SMART ROOM SYSTEM
1. Tujuan Perancangan [KEMBALI]
1.
Memenuhi syarat
untuk Modul 4 Praktikum Mikrokontroller & Mikroprosesor.
2.
Mempermudah
lansia atau orang-orang disabilitas khususnya kesulitan dalam berjalan.
3.
Mempermudah
pengguna untuk menghidupkan dan mematikan kipas saat kondisi
terpenuhi.
4.
Membuka dan
menutup gorden saat suatu kondisi terpenuhi.
2. Alat dan Bahan [Kembali]
10. Potensiometer
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
Tabel 1. Spesifikasi Arduino Uno
Arduino Uno dapat
diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal (otomatis). Daya
Eksternal (non-USB) dapat berasal baik dari AC-ke adaptor-DC atau baterai.
Adaptor ini dapat dihubungkan dengan menancapkan plug jack pusat-positif ukuran
2.1mm konektor POWER. Ujung kepala dari baterai dapat dimasukkan kedalam Gnd
dan Vin pin header dari konektor POWER. Kisaran kebutuhan daya yang disarankan
untuk board Uno adalah7 sampai dengan 12 V, jika diberi daya kurang dari 7 V
kemungkinan pin 5 V Uno dapat beroperasi tetapi tidak stabil kemudian jika
diberi daya lebih dari 12V, regulator tegangan bisa panas dan dapat merusak
board Uno.
Pin listrik adalah sebagai berikut:
a) VIN. Tegangan masukan
kepada board Arduino
ketika itu menggunakan sumber daya eksternal (sebagai pengganti dari 5volt
koneksi USB atau sumber daya lainnya).
b) 5V. Catu daya
digunakan untuk daya
mikrokontroler dan komponen lainnya.
c) 3v3. Sebuah pasokan
3,3volt dihasilkan oleh
regulator on-board.
d) GND. Ground pin.Input
dan Output
Masing-masing dari 14
pin digital di Uno dapat digunakan sebagai input atau output, dengan
menggunakan fungsi pinMode (), digitalWrite (),
dan digitalRead (), beroperasi dengan daya 5 volt. Setiap pin dapat
memberikan atau menerima maksimum 40 mA dan memiliki internal pull-up resistor
(secara default terputus) dari 20-50 kOhms. Selain itu, beberapa pin memiliki
fungsi khusus:
e) Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan
mengirimkan
(TX) TTL data serial. Pin ini dihubungkan ke pin yang berkaitan dengan chip Serial
ATmega8U2 USB-to-TTL.
f) Eksternal menyela: 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasi untuk
memicu interrupt pada nilai yang rendah, dengan batasan tepi naik atau turun,
atau perubahan nilai. Lihat (attachInterrupt) fungsi untuk rincian lebih
lanjut.
g) PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Menyediakan output PWM 8-bit
dengan
fungsi analogWrite ().
h) SPI: 10 (SS), 11 (Mosi), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini
mendukung
komunikasi SPI menggunakan SPI library.
i) LED: 13. Ada built-in LED terhubung ke pin digital 13. Ketika
pin
bernilai nilai HIGH, LED on, ketika pin bernilai LOW, LED off.
Arduino Uno memiliki 6
masukan analog, berlabel A0 sampai dengan A5, yang masing-masing menyediakan 10
bit dengan resolusi (yaitu 1024 nilai yang berbeda). Selain itu, beberapa pin
memiliki fungsi khusus:
j) I2C:
A4 (SDA) dan A5 (SCL). Dukungan I2C (TWI) komunikasi
menggunakan
perpustakaan Wire.
k) Aref. Tegangan referensi (0 sampai 5V saja) untuk input analog.
Digunakan dengan fungsi analogReference ().
l) Reset. Bawa baris ini LOW untuk me-reset
mikrokontroler.
Arduino Uno memiliki
sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer, Arduino lain, atau
mikrokontroler lainnya. Atmega328 menyediakan UART TTL (5V) untuk komunikasi
serial, yang tersedia di pin digital 0 (RX) dan 1 (TX). Sebuah Atmega8U2 sebagai
saluran komunikasi serial melalui USB dan sebagai port virtual com untuk
perangkat lunak pada komputer. Firmware ’8 U2 menggunakan driver USB standar
COM, dan tidak ada driver eksternal yang diperlukan. Namun, pada Windows
diperlukan, sebuah file inf.
Perangkat lunak Arduino terdapat monitor serial yang memungkinkan digunakan memonitor data tekstual sederhana yang akan dikirim komputer dari board Arduino. LED RX dan TX di papan tulis akan berkedip ketika data sedang dikirim melalui chip USB-to-serial dengan koneksi USB ke komputer (tetapi tidak untuk komunikasi serial pada pin 0 dan 1). Sebuah SoftwareSerial library memungkinkan untuk berkomunikasi secara serial pada salah satu pin digital pada board Uno. Atmega328 juga mendukung I2C (TWI) dan komunikasi SPI. Perangkat lunak Arduino termasuk perpustakaan Kawat untuk menyederhanakan penggunaan bus I2C, lihat dokumentasi untuk rincian. Untuk komunikasi SPI, menggunakan perpustakaan SPI
2. Arduino
Nano
Arduino Nano adalah
salah satu board mikrokontroler yang berukuran kecil, lengkap dan mendukung
penggunaan breadboard. Arduino Nano diciptakan dengan basis microcontroler
ATmega328 (untuk Arduino Nano versi 3.x) atau Atmega 16(untuk Arduino versi
2.x). Arduino Nano kurang lebih memiliki fungsi yang sama dengan Arduino
Duemilanove, tetapi dalam paket yang berbeda. ArduinoNano tidak menyertakan
colokan DC berjenis Barrel Jack, dan dihubungkan ke komputer menggunakan port
USB Mini-B. Arduino Nano dirancang dan diproduksi oleh perusahaan
Gravitecth.
Konfigurasi
pin Arduino Nano. Arduino Nano memiliki 30 Pin. Berikut Konfigurasi pin Arduino
Nano.
1.
VCC
merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya digital.
2.
GND
merupakan pin ground untuk catu daya digital.
3.
AREF
merupakan Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan fungsi
analogReference().
4.
RESET
merupakan Jalur LOW ini digunakan untuk me-reset (menghidupkan ulang)
mikrokontroler. Biasanya digunakan untuk menambahkan tombol reset pada shield
yang menghalangi papan utama Arduino
5.
Serial
RX (0) merupakan pin sebagai penerima TTL data serial.
6.
Serial
TX (1) merupakan pin sebagai pengirim TT data serial.
7.
External
Interrupt (Interupsi Eksternal) merupakan pin yang dapat dikonfigurasi untuk
memicu sebuah interupsi pada nilai yang rendah, meningkat atau menurun, atau
perubahan nilai.
8.
Output
PWM 8 Bit merupakan pin yang berfungsi untuk dataanalogWrite().
9.
SPI
merupakan pin yang berfungsi sebagai pendukung komunikasi.
10.
LED
merupakan pin yang berfungsi sebagai pin yag diset bernilai HIGH, maka LED akan
menyala, ketika pin diset bernilai LOW maka LED padam. LED Tersedia secara
built-in pada papan Arduino Nano.
11.
Input
Analog (A0-A7) merupakan pin yang berfungsi sebagi pin yang dapat diukur/diatur
dari mulai Ground sampai dengan 5 Volt, juga memungkinkan untuk mengubah titik
jangkauan tertinggi atau terendah mereka menggunakan fungsi
analogReference().
Tabel 2. Konfigurasi Pin Arduino
Nano
Adapun
spesifikasi yang dimiliki oleh Arduino Nano:
1.
Chip
Mikrokontroller menggunakan ATmega328p atau Atmega168.
2.
Tegangan
operasi sebesar 5volt.
<!-
-[if !supportLists]-->3. Tegangan
input (yang disarankan) sebesar 7volt – 12 volt.
4.
Terdapat
pin digital I/O 14 buah dan 6 diantaranya sebagai output PWM.
5.
8
Pin Input Analog.
<!-
-[if !supportLists]-->6. 40
Ma Arus DC per pin I/O
<!-
-[if !supportLists]-->7. Flash
Memory16KB (Atmega168) atau 32KB (Atmega328) 2KB digunakan oleh Bootloader.
8.
1
KbyteSRAM (Atmega168) atau 2 Kbyte 32KB (Atmega328).
9.
512
Byte EEPROM (Atmega168) atau 1 Kbyte (Atmega328).
10. 11. 3.
LM35 Sensor
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 13. Struktur
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:
Adapun karakteristik
sensor LM35 adalah:
a)
Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala
linier antara tegangan dan suhu 10mVolt/ºC sehingga dapat dikalibrasi langsung
dalam celcius.
b)
Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu
0,5ºC pada suhu 25 ºC
c)
Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara
-55 ºC sampai +150 ºC.
d)
Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
e)
Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60
µA.
f)
Memiliki pemanasan
sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
g)
Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu
0,1 W untuk beban 1 mA.
h)
Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼
ºC.
4. LDR
Sensor
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.
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 15. Grafik Spektral LDR
Sebutan lain
untuk LDR
(Light Dependent Resistor) adalah Photo Resistor, Photo Conduction ataupun
Photocell.
PIR
Sensor
Sensor PIR (Passive Infrared
Receiver) adalah sebuah sensor yang biasa digunakan untuk mendeteksi keberadaan
manusia. Aplikasi ini biasa digunakan untuk system alarm pada rumah-rumah atau
perkantoran. Sensor PIR adalah sebuah sensor yang menangkap pancaran sinyal
inframerah yang dikeluarkan oleh tubuh manusia maupun hewan. Sensor PIR dapat
merespon perubahan- perubahan pancaran sinyal inframerah yang dipancarkan oleh
tubuh manusia.
Sensor PIR ini terdapat
bagian-bagian yang mempunyai perannya masing-masing, yaitu Fresnel Lens, IR
Filter, Pyroelectric sensor, amplifier, dan comparator.
1. Fresnel Lens
Fresnel Lens untuk memfokuskan
sinar terang, tetapi juga karena intensitas cahaya yang relatif konstan di
seluruh lebar berkas cahaya
2. IR Filter
IR
Filter di modul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar infrared
pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan
dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang
dapat dideteksi oleh sensor. Sehingga Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh
manusia saja.
3. Pyroelectric sensor
4.
Amplifier
Sebuah
sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus yang masuk pada material
pyroelectric.
5.
Komparator
Setelah
dikuatkan oleh amplifier kemudian arus dibandingkan oleh komparator sehingga
menghasilkan output.
Berikut ini adalah Karakteristik dari sensor PIR :
1.
Tegangan operasi 4.7 - 5 Volt
2.
Arus standby
(tanpa beban) 300 µA
3.
Suhu kerja
antara -20 oC - 50 oC
4.
Jangkauan
deteksi 5 meter
5.
Kecepatan
deteksi 0.5 detik
6. Driver Motor (L293D)
Gambar 20. 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 21.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).
7. Motor
Gambar 22. 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 23.Aturan Tangan Kiri
Prinsi
p 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:
·
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
·
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.
·
·
·
·
Berikut ini gambar bagian-bagian motor listrik:
Gambar 24. 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 25. 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:
·
·
- 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:
·
·
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.
8. Motor PWM-Servo
Motor servo menggunakan dengan
sistem umpan balik
tertutup, di mana posisi dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian
kontrol yang ada di dalam motor servo. Motor ini terdiri dari sebuah motor DC,
serangkaian gear, potensiometer dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi
untuk menentukan batas sudut dari putaran servo. Sedangkan sudut dari sumbu
motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal
dari kabel motor. Karena motor DC servo merupakan alat untuk mengubah energi
listrik menjadi energy mekanik, maka magnit permanent motor DC servolah yang
mengubah energi listrik ke dalam energi mekanik melalui interaksi dari dua
medan magnit. Salah satu medan dihasilkan oleh magnit permanent dan yang
satunya dihasilkan oleh arus yang mengalir dalam kumparan motor. Resultan dari
dua medan magnit tersebut menghasilkan torsi yang membangkitkan putaran motor
tersebut. Saat motor berputar, arus pada kumparan motor menghasilkan torsi yang
nilainya konstan.
Untuk dapat mengontrol motor servo
kita perlu memberikan pulsa high dan pulsa low dengan lebar tertentu. Frekuensi
yang diperlukan adalah 50 Hz. Pulsa ini dapat dihasilkan dengan port I/O biasa
pada mikrokontroler. Namun terkadang dengan cara ini pergerakan servo menjadi
kurang akurat. Oleh karena itu digunakan metode Pulse Width Modulation (PWM). Dengan metode PWM dapat dihasilkan gerakan servo
yang cukup akurat dengan resolusi yang kita sesuaikan dengan keinginan
kita.
Berikut ini adalah salah satu
contoh pulsa yang dihasilkan untuk menggerakan servo dengan sudut
0o,90o,
dan 180o
Pulsa ini dapat dihasilkan dari pin
OCR pada
mikrokontroler. Perlu pengaturan register timer pada mikrokontroler agar dapat
dihasilkan pulsa dengan lebar yang sesuai kita inginkan. Hal yang sangat
penting adalah pengaturan frekuensi dan lebar pulsa on dan pulsa off. Oleh
karena itu perlu dihitung berapa konstanta-konstanta timer yang di atur pada
mikrokontroler.
Dua parameter utama
yang diperlukan untuk mencari konstanta-konstanta timer adalah nilai clock mikrokontroler
dan nilai clock timer (ditentukan dari prescaler). Dari kedua parameter
itu kita dapat merancang lebar pulsa high dan pulsa low dengan frekuensi
tertentu yang sesuai untuk menggerakan motor servo, seperti pulsa pada gambar
di atas.
9. LCD
Gambar 27.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 produkproduk 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 28.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.
10. Potensiometer
Gambar 29.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 bagianbagian penting dalam Komponen Potensiometer adalah:
· Pen yapu atau disebut juga dengan Wiper
· Ele ment Resistif
· Ter minal
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 30. 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:
·
·
·
·
·
·
11.
Limit Switch
Limit switch adalah perangkat elektro-mekanis
yang terdiri dari aktuator yang terhubung secara mekanis ke sekumpulan kontak.
Ketika sebuah objek bersentuhan dengan aktuator, limit switch akan
mengoperasikan kontak untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik.
Limit switch digunakan dalam berbagai aplikasi dan lingkungan karena
ketangguhannya, tidak rumit, mudah dalam pemasangan serta memiliki keandalan
operasional.
Limit
switch (saklar pembatas) adalah saklar
atau perangkat elektromekanis yang mempunyai tuas aktuator sebagai pengubah
posisi kontak terminal (dari Normally Open/ NO ke Close atau sebaliknya dari
Normally Close/NC ke Open). Posisi kontak akan berubah ketika tuas
aktuator tersebut terdorong atau tertekan oleh suatu objek. Sama halnya dengan
saklar pada umumnya, limit switch juga hanya mempunyai 2 kondisi, yaitu
menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik. Dengan kata lain hanya
mempunyai kondisi ON atau Off.
Namun sistem kerja limit switch berbeda dengan saklar pada
umumnya, jika pada saklar umumnya sistem kerjanya akan diatur/ dikontrol secara
manual oleh manusia (baik diputar atau ditekan). Sedangkan limit switch dibuat
dengan sistem kerja yang berbeda, limit switch dibuat dengan sistem kerja yang
dikontrol oleh dorongan atau tekanan (kontak fisik) dari gerakan suatu objek
pada aktuator, sistem kerja ini bertujuan untuk membatasi gerakan ataupun
mengendalikan suatu objek/mesin tersebut, dengan cara memutuskan atau
menghubungkan aliran listrik yang melalui terminal kontaknya.
Secara garis besar, prinsip kerja limit switch dapat dijabarkan
sebagai berikut.
1.
Menghubungkan dan memutuskan rangkaian yang
membutuhkan aliran listrik untuk beroperasi atau pada suatu benda lain yang
membutuhkan limit switch dalam sistem kerjanya.
2.
Menghidupkan daya yang besar dengan sarana
yang kecil. Ini artinya limit switch dengan fisik yang kecil dapat menghidupkan
atau mengaktifkan daya yang lebih besar.
3.
Sebagai sensor posisi atau kondisi pada suatu
objek rangkaian.
Prinsip kerja pada
limit switch yakni akan diaktifkan dengan menggunakan penekanan pada tombol di
batas atau daerah yang telah ditentukan (disetting) sebelum rangkaian
beroperasi. Karena hal ini, akan terjadi pemutusan atau pengubungan pada
rangkaian tersebut. Rangkaian ini maksudnya dapat dipasang pada mesin-mesin
pabrik.
Karakteristik Limit Switch :
· Pada nomor satu, itu
merupakan kontak atau
penghubung awalan arus listrik masuk pada rangkaian komponen. Bagian ini yang
menjadi sumber dari arus listrik, apabila rusak atau putus seluruh rangkaian
dan mesin akan berhenti beroperasi.
· Komponen nomor dua,
merupakan terminal/kontak
NO yang akan terhubung dengan komponen nomor satu apabila tersentuh oleh
komponen yang terhubung dengan tuas.
· Komponen nomor tiga,
adalah body limit switch
yang berfungsi sebagai isolasi yang digunakan untuk melindungi seluruh
rangkaian atau komponen. Tanpa body penutup, rangkaian akan mudah terkena benda
asing dari luar seperti air dan debu. Karena komponen limit switch merupakan
perangkat penting yang dilalui arus listrik.
· Komponen nomor
empat, merupakan komponen yang
berfungsi menghubungkan kontak utama dengan kontak hubung NC atau kontak hubung
NO. Komponen ini juga fatal apabila putus atau tidak benar
pemasangannya.
· Komponen ke lima ini
memiliki fungsi untuk
merubah posisi kondutor nomor empat dari posisi aslinya ke posisi terhubung NO
(OFF) atau sebaliknya. Komponen ke lima inilah yang bersentuhan secara fisik
dengan mesin atau pengaplikasian lain yang dipasang limit switch.
· Komponen ke enam
merupakan merupakan kontak
hubung NC yang merupakan jalur utama arus listri keluar dari rangkaian limit
switch. Kontak NC inilah yang terhubung dengan perangkat lain dalam suatu
rangkaian, misalnya motor gerak pada pintu gerbang otomatis.
Limit switch mempunyai beberapa jenis atau tipe aktuator
yang
disesuaikan dengan kebutuhan pengoperasiannya di lapangan, seperti gambar
dibawah ini:
Limit switch biasa digunakan pada aplikasi
seperti:
· Pintu gerbang otomatis, dimana limit switch
berguna untuk mematikan motor listrik
sebelum pintu gerbang
itu menabrak pagar pembatas saat membuka atau menutup.
· Pada pintu panel listrik sebagai saklar
otomatis apabila pintu panel dibuka maka
lampu akan nyala untuk
penerangan (seperti pada kulkas).
· Pada hoist sebagai pembatas pengangkatan
barang.
· Pada tutup/cover mesin sebagai safety apabila
cover dibuka maka mesin akan mati.
· Pada sistem transfer seperti pada trolly dan
conveyor sebagai pembatas maju dan
mundurnya (forward
reverse).
· Pada sistem kontrol mesin sebagai sensor untuk
mengetahui posisi up/down.
· Dan lain sebagainya.
4. Percobaan [KEMBALI]
Rangkaian ini berfungsi
untuk membuat sebuah smart room system dimana terdapat kontrol motor yang
terhubung ke gorden dan kontrol motor yang terhubung ke kipas angin, serta
kontrol pintu otomatis yang menggunakan motor PWM-servo. Pada rangkaian
terdapat 3 arduino uno, dimana 1 arduino bertindak sebagai master, dan dua
arduino bertindak sebagai slave. Master terhubung ke LDR1, LDR2, sensor suhu
LM35 dan sebuah sensor PIR . Slave 1 terhubung ke driver motor untuk kontrol
motor pada gorden dan juga terhubung ke motor PWM-servo untuk mengontrol pintu
otomatis. Slave 2 terhubung ke lcd dan driver motor yang mengatur kipas angin.
Pada sistem digunakan dua buah LDR. LDR 1 diletakkan di dalam ruangan dan LDR 2
diletakkan di luar ruangan. Sistem ini berkomunikasi menggunakan jenis
komunikasi I2C (Inter Integrated Circuit).
Pada rangkaian kontrol
gorden, digunakan perbandingan intensitas cahaya yang diterima LDR1 dan LDR2.
LDR1 mendapat cahaya dari cahaya yang ada di dalam ruangan, sedangkan LDR2
mendapatkan cahaya dari cahaya matahari di luar ruangan. Saat intensitas cahaya
yang diterima LDR1 (dalam ruangan) lebih kecil dari LDR2 (luar ruangan)
menandakan matahari sudah terbit maka intensitas cahaya yang diterima LDR2
lebih besar. Data tersebut dikirimkan dari master ke slave 1, motor yang
terhubung ke gorden akan berputar searah jarum jam dan membuka gorden. Pada
ramgkaian ini juga menggunakan sebuah limit switch dimana limit switch ini
berfungsi untuk memberhintkan motor pembuka gorden. Untuk kondisi sebaliknya,
saat intensitas cahaya yang diterima LDR1 (dalam ruangan) lebih besar dari LDR2
(luar ruangan) menandakan matahari sudah mulai terbenam maka intensitas cahaya
yang diterima LDR2 lebih kecil, data kemudian dikirimkan dari master ke slave
1, motor yang terhubung ke gorden akan berputar berlawanan dari arah jarum jam
dan menutup gorden.
Pada rangkaian kontrol
kipas, digunakan hasil pembacaan dari sensor lm35. Saat lm35 mengukur suhu
ruangan berada di atas 25°C, maka data pembacaan dari master akan dikirim ke
slave 2, hasil pembacaan akan ditampilkan pada lcd, dan motor kipas akan
berputar. Untuk kondisi lain, ketika suhu ruangan naik hingga 30°C, maka motor
akan berputar lebih cepat. Sedangkan untuk suhu dibawah 20°C, motor kipas akan
berhenti berputar.
Pada rangkaian kontrol
pintu, digunakan sensor PIR dimana ketika sensor mendeteksi radiasi infra merah
saat ada pergerakan manusia yang memiliki temperatur berbeda dengan lingkungan
sekitarnya, maka sensor PIR akan menghitung panjang gelombang yang dihasilkan
oleh tubuh manusia tersebut. Sensor akan merespon dengan cara menghasilkan arus
pada material Pyroelectricnya dengan besaran yang berbeda beda. Karena besaran
yang berbeda inilah comparator menghasilkan output. Selanjutnya master akan
mengirimkan data ke slave1 dan motor servo yang terhubung ke pintu akan
berputar 180 derajat lalu ketika sensor PIR tidak mendeteksi manusia lagi maka
motor servo akan berputar ke posisi awal dan pintu pun akan tertutup.
c) Video
1. File Html - Disini
2.
Rangkaian
Simulasi -Disini
3. Listing
Program Master - Disini
4. Listing Program Slave 1 - Disini
5. Listing Program Slave 2 - Disini
6. Datasheet LDR Sensor - Disi ni
7. Datasheet LM35 Sensor - Disini
8. Datasheet PIR Sensor - Disini
9. Datasheet PWM-Servo - Disini
10. Datasheet Arduino Uno - Disini
11. Datasheet Arduino Nano - Disini
12. Library Arduino Uno - Disini
13. Library Arduino Nano - Disini
14. Library Pir Sensor - Disini
15. Video Simulasi - Disini
