Project Demo



 MODUL 4

Project Demo


Judul

Kipas Angin Otomatis


1. Tujuan Rancangan [kembali]

  • Membuat perangkat kipas angin otomatis yang dapat bekerja sesuai dengan keadaan suhu ruangan.
  • Pengguna mampu mengetahui suhu dalam ruangan tersebut memalui display (LCD).
  • Membuat perangkat yang ramah lingkungan dan hemat energi
  • Membuat tugas Demo Project pada praktikum mikro kontroler jurusan teknik elektro fakultas teknik, Universitas Andalas.

2. Alat dan Komponen [kembali]

a. Motor DC

b. Sensor PIR
c. Sensor LM 35
d. LCD

e. Arduino Simulino Uno

f. Power Supply

g. Ground

h. LED


i. Resistor


k. Relay

3. Landasan Teori [kembali]

3.1. Arduiono

3.1.1. Pengertian

Arduino Uno adalah board mikrokontroler berbasis ATmega328. 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.

Kisaran kebutuhan daya yang disarankan untuk board Uno adalah7 sampai dengan 12 volt, jika diberi daya kurang dari 7 volt kemungkinan pin 5v Uno dapat beroperasi tetapi tidak stabil kemudian jikadiberi 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 5 volt  koneksi USB atau sumber daya lainnya).
  • 5V  : Catu daya digunakan untuk daya mikrokontroler dan komponen lainnya.
  • 3v3 : Sebuah pasokan 3,3 volt dihasilkan oleh regulator on-board.
  • GND : Ground pin. 

3.1.2. Memory

ATmega328 memiliki 32 KB (dengan 0,5 KB digunakan untuk bootloader),  2 KB dari SRAM dan 1 KB EEPROM (yang dapat dibaca dan ditulis dengan EEPROM library).

3.1.3. 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.

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.

3.1.4. Komunikasi

ATmega328 menyediakan UART TTL (5V) untuk komunikasi serial, yang tersedia di pin digital 0 (RX) dan 1 (TX). Perangkat lunak Arduino terdapat monitor serial yang memungkinkan digunakan memonitor data tekstual sederhana yang akan dikirim ke atau 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). ATmega328 juga mendukung I2C (TWI) dan komunikasi SPI. Perangkat lunak Arduino termasuk perpustakaan Kawat untuk menyederhanakan penggunaan bus I2C, lihat dokumentasi untuk rincian.

3.1.5. Pemograman

Arduino Uno dapat diprogram dengan menggunakan software Arduino ide.

3.2. LCD

3.2.1. Pengertian

LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan diberbagai bidang misalnya alal–alat elektronik seperti televisi, kalkulator, atau pun layar komputer. Pada postingan aplikasi LCD yang dugunakan ialah LCD dot matrik dengan jumlah karakter 2 x 16. LCD sangat berfungsi sebagai penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat.

Fitur LCD 16 x 2 :

Adapun fitur yang disajikan dalam LCD ini adalah :

  • Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris
  • Mempunyai 192 karakter tersimpan.
  • Terdapat karakter generator terprogram.
  • Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit.
  • Dilengkapi dengan back light.


                                                      a                                                       b

Gambar 2.  a. Bentuk Fisik LCD 16 x 2, b. Komponen Simulasi LCD 16x2

3.2.2. Spesifikasi Kaki LCD 16 X 2

                        Pin                        Deskripsi

                        1                           Ground

                        2                           Vcc

                        3                           Pengatur kontras

                        4                           “RS” Instruction/Register Select

                        5                           “R/W” Read/Write LCD Registers

                        6                           “EN” Enable

                        7-14                       Data I/O Pins

                        15                          Vcc

                        16                          Ground

3.2.3. Cara Kerja LCD

Pada aplikasi umumnya RW diberi logika rendah “0”. Bus data terdiri dari 4-bit atau 8-bit. Jika jalur data 4-bit maka yang digunakan ialah DB4 sampai dengan DB7. Sebagaimana terlihat pada table diskripsi, interface LCD merupakan sebuah parallel bus, dimana hal ini sangat memudahkan dan sangat cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari atau ke LCD. Kode ASCII yang ditampilkan sepanjang 8-bit dikirim ke LCD secara 4-bit atau 8 bit pada satu waktu. Jika mode 4-bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk membuat sepenuhnya 8-bit (pertama dikirim 4-bit MSB lalu 4-bit LSB dengan pulsa clock EN setiap nibblenya). Jalur kontrol EN digunakan untuk memberitahu LCD bahwa mikrokontroller mengirimkan data ke LCD. Untuk mengirim data ke LCD program harus menset EN ke kondisi high “1” dan kemudian menset dua jalur kontrol lainnya (RS dan R/W) atau juga mengirimkan data ke jalur data bus.

Saat jalur lainnya sudah siap, EN harus diset ke “0” dan tunggu beberapa saat (tergantung pada datasheet LCD), dan set EN kembali ke high “1”. Ketika jalur RS berada dalam kondisi low “0”, data yang dikirimkan ke LCD dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti bersihkan layar, posisi kursor dll). Ketika RS dalam kondisi high atau “1”, data yang dikirimkan adalah data ASCII yang akan ditampilkan dilayar. Misal, untuk menampilkan huruf “A” pada layar maka RS harus diset ke “1”. Jalur kontrol R/W harus berada dalam kondisi low (0) saat informasi pada data bus akan dituliskan ke LCD. Apabila R/W berada dalam kondisi high “1”, maka program akan melakukan query (pembacaan) data dari LCD. Instruksi pembacaan hanya satu, yaitu Get LCD status (membaca status LCD), lainnya merupakan instruksi penulisan. Jadi hampir setiap aplikasi yang menggunakan LCD, R/W selalu diset ke “0”. Jalur data dapat terdiri 4 atau 8 jalur (tergantung mode yang dipilih pengguna), DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 dan DB7. Mengirim data secara parallel baik 4-bit atau 8-bit merupakan 2 mode operasi primer. Untuk membuat sebuah aplikasi interface LCD, menentukan mode operasi merupakan hal yang paling penting.

Mode 8-bit sangat baik digunakan ketika kecepatan menjadi keutamaan dalam sebuah aplikasi dan setidaknya minimal tersedia 11 pin I/O (3 pin untuk kontrol, 8 pin untuk data). Sedangkan mode 4 bit minimal hanya membutuhkan 7-bit (3 pin untuk kontrol, 4 pin untuk data). Bit RS digunakan untuk memilih apakah data atau instruksi yang akan ditransfer antara mikrokontroller dan LCD. Jika bit ini di set (RS = 1), maka byte pada posisi kursor LCD saat itu dapat dibaca atau ditulis. Jika bit ini di reset (RS = 0), merupakan instruksi yang dikirim ke LCD atau status eksekusi dari instruksi terakhir yang dibaca.

3.3. Motor DC

3.3.1. Pengertian

Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya. Motor Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat Elektronik dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti Vibrator Ponsel, Kipas DC dan Bor Listrik DC.

                                                    a                                                         b

Gambar 3. a Komponen Fisik Motor DC, b Komponen Simulasi Motor DC

Motor Listrik DC atau DC Motor ini menghasilkan sejumlah putaran per menit atau biasanya dikenal dengan istilah RPM (Revolutions per minute) dan dapat dibuat berputar searah jarum jam maupun berlawanan arah jarum jam apabila polaritas listrik yang diberikan pada Motor DC tersebut dibalikan. Motor Listrik DC tersedia dalam berbagai ukuran rpm dan bentuk. Kebanyakan Motor Listrik DC memberikan kecepatan rotasi  sekitar 3000 rpm hingga 8000 rpm dengan tegangan operasional dari 1,5V hingga 24V. Apabile tegangan yang diberikan ke Motor Listrik DC lebih rendah dari tegangan operasionalnya maka akan dapat memperlambat rotasi motor DC tersebut sedangkan tegangan yang lebih tinggi dari tegangan operasional akan membuat rotasi motor DC menjadi lebih cepat. Namun ketika tegangan yang diberikan ke Motor DC tersebut turun menjadi dibawah 50% dari tegangan operasional yang ditentukan maka Motor DC tersebut tidak dapat berputar atau terhenti. Sebaliknya, jika tegangan yang diberikan ke Motor DC tersebut lebih tinggi sekitar 30% dari tegangan operasional yang ditentukan, maka motor DC tersebut akan menjadi sangat panas dan akhirnya akan menjadi rusak.

Pada saat Motor listrik DC berputar tanpa beban, hanya sedikit arus listrik atau daya yang digunakannya, namun pada saat diberikan beban, jumlah arus yang digunakan akan meningkat hingga ratusan persen bahkan hingga 1000% atau lebih (tergantung jenis beban yang diberikan). Oleh karena itu, produsen Motor DC biasanya akan mencantumkan Stall Current pada Motor DC. Stall Current adalah arus pada saat poros motor berhenti karena mengalami beban maksimal.Bentuk dan Simbol Motor DC.

3.3.2. Prinsip Kerja Motor DC

Terdapat dua bagian utama pada sebuah Motor Listrik DC, yaitu Stator dan Rotor. Stator adalah bagian motor yang tidak berputar, bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan. Sedangkan Rotor adalah bagian yang berputar, bagian Rotor ini terdiri dari kumparan Jangkar. Dua utama ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa komponen penting yaitu diantaranya adalah Yoke (Kerangka Magnet), Poles (kutub motor), Field winding (kumparan medan magnet), armature winding (kumparan jangkar), Commutator, dan Brushes (kuas/sikat arang).

Pada prinsipnya motor listrik DC menggunakan fenomena elektromagnet untuk bergerak, ketika arus listrik diberikan ke kumparan, permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke magnet yang berkutub selatan dan kumparan yang bersifat selatan akan bergerak menghadap ke utara magnet. Saat ini, karena kutub utara kumparan bertemu dengan kutub selatan magnet ataupun kutub selatan kumparan bertemu dengan kutub utara magnet maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti.

Gambar 4. Prinsip Kerja Motor DC

Untuk menggerakannya lagi, tepat pada saat kutub kumparan berhadapan dengan kutub magnet, arah arus pada kumparan dibalik. Dengan demikian, kutub utara kumparan akan berubah menjadi kutub selatan dan kutub selatannya akan berubah menjadi kutub utara. Pada saat perubahan kutub tersebut terjadi, kutub selatan kumparan akan berhadap dengan kutub selatan magnet dan kutub utara kumparan akan berhadapan dengan kutub utara magnet. Karena kutubnya sama, maka akan terjadi tolak menolak sehingga kumparan bergerak memutar hingga utara kumparan berhadapan dengan selatan magnet dan selatan kumparan berhadapan dengan utara magnet. Pada saat ini, arus yang mengalir ke kumparan dibalik lagi dan kumparan akan berputar lagi karena adanya perubahan kutub. Siklus ini akan berulang-ulang hingga arus listrik pada kumparan diputuskan.

3.4. Sensor PIR

3.4.1. Pengertian

Sensor PIR merupakan sensor yang dapat mendeteksi pergerakan, dalam hal ini sensor PIR banyak digunakan untuk mengetahui apakah ada pergerakan manusia dalam daerah yang mampu dijangkau oleh sensor PIR. Sensor ini memiliki ukuran yang kecil, murah, hanya membutuhkan daya yang kecil, dan mudah untuk digunakan. Oleh sebab itu, sensor ini banyak digunakan pada skala rumah maupun bisnis. Sensor PIR ini sendiri merupakan kependekan dari “Passive InfraRed” sensor.

                                                      a                                                        b

Gambar 5. a Komponen Fisik Sensor PIR, b Komponen Simulasi Sensor PIR

3.4.2. Cara Kerja

Gambar 6. Pyroelectric Sensor

Pada umumnya sensor PIR dibuat dengan sebuah sensor pyroelectric sensor (seperti yang terlihat pada gambar disamping) yang dapat mendeteksi tingkat radiasi infrared. Segala sesuatu mengeluarkan radiasi dalam jumlah sedikit, tapi semakin panas benda/mahluk tersebut maka tingkat radiasi yang dikeluarkan akan semakin besar. Sensor ini dibagi menjadi dua bagian agar dapat mendeteksi pergerakan bukan rata-rata dari tingkat infrared. Dua bagian ini terhubung satu sama lain sehingga jika keduanya mendeteksi tingkat infrared yang sama maka kondisinya akan LOW namun jika kedua bagian ini mendeteksi tingkat infrared yang berbeda (terdapat pergerakan) maka akan memiliki output HIGH dan LOW secara bergantian.

Gambar 7. Sinar InfraRed Manusia

Inilah mengapa sensor PIR dapat mendeteksi pergerakan manusia yang masuk pada jangkauan sensor PIR, hal ini disebabkan manusia memiliki panas tubuh sehingga mengeluarkan radiasi infrared seperti yang ditunjukkan pada gambar disamping.

3.4.3. Bagian – Bagian Sensor PIR

Gambar berikut menunjukkan bagian-bagian dari sensor PIR yang perlu untuk diketahui :

Gambar 8. Bagian Sensor PIR

  • Pengatur Waktu Jeda : Digunakan untuk mengatur lama pulsa high setelah terdeteksi terjadi gerakan dan gerakan telah berahir. 
  • Pengatur Sensitivitas : Pengatur tingkat sensitivitas sensor PIR 
  • Regulator 3VDC : Penstabil tegangan menjadi 3V DC
  • Dioda Pengaman : Mengamankan sensor jika terjadi salah pengkabelan VCC dengan GND
  • DC Power : Input tegangan dengan range (3 – 12) VDC (direkekomendasikan menggunakan input 5VDC).
  • Output Digital : Output digital sensor
  • Ground : Hubungkan dengan ground (GND)
  • BISS0001 : IC Sensor PIR
  • Pengatur Jumper : Untuk mengatur output dari pin digital.

3.4.4. Penggunaan / Aplikasi Sensor PIR

Sensor PIR sangat cocok digunakan pada projek-projek yang membutuhkan deteksi kapan seseorang memasuki atau meninggalkan are tertentu. Hal ini karena sensor PIR membutuhkan daya yang rendah, murah, memiliki jangkauan yang luas, dan mudah digunakan dengan berbagai sistem kontrol.

Sensor PIR tidak dapat digunakan untuk mengetahui berapa orang yang berada pada jangkauan sensor atau seberapa dekat objek dengan sensor dan sensor PIR juga dapat dipengaruhi oleh binatang peliharaan.

3.4.5. Informasi Dasar

Setiap sensor PIR memiliki spesifikasi dan kriteria yang berbeda-beda namun hampir kebanyakan dari sensor PIR memiliki spesifikasi yang mirip (Direkomendasikan untuk mengacu pada datasheet). Berikut spesifikasi sensor PIR pada umumnya.

  • Bentuk : Persegi
  • Output : Pulsa digital HIGH (3V) ketika mendeteksi pergerakan dan LOW ketika tidak ada pergerakan.
  • Rentang Sensitivitas : Sampai dengan 6 meter

Gambar 9. Jangkauan Sensor PIR

  • Power Supply : 5V-12V

3.5. Sensor LM 35

3.5.1. Pengertian

Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. 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 30 volt akan tetapi yang diberikan kesensor 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 .

                                              a                                                     b

Gambar 10. a Komponen Fisik Sensor LM 35, b Komponen Simulasi Sensor LM 35

Pada Gambar 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 Celsius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut : VLM35 = Suhu x 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:

  • Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/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.

3.6. Relay

3.6.1. Pengertian

Relay adalah salah satu piranti yang beroperasi berdasarkan prinsip elektromagnetik untuk menggerakkan kontaktor guna memindahkan posisi ON ke OFF atau sebaliknya dengan memanfaatkan tenaga listrik. Peristiwa tertutup dan terbukanya kontaktor ini terjadi akibat adanya efek induksi magnet yang timbul dari kumparan induksi listrik. Perbedaan yang paling mendasar antara relay dan sakelar adalah pada saat pemindahan dari posisi ON ke OFF. Relay melakukan pemindahan-nya secara otomatis dengan arus listrik, sedangkan sakelar dilakukan dengan cara manual.

Gambar 11. Relay

3.6.2. Fungsi

Pada dasarnya, fungsi utama relay adalah sebagai saklar elektrik. Dimana ia akan bekerja secara otomatis berdasarkan perintah logika yang diberikan. Kebanyakan, relay 5 volt DC digunakan untuk membuat project yang salah satu komponennya butuh tegangan tinggi atau yang sifatnya AC (Alternating Current).

Sedangkan fungsi relay secara lebih spesifik adalah sebagai berikut:

  • Menjalankan fungsi logika dari mikrokontroler
  • Sarana untuk mengendalikan tegangan tinggi hanya dengan menggunakan tegangan rendah
  • Meminimalkan terjadinya penurunan tegangan
  • Memungkinkan penggunaan fungsi penundaan waktu atau fungsi time delay function
  • Melindungi komponen lainnya dari kelebihan tegangan penyebab korsleting
  • Menyederhanakan rangkaian agar lebih ringkas.

3.6.3. Cara Kerja Relay

Untuk dapat memahami prinsip kerja relay, terlebih dahulu kamu wajib tahu dulu kelima komponen inti penyusun relay berikut ini :

  • Penyangga (Armature)
  • Kumparan (Coil)
  • Pegas (Spring)
  • Saklar (Switch Contact)
  • Inti Besi (Iron Core)

Adapun untuk penempatan-nya, kira-kira gambarnya seperti di bawah ini.

Gambar 12. Penempatan Komponen Relay

Berdasarkan gambar tersebut, kita dapat memahami bahwa relay dapat bekerja karena adanya gaya elektromagnetik. Ini tercipta dari inti besi yang dililitkan kawat kumparan dan dialiri aliran listrik.

Saat kumparan dialiri listrik, maka otomatis inti besi akan jadi magnet dan menarik penyangga sehingga kondisi yang awalnya tertutup jadi terbuka (Open). 

Sementara pada saat kumparan tak lagi dialiri listrik, maka pegas akan menarik ujung penyangga dan menyebabkan kondisi yang awalnya terbuka jadi tertutup (Close).

Secara umum kondisi atau posisi pada relay terbagi menjadi dua, yaitu:

  • NC (Normally Close), adalah kondisi awal atau kondisi dimana relay dalam posisi tertutup karena tak menerima arus listrik.
  • NO (Normally Open), adalah kondisi dimana relay dalam posisi terbuka karena menerima arus listrik.
3.6.4. Skema Relay

Gambar 13. Skema Relay

Berdasarkan gambar di atas, berikut ini adalah keterangan dari ketiga pin yang sangat perlu kamu ketahui:

  • COM (Common), adalah pin yang wajib dihubungkan pada salah satu dari dua ujung kabel yang hendak digunakan.
  • NO (Normally Open), adalah pin tempat menghubungkan kabel yang satunya lagi bila menginginkan kondisi posisi awal yang terbuka atau arus listrik terputus.
  • NC (Normally Close), adalah pin tempat menghubungkan kabel yang satunya lagi bila menginginkan kondisi posisi awal yang tertutup atau arus listrik tersambung.

3.6.5. Jenis – Jenis Relay

a. Jenis relay berdasarkan trigger atau pemicunya :

Sebelum membuat rangkaian, terlebih dahulu kamu harus tahu bahwa ada dua jenis relay yang beredar di pasaran berdasarkan trigger atau pemicunya, yaitu:

  • LOW LEVEL TRIGGER, adalah relay yang akan berfungsi (menyala) jika diberikan kondisi LOW.
  • HIGH LEVEL TRIGGER, adalah relay yang akan berfungsi (menyala) jika diberikan kondisi HIGH.

b. Jenis relay berdasarkan jumlah channel-nya :

  • Modul relay 1 channel
  • Modul relay 2 channel
  • Jenis modul relay 4 channel
  • Modul relay 8 channel
  • Modul relay 16 channel
  • Jenis modul relay 32 channel

3.7. Resistor

3.7.1. Pengertian

Resistor atau hambatan adalah salah satu komponen elektronika yang memiliki nilai hambatan tertentu, dimana hambatan ini akan menghambat arus listrik yang mengalir melaluinya. Sebuah resistor biasanya terbuat dari bahan campuran Carbon. Namun tidak sedikit juga resistor yang terbuat dari kawat nikrom, sebuah kawat yang memiliki resistansi yang cukup tinggi dan tahan pada arus kuat. Contoh lain penggunaan kawat nikrom dapat dilihat pada elemen pemanas setrika. Jika elemen pemanas tersebut dibuka, maka terdapat seutas kawat spiral yang biasa disebut dengan kawat nikrom.

Membaca warna pada resistor :

Gambar 14. Pembacaan Warna pada Resistor

3.8. LED

3.8.1. Pengertian

Light Emitting Diode lebih familiar disebut dengan LED. Pengertian LED adalah salah satu komponen elektromagnetik yang dapat memancarkan siar monokromatik melalui tegangan maju. LED merupakan salah satu dari keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semi konduktor.

Lampu jenis ini memiliki aneka warna yang berbeda berdasarkan bahan dasar semi konduktor yang digunakan untuk membuatnya.

LED masuk dalam keluarga Dioda yang memiliki bentuk menyerupai bohlam lampu. Selain itu juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tak kasat mata. Ini mirip seperti yang sering kita temui pada benda-benda seperti remot TV ataupun remot kontrol.

Bentuk LED menyerupai sebuah bohlam kecil yang dapat dipasangkan pada berbagai macam alat elektronik. Namun tidak seperti lampu pijar yang membutuhkan filamen.

LED tidak membutuhkan pembakaran filamen sehingga menghindarkan dari rasa panas ketika benda ini menghasilkan cahaya

3.9. Baterai

3.9.1. Pengertian

Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti Handphone, Laptop, Senter, ataupun Remote Control menggunakan Baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya Baterai, kita tidak perlu menyambungkan kabel listrik untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Dalam kehidupan kita sehari-hari, kita dapat menemui dua jenis Baterai yaitu Baterai yang hanya dapat dipakai sekali saja (Single Use) dan Baterai yang dapat di isi ulang (Rechargeable).

3.9.2. Jenis – Jenis Baterai

Setiap Baterai terdiri dari Terminal Positif( Katoda) dan Terminal Negatif (Anoda) serta Elektrolit yang berfungsi sebagai penghantar. Output Arus Listrik dari Baterai adalah Arus Searah atau disebut juga dengan Arus DC (Direct Current). Pada umumnya, Baterai terdiri dari 2 Jenis utama yakni Baterai Primer yang hanya dapat sekali pakai (single use battery) dan Baterai Sekunder yang dapat diisi ulang (rechargeable battery).

Baterai Primer (Baterai Sekali Pakai/Single Use) :

Baterai Primer atau Baterai sekali pakai ini merupakan baterai yang paling sering ditemukan di pasaran, hampir semua toko dan supermarket menjualnya. Hal ini dikarenakan penggunaannya yang luas dengan harga yang lebih terjangkau. Baterai jenis ini pada umumnya memberikan tegangan 1,5 Volt dan terdiri dari berbagai jenis ukuran seperti AAA (sangat kecil), AA (kecil) dan C (medium) dan D (besar). Disamping itu, terdapat juga Baterai Primer (sekali pakai) yang berbentuk kotak dengan tegangan 6 Volt ataupun 9 Volt.

Jenis-jenis Baterai yang tergolong dalam Kategori Baterai Primer (sekali Pakai / Single use) diantaranya adalah :

  • Baterai Zinc-Carbon (Seng-Karbon)

Baterai Zinc-Carbon juga disering disebut dengan Baterai “Heavy Duty” yang sering kita jumpai di Toko-toko ataupun Supermarket. Baterai jenis ini terdiri dari bahan Zinc yang berfungsi sebagai Terminal Negatif dan juga sebagai pembungkus Baterainya. Sedangkan Terminal Positifnya adalah terbuat dari Karbon yang berbentuk Batang (rod). Baterai jenis Zinc-Carbon merupakan jenis baterai yang relatif murah dibandingkan dengan jenis lainnya.

Baterai Alkaline (Alkali)

Baterai Alkaline ini memiliki daya tahan yang lebih lama dengan harga yang lebih mahal dibanding dengan Baterai Zinc-Carbon. Elektrolit yang digunakannya adalah Potassium hydroxide yang merupakan Zat Alkali (Alkaline) sehingga namanya juga disebut dengan Baterai Alkaline. Saat ini, banyak Baterai yang menggunakan Alkalline sebagai Elektrolit, tetapi mereka menggunakan bahan aktif lainnya sebagai Elektrodanya.

  • Baterai Lithium

Baterai Primer Lithium menawarkan kinerja yang lebih baik dibanding jenis-jenis Baterai Primer (sekali pakai) lainnya. Baterai Lithium dapat disimpan lebih dari 10 tahun dan dapat bekerja pada suhu yang sangat rendah. Karena keunggulannya tersebut, Baterai jenis Lithium ini sering digunakan untuk aplikasi Memory Backup pada Mikrokomputer maupun Jam Tangan. Baterai Lithium biasanya dibuat seperti bentuk Uang Logam atau disebut juga dengan Baterai Koin (Coin Battery). Ada juga yang memanggilnya Button Cell atau Baterai Kancing.

  • Baterai Silver Oxide

Baterai Silver Oxide merupakan jenis baterai yang tergolong mahal dalam harganya. Hal ini dikarenakan tingginya harga Perak (Silver). Baterai Silver Oxide dapat dibuat untuk menghasilkan Energi yang tinggi tetapi dengan bentuk yang relatif kecil dan ringan. Baterai jenis Silver Oxide ini sering dibuat dalam dalam bentuk Baterai Koin (Coin Battery) / Baterai Kancing (Button Cell). Baterai jenis Silver Oxide ini sering dipergunakan pada Jam Tangan, Kalkulator maupun aplikasi militer.

3.10. Grafik Respon Sensor

3.10.1. Respon Sensor LM 35

Gambar 15. Respon Sensor LM 35

Jadi berdasarkan grafik respon sistem diatas diperoleh bahwa ketika sensor mendeteksi perubahan suhu maka sensor akan menghasilkan tegangan sebersar 10mv hal ini sesuai dimana tegangan yang di hasilkan oleh sensor lm35 setiap 1  derjat perubahan suhu maka akan mengeluarkan tegangan 10mv.

3.10.2. Respon Sensor PIR terhadap Arah, Jarak, Kecepatan

Gambar 16. Respon terhadap a. Arah, b. Jarak, c. Kecepatan

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.

3.10.3. Respon terhadap Suhu

Gambar 17. Respon terhadap Suhu

Dari grafik, didapatkan bahwa suhu juga mempengaruhi seberapa jauh PIR dapat mendeteksi adanya infrared dimana semakin tinggi suhu disekitar maka semakin pendek jarak yang bisa diukur oleh PIR.

4. Flowchart System [kembali]

4.1. Flowchart Master

4.1.1. Setup Master

Gambar 18. Flowchart Setup Master

4.1.2. Loop Master

Gambar 19. Flowchart Loop Master

4.2. Flowchart Slave

4.2.1. Setup Slave

Gambar 20. Flowchart Setup Slave

4.2.2. Loop Slave

 

Gambar 21. Flowchart Loop Slave

5. Listing Program [kembali]

5.1. Program Master

//MASTER

 

#include <LiquidCrystal.h> 

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

#define pir 12

#define lm35 A0

 

int nilai;

 

 

void setup()

{

  Serial.begin(9600); 

  lcd.begin(16,2); 

  pinMode(pir, INPUT);             

  pinMode(lm35, INPUT);

                

           

}

 

void loop()  

{

 

  int suhu = analogRead(lm35);

  int tubuh = digitalRead(pir);

  Serial.print(suhu);

 

  float nilaiSuhu =(suhu / 1024.0)*5000/10;

  Serial.print(nilaiSuhu);

      lcd.clear();

      lcd.setCursor(0,0);

      lcd.print("LM35 Sensor Suhu");

      lcd.setCursor(0,1);

      lcd.print(nilaiSuhu);

      lcd.write(223);

 

  if (nilaiSuhu >= 27 and tubuh == HIGH)

    {

      Serial.print("1");    

    }

  else

    {

      Serial.print("2");

    }

  delay (200);

}

5.2. Program Slave

//SLAVE

 

#define motor 6

#define ledh 10

#define ledm 11                   

 

void setup()

{

  Serial.begin(9600);         

  pinMode (motor, OUTPUT);

  pinMode (ledh, OUTPUT);

  pinMode (ledm, OUTPUT);

}

 

void loop()

{

  if (Serial.available()>0)

  {

    int data = Serial.read();

    if (data == '1')

    {

      digitalWrite (ledh, HIGH);

      digitalWrite (motor, HIGH);

      digitalWrite (ledm, LOW);

    }

    else

    { 

    digitalWrite (ledh, LOW);

    digitalWrite (motor, LOW);

    digitalWrite (ledm, HIGH);

    }

  }    

}

 

6. Rangkaian Simulasi System [kembali]

Gambar 22. Rangkaian Simulasi System Kipas Angin Otomatis

7. Video Simulasi [kembali]

8. Analisa dan Kesimpulan [kembali]

ANALISA

Pada project demo yang dibuat, komponen-komponen yang digunakan ada sensor LM35, sensor PIR, 2 buah Arduino Uno, LCD, 2 buah LED, relay, baterai, motor DC sebagai kipas angin, dan resistor. Untuk Arduino pertama sebagai Master terhubung dengan sensor LM35, sensor PIR, LCD, dan dihubungkan juga ke Arduino kedua sebagai Slave. Sedangkan untuk Slave terhubung dengan 2 buah LED dan relay. Pada relay tersebut sebagai switch antara baterai dengan motor DC. Kemudian, ada program-program Arduino yang dibuat untuk Master dan Slave dimana digunakan prinsip komunikasi UART (hubungan antara TX dan RX).

Master dan komponen-komponen terhubung selain Slave diletakkan di dinding atas pintu dalam kamar. Sensor LM35 yang terhubung akan mendeteksi suhu ruangan dan menghasilkan output melalui rumus :

Vout = 10mV/0C

Sedangkan ketika sensor PIR mendeteksi adanya suhu tubuh ( infrared ) yang dipancarkan oleh pergerakan manusia, maka sensor PIR mengeluarkan output logika 1 atau HIGH. Jika tidak terdeteksi, outputnya berupa logika 0 atau LOW.

Ketika suhu yang terukur oleh LM35 sebesar lebih sama dengan 270C dan sensor PIR berlogika 1 yang sesuai diprogramkan, maka Master mengirimkan data serial komunikasi “1” melalui pin TX ke Slave. Sedangkan ketika salah satu atau kedua sensor tersebut tidak sesuai dengan kondisi sebelumnya, maka Master mengirimkan data serial komunikasi “2” ke Slave. Selain itu, Master juga mengeluarkan output sinyal analog pada pin-pin PWM Arduino (ditandai simbol “~”) yang terhubung ke LCD. Dengan begitu, LCD akan menampilkan besar nilai suhu yang terukur oleh LM35 dengan rumus “float nilaiSuhu =(suhu / 1024.0)*5000/10;” pada program Master yang dimana Vout dari output LM35 ditampilkan ke dalam bentuk derajat Celcius kembali.

Pada Slave, ketika menerima data serial komunikasi pada pin RX dari Master, maka Slave akan memberikan respon terhadap Master dari pin TX ke pin RX Master bahwa Slave telah menerima data tersebut. Berdasarkan program yang dibuat untuk Slave, jika yang diterima tersebut data “1”, maka Slave mengeluarkan output untuk LED “OFF” berlogika 0, LED “ON” berlogika 1, dan relay berlogika 1 dari pin-pin PWM Arduino yang terhubung. Dengan begitu, LED “OFF” akan mati, LED “ON” akan hidup, dan relay menerima tegangan 5V, sehingga relay menjadi aktif dan motor DC (kipas angin) menjadi aktif setelah menerima tegangan dari baterai. Sedangkan jika yang diterima tersebut data selain “1”, maka Slave mengeluarkan output untuk LED “OFF” berlogika 1, LED “ON” berlogika 0, dan relay berlogika 0. Dengan begitu, kipas angin tidak akan aktif atau berhenti karena tidak menerima tegangan dari baterai ketika relay tidak terhubung dan ditandai juga dengan hidupnya LED “OFF’.

Setelah diketahui prinsip kerjanya, maka rangkaian simulasi dijalankan. Misalkan suhu terukur LM35 sebesar 260C dan PIR berlogika 0, artinya kondisi tersebut tidak memenuhi kondisi yang telah diprogramkan dalam Master, sehingga LED “OFF” pada Slave akan hidup, sedangkan LED “ON”. Sedangkan, LED “ON” tetap mati dan kipas angin (motor DC) tidak aktif atau berhenti. Namun, ketika kondisi terpenuhi dimana misalnya suhu terukur LM35 sebesar 270C dan PIR logika 1, maka LED “ON” akan hidup dan relay menjadi terhubung yang mengaktifkan kipas angin. Sedangkan LED “OFF” tetap mati. Dari proses tersebut, didapatkan bahwa ada sedikit kendala dimana pada sensor PIR mengeluarkan output yang cukup lama ketika inputan logika 1 menjadi 0. Kemudian, terdapat juga adanya “kedip-kedip” yang ditampilkan pada LCD, output pada LED daan relay. Walaupun begitu, rangkaian tetap dapat berjalan sesuai dengan judul dan tujuan yang dibuat.


KESIMPULAN

Kesimpulan dari project demo yang dibuat dengan judul “Kipas Angin Otomatis” adalah pada project tersebut hanya menggunakan 2 buah Arduino Uno dengan menggunakan prinsip komunikasi UART. Untuk inputnya berupa sensor PIR dan LM35. Outputnya untuk akuator dari motor DC sebagai kipas anginnya dan untuk display-nya digunakan LCD untuk menampilkan nilai suhu yang terukur oleh LM35, serta digunakan 2 buah LED indikator. Ketika sensor LM35 mendeteksi suhu ruangakan lebih sama dengan 270C dan PIR mendeteksi adanya keberadaaan manusia melalui suhu tubuh dipancarkannya yang berarti berlogika HIGH, maka relay akan terhubung dan kipas angin menjadi hidup setelah menerima tegangan dari baterai. Selain itu, ditandai dengan aktifnya LED “ON” dan matinya LED “OFF”. Sedangkan, ketika kondisi tidak terpenuhi, kipas angin menjadi berhenti atau tidak aktif ketika relay terputus dan ditandai dengan hidupnya LED “OFF” serta LED “ON” menjadi mati. Walaupun ada sedikit kendala dari output sensor PIR dan adanya “kedip-kedip” pada LCD, LED, dan relay, rangkaian project tetap berhasil dijalankan sesuai judul dan tujuan.

9. Link Download [kembali]

Rangkaian Simulasi download

Video Simulasi download

File HTML download

Program Arduino Master download

Program Arduino Slave download

Library PIR download

Datasheet PIR download

Datasheet LM35 download

Datasheet Motor DC download

Datasheet Arduino Uno download

Datasheet Relay download

Datasheet LCD download

No comments:

Post a Comment

Subscribe to: Posts (Atom)