1. Tujuan Perancangan [Kembali]

  1. Praktikan dapat merancang sebuah sistem secara detail sehingga rancangan tersebut dapat menjadi sebuah alat.
  2. Praktikan dapat mengkombinasikan berbagai sensor, akuator dan display.
  3. Praktikan dapat membuat sebuah sistem menggunakan mikrokontroler.
  4. Alat yang digunakan untuk memberi makan ikan kontrol ketinggian air secara otomatis.


2. Daftar Komponen [Kembali]

  1. Arduino Uno
  2. Sensor Ultrasonic HC-SR04
  3. Sensor RTC DS3232
  4. Motor Servo Sg90
  5. LED
  6. LCD
  7. Potensiometer
  8. Pompa air
  9. Jumper
  10. PCB
  11. Baterai
  12. Socket Baterei
  13. Relay


3. Dasar Teori [Kembali]

1). 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. Arduino yang kita gunakan dalam praktikum ini adalah Arduino Uno yang menggunakan chip AVR ATmega 328P. Dalam memprogram Arduino, kita bisa menggunakan komunikasi serial agar Arduino dapat berhubungan dengan komputer ataupun perangkat lain. Adapun spesifikasi dari Arduino Uno ini adalah sebagai berikut :

Gambar 1 Arduino


Gambar 2 Arduino


Arduino Uno Pin Diagram

Pinout Catu Daya Arduino Uno

Setidaknya ada 3 cara yang bisa ditempuh untuk memberi daya pada Arduino. yaitu sebagai berikut:

  • Power Jack

Power jack atau yang biasa juga disebut DC power bisa digunakan untuk memberi daya pada papan sirkuit Arduino. Umumnya power jack ini terhubung pada adaptor untuk menstabilkan tegangan. Papan sirkuit dapat bekerja pada tegangan 5-20 volt, namun dari pihak Arduino sendiri merekomendasikan untuk menggunakan tegangan 7-12 volt. Tegangan yang melebihi 12 volt dikhawatirkan akan membuat regulator sangat panas. Sedangkan pemberian tegangan di bawah 7 volt kemungkinan akan membuat project tak berjalan baik.

  • Pin VIN

Pin VIN Arduino Uno berfungsi memberikan daya eksternal pada papan sirkuit Arduino menggunakan daya eksternal. Untuk masalah tegangannya, kira-kira sama seperti penjelasan pada power jack.

  • Kabel USB

Saat menggunakan kabel USB untuk menghubungkan Arduino ke komputer, Arduino akan mendapatkan tegangan 5 volt

Gambar 3 Pinout Catu Daya Arduino

Uno Pinout Arduino 

Di papan sirkuit Arduino terdapat dioda pelindung yang menghubungkan antara kutub positif dari power jack ke pin VIN dengan nilai 1 Ampere. Besarnya tegangan yang kamu gunakan pada Arduino sangat mempengaruhi jumlah daya yang akan digunakan untuk rangkaian. Saat kamu menggunakan jack power dan pin VIN untuk menyalakan papan sirkuit, maka kapasitas maksimum yang tersedia bergantung pada regulator 5 dan 3,3 volt di papan Arduino. Pin 5 V dan 3,3, pin ini berguna dalam mengatur besarnya daya yang akan diberikan pada komponen eksternal sesuai dengan spesifikasi pabrik, apakah 5 volt atau 3,3 volt. 
  • Pin GND, di papan Arduino terdapat 5 pin GND yang kesemuanya itu saling berkaitan. Fungsi dari pin ini adalah untuk menutup sirkuit listrik dan menyediakan tingkat referensi logika umum di seluruh sirkuitmu. 
  • Pin Reset, kegunaan dari pin ini adalah untuk mereset program Arduino agar mulai kembali dari awal. 
  • Pin IOREF, pin ini berfungsi untuk memberikan referensi tegangan yang beroperasi pada mikrokontroler. 

Pin Analog Arduino Uno

Gambar 4 Pin Analog Arduino

Pada dasarnya Arduino memiliki 6 pin analog yang semuanya memanfaatkan ADC (Analog to Digital Converter). Pin ini dapat berfungsi sebagai pin input analog maupun sebagai pin input/output digital. ADC merupakan sirkuit elektronik yang berfungsi mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital. Hal ini memungkinkan prosesor yang merupakan perangkat digital bisa mengukur sinyal analog dan menggunakannya melalui operasinya.

Pin A0 sampai A5 memiliki kemampuan membaca tegangan analog. Sementara di Arduino, ADC beresolusi 10-bit yang artinya mewakili tegangan analog dengan 1024 level digital. Singkatnya ADC mengubah tegangan jadi bit yang dapat dipahami oleh mikroprocessor. Contoh sederhana dari ADC adalah VoIP (Voice over IP). Tiap smartphone memiliki mikrofon yang mengonversi gelombang suara menjadi tegangan analog. Yang selanjutnya melewati perangkat ADC yang mengonversi lagi data analog menjadi data digital. Nah, data digital inilah yang nantinya akan dikirim ke penerima melalui internet.

Pin Digital Arduino Uno

  • Pin 1 - 13 pada Arduino berfungsi sebagai pin input/output digital.
  • Pin 13 Arduino terhubung ke LED bawaan.
  • Pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11 memiliki fitur PWM

Perlu kamu ketahui bahwa tiap pin pada Arduino dapat memberikan arus maksimal 40 mA, namun yang disarankan hanya 20 mA. Sementara arus yang bisa disediakan untuk semua pin adalah 200 mA.

Gambar 5 Pin Digital Arduino Uno

Digital

Digital bisa dikatakan sebagai cara merepresentasikan tegangan dalam 1 bit, misalnya 1 atau 0. Pin digital di Arduino adalah pin yang memang dirancang untuk dikonfigurasikan sebagai input maupun output. Tergantung kebutuhan pengguna. Pin digital pada Arduino hanya ada dua kondisi, yaitu menyala dan mati. Saat pin dalam kondisi menyala, maka saat itu tegangan nya tinggi (HIGH) yaitu 5 volt, dan saat mati tegangannya rendah (LOW) yaitu 0 volt. Jadi tahu kan mengapa di script Arduino ada HIGH dan LOW! Ketika pin digital diatur sebagai output maka hanya ada dua macam tegangan, yaitu 0 dan 5 volt. Sedangkan saat pin ii diatur sebagai input, maka tegangan yang diberikan bisa bervariasi. Tetapi jika direpresentasikan ke digital tetap hanya ada 1 dan 0. Hanya saja untuk menentukannya diberi 2 ambang batas berikut:

< 0, 8 volt dianggap 0

> 2 volt dianggap 1


PWM

PWM merupakan singkatan dari Pulse Width Modulation, yaitu teknik modulasi yang digunakan untuk menyandikan pesan menjadi sinyal berdenyut. Biasanya PWM digunakan untuk mengatur kecepatan motor DC, Peredupan LED, dan masih banyak lagi. Ada dua komponen utama dari PWM, yaitu : Frekuensi, yaitu berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan satu siklus (periode)   dan Siklus Tugas, yaitu berapa lama sinyal tetap tinggi dari total periode. Biasanya siklus tugas berbentuk persentase.  Pin Arduino yang mengaktifkan PWM umumnya akan menghasilkan frekuensi konstan 500Hz. Sementara siklus tugas akan terus berubah-ubah sesuai dengan parameter yang digunakan pengguna.

Gambar 6 Pulse Width Modulation

Komunikasi pada Arduino

Pin digital 1 dan 0 merupakan pin serial Arduino yang biasanya digunakan untuk menghubungkan Arduino ke modul bluetooth.

 

Komunikasi Serial

Komunikasi serial umumnya digunakan untuk saling bertukar data antara papan sirkuit Arduino dan perangkat serial lainnya seperti komputer, display, sensor, dan sebagainya. Setidaknya ada satu port serial pada tiap papan Arduino. Komunikasi serial terjadi pada pin digital (RX) dan 1 (TX) serta melalui USB. Adanya library software serial dan pin digital memungkinkan Arduino bisa mendukung komunikasi serial yang membuat pengguna bisa menghubungkan beberapa perangkat yang mendukung serial dan membiarkan port serial utama tersedia untuk USB. Port serial pada perangkat lunak menggunakan sistem interupsi pin-change dalam berkomunikasi. Sudah tersedia library bawaan untuk melakukan komunikasi serial. Satu-satunya kelemahan dari perangkat lunak serial adalah membutuhkan lebih banyak pemrosesan dan tak dapat mendukung kecepatan tinggi yang sama dengan perangkat keras serial.

 

SPI

SPI atau Serial Peripheral Interface merupakan protokol data serial yang digunakan mikrokontroler untuk saling berkomunikasi dengan satu atau lebih perangkat eksternal dalam kondisi seperti bus. SPI juga dapat dipakai untuk menghubungkan 2 perangkat mikrokontroler. Dalam bus SPI, selalu ada satu perangkat yang dianggap sebagai perangkat master, dan sisanya adalah perangkat periferal. Pada kebanyakan kasus, mikrokontroler umumnya dianggap sebagai perangkat master. Dan pin SS (Slave Select) bertugas menentukan perangkat mana yang sedang berkomunikasi dengan master.

 

Biasanya perangkat yang diaktifkan SPI selalu memiliki Uno ISP pinout berikut:

MISO (Master In Slave Out), yaitu baris untuk mengirim data ke perangkat master. 

MOSI (Master Out Slave In), yaitu baris master untuk mengirim data ke perangkat periferal. 

SCK (Serial Clock), yaitu sinyal jam yang dihasilkan oleh perangkat master untuk menyinkronkan transmisi data. 

 

I2C

I2C merupakan protokol komunikasi yang biasa juga disebut I2C bus. Protokol ini dirancang khusus untuk memungkinkan komunikasi antar komponen dalam satu papan sirkuit. Pada I2C ada dua kabel yaitu:

SDA (Serial Data), adalah jalur yang digunakan untuk mengirim data. 

SCL (Serial Clock), adalah garis jam yang dirancang untuk menyinkronkan transfer data. 

Tiap perangkat dalam bus I2C memiliki alamat unik. Pengguna dapat menghubungkan 255 perangkat dalam bus yang sama.

Pin AREF, berfungsi sebagai tegangan referensi untuk input analog. 

Pin INTERRUPT, terdiri atas INT0 dan INT1 pada Arduino. 

Interupsi eksternal, yaitu interupsi sistem yang terjadi pada saat ada gangguan luar. Kegunaan interupsi ini secara umum yaitu untuk membaca gelombang persegi yang dihasilkan encoder atau membangunkan prosesor dalam peristiwa eksternal.  Setidaknya ada dua bentuk interupsi yaitu interupsi luar dan interupsi pin change.

 

ICSP Arduino Uno Pinout

Gambar 7 Pin ICSP Arduino Uno

ICSP merupakan singkatan dari In-Circuit Serial Programming. Nama ini diambil dari header pemrograman dalam sistem (ISP).


2). Sensor Ultrasonic HC-SR04

Gambar 8 Sensor Ultrasonic HC-SR04

Sensor HC-SR04 memiliki spesifikasi sebagai berikut :

Tegangan : 5V DC

Arus statis : < 2mA 

Level output : 5v – 0V 

Sudut sensor : < 15 derajat 

Jarak yg bisa dideteksi : 2cm – 450cm (4.5m) 

Tingkat keakuratan : up to 0.3cm (3mm)

Sensor Ultrasonik adalah sensor untuk mengubah suara (gelombang ultrasonik) menjadi arus listrik dan sebaliknya. Gelombang ultrasonik dibangkitkan melalui piezoelektrik yang pada umumnya berfrekuensi 40kHz. Prinsip kerjanya yaitu dengan mengirimkan (suara) gelombang ultrasonik dengan frekuensi tertentu ke depan oleh Trigger (pengirim sinyal suara). Lalu, ketika ada objek yang melewati gelombang tersebut, maka suara tersebut akan terpantul dan kembali ke Echo (penerima sinyal suara). Kemudian, sensor akan menghitung selisih waktu ketika sinyal dikirim dengan waktu ketika sinyal kembali.

Pemilihan HC-SR04 sebagai sensor jarak yang akan digunakan pada alat ini karena memiliki fitur sebagai berikut; kinerja yang stabil, pengukuran jarak yang akurat dengan ketelitian 0,3 cm, pengukuran maksimum dapat mencapai 4 meter dengan jarak minimum 2 cm, ukuran yang ringkas dan dapat beroperasi pada level tegangan TTL. Timing diagram pengoperasian sensor ultrasonik HC-SR04 diperlihatkan pada Gambar.


Gambar 9 Timing Diagram Pengoperasian Sensor Ultrasonik HC-SR04

Sensor ultrasonik terdiri dari dari dua unit, yaitu unit pemancar dan unit penerima. Struktur unit pemancar dan penerima sangatlah sederhana, sebuah kristal piezoelectric dihubungkan dengan mekanik jangkar dan hanya dihubungkan dengan diafragma penggetar. Tegangan bolak-balik yang memiliki frekuensi kerja 40 KHz – 400 KHz diberikan pada plat logam. Struktur atom dari kristal piezoelectric akan berkontraksi (mengikat), mengembang atau menyusut terhadap polaritas tegangan yang diberikan, dan ini disebut dengan efek piezoelectric.

Pemancar Ultrasonik (Transmitter)

Gambar 10 Pemancar Ultrasonik (Transmitter)

Prinsip kerja dari rangkaian pemancar gelombang ultrasonik tersebut adalah sebagai berikut :

  • Sinyal 40 kHz dibangkitkan melalui mikrokontroler. Sinyal tersebut dilewatkan pada sebuah resistor sebesar 3kOhm untuk pengaman ketika sinyal tersebut membias maju rangkaian dioda dan transistor.
  • Kemudian sinyal tersebut dimasukkan ke rangkaian penguat arus yang merupakan kombinasi dari 2 buah dioda dan 2 buah transistor.
  • Ketika sinyal dari masukan berlogika tinggi (+5V) maka arus akan melewati dioda D1 (D1 on), kemudian arus tersebut akan membias transistor T1, sehingga arus yang akan mengalir pada kolektotr T1 akan besar sesuai dari penguatan dari transistor.
  • Ketika sinyal dari masukan berlogika tinggi (0V) maka arus akan melewati dioda D2 (D2 on), kemudian arus tersebut akan membias transistor T2, sehingga arus yang akan mengalir pada kolektotr T2 akan besar sesuai dari penguatan dari transistor.
  • Resistor R4 dan R6 berfungsi untuk membagi tengangan menjadi 2,5 V. Sehingga pemancar ultrasonik akan menerima tegangan bolak – balik dengan Vpeak-peak adalah 5V (+2,5 V s.d - 2,5 V).

Penerima Ultrasonik (Receiver)

Gambar 11 Penerima Ultrasonic (Receiver)

Prinsip kerja rangkaian pemancar gelombang ultrasonik tersebut adalah sebagai berikut:

  • Pertama – tama sinyal yang diterima akan dikuatkan terlebih dahulu oleh rangkaian transistor penguat Q2.
  • Kemudian sinyal tersebut akan di filter menggunakan High pass filter pada frekuensi > 40kHz oleh rangkaian transistor Q1.
  • Setelah sinyal tersebut dikuatkan dan di filter, kemudian sinyal tersebut akan disearahkan oleh rangkaian dioda D1 dan D2.
  • Kemudian sinyal tersebut melalui rangkaian filter low pass filter pada frekuensi < 40kHz melalui rangkaian filter C4 dan R4.
  • Setelah itu sinyal akan melalui komparator Op-Amp pada U3.
  • Jadi ketika ada sinyal ultrasonik yang masuk ke rangkaian, maka pada komparator akan mengeluarkan logika rendah (0V) yang kemudian akan diproses oleh mikrokontroler untuk menghitung jaraknya.

 3). Sensor RTC DS3232

Gambar 12 Sensor RTC DS3232


Tegangan operasi MODUL DS3231: 2.3V – 5.5V

Mengkonsumsi 500nA pada cadangan baterai

Tegangan maksimum pada SDA , SCL : VCC + 0.3V

Suhu operasi: -45ºC hingga +80ºC

Gambar 13 DS3232

SDA(Serial Data)  dihubungkan ke A4

SCL(Serial Clock) dihubungkan ke A5

SDA merupakan data serialnya, sedangkan SCL adalah jalur clock sinkronisasinya.

 

4). Motor Servo Sg90

Gambar 14 Motor Servo Sg 90



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

Gambar 15 Pensinyalan Motor Servo
5). LED 
Gambar 16 LED

Konfigurasi Pin:

Gambar 17 Konfigurasi Pin LED

6). LCD
Gambar 18 LCD

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

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

Bagian-bagian LCD atau Liquid Crystal Display diantaranya adalah:

  • Lapisan Terpolarisasi 1 (Polarizing Film 1)
  • Elektroda Positif (Positive Electrode)
  • Lapisan Kristal Cair (Liquid Cristal Layer)
  • Elektroda Negatif (Negative Electrode)
  • Lapisan Terpolarisasi 2 (Polarizing film 2)
  • Backlight atau Cermin (Backlight or Mirror)

Dibawah ini adalah gambar struktur dasar sebuah LCD:

Gambar 19 Struktur Dasar Sebuah LCD

LCD yang digunakan pada Kalkulator dan Jam Tangan digital pada umumnya menggunakan Cermin untuk memantulkan cahaya alami agar dapat menghasilkan digit yang terlihat di layar. Sedangkan LCD yang lebih modern dan berkekuatan tinggi seperti TV, Laptop dan Ponsel Pintar menggunakan lampu Backlight (Lampu Latar Belakang) untuk menerangi piksel kristal cair. Lampu Backlight tersebut pada umumnya berbentuk persegi panjang atau strip lampu Flourescent atau Light Emitting Diode (LED). Cahaya putih adalah cahaya terdiri dari ratusan cahaya warna yang berbeda. Ratusan warna cahaya tersebut akan terlihat apabila cahaya putih mengalami refleksi atau perubahan arah sinar. Artinya, jika beda sudut refleksi maka berbeda pula warna cahaya yang dihasilkan. Backlight LCD yang berwarna putih akan memberikan pencahayaan pada Kristal Cair atau Liquid Crystal. Kristal cair tersebut akan menyaring backlight yang diterimanya dan merefleksikannya sesuai dengan sudut yang diinginkan sehingga menghasilkan warna yang dibutuhkan. Sudut Kristal Cair akan berubah apabila diberikan tegangan dengan nilai tertentu. Karena dengan perubahan sudut dan penyaringan cahaya backlight pada kristal cair tersebut, cahaya backlight yang sebelumnya adalah berwarna putih dapat berubah menjadi berbagai warna. Jika ingin menghasilkan warna putih, maka kristal cair akan dibuka selebar-lebarnya sehingga cahaya backlight yang berwarna putih dapat ditampilkan sepenuhnya. Sebaliknya, apabila ingin menampilkan warna hitam, maka kristal cair harus ditutup serapat-rapatnya sehingga tidak adalah cahaya backlight yang dapat menembus. Dan apabila menginginkan warna lainnya, maka diperlukan pengaturan sudut refleksi kristal cair yang bersangkutan.


7). Potensiometer

Gambar 20 Potensiometer

Potensiometer adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Potensiometer merupakan Keluarga Resistor yang tergolong dalam Kategori Variable Resistor. Secara struktur, Potensiometer terdiri dari 3 kaki Terminal dengan sebuah shaft atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya. Gambar dibawah ini menunjukan Struktur Internal Potensiometer beserta bentuk dan Simbolnya.Pada dasarnya bagian-bagian penting dalam Komponen Potensiometer adalah:

  • Penyapu atau disebut juga dengan Wiper
  • Element Resistif
  • Terminal

Berdasarkan bentuknya, Potensiometer dapat dibagi menjadi 3 macam, yaitu:

  • 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.
  • 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.
  • 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.

Sebuah Potensiometer (POT) terdiri dari sebuah elemen resistif yang membentuk jalur (track) dengan terminal di kedua ujungnya. Sedangkan terminal lainnya (biasanya berada di tengah) adalah Penyapu (Wiper) yang dipergunakan untuk menentukan pergerakan pada jalur elemen resistif (Resistive). Pergerakan Penyapu (Wiper) pada Jalur Elemen Resistif inilah yang mengatur naik-turunnya Nilai Resistansi sebuah Potensiometer.

Elemen Resistif pada Potensiometer umumnya terbuat dari bahan campuran Metal (logam) dan Keramik ataupun Bahan Karbon (Carbon). Berdasarkan Track (jalur) elemen resistif-nya, Potensiometer dapat digolongkan menjadi 2 jenis yaitu Potensiometer Linear (Linear Potentiometer) dan Potensiometer Logaritmik (Logarithmic Potentiometer).

Dengan kemampuan yang dapat mengubah resistansi atau hambatan, Potensiometer sering digunakan dalam rangkaian atau peralatan Elektronika dengan fungsi-fungsi sebagai berikut:

·       Sebagai pengatur Volume pada berbagai peralatan Audio/Video seperti Amplifier, Tape Mobil, DVD Player.

  • Sebagai Pengatur Tegangan pada Rangkaian Power Supply
  • Sebagai Pembagi Tegangan
  • Aplikasi Switch TRIAC
  • Digunakan sebagai Joystick pada Tranduser
  • Sebagai Pengendali Level Sinyal

8). Pompa Air 

Gambar 21 Pompa Air

Pompa air celup mini / Water pump mini

DC 3-5volt

Arus 130-220 mA

kemampuan 240L/jam

Dapat menaikkan air s/d 40 cm

Besar pipa output 7.5 mm.


9). Jumper

Gambar 22 Jumper


Dalam merancang sebuah design peralatan elektronik tentunya sangat dibutuhkan sebuah kabel untuk menghubungkan komponen eletronik yang satu dengan komponen elektronik yang lainnya. Maka dari itu Kabel Jumper Breadboard Male to Male dan Female to Male merupakan salah satu jenis kabel jumper untuk breadboard yang dapat Anda gunakan untuk menghubungkan komponen-komponen elektronik yang satu dengan yang lainnya.

Kabel Jumper ini dapat digunakan untuk menyambungkan komponen elektronik yang satu dengan yang lainnya pada saat membuat projek prototipe dengan menggunakan breadboard. Kabel Jumper untuk Breadboard berfungsi untuk menghubungkan beberapa breadboard, menghubungkan antartitik pada PCB single slide dan juga dapat digunakan untuk menghubungkan jalur rangkaian yang terputus dengan cara menjumpernya.


 10). PCB

Gambar 23 PCB

PCB titik atau PCB bolong-bolong adalah papan rangkaian yang umum untuk merakit berbagai-macam sirkit elektronik yang tidak terlalu rumit. PCB ini paling banyak ditemui di toko-toko elektronik.

Pengenalan PCB titik.

Ada dua macam PCB titik yang umumnya beredar, yaitu PCB titik besar dan PCB titik kecil atau PCB titik untuk IC. PCB titik besar biasanya digunakan untuk merakit rangkaian-rangkaian power berarus besar seperti DC regulator atau rangkaian power tegangan AC tinggi. PCB titik kecil biasanya digunakan untuk merakit rangkaian-rangkaian berarus kecil yang umum seperti rangkaian pre-amp, audio amplifier, rangkaian dengan IC digital atau yang lain-lainnya. Perhatikan gambar berikut ini :

 

Gambar 24 PCB titik Kecil

Terdapat sederetan huruf di bagian atas untuk menandakan kolom barisan titik-titik (lubang) secara menurun. Di sebelah kiri terdapat angka-angka berurut ke bawah untuk menandakan deretan titik-titik/lubang secara mendatar. Dengan demikian setiap titik dapat disebutkan kordinatnya. Misalnya titik 4E berada di deretan angka 4 pada kolom huruf E, titik 7G berada di deretan angka 7 pada kolom huruf G, dan seterusnya.

Cara merakit rangkaian di PCB titik/PCB bolong-bolong.

Skema rangkaian harus jelas terlebih dahulu, agar tidak terjadi kegagalan merakit. Nilai-nilai resistor, kondensator (berikut polaritasnya), pola susunan kaki-kaki elektroda transistor atau IC perlu diketahui terlebih dahulu dengan tanpa ada keraguan. Setelah itu, barulah dimulai perencanaan untuk merakit rangkaian ke PCB titik. Di sini dicontohkan merakit rangkaian mic pre-amp satu transistor yang mudah.

Pertama, tempatkan komponen utama terlebih dahulu, yaitu transistor T1. Setelah itu pasang resistor R1 dan R2, perkirakan letaknya yang pantas dan tidak sulit jika akan dibuat sambungan-sambungan terhadapnya (lihat gambar A). Jika diinginkan penghematan tempat, resistor-resistor dapat dipasang berdiri. Buat sambungan R1 (titik 5d) dengan basis T1 di titik 6f, dan sambungan R2 (titik 6h) dengan kolektor T1 di titik 7f. Sambungan antara titik 6h dengan titik 7f ini lalu disambungkan lagi dengan titik 5g (Resistor R1), lihat gambar (B). Untuk membuat sambungan-sambungan ini dapat dilakukan dengan menebalkan timah solderan sehingga titik-titik itu tersambungkan oleh solderan timah, atau dengan kupasan kabel serabut kecil yang disolderkan sehingga membentuk alur-alur sambungan.

Pasang C1 dan C2 serta buat alur sambungannya sebagaimana pada gambar (C), perhatikan polaritasnya (kaki plus dan minus nya). Setelah itu pasang R3 dan C3 serta sambungannya sebagaimana gambar (D). Selanjutnya buat sambungan input dari C1, sambungan output dari C3 serta sambungan untuk tegangan suplai positif dari R3, lihat gambar (E). Terakhir, buat sambungan ground (gnd) untuk input, untuk output, dan untuk tegangan suplai.


11). Baterai

Gambar 25 Baterai

 Baterai berfungsi sebagai sumber tegangan DC. Spesifikasi:

- Tipe : Alkaline 9V battery

- Output : 9 volt


12). Socket Baterai

Gambar 26 Socket Baterai

Konektor baterai 9V (baterai kotak) Dapat digunakan untuk mempermudah menghubungkan baterai 9v ke rangkaian microcontroller arduino. Dilengkapi dengan kabel, sehingga mempermudah dalam penyambungan arus.


13). Relay

Gambar 27 Relay

Konfigurasi pin :



4. Listing Program [Kembali]

  • Master


#include <DS3231.h>
#include <LiquidCrystal.h>


DS3231  rtc(SDA, SCL);
const int trig = 10;
const int echo = 9;
long duration;
int distance;
Time t;
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);


void setup() {
  Serial.begin(115200);
  rtc.begin();
  lcd.begin(16, 2);
  pinMode(trig, OUTPUT);
  pinMode(echo,INPUT);
}


void loop() {
  lcd.setCursor(0,0);
  t = rtc.getTime();
 lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("JAM  ");
  lcd.print(t.hour);
  lcd.print(" : ");
  lcd.print(t.min);
  lcd.print(" : ");
  lcd.print(t.sec);




  if (t.hour == 05 && t.min == 22 && t.sec == 00) {
    Serial.write('1');
  }
  else if (t.hour == 05 && t.min == 23 && t.sec == 00) {
    Serial.write('2');
  }




 digitalWrite(trig,LOW);
 delayMicroseconds(2);
 digitalWrite(trig,HIGH);
 delayMicroseconds(10);
 digitalWrite(trig,LOW);
 duration = pulseIn(echo, HIGH);
 distance = duration*0.034/2;


 lcd.setCursor(0,1);
 lcd.print("Jarak : ");
 lcd.print(distance);
 lcd.print("  CM ");
 


 if (distance <= 10) {
    Serial.write('3');
  }


  else if (distance>10) {
    Serial.write('4');
  }


  Serial.println();
 delay (200);


}


 

  • Slave

#include <Servo.h>
#define pompa 10
Servo myservo;
int pos = 0;
int LEDkuning = 4;
int LEDmerah = 5;
int LEDhijau = 6;  


void setup() {
  myservo.attach(11);
  pinMode(pompa, OUTPUT);
  pinMode(LEDkuning, OUTPUT);
  pinMode(LEDhijau, OUTPUT);
  pinMode(LEDmerah, OUTPUT);
  Serial.begin(115200);
}




void loop() {
  if(Serial.available()){
    char data= Serial.read();
    if(data=='1'){
      digitalWrite(LEDhijau,HIGH);
      for (pos = 0; pos <= 100; pos += 1) { // goes from 0 degrees to 180 degrees // in steps of 1 degree
       myservo.write(pos);              // tell servo to go to position in variable 'pos'
       delay(30);                       // waits 15 ms for the servo to reach the position
  }


      for (pos = 100; pos >= 0; pos -= 1) { // goes from 180 degrees to 0 degrees
      myservo.write(pos);              // tell servo to go to position in variable 'pos'
      delay(30);                       // waits 15 ms for the servo to reach the position
  }}


      if(data=='2'){
      for (pos = 0; pos <= 100; pos += 1) { // goes from 0 degrees to 180 degrees
    // in steps of 1 degree
       myservo.write(pos);              // tell servo to go to position in variable 'pos'
       delay(30);                       // waits 15 ms for the servo to reach the position
  }


      for (pos = 100; pos >= 0; pos -= 1) { // goes from 180 degrees to 0 degrees
      myservo.write(pos);              // tell servo to go to position in variable 'pos'
      delay(30);                       // waits 15 ms for the servo to reach the position
  }}




    else if (data=='3'){
      digitalWrite(pompa,HIGH);
      digitalWrite(LEDmerah, HIGH);
      digitalWrite(LEDkuning, LOW);
      }


    else if (data=='4'){
      digitalWrite(pompa,LOW);
      digitalWrite(LEDkuning, HIGH);
      digitalWrite(LEDmerah, LOW);}}


    else {
      digitalWrite(LEDhijau,LOW);}


}


5. Flowchart [Kembali]

  • Master

  • Prinsip Kerja

6. Rangkaian Simulasi Sistem [Kembali]



7. Hardware [Kembali]

  • Tampak Luar
Gambar 29 Hardware Tampak Luar

  • Tampak Dalam
Gambar 30 Hardware Tampak Dalam

8. Video [Kembali]


9. Analisis [Kembali]

SELFISH atau Smart Electric Fishpond adalah suatu alat yang digunakan untuk memberi makan ikan dan kontrol ketinggian air secara otomatis.

Pemberian pakan ikan saat ini, masih banyak dilakukan dengan cara yang manual, yaitu dengan memberikan langsung pakan ikan kedalam akuarium atau kolam penampungan ikan. Terkadang kegiatan pemberian pakan ikan manual ini menjadi terhambat dari jadwal biasanya karena terkendala dengan kegiatan lain yang menyita waktu. Tak hanya itu, . Sering sekali kejadian kondisi air dalam kolam kosong dikarenakan ada kebocoran kecil pada kolam yang sulit terdeteksi dimana kebocorannya mengakibatkan isi air dalam kolam tersebut menyusut seiring berjalannya waktu. Tentunya hal ini sangat merepotkan karena . harus selalu mengecek ketinggian air pada kolam.

Pemanfaatan teknologi yang berkembang saat ini pun mulai dilakukan dimana teknologi semakin mendorong kehidupan manusia yang awalnya manual bergeser ke otomatisasi, tak terkecuali dengan pemberian pakan ikan dan kontrol ketinggian air kolam ini. Dengan adanya alat ini tentu sangat membantu karena kita tidak khawatir dengan menyusutnya air kolam atau lupa dalam memberi makan ikan.

Alat ini menggunakan Arduino uno, pompa air, LED, LCD, motor servo, dan RTC. Cara kerja alat ini yaitu sensor untrasonic yang dipasang menghadap air kolam digunakan untuk menghitung ketinggian air kolam. Sensor ultrasonic ini digunakan sebagai input pada Arduino master. Selain itu digunakan RTC sebagai inputan analog pada Arduino master yang digunakan sebagai pengatur waktu saat pemberian makan ikan. Hasil pembacaan ketinggian kolam ikan dan waktu ditampilkan di LCD yang dihubungkan dengan Arduino master.

Pada Arduino Slave dihubungkan dengan LED, Pompa air, dan motor servo. LED digunakan sebagai indikator. Apabila air masih belum cukup tinggi pada kolam ikan maka akan LED berwarna merah akan menyala, sedangkan apabila air sudah mencukupi ketinggian  yang ditetapkan ( berdasarkan program ) maka LED kuning akan menyala.

Pada Arduino Slave dihubungkan dengan LED, Pompa air, dan motor servo. LED digunakan sebagai indikator. Apabila air masih belum cukup tinggi pada kolam ikan maka akan LED berwarna merah akan menyala, sedangkan apabila air sudah mencukupi ketinggian yang ditetapkan ( berdasarkan program ) maka LED kuning akan menyala.

Arduino master dan slave dihubungkan menggunakan komunikasi UART. Apabila ketinggian air belum cukup sesuai kapasitas kolam (dideteksi oleh ultrasonic) maka Arduino master mengirimkan data ke slave sehingga LED merah dan pompa air yang terhubung pada slave menyala. Apabila ketinggian air sudah sesuai dengan yang di programkan maka Arduino master mengirimkan data ke Arduino slave sehingga LED kuning menyala dan pompa air tidak menyala. Selanjutnya Ketika RTC menampilkan waktu yang sesuai dengan waktu pemberian makan ikan, maka Arduino master memberikan data ke Arduino slave sehingga servo berputar 100 untuk membuka tutup kotak makanan ikan sehingga pemberian makan ikan dilakukan otomatis.

 

10. Kesimpulan [Kembali]

SELFISH atau Smart Electric Fishpond adalah suatu alat yang digunakan untuk memberi makan ikan dan kontrol ketinggian air secara otomatis sudah dapat berjalan sesuai dengan yang diharapkan, dimana Dengan adanya alat ini tentu sangat membantu karena kita tidak khawatir dengan menyusutnya air kolam atau lupa dalam memberi makan ikan..


11. Link Download [Kembali]

Download HTML
Download File Rangkaian
Download Video  Rangkaian
Download Listing Program
Download Datasheet Sensor Ultrasonic HC-SR04
Download Datasheet Sensor RTC DS3232
Download Datasheet Motor Servo Sg90
Download Datasheet LED
Download Datasheet LCD
Download Datasheet Relay
Download Datasheet Potensiometer
Download Library Proteus Sensor Ultrasonic HC-SR04
Download Library Arduino Sensor RTC DS3232















Tidak ada komentar:

Posting Komentar