Teknik Elektro: Modul 4: Demo Project

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

1. Tujuan [Kembali]

Mendeteksi Covid-19 ketika akan mencuci tangan
Mencuci tangan dengan handsinitizier otomatis

2. Alat dan Bahan [Kembali]

Arduino

Sensor suhu LM35

Motor Servo

Sensor Ultrasonik

Sensor Infrared

Resistor

3. Dasar Teori [Kembali]

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.

Sensor Ultrasonik

Sensor Ultrasonik adalah modul elektronik yang mendeteksi sebuah objek menggunakan suara.Sensor ultrasonic terdiri dari sebuah transmitter (Pemancar) dan sebuah receiver (penerima). Transmitter berfungsi untuk memancarkan sebuah gelombang suara kearah depan. Jika ada sebuah objek didepan transmitter maka sinyal tersebut akan memantul kembali ke Receiver. Fungsi sensor ultrasonic adalah mendeteksi benda atau objek di hadapan sensor. Penerapannya banyak dipakai pada robot pemadam api dan robot obstacle lainnya. Salah satu sensor yang paling sering digunakan adalah sensor ultrasonic tipe HC SR04.

Sensor Infrared

Sensor IR (Infrared) adalah sebuah sensor yang dapat mendeteksi rintangan menggunakan cahaya inframerah yang dipantulkan.Sensor ini mempunyai dua bagian utama yaitu IR emitter dan IR receiver. Emitter bertugas memantulkan inframerah ke rintangan atau objek kemudian akan dipantulkan dan diterima oleh receiver. Ketika inframerah mengenai sebuah objek, kondisinya akan LOW dan begitu juga sebaliknya. Dalam komponen tersebut terdapat 2 sensor infrared yang masing-masing berfungsi sebagai pemancar dan penerima, bentuknya seperti LED kecil, dari gambar diatas dapat dilihat Infrared yang berwarna biru berfungsi sebagai pemancar cahaya, dan yang berwarna hitam berfungsi sebagai penerima cahayanya.

Sensor Suhu DHT22

DHT-22 atau AM2302 adalah sensor suhu dan kelembaban, sensor ini memiliki keluaran berupa sinyal digital dengan konversi dan perhitungan dilakukan oleh MCU 8-bit terpadu. Sensor ini memiliki

kalibrasi akurat dengan kompensasi suhu ruang penyesuaian dengan nilai koefisien tersimpan dalam memori OTP terpadu. Sensor DHT22 memiliki rentang pengukuran suhu dan kelembaban yang luas, DHT22 mampu mentransmisikan sinyal keluaran melewati kabel hingga 20 meter sehingga sesuai untuk ditempatkan di mana saja, tapi jika kabel yang panjang di atas 2 meter harus ditambahkan buffer capacitor 0,33µF antara pin#1 (VCC) dengan pin#4 (GND).

Spesifikasi Teknis DHT22 / AM-2302:

a. Catu daya: 3,3 - 6 Volt DC (tipikal 5 VDC)

b. Sinyal keluaran: digital lewat bus tunggal dengan kecepatan 5 ms/operasi

c. Elemen pendeteksi: kapasitor polimer (polymer capacitor)

d. Jenis sensor: kapasitif (capacitive sensing)

e. Rentang deteksi kelembapan : 0-100% RH (akurasi ±2% RH)

f. Rentang deteksi suhu : -40° - +80° Celcius (akurasi ±0,5°C)

g. Resolusi sensitivitas : 0,1%RH; 0,1°C

h. Histeresis kelembaban: ±0,3% RH

i. Stabilitas jangka panjang: ±0,5% RH / tahun

j. Periode pemindaian rata-rata: 2 detik

k. Ukuran: 25,1 x 15,1 x 7,7 mm

l. Hubungkan pin#2 (data) dari sensor ini dengan pin Digital I/O pada MCU (Microcontroller Unit).

Inter Integrated Circuit atau sering disebut I2C adalah standar komunikasi serial dua arah menggunakan dua saluran yang didisain khusus untuk mengirim maupun menerima data. Sistem I2C terdiri dari saluran SCL (Serial Clock) dan SDA (Serial Data) yang membawa informasi data antara I2C dengan pengontrolnya.

Cara Kerja Komunikasi I2C

Pada I2C, data ditransfer dalam bentuk message yang terdiri dari kondisi start, Address Frame, R/W bit, ACK/NACK bit, Data Frame 1, Data Frame 2, dan kondisi Stop.

Kondisi start dimana saat pada SDA beralih dari logika high ke low sebelum SCL.

Kondisi stop dimana saat pada SDA beralih dari logika low ke high sebelum SCL.

R/W bit berfungsi untuk menentukan apakah master mengirim data ke slave atau meminta data dari slave. (logika 0 = mengirim data ke slave, logika 1 = meminta data dari slave)

ACK/NACK bit berfungsi sebagai pemberi kabar jika data frame ataupun address frame telah diterima receiver.

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, sedangkanpotensiometer dengan perubahan resistansinya saat motor berputar berfungsi sebagai penentu batas posisi putaran poros motor servo. Penggunaan sistem kontrol loop tertutup pada motor servo berguna untuk mengontrol gerakan dan posisi akhir dari poros motor servo. Penjelasan sederhananya begini, posisi poros output akan di sensor untuk mengetahui posisi poros sudah tepat seperti yang di inginkan atau belum, dan jika belum, maka kontrol input akan mengirim sinyal kendali untuk membuat posisi poros tersebut tepat pada posisi yang diinginkan. Untuk lebih jelasnya mengenai sistem kontrol loop tertutup, perhatikan contoh sederhana beberapa aplikasi lain dari sistem kontrol loop tertutup, seperti penyetelan suhu pada AC, kulkas, setrika dan lain sebagainya. Motor servo biasa digunakan dalam aplikasi-aplikasi di industri, selain itu juga digunakan dalam berbagai aplikasi lain seperti pada mobil mainan radio kontrol, robot, pesawat, dan lain sebagainya. Ada dua jenis motor servo, yaitu motor servo AC dan DC. Motor servo AC lebih dapat menangani arus yang tinggi atau beban berat, sehingga sering diaplikasikan pada mesin-mesin industri. Sedangkan motor servo DC biasanya lebih cocok untuk digunakan pada aplikasi-aplikasi yang lebih kecil. Dan bila dibedakan menurut rotasinya, umumnya terdapat dua jenis motor servo yang dan terdapat di pasaran, yaitu motor servo rotation 180° dan servo rotation continuous. Motor servo standard (servo rotation 180°) adalah jenis yang paling umum dari motor servo, dimana putaran poros outputnya terbatas hanya 90° kearah kanan dan 90° kearah kiri. Dengan kata lain total putarannya hanya setengah lingkaran atau 180°. Motor servo rotation continuous merupakan jenis motor servo yang sebenarnya sama dengan jenis servo standard, hanya saja perputaran porosnya tanpa batasan atau dengan kata lain dapat berputar terus, baik ke arah kanan maupun kiri.

Prinsip Kerja

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 90°. Bila pulsa lebih pendek dari 1,5 ms maka akan berputar ke arah posisi 0° 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 180° atau ke kanan (searah jarum jam).

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).

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 pixelpixel 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.

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.

Resistor

Resistor merupakan salah satu komponen yang paling sering ditemukan dalam Rangkaian Elektronika. Hampir setiap peralatan Elektronika menggunakannya. Pada dasarnya Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika. Resistor atau dalam bahasa Indonesia sering disebut dengan Hambatan atau Tahanan dan biasanya disingkat dengan Huruf “R”. Satuan Hambatan atau Resistansi Resistor adalah OHM (Ω). Sebutan “OHM” ini diambil dari nama penemunya yaitu Georg Simon Ohm yang juga merupakan seorang Fisikawan Jerman.

4. Flowchart [Kembali]

5. Gambar Rangkaian [Kembali]

Berdasarkan rangkaian simulasi di atas maka dapat disimpulkan,yaitu :

Rancangan alat ukur suhu tubuh dan pemberi handsanitizier otomatis ini berada dalam suatu ruangan kecil yang bisa muat untuk satu orang yang bertujuan untuk mengecek suhu tubuh manusia.
Komponen yang digunakan pada rancangan alat ini adalah arduino sebagai mikrokontroller, motor servo sebagai penggerak pintu dan handsanitizer, sensor ultrasonic mendeteksi jarak orang atau benda, LED sebagai indikator, DHT22 sebagai pengukur suhu tubuh, sensor infrared sebagai mendeteksi keberadaan orang.
Pintu masuk akan terbuka ketika sensor ultrasonic mendeteksi keberadaan orang yang akan masuk ke dalam ruangan tersebut dan LED hijau akan menyala.
Ketika telah masuk dalam ruangan, maka akan ada sensor suhu yang akan mendeteksi suhu orang yang masuk didalam ruangan. Jika suhu yang di deteksi adalah normal atau dibawah 37 derjat maka, servo handsanitizer akan otomatis berputar dan akan keluar di pintu keluar ketika di deteksi oleh sensor infrared. Indikator yang akan diberikan oleh alat adalah adanya tampilan di LCD bahwa suhu tubuh normal dan LED hijau akan menyala. Akan tetapi jika suhu tubuh diatas 37 derjat maka, servo pintu keluar akan berputar menandakan orang tersebut harus keluar dari pintu darurat tersebut, dengan indikator tampilan di LCD bahwa suhu tak normal dan LED merah akan menyala.

Teknik Elektro

Menu

Modul 4: Demo Project

Tidak ada komentar:

Posting Komentar