Modul 4 : Project Demo








1. Tujuan(BACK)
  • Mempermudah masuk pintu tanpa harus memegang kenop
  • Menghemat waktu masuk ruangan

2. Komponen Yang Digunakan(BACK)
  • LDR



  • LED


  • LCD


  • Arduino


  • Motor Servo





















  • Sensor Ultrasonik HC-SR04



3. Landasan Teori(BACK)

  • LDR (Light Dependent Resistor)

    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.

    Prinsip kerja LDR sangat sederhana tak jauh berbeda dengan variable resistor pada umumnya. LDR dipasang pada berbagai macam rangkaian elektronika dan dapat memutus dan menyambungkan aliran listrik berdasarkan cahaya. Semakin banyak cahaya yang mengenai LDR maka nilai resistansinya akan menurun, dan sebaliknya semakin sedikit cahaya yang mengenai LDR maka nilai hambatannya akan semakin membesar. 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.


    • Bagian-Bagian LDR:


    • Grafik respon LDR:




  • LCD (Liquid Crystal Display)
Liquid Crystal Display (LCD) adalah sebuah peralatan elektronik yang berfungsi untuk menampilkan output sebuah sistem dengan cara membentuk suatu citra atau gambaran pada sebuah layar. 

Secara garis besar komponen penyusun LCD terdiri dari kristal cair (liquid crystal) yang diapit oleh 2 buah elektroda transparan dan 2 buah filter polarisasi (polarizing filter).



Gambar Penampang komponen penyusun LCD
Keterangan:
1. Film dengan polarizing filter vertical untuk memolarisasi cahaya yang masuk.
2. Glass substrate yang berisi kolom-kolom elektroda Indium tin oxide (ITO).
3. Twisted nematic liquid crystal (kristal cair dengan susunan terpilin).
4. Glass substrate yang berisi baris-baris elektroda Indium tin oxide (ITO).
5. Film dengan polarizing filter horizontal untuk memolarisasi cahaya yang masuk.
6. Reflektor cahaya untuk memantulkan cahaya yang masuk LCD kembali ke mata pengamat.

Sebuah citra dibentuk dengan mengombinasikan kondisi nyala dan mati dari pixel-pixel yang menyusun layar sebuah LCD. Pada umumnya LCD yang dijual di pasaran sudah memiliki integrated circuit tersendiri sehingga para pemakai dapat mengontrol tampilan LCD dengan mudah dengan menggunakan mikrokontroler untuk mengirimkan data melalui pin-pin input yang sudah tersedia.



Kaki-kaki yang terdapat pada LCD

  • LED (Light Emitting Diode)
LED adalah suatu semikonduktor yang memancarkan cahaya, LED mempunyai kecenderungan polarisasi. LED mempunyai kutub positif dan negatif (p-n) dan hanya akan menyala bila diberikan arus maju. Ini dikarenakan LED terbuat dari bahan semikonduktor yang hanya akan mengizinkan arus listrik mengalir ke satu arah dan tidak ke arah sebaliknya. Bila LED diberikan arus terbalik, hanya akan ada sedikit arus yang melewati LED. Ini menyebabkan LED tidak akan mengeluarkan emisi cahaya.

 


  • Arduino
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 :


Microcontroller                                     ATmega328P
Operating Voltage                                5 V
Input Voltage (recommended)             7 – 12 V
Input Voltage (limit)                             6 – 20 V
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 of which 0.5 KB used by bootloader
SRAM                                                  2 KB
EEPROM                                             1 KB
Clock Speed                                        16 MHz
Bagian-bagian Arduino UNO :

Power USB
Digunakan untuk menghubungkan Papan Arduino dengan komputer lewat koneksi USB.

Power Jack
Supply atau sumber listrik untuk Arduino dengan tipe Jack. Input DC 5 - 12 V.

Crystal Oscillator
Kristal ini digunakan sebagai layaknya detak jantung pada Arduino.
Jumlah cetak menunjukkan 16000 atau 16000 kHz, atau 16 MHz.

Reset
Digunakan untuk mengulang program Arduino dari awal atau Reset.

Digital Pins I / O
Papan Arduino UNO memiliki 14 Digital Pin. Berfungsi untuk memberikan nilai logika ( 0 atau 1 ). Pin berlabel " ~ " adalah pin-pin PWM ( Pulse Width Modulation ) yang dapat digunakan untuk menghasilkan PWM.

Analog Pins
Papan Arduino UNO memiliki 6 pin analog A0 sampai A5. Digunakan untuk membaca sinyal atau sensor analog seperti sensor jarak, suhu dsb, dan mengubahnya menjadi nilai digital.

LED Power IndicatorLampu ini akan menyala dan menandakan Papan Arduino mendapatkan supply listrik dengan baik.

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

Prinsip kerja motor servo:

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



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



  • Ultrasonic Sensor HC-SR04
Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya. Cara kerja sensor ini didasarkan pada prinsip dari pantulan suatu gelombang suara sehingga dapat dipakai untuk menafsirkan eksistensi (jarak) suatu benda dengan frekuensi tertentu. Disebut sebagai sensor ultrasonik karena sensor ini menggunakan gelombang ultrasonik (bunyi ultrasonik).

Cara Kerja Sensor Ultrasonik:

Pada sensor ultrasonik, gelombang ultrasonik dibangkitkan melalui sebuah alat yang disebut dengan piezoelektrik dengan frekuensi tertentu. Piezoelektrik ini akan menghasilkan gelombang ultrasonik (umumnya berfrekuensi 40kHz) ketika sebuah osilator diterapkan pada benda tersebut. Secara umum, alat ini akan menembakkan gelombang ultrasonik menuju suatu area atau suatu target. Setelah gelombang menyentuh permukaan target, maka target akan memantulkan kembali gelombang tersebut. Gelombang pantulan dari target akan ditangkap oleh sensor, kemudian sensor menghitung selisih antara waktu pengiriman gelombang dan waktu gelombang pantul diterima.




Secara detail, cara kerja sensor ultrasonik adalah sebagai berikut:
    • Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan frekuensi tertentu dan dengan durasi waktu tertentu. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas 20kHz. Untuk mengukur jarak benda (sensor jarak), frekuensi yang umum digunakan adalah 40kHz.
    • Sinyal yang dipancarkan akan merambat sebagai gelombang bunyi dengan kecepatan sekitar 340 m/s. Ketika menumbuk suatu benda, maka sinyal tersebut akan dipantulkan oleh benda tersebut.
    • Setelah gelombang pantulan sampai di alat penerima, maka sinyal tersebut akan diproses untuk menghitung jarak benda tersebut. Jarak benda dihitung berdasarkan rumus :

S = 340.t/2

dimana S merupakan jarak antara sensor ultrasonik dengan benda (bidang pantul), dan t adalah selisih antara waktu pemancaran gelombang oleh transmitter dan waktu ketika gelombang pantul diterima receiver.


4. Flowchart(BACK)

Master :



Slave:





5. Listing Program(BACK)
  • Master
#include <LiquidCrystal.h>
#include <Servo.h>
LiquidCrystal lcd(12,11,5,4,3,2);
Servo servo;
const int pinTrigger = 7;
const int pinEcho = 6;
float durasi, jarak, nilai;
int LDR = A4;
int LED =13;
void setup(){
  servo.attach(9);
  pinMode(pinEcho, INPUT);
  pinMode (pinTrigger, OUTPUT);
  lcd.begin(16,2);
  Serial.begin(9600);
  lcd.clear();
  lcd.print("Made by :");
  lcd.setCursor (0,2);  
  lcd.print("37th group");
  lcd.setCursor (0,0);
  delay (2000);
  digitalWrite(LED,HIGH);
}

void loop(){

  digitalWrite(pinTrigger,LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(pinTrigger, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(pinTrigger,LOW);
  durasi = pulseIn(pinEcho, HIGH);
  jarak = ((durasi*0.034)/2);
  nilai = analogRead(LDR);
  float tegangan_hasil = 5.0 * nilai / 1024;
  if(jarak<=12 && tegangan_hasil>4.8){
    lcd.clear();
    lcd.print("Automatic Door:");
    lcd.setCursor (0,2);
    lcd.print("Door Open");
    lcd.setCursor(0,1);
    Serial.print("1");
    delay(100);
  }
  else{
    lcd.clear();
    lcd.print("Automatic Door:");
    lcd.setCursor(0,2);
    lcd.print("Door Closed");
    lcd.setCursor(0,1);
    Serial.print("2");
    delay(100);
    }
  }
  • Slave
#include <Servo.h>
Servo servo;

void setup() {
servo.attach(5);
Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  if(Serial.available()>0){
    int data = Serial.read();
    if(data=='1'){
      servo.write(95);
     delay(1000); 
    }
    else{
      servo.write(5);
      delay(1000); 
  }

}}


6. Rangkaian Simulasi(BACK)


7. Video Simulasi(BACK)


8. Foto Alat(BACK)




9. Video Project(BACK)

10. Analisa(BACK)

Rangkaian ini menggunakan 2 arduino yang berkomunikasi secara UART. Disini ada 2 sensor yakni LDR dan Ultrasonik HC-SR04 serta LCD sebagai display, LDR sebagai input analog terhadap Arduino master. data yang diterima dari analogpin diolah oleh arduino dengan fungsinya sebagai ADC dan akhirnya bisa dibaca oleh sistem, dengan menggunakan rumus 5.0*analogRead(LDR)/1024. Nilai analogRead memiliki rentang 0 sampai 1023, oleh karena itu, nilainya disederhanakan dengan membagi dengan 1024 dan didapatkanlah nilai pembacaan LDR dengan satuan volt, perlu diingat, semakin besar nilai voltase pembacaan LDR, maka semakin gelap/kurang cahaya yang diterima oleh LDR.

Untuk sensor ultrasonik, yang merupakan input digital pada arduino master, terjadi pengesetan on-off di pin trigger, sehingga timbul pulsa ke sensor, lalu, dibaca pulseIn dan pin echo high, sehingga dipancarkanlah gelombang ultrasonik, saat terdeteksi objek didekatnya, maka objek akan memantulkan kembali gelombang tersebut, sehingga dibaca oleh sensor dan diolah dengan persamaan (durasi*0.034)/2.

Pada master, diolah datanya, dan jika objek berjarak kecil sama dari 12 cm, dan hasil dari voltase LDR besar dari 4,8, maka di LCD akan ditampilkan DOOR OPENED, dan master mengirim secara serial ke slave dengan kode 1 melalui serial.print("1"). dan jika hanya salah satu atau kedua kondisi tidak terpenuhi, maka di LCD akan ditampilkan DOOR CLOSED dan master mengirim secara serial ke slave dengan kode 2 melalui serial.print("2").

Lalu di arduino slave akan diterima data serial yang dikirimkan oleh arduino master, saat data serial yang dibaca = 1, maka arduino slave akan memerintahkan motor servo bergerak menuju ke 95 derajat. dan jika yang dibaca bukan 1, maka motor servo akan menuju ke 5 derajat.

Perputaran motor servo itulah sebagai penanda terbuka atau tertutupnya pintu.

11. Link Download(BACK)

Untuk mendownload file yang ada diatas, silakan gunakan link berikut :

Rangkaian simulasi <click here>
Video Simulasi <click here>
Video Project <click here>
HTML <click here>


Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Postingan (Atom)

Popular Posts

  • (tanpa judul)
    KKN TEMATIK FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ANDALAS 2020 SUPRESI DAN MITIGASI  COVID-19 OLEH: Panglima Ibnu Alfaradhi  17109520...