kerja Mic Condenser adalah getaran suara yang diterima oleh dielectric berupa membran tipis di dalam ECM akan menyebabkan perubahan nilai kapasitasnya.

Gambar Prinsib kerja Mic Condensor

Sensor

Pengertian sensor menurut D Sharon, dkk (1982), sensor adalah “suatu peralatan yang berfungsi untuk mendeteksi gejala-gejala atau sinyal-sinyal yang berasal dari perubahan suatu energi seperti energi listrik, energi fisika, energi kimia, energi biologi, energi mekanik”.

Sensor  terdiri atas tiga jenis, yaitu :

1.  Sensor Analog, : meliputi  sensor LVDT (Linier variabel Differensial Transformer), sensor temperatur (thermokopel, RTD, thermistor, IC), Strain gage dan load cell, LDR dan lain-lain.

2.  Sensor Digital : meliputi rotary encoder,

3.  Sensor ON/OFF : meliputi senssor proximity (kapasitip, induktif dan infra red), limit switch dan lain-lain.

Lihat Juga
Macam- macam sensor dan penjelasanya

Penjelasan Arduino Uno

Arduino adalah “kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang di dalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel.” (Syahwil, 2013)

Secara umum, Arduino terdiri dari dua bagian yaitu :

1.      Hardware berupa papan input / output (I/O) yang open source.

2.      Software arduino yang juga open source, meliputi software Arduino IDE untuk menulis program dan driver untuk koneksi ke komputer.

Arduino Uno adalah arduino board yang menggunakan mikrokontroler ATmega328. Arduino Uno memiliki 14 pin digital (6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, sebuah 16 MHz osilatorkristal, sebuah koneksi USB, sebuah konektor sumber tegangan, sebuah headerICSP, dan sebuah tombol reset. Arduino Uno memiliki area cakupan yang luas untuk segala hal yang dibutuhkan untuk mendukung sebuah aplikasi yang berbasiskan mikrokontroler.  (Pengenalan Arduino, 2015).

Arduino merupakan mikrolontroller yang memang dirancang untuk bisa digunakna dengan mudah oleh para seniman dan desainer (yang memang bukan orang teknik). Dengan demikian, tanpa mengetahui bahasa pemograman, arduino bisa digunakan untuk menghasilkan karya yang canggih. Hal ini seperti yang diungkapkan oleh Mike Schmidt.

Menurut Massimo Banzi, salah satu pendiri atau pembuat Arduino, Arduino merupakan sebuah Platfoam hardware open source yangg mempunyai input / output yang sederhana  (Dinata, 2015)

Hanya dengan menghubungkannya ke sebuah komputer melalui USB atau memberikan tegangan DC dari baterai atau adaptor AC ke DC sudah dapat membuat aplikasinya bekerja. Arduino Uno menggunakan ATmega16U2 yang diprogram sebagai USB-to-serial converter untuk komunikasi serial ke komputer melalui port USB.

Arduino adalah sebuah kit board elektronik yang open source yang menggunakan Atmega328 yang memiliki 14 pin input dan output yang dapat dihubungkan langsung ke menggunakan koneksi kabel USB.

Adapun data teknis yang terdapat board Arduino UNO  R3 adalah sebagai berikut:

·         Mikrokontroler: ATmega328

·         Tegangan Operasi: 5V

·         Tegangan Input (recommended): 7 - 12 V

·         Tegangan Input (limit): 6-20 V

·         Pin digital I/O: 14 (6 diantaranya pin PWM)

·         Pin Analog input: 6 input pin 21

·         Arus DC per pin I/O: 40 mA

·         Arus DC untuk pin 3.3 V: 150 mA

·         Flash Memory: 32 KB dengan 0.5 KB digunakan sebagai bootloader

·         SRAM: 2 KB

·         EEPROM: 1 KB

·         Kecepatan besaran waktu sebesar: 16 Mhz sebagai komponen untuk (Crystall oscillator)

diagram blok sederhana dari mikrokontroller  ATmega328 (dipakai pada Arduino Uno) seperti gambar blok diagram sederhana dibawah ini:

Penjelasan dari Blok-blok adalah sebagai berikut:

·         Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART)  adalah antar muka yang digunakan untuk komunikasi serial seperti padaRS-232, RS-422 dan RS-485.

·         2KB RAM pada memory kerja bersifat volatile (hilang saat daya dimatikan), digunakan oleh variable-variabel di dalam program.

·         32KB RAM flash memory bersifat  non-volatile, digunakan untuk menyimpan program yang dimuat dari komputer. Selainprogram, flash memory juga menyimpan  bootloader.  Bootloader  ini yang menjembatani antara  software compiler arduinodengan mikrokontroler. Dan ketika pengguna papan mikrokontroller arduino menulis program tidak perlu banyak menuliskan sintak bahasa C, cukup melakukan pemanggilan fungsi program, hemat waktu dan pikiran.

·         1KB EEPROM bersifat non-volatile, digunakan untuk menyimpan data yang tidak boleh hilang saat daya dimatikan. Tidak digunakan pada papan Arduino.

·         Central Processing Unit (CPU), bagian dari mikrokontroller untuk menjalankan setiap instruksi dari program.

·          Port input/output, pin-pin untuk menerima data (input) digital atau analog, dan mengeluarkan data (output) digital atau analog.

Bagian-bagian dari papan Arduino tipe USB, bagian-bagiannya dapat dijelaskan sebagai berikut seperti pada pada gambar :

Gambar Konfigurasi Pin ATMega328 arduino uno 

·         14 pin input/output digital (0-13)

Berfungsi sebagai input atau output, dapat diatur oleh program. Khusus untuk 6 buah pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11, dapat juga berfungsi sebagai pin analog output dimana tegangan output-nya dapat diatur. Nilai sebuah pin output analog dapat diprogram antara 0 – 255, dimana hal itu mewakili nilai tegangan 0 – 5V.

·         USB

Berfungsi untuk:

o   Memuat program dari komputer ke dalam papan

o   Komunikasi serial antara papan dan komputer

o   Memberi daya listrik kepada papan

·         Sambungan SV1

Sambungan atau jumperuntuk memilih sumber daya papan, apakah dari sumber eksternal atau menggunakan USB. Sambungan ini tidak diperlukan lagi pada papan Arduino versi terakhir karena pemilihan sumber daya eksternal atau USB dilakukan secara otomatis.

·         Q1 – Kristal (quartz crystal oscillator)

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

·         Tombol Reset S1

Untuk me-reset papan sehingga program akan mulai lagi dari awal. Perhatikan bahwa tombol reset ini bukan untuk menghapus program atau mengosongkan mikrokontroller.

·         In-Circuit Serial Programming (ICSP)

Port ICSP memungkinkan pengguna untuk memprogram mikrokontroller secara langsung, tanpa melalui bootloader. Umumnya pengguna Arduino tidak melakukan ini sehingga ICSP tidak terlalu dipakai walaupun disediakan.

·         IC 1 – Mikrokontroller Atmega

Komponen utama dari papan Arduino, di dalamnya terdapat CPU, ROM dan RAM.

·         X1 – sumber daya eksternal

Jika hendak disuplai dengan sumber daya eksternal, papan Arduino dapat diberikan tegangan DC antara 9-12V.

·          6 pin input analog (0-5)

Pin ini sangat berguna untuk membaca tegangan yang dihasilkan oleh sensor analog, seperti sensor suhu. Program dapat membaca nilai sebuah pin input antara 0 – 1023, dimana hal itu mewakili nilai tegangan 0 – 5V.  (Djuandi, 2015)

Gambar Pin output