MODUL 4
Project demo
Judul
PENGATURAN INTENSITAS CAHAYA RUANGAN MENGGUNAKAN LDR
BERDASARKAN PENGARUH INTENSITAS CAHAYA
DI LUAR RUANGAN SECARA WIRELESS
BERDASARKAN PENGARUH INTENSITAS CAHAYA
DI LUAR RUANGAN SECARA WIRELESS
1. Praktikan dapat menerapkan sebuah sistem menggunakan mikrokontroller.
2. Praktikan dapat mengkombinasikan berbagai macam output, akumulator, display, dan berbagai media output lainnya menjadi sebuah alat.
3. Praktikan dapat merancang suatu sistem menjadi sebuah alat.
TUJUAN ALAT:
1. Merancang ruangan yang mempertahankan intensitas cahaya didalamnya.
2. Merancang ruangan yang dapat mengatur intensitas cahayanya secara otomatis.
3. Otomatisasi lampu untuk mempertahankan intensitas cahaya dalam ruangan
1. LDR (Light Dependent Resistor)
2. Arduino
3. LCD 16 x 2
4. Buzzer
5. LED
6. Modul NRF24L01
7. Trimpot
8. Resistor
9. Jumper
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 :
Intensitas cahaya berbanding terbalik dengan resistansi LDR
2. 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
|
POWER USB
Digunakan untuk menghubungkan Papan Arduino dengan komputer lewat koneksi USB.
USB juga memiliki berfungsi untuk:
1. Memuat program dari komputer ke dalam board Arduino.
2. Komunikasi serial antara papan Arduino dan komputer begitu juga sebaliknya.
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 Indicator
Lampu ini akan menyala dan menandakan Papan Arduino mendapatkan supply listrik dengan baik.
Voltage Regulator
Fungsi dari voltage regulator adalah untuk mengendalikan atau menurunkan tegangan yang diberikan ke papan Arduino dan menstabilkan tegangan DC yang digunakan oleh prosesor dan elemen-elemen lain.
3.3V (6)
Supply 3.3 output volt
5V (7)
Supply 5 output volt
GND (8)(Ground)
Ada beberapa pin GND pada Arduino, salah satunya dapat digunakan untuk menghubungkan ground rangkaian.
Vin (9)
Pin ini juga dapat digunakan untuk memberi daya ke papan Arduino dari sumber daya eksternal, seperti sumber daya AC.
Main microcontroller
Merupakan otak dari papan Arduino. IC (integrated circuit) utama pada Arduino sedikit berbeda antara papan arduino yang satu dengan yang lainnya. Mikrokontroler yang sering digunakan adalah ATMEL. Kita harus mengetahui IC apa yang dimiliki oleh suatu papan Arduino sebelum memulai memprogram arduino melalui Arduino IDE. Informasi tentang IC terdapat pada bagian atas IC. Untuk mengetahui kontruksi detail dari suatu IC, kita dapat melihat lembar data dari IC yang bersangkutan.
12 ICSP pin
Kebanyakan, ICSP (12) adalah AVR, suatu programming header kecil untuk Arduino yang berisi MOSI, MISO, SCK, RESET, VCC, dan GND. Hal ini sering dirujuk sebagai SPI (Serial Peripheral Interface), yang dapat dipertimbangkan sebagai “expansion” dari output. Sebenarnya, kita memasang perangkat output ke master bus SPI.
In-Circuit Serial Programming (ICSP)Port ICSP memungkinkan pengguna untuk memprogram microcontroller secara langsung, tanpa melalui bootloader. Umumnya pengguna Arduino tidak melakukan ini sehingga ICSP tidak terlalu dipakai walaupun disediakan.
14 TX dan RX LED
Pada papan Arduino, kita akan menemukan label: TX (transmit) dan RX (receive). TX dan RX muncul di dua tempat pada papan Arduino Uni. Pertama, di pin digital 0 dan 1, Untuk menunjukkan pin yang bertanggung jawab untuk komunikasi serial. Kedua, TX dan RX led (13). TX led akan berkedip dengan kecepatan yang berbeda saat mengirim data serial. Kecepatan kedip tergantung pada baud rate yang digunakan oleh papan arduino. RX berkedip selama menerima proses.
AREF
AREF merupakan singkatan dari Analog Reference. AREF kadanag-kadang digunakan untuk mengatur tegangan referensi eksternal (antar 0 dan 5 Volts) sebagai batas atas untuk pin input analog input.
3. LCD
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 pada LCD
Register control yang terdapat dalam suatu LCD diantaranya adalah.
- Register perintah yaitu register yang berisi perintah-perintah dari mikrokontroler ke panel LCD (Liquid Cristal Display) pada saat proses penulisan data atau tempat status dari panelLCD (Liquid Cristal Display) dapat dibaca pada saat pembacaan data.
- Register data yaitu register untuk menuliskan atau membaca data dari atau keDDRAM. Penulisan data pada register akan menempatkan data tersebut keDDRAM sesuai dengan alamat yang telah diatur sebelumnya.
Pin, kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu LCD (Liquid Cristal Display) diantaranya adalah :
- Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan menggunakan LCD (Liquid Cristal Display) dapat dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit.
- Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan jenis data yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low menunjukan yang masuk adalah perintah, sedangkan logika high menunjukan data.
- Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data, sedangkan high baca data.
- Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.
- Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini dihubungkan dengan trimpot 5 Kohm, jika tidak digunakan dihubungkan ke ground, sedangkan tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt.
4. BUZZER:
Buzzer Listrik adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Pada umumnya, Buzzer yang merupakan sebuah perangkat audio ini sering digunakan pada rangkaian anti-maling, Alarm pada Jam Tangan, Bel Rumah, peringatan mundur pada Truk dan perangkat peringatan bahaya lainnya. Jenis Buzzer yang sering ditemukan dan digunakan adalah Buzzer yang berjenis Piezoelectric, hal ini dikarenakan Buzzer Piezoelectric memiliki berbagai kelebihan seperti lebih murah, relatif lebih ringan dan lebih mudah dalam menggabungkannya ke Rangkaian Elektronika lainnya. Buzzer yang termasuk dalam keluarga Transduser ini juga sering disebut dengan Beeper.
Piezoelectric Buzzer adalah jenis Buzzer yang menggunakan efek Piezoelectric untuk menghasilkan suara atau bunyinya. Tegangan listrik yang diberikan ke bahan Piezoelectric akan menyebabkan gerakan mekanis, gerakan tersebut kemudian diubah menjadi suara atau bunyi yang dapat didengar oleh telinga manusia dengan menggunakan diafragma dan resonator.
Piezo Buzzer dapat bekerja dengan baik dalam menghasilkan frekuensi di kisaran 1 – 5 kHz hingga 100 kHz untuk aplikasi Ultrasound. Tegangan Operasional Piezoelectric Buzzer yang umum biasanya berkisar diantara 3Volt hingga 12 Volt.
Komponen buzzer:
5. LED:
LED adalah suaatu 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.
6. Serial Peripheral Interface (SPI)
Serial Peripheral Interface ( SPI ) merupakan salah satu mode komunikasi serial synchrounous kecepatan tinggi yang dimiliki oleh ATmega 328. Komunikasi SPI membutuhkan 3 jalur yaitu MOSI, MISO, dan SCK. Melalui komunikasi ini data dapat saling dikirimkan baik antara mikrokontroller maupun antara mikrokontroller dengan peripheral lain di luar mikrokontroler.
MOSI : Master Output Slave Input Artinya jika dikonfigurasi sebagai master maka pin MOSI sebagai output tetapi jika dikonfigurasi sebagai slave maka pin MOSI sebagai input.
MISO : Master Input Slave Output Artinya jika dikonfigurasi sebagai master maka pin MISO sebagai input tetapi jika dikonfigurasi sebagai slave maka pin MISO sebagai output.
SCLK : Clock Jika dikonfigurasi sebagai master maka pin CLK berlaku sebagai output tetapi jika dikonfigurasi sebagai slave maka pin CLK berlaku sebagai input.
SS/CS : Slave Select/ Chip Select adalah jalur master memilih slave mana yang akan dikirimkan data.
Sinyal clock dialirkan dari master ke slave yang berfungsi untuk sinkronisasi. Master dapat memilih slave mana yang akan dikirimkan data melalui slave select, kemudian data dikirimkan dari master ke slave melalui MOSI. Jika master butuh respon data maka slave akan mentransfer data ke master melalui MISO.
7. NRF24L01
Module Wireless nRF24L01 merupakan module yang mempunyai fungsi untuk komunikasi jarak jauh atau nirkabel yang memanfaatkan gelombang RF 2.4 GHz yang biasanya diaplikasikan untuk Scientific , Industrial, maupun Medical.
Pada modul ini menggunakan antarmuka SPI (Serial Parallel Interface) untuk berkomunikasi dengan mikrokontroler dalam hal ini Arduino. Tegangan operasional normal untuk mengakses module ini yaitu 3.3Vdc, yang biasanya dibantu dengan regulator AMS1117.
Module nRF24L01 memiliki perangkat keras yang berupa baseband logic Enhanced ShockBurst dan protocol accelerator yang memungkinan untuk berkomunikasi dalam kecepatan tinggi.
Selain itu, module ini juga memiliki fitur true ULP solution, yang berfungsi sebagai penghemat konsumsi daya sehingga hemat energi. Dan bisa digunakan juga sebagai pembuatan perangkat fitnes dan olahraga, pendukung PC, mainan anak-anak, piranti perangkat untuk permainan, dan lainnya.
Kesimpulan dari beberapa fitur Modul Wireless RF nRF24L01 :
- Data rate mencapai 2Mbps
- Penanganan transaksi paket otomatis
- Beroperasi pada pada pita ISM 2.4 GHZ
- Konsumsi daya yang rendah
- Penanganan paket data otomatis
Pin Out dari Modul Wireless RF nRF24L01
1. Master
2. Slave
5. Listing Program [kembali]
PROGRAM MASTER:
#include <Wire.h>
#include <SPI.h>
//#include <nRF24L01.h>
#include <RF24.h>
int pin = 3;
int val = 0;
int vel = 1;
int nilai;
RF24 radio(9, 10); // CE, CSN
const byte addresses[][6] = {"00298", "00910"};
char data;
void setup() {
pinMode(A0, INPUT);
pinMode(A1, INPUT);
pinMode(3, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
radio.begin();
radio.openWritingPipe(addresses[0]); // 00002
radio.openReadingPipe(1, addresses[1]); // 00001
radio.setPALevel(RF24_PA_MAX);
delay(1000);
}
void loop() {
vel = map(analogRead(1), 0, 1023, 255, 1);
int nilai = analogRead(0);
val = map(nilai, 1023, 0, 1, 255);
{
if (vel > 120) {
digitalWrite(3, HIGH);
}
else {
digitalWrite(3, LOW);
}
}
Serial.print(val);
Serial.print('\t');
radio.stopListening();
delay(200);
if (val < 80) {
data = '1';
radio.write(&data, sizeof(data));
delay(200);
}
else if (val < 120)
{
data = '2';
radio.write(&data, sizeof(data));
delay(200);
}
else {
data = '3';
radio.write(&data, sizeof(data));
delay(200);
}
//radio.startListening();
Serial.print("Data to NRF : ");
Serial.print(data);
Serial.println();
}
PROGRAM SLAVE:
//SLAVE
#include <SPI.h>
//#include <nRF24L01.h>
#include <RF24.h>
#include<LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd (2, 3, 4, 5, 6, 7);
byte pin[] = {A0, A1, A2, A3, A4};
byte data ;
RF24 radio(9, 10); // CE, CSN
const byte addresses[][6] = {"00298", "00910"};
void setup() {
pinMode(A0, OUTPUT);
pinMode(A1, OUTPUT);
pinMode(A2, OUTPUT);
pinMode(A3, OUTPUT);
pinMode(A4, OUTPUT);
lcd.begin(16, 2);
Serial.begin(9600);
radio.begin();
radio.openWritingPipe(addresses[1]); // 00001/
radio.openReadingPipe(1, addresses[0]); // 00002
radio.setPALevel(RF24_PA_MAX);
delay(200);
}
void loop() {
radio.startListening();
delay(200);
while (!radio.available()) {
Serial.println("No Data Received");
}
radio.read(&data, sizeof(data));
Serial.print("Data Received : ");
Serial.print(data);
Serial.println();
switch (data) {
case '1' :
digitalWrite(A0, HIGH);
digitalWrite(A1, LOW);
digitalWrite(A2, LOW);
digitalWrite(A3, LOW);
digitalWrite(A4, LOW);
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("DI LUAR");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("TERANG");
break;
case '2' :
digitalWrite(A0, HIGH);
digitalWrite(A1, HIGH);
digitalWrite(A2, HIGH);
digitalWrite(A3, LOW);
digitalWrite(A4, LOW);
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("DI LUAR");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("GELAP");
break;
case '3' :
digitalWrite(A0, HIGH);
digitalWrite(A1, HIGH);
digitalWrite(A2, HIGH);
digitalWrite(A3, HIGH);
digitalWrite(A4, HIGH);
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("DI LUAR");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("SANGAT GELAP");
break;
}
radio.stopListening();
}
6. Rangkaian Simulasi [kembali]
7. Foto Alat [kembali]
9. Video Alat [Kembali]
10. Analisa [Kembali]
Modul 4 praktikum mikro prosessor dan mikro kontroller kami membuat alat demo dengan menggunakan komunikasi wireless. Alatnya secara umum bekerja seperti demonstrasi pengaturan intensitas cahaya di dalam ruangan berdasarkan intensitas cahaya di luar ruangan.
Prinsip Kerja :
LDR (LDR 1) akan diletakkan di luar kotak alat, ibaratnya ruangan dimana ia akan membaca intensitas cahaya yang ada di luar ruangan tersebut. Nilai intensitas cahaya yang diterima oleh LDR akan mempengaruhi resistansi LDR tersebut. akibatnya tegangan yang di lewatkan oleh LDR akan berubah sesuai dengan perubahan resistansi LDR akibat intensitas cahaya yang ia terima.
Tegangan yang dilewatkan aka dibaca oleh pin analog 1 master arduino. dan pada semua pin terdapat ADC yang nanti akan mengubah nilai analog menjadi nilai digital.
rentag data yang dihasilkan dari nilai digital tersebut antara 1-1024. sedangkan data yang dapat dibaca arduino hanya rentang 0-255, maka untuk mengubah rentang nilai digital tersebut dilakukan mapping . hasil mapping ini akan di beri nama variabel val.
mikro prosessor akan mengolah data yaitu
- saat nilai val < 80 = nilai data '1',
- saat nilai val >80 namun <100 = nilai data '2',
- saat nilai val >100 namun <120 = nilai data '3',
- saat nilai val > 120 = nilai data '4'.
Hasil hasil nilai data akan dikirimkan ke modul NRF24L01.
Ketika data sampai di modul NRF24L01 . NRF24L01 pengirim terhubung dengan arduino master dan NRF24L01 penerima terhubung dengan arduino slave. transmisi data dilakukan secara wireless.
Lewat arduino slave dilakukan seting NRF24L01 sebagai penerima data, akan diterima data yang ditransmisikan oleh NRF24L01 pengirim. data yang telah diterima oleh NRF24L01 penerima akan di lanjutkan kepada arduino slave. arduino slave akan membaca data yang ia terima dalam bentuk karakter (char) dan diberlakukan dalam kode case.
- Saat nilai case '1' maka arduino slave akan menghidupkan 1 LED dan muncul statement di LCD "diluar terang".
- Saat nilai case '2' maka arduino slave akan menghidupkan 2 LED dan muncul statement di LCD "diluar redup".
- Saat nilai case '3' maka arduino slave akan menghidupkan 3 LED dan muncul statement LCD "diluar gelap".
- Saat nilai case '4' maka arduino slave akan menghidupkan 5 LED danmuncul statement LCD "diluar sangat gelap".
Hal ini telah di set di arduino slave
Contoh keadaan
Ketika intensitas cahaya yang diterima LDR 1 tinggi, maka resistansinya akan rendah, dan nilai tegangan maksimum. maka dilakukan mapping dengan nilai tegangan maksimum nanti nilai val terkecil. saat nilai val minimum akan dikirimkan data "1" oleh NRF pengirim.
NRF pengirim akan mentransmisikan nilai data tersebut. setelah ditransmisikan oleh NRF pengirim maka data tersebut akan diterima oleh NRF penerima. setelah diterima oleh NRF penerima data tersebut akan diteruskan kepada arduinno slave. saat nilai dat atau case yang masuk pada arduino slave adalah '1' maka arduino 1 akan menghidupkan 1 LED saja dan LED yang lainnya akan mati. lalu pada LCD akan ditampilkan statment " diluar terang". begitu juga untuk kondisi lain telah diset pada arduino slave.
Untuk mendeteksi keadaan intensitas didalam ruangan maka dipasang sebuah LDR didalam ruangan yaitu LDR 2. LDR 2 terhubunng kepada arduino master. saat keadaan di dalam ruangan terang, maka resistansi LDR yang dihasilkan akan kecil dan tegang yang dihasilkan bernilai tertinggi lalu dialkukan mapping " vel=map(analogRead(1), 0,1023, 255, 1);" akibatnya saat nilai yang masuk maksimal maka nilai yang diproses bernilai minimal. saat nilai vel yang diperoleh >120 maka buzzer akan aktif. nilai dari LDR2 langsung di olah oleh arduino master.
11. Link Download [Kembali]
Unduh Rangkaian Simulasi DISINI
Unduh Video Simulasi Proteus DISINI
Unduh Video Simulasi Alat DISINI
Unduh Materi HTML DISINI
Unduh Listing Program DISINI
Unduh Flowchart Master DISINI
Unduh Flowchart Slave DISINI
Unduh Datasheet Arduino Uno DISINI
Unduh Datasheet NRF24L01 DISINI
Unduh Datasheet LCD DISINI
Unduh Datasheet Sensor LDR DISINI
Unduh Library sensor LDR DISINI
Unduh Library Arduino Uno DISINI
Unduh Library NRF24L01 DISINI
Tidak ada komentar:
Posting Komentar