Modul 2




MODUL 2
 PWM dan ADC

1. Tujuan [Kembali] 
  • Memahami prinsip kerja PWM pada mikrokontroler
  • Memahami prinsip kerja ADC pada mikrokontroler
  • Menggunakan PWM dan ADC pada Arduino
2. Alat dan Bahan [Kembali] 
  • Modul Arduino
  • Motor DC
  • LM35
  • Module Arduino
  • IC L293D
  • Baterai 12V
  • LCD 16 x 2
  • Potensiometer
3. Teori [Kembali]
  • Pulse Width Modulation
PWM (Pulse Width Modulation) adalah salah satu teknik modulasi dengan mengubah lebar pulsa (duty cylce) dengan nilai amplitudo dan frekuensi yang tetap. Satu siklus pulsa merupakan kondisi high kemudian berada di zona transisi ke kondisi low. Lebar pulsa PWM berbanding lurus dengan amplitudo sinyal asli yang belum termodulasi.

Pada board Arduino Uno, pin yang bisa dimanfaatkan untuk PWM adalah pin yang diberi tanda tilde (~), yaitu pin 3, 5, 6, 9, 10, dan pin 11. Pin-pin tersebut merupakan pin yang bisa difungsikan untuk input analog atau output analog. Oleh sebab itu, jika akan menggunakan PWM pada pin ini, bisa dilakukan dengan perintah analogWrite();


PWM pada arduino bekerja pada frekuensi 500Hz, artinya 500 siklus/ketukan dalam satu detik. Untuk setiap siklus, kita bisa memberi nilai dari 0 hingga 255.  Ketika kita memberikan angka 0, berarti pada pin tersebut tidak akan pernah bernilai 5 volt (pin selalu bernilai 0 volt). Sedangkan jika kita memberikan nilai 255, maka sepanjang siklus akan bernilai 5 volt (tidak pernah 0 volt). Jika kita memberikan nilai 127 (kita anggap setengah dari 0 hingga 255, atau 50% dari 255), maka setengah siklus akan bernilai 5 volt, dan setengah siklus lagi akan bernilai 0 volt. Sedangkan jika jika memberikan 25% dari 255 (1/4 * 255 atau 64), maka 1/4 siklus akan bernilai 5 volt, dan 3/4 sisanya akan bernilai 0 volt, dan ini akan terjadi 500 kali dalam 1 detik.
Siklus sinyal PWM pada Arduino
  • Analog to Digital Converter
 ADC atau Analog to Digital Converter merupakan salah satu perangkat elektronika yang digunakan sebagai penghubung dalam pemrosesan sinyal analog oleh sistem digital. Fungsi utama dari fitur ini adalah mengubah sinyal masukan yang masih dalam bentuk sinyal analog menjadi sinyal digital dengan bentuk kode-kode digital. Ada 2 faktor yang perlu diperhatikan pada proses kerja ADC yaitu kecepatan sampling dan resolusi.

Kecepatan sampling menyatakan seberapa sering perangkat mampu mengkonversi sinyal analog ke dalam bentuk sinyal digital dalam selang waktu yang tertentu. Biasa dinyatakan dalam sample per second (SPS). Sementara Resolusi menyatakan tingkat ketelitian yang dimilliki. Pada Arduino, resolusi yang dimiliki adalah 10 bit atau rentang nilai digital antara 0 - 1023. Dan pada Arduino tegangan referensi yang digunakan adalah 5 volt, hal ini berarti ADC pada Arduino mampu menangani sinyal analog dengan tegangan 0 - 5 volt.

Pada Arduino, menggunakan pin analog input yang diawali dengan kode A( A0- A5 pada Arduino Uno). Fungsi untuk mengambil data sinyal input analog menggunakan analogRead(pin);
  • 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 pada prkatikum ini adalah arduino mega yang menggunakan chip AVR ATmega 2560 yang memiliki fasilitas PWM, komunikasi serial, ADC, timer, interupt, SPI dan I2C. Sehingga Arduino bisa digabungkan bersama modul atau alat lain dengan protocol yang berbeda-beda. Bahasa pemograman yang digunakan adalah bahasa C. Tetapi bahasa ini sudah dipermudah menggunakan fungsi-fungsi yang sederhana sehingga lebih mudah dalam memprogramnya. Dalam memprogram arduino, kita bisa menggunakan serial komunikasi agar arduino dapat berhubungan dengan komputer ataupun aplikasi lain.

beberapa fitur dari Aduino Mega 2560 ini adalah 



Bagian - bagian dari Arduino Mega 2560
- Soket USB
Soket USB adalah soket untuk kabel USB yang disambungkan ke komputer atau laptop. berfungsi untuk mengirimkan program ke Arduino dan juga sebagai port komunikasi serial.
- Input / Output Digital
Input / Output digital atau digital pin adalah pin - pin untuk menguhubunkan Arduino dengan komponen atau rangkaian digital. pada Arduino Mega terdapat 53 I/O Digital dimana 16 diantaranya dapat dijadikan sebagai output PWM
- Input Analog
Input analog atau analog pin adalah pin - pin yang berfungsi untuk menerima sinyal dari kompunen atau rangkaian analog. Misalnya dari potensiometer, sensor, suhu, sensor cahaya, dsb. Terdapat 19 input analog pada arduino mega 2560.
- Pin POWER
Pin - pin catu daya adalah pin yang memberikan tegangan untuk komponen atau rangkaian yang dihubungkan dengan Arduino. pada bagian catu daya ini terdapat juga pin Vin dan reset. Vin digunakan untuk memberikan tegangan langsung kepada Arduino tanpa melalui tegangan USB atau adaptor
- Tombol RESET
Reset adalah pin untuk memberikan sinyak riset melalui tombol atau rangkaian eksternal
- Jack baterai / Adaptor
Soket baterai atau adaptor digunakan untuk menyolai Arduino dengan tegangan dari baterai/ adaptor 9V pada saat Arduino sedang tidak disambungkan ke komputer. Kalau Arduino sedang disambungkan ke komputer melalui USB, Arduino mendapatkan suplai tegangan dari USB, jika tidak perlu memasang baterai/adaptor sat memprogram Arduino.

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

  • Sensor suhu LM35

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.

  • IC L293D
IC L293D biasanya digunakan untuk mengendalikan motor DC. IC ini juga sering disebut driver motor. L293D dirancang untuk mengendalikan 2 motor DC. Motor DC yang dikontrol dengan driver IC L293D dapat dihubungkan ke ground maupun ke sumber tegangan positif karena di dalam driver L293D sistem driver yang digunakan adalah totem pool.Pada dasarnya  motor DC harus dapat mengatur kecepatan dan arah putar dari motor DC itu sendiri. Pada awalnya untuk dapat melakukan pengaturan kecepatan motor DC dapat menggunakan metode PWM (Pulse Width Modulation) sedangkan untuk mengatur arah putarannya dapat menggunakan rangkaian H-bridge yang tersusun dari 4 buah transistor. IC L293D sebagai driver motor DC dapat mengatur arah putar dan disediakan pin untuk input yang berasal dari PWM untuk mengatur kecepatan motor DC.

  • Baterai 12V
Batterai adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat elektronik.Dalam betrai ion litium berpindah dari elektroda negatif ke melalui elektrolit ke elektroda positif selama pengosongan dan kembali pada saat pengisian.Baterai Li-ion menggunakan senyawa litium selingan sebagai bahan di elektroda positif dan biasanya grafit di elektroda negatif.
  • LCD
Liquid Crystal Display (LCD) adalah sebuag peralatan elektronik yang berfungsi untuk menampilkan output sebuah sistem dengam 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 3. Penampang komponen penyusun LCD
Keterangan :
Film dengan polarizing filter vertical untuk memolarisasi cahaya yang masuk
Glass substare yang berisi kolom - kolom elektroda indium tin oxide (ITO)
Twisted nematic liquid crystal (kristal cair dengan susunan terpilin)
Glass subtrate yang berisi baris - baris elektroda indium tin oxitade (ITO)
Film dengan polarizing filter horizontal untuk memolarisaisi cahaya yang masuk
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.

Gambar 4. LCD

Kaki-kaki yang terdapat pada LCD
  • Potensiometer

Potensiometer merupakan salah satu resistor yang dapat diatur hambatan dari besaran minimum sampai besaran maksimum. Bila potensiometer (POT-HG) mencapai titik maksimum, maka hambatan yang diberikan akan semakin kecil sehingga tegangan yang terukur di voltmeter mencapai titik maksimum. Begitu juga sebaliknya.

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Postingan (Atom)