Muhammad Dimas Fatwa Syaputra: TUGAS BESAR PRAKTIKUM UP & UC (MODUL 4)

DAFTAR ISI

Percobaan

a. Prosedur

b. Hardware

c. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

d. Flowchart

e. Video Demo

f. Download File

Modul 4KUNCI RUANGAN KELAS MENGGUNAKAN PASSWORD
1. Pendahuluan [Kembali]

Ruangan kelas merupakan suatu tempat yang sangat penting dalam proses belajar dan mengajar. Jika keamanan ruangan kelas terjamin, tentunya penghuni kelas akan merasa nyaman dalam melaksanakan kegiatannya. Pembuatan prototype “Kunci Ruangan Kelas Menggunakan Password” ini merupakan salah satu ide yang sangat kreatif dalam pemanfaatan teknologi untuk mendukung pendidikan.

Kunci ruangan kelas secara manual atau belum memanfaatkan teknologi yang lebih canggih masih banyak memiliki kelemahan, seperti mudahnya digandakan sehingga memicu pembobolan ruangan kelas oleh pihak yang tidak bertanggung jawab, kunci manual masih sering hilang oleh pemiliknya, dan sebagainya. Prototype kunci ruangan kelas menggunakan password ini menawarkan sistem keamanan yang lebih baik dan memudahkan penggunanya karena dilengkapi dengan password, sehingga mengurangi resiko pembobolan. Selain itu, prototype ini juga dilengkapi dengan beberapa sensor yang memungkinkan dalam peningkatan keamanan serta memberikan kenyamanan bagi penggunanya. Prototype ini memungkinkan pengelola ruangan dapat mengatur akses ke ruangan kelas dengan mudah. Prototype kunci ruangan kelas dengan menggunakan password ini diharapkan dapat menjadi solusi inovatif untuk meningkatkan keamanan dan kemudahan akses ruangan kelas.

2. Tujuan [Kembali]
Memahami penggunaan mikroprosesor dan mikrokontroler dalam pembuatan prototype.
Menciptakan perangkat yang dapat beroperasi secara otomatis dengan menggunakan mikroprosesor dan mikrokontroler sebagai dasar sistemnya.

3. Alat dan Bahan [Kembali]

1. Arduino

spesifikasi

2. Kabel Jumper

3. LED

Spesifikasi

- Superior weather resistance

- 5mm Round Standard Directivity

- UV Resistant Eproxy

- Forward Current (IF): 30mA

- Forward Voltage (VF): 1.8V to 2.4V

- Reverse Voltage: 5V

- Operating Temperature: -30℃ to +85℃

- Storage Temperature: -40℃ to +100℃

- Luminous Intensity: 20mcd

Konfigurasi Pin

- Pin 1 : Positive terminal of LED

- Pin 2 : Negative terminal of LED

4. Resistor

Spesifikasi :

Resistance (ohms) : 10K, 500K

Power (Watts) : 0.25W, 1/4W

Tolerance : -+ 5%

Packaging : Bulk

Composition : Carbon Film

Temperature Coefficient : 350 ppm/C

Lead free status : Lead free

RoHS status : RoHS Compliant

5. Sensor Infrared

Spesifikasi

Spesifikasi:

· Tegangan operasi : 5VDC

· Pin I/O sesuai dengan : 5V dan 3,3V

· Jangkauan Hingga : 20cm

· Arus suplai : 20mA

· Sensor Cahaya Ambient yang Terpasang secara Built-in

· Rentang deteksi yang dapat disesuaikan

Pin Out:

· Vcc : Masukan Catu Daya

· Ground : Untuk grounding

· Out : Keluaran aktif high

6. Sensor MLX90614

Spesifikasi:

· Tegangan operasi : 5 V

· Arus : 2mA

· Sensitivitas ESD : 2kV

· Suhu operasi : - 40 sampai dengan +85 C

Pin Out:

· VCC : Tegangan suplai eksternal

· GND : Grounding

· SDA/PWM : Input / output digital. Dalam mode normal suhu objek yang diukur tersedia di pin ini secara modulasi lebar pulsa

· SCL : Input clock serial untuk protokol komunikasi 2 kabel

7. Sensor Touch

Spesifikasi :

·         Tegangan catu daya VCC           : 2 - 5 V

·         Tegangan keluaran tinggi VOH : 0.8VCC

·         Tegangan keluaran rendah VOL : 0.3VCC

·         Arus pin keluaran (@ VCC = 3V, VOL = 0.6V) : 8mA

·         Arus pin keluaran (@ VCC = 3V, VOH = 2.4V) : 4mA

·         Waktu respon (mode daya rendah)          : 220mS

·         Waktu respon (mode sentuh)      : 60mS

·         Tegangan operasi                        : 3.3V- 5 V

Pin Out:

·         Pin VCC

·         Pin GND

·         Pin OUT

8. Sensor Sound

Spesifikasi sensor sound :

·         Tegangan Operasi                : 3.3V hingga 5V DC

·         Ukuran PCB                         : 3.4cm x 1.6cm

·         Jarak Induksi                       : 0.5 Meter

·         Arus Operasi                        : 4 sampai 5 mA

·         Sensitivitas Mikrofon (1kHz)         : 52 hingga 48 dB

·         DO                                       : digital output (0 dan 1)

Pinout Sensor Sound:

·         Pin1 (VCC) : 3.3V DC hingga 5V DC

·         Pin2 (GND) : Ini adalah pin ground

·         Pin3 (OUT) : Ini adalah pin output. Ini memberikan sinyal tinggi ketika tidak ada suara dan menjadi rendah saat suara terdeteksi. Anda dapat menghubungkannya ke pin digital apa pun pada Arduino atau langsung ke relay 5V atau perangkat serupa.

9. Sensor Vibration

Spesifikasi Sensor vibration:

· : DC 3.3V-5V

· Arus : 15mA

· Sensor : SW-420 Normally Closed

· Output : digital

· Dimensi : 3,8 cm x 1,3 cm x 0,7 cm

· Berat : 10 gr

Pinout Sensor Vibration:

· Pin1 (VCC) : 3.3V DC hingga 5V DC

· Pin2 (GND) : Ini adalah pin ground

· Pin3 (OUT) : Ini adalah pin output

10. Keypad

Spesifikasi Keypad:

· Model keypad : keypad 4x3

· Ukuran Pad : 69,2 x 76,9 x 0,8mm

· Panjang Kabel: 3-1/3” atau 86mm (termasuk konektor)

· Konektor: Dupont 7 pin, Pitch 0,1 “(2,54mm)

· Rating maksimum : 35VDC, 100mA

· Spesifikasi Isolasi : 100M Ohm, 100V

· Daya Tahan Dielektrik : 250VRms (60Hz, 1 menit)

· Pantulan Kontak : <= 5ms

· Suhu Operasi : -20 hingga 40 ° C

11. Buzzer

Spesifikasi Buzzer:

· Tegangan pengoperasian : 5V

· Arus : ≤30mA

· Keluaran suara pada 10cm : ≥85dB

· Frekuensi resonansi : 2300 ±300Hz

· Nada : Berkelanjutan

· Suhu operasional : -25°C hingga +80°C

· Suhu penyimpanan : -30°C hingga +85°C

· Berat : 2g

Pinout Buzzer:

· Pin VCC : Positif

· Pin GND : Negatif

12. LCD

Spesifikasi LCD I2C:

· Format tampilan : 16 x 2 karakter

· Pengontrol bawaan : ST 7066 (atau setara)

· Siklus kerja : 1/16

· 5 x 8 titik termasuk kursor

· Supply + 5 V (juga tersedia untuk + 3 V)

· LED dapat digerakkan oleh pin 1, pin 2, pin 15, pin 16 atau A dan K

· N.V. opsional untuk supply + 3 V

· Kontrol pin : SDA dan SCL

· Built-in potensio untuk adjust brightness

· Built-in jumper untuk menon-aktifkan backlight

· Dimensi : 40mm x 18mm

· Berat : 20 gram

Pinout LCD I2C

Pin name	Pin type	Pin description
GND	Power	Ground
VCC	Power	Voltage Input
SDA	I2C Data	Serial Data
SCL	I2C Clock	Serial Clock
A0	Jumper	I2C Address Selection 1
A1	Jumper	I2C Address Selection 2
A2	Jumper	I2C Address Selection 3
Backlight	Jumper	Control Backlight of panel

13. Motor Servo

Spesifikasi Motor Servo:

· Model motor : SG90

· Sudut Rotasi : 180

· Arus : 250 mA

· Tegangan : 5 Volt

· Panjang Kabel : 25cm

· Perumahan Motor P x L x T : 23x12x26 mm

· Tinggi Motor (dengan poros) : 32 mm

· Kecepatan : 0.12 detik / 60 derajat (bervariasi berdasarkan VDC)

14. Adaptor

Speksifikasi:

• Input voltage : 100 – 240 VAC, 50/60 Hz

• Output voltage : 9 V

• Output current : 2 A

4. Dasar Teori [Kembali]

1. Universal Asynchronous Receiver Transmitter (UART)

UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) adalah bagian perangkat keras komputer yang menerjemahkan antara bit-bit paralel data dan bit-bit serial. UART biasanya berupa sirkuit terintegrasi yang digunakan untuk komunikasi serial pada komputer atau port serial perangkat periperal.

Cara Kerja Komunikasi UART

Data dikirimkan secara paralel dari data bus ke UART1. Pada UART1 ditambahkan start bit, parity bit, dan stop bit kemudian dimuat dalam satu paket data. Paket data ditransmisikan secara serial dari Tx UART1 ke Rx UART2. UART2 mengkonversikan data dan menghapus bit tambahan, kemudia di transfer secara parallel ke data bus penerima.

2. ADC (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).

3. Pulse Width Modulation (PWM)

PWM (Pulse Width Modulation) adalah teknik modulasi yang mengubah lebar pulsa (duty cycle) sementara amplitudo dan frekuensi tetap konstan. Satu siklus pulsa terdiri dari kondisi high dan transisi ke kondisi low. Lebar pulsa PWM sebanding dengan amplitudo sinyal asli yang belum dimodulasi. Duty cycle adalah rasio antara waktu ON (lebar pulsa High) dan periode total, biasanya dinyatakan dalam persentase (%).

duty cycle pwm

Keterangan :

t_ON = waktu ON atau waktu dimana tegangan keluaran berada pada posisi tinggi (high atau 1)

t_OFF = waktu OFF atau waktu dimana tegangan keluaran berada pada posisi rendah (low atau 0)

t_total = waktu satu siklus atau penjumlahan antara t_ON dengan t_OFF atau disebut juga dengan “periode satu gelombang”

Pada board Arduino Uno, pin yang dapat digunakan untuk PWM adalah pin yang ditandai dengan tanda tilde (~), yaitu pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Pin-pin ini dapat berfungsi sebagai input atau output analog. Untuk menggunakan PWM pada pin tersebut, gunakan perintah analogWrite().

PWM pada Arduino beroperasi pada frekuensi 500Hz, yang berarti ada 500 siklus per detik. Setiap siklus dapat diberi nilai antara 0 hingga 255. Jika nilai 0 diberikan, pin tersebut akan selalu berada pada 0 volt. Jika nilai 255 diberikan, pin akan selalu berada pada 5 volt. Memberikan nilai 127 (setengah dari 255 atau 50%) akan membuat pin berada pada 5 volt selama setengah siklus dan 0 volt selama setengah siklus lainnya. Memberikan nilai 64 (25% dari 255) akan membuat pin berada pada 5 volt selama 1/4 siklus dan 0 volt selama 3/4 siklus, dan ini terjadi 500 kali dalam satu detik.

4. Inter Integrated Circuit (12C)

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 12C

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.

5. 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 :

Kumparan ABCD terletak dalam medan magnet serba sama dengan kedudukan sisi aktif AD dan CB yang terletak tepat lurus arah fluks magnet. Sedangkan sisi AB dan DC ditahan pada bagian tengahnya, sehingga apabila sisi AD dan CB berputar karena adanya gaya lorentz, maka kumparan ABCD akan berputar.

Hasil perkalian gaya dengan jarak pada suatu titik tertentu disebut momen, sisi aktif AD dan CB akan berputar pada porosnya karena pengaruh momen putar (T). Setiap sisi kumparan aktif AD dan CB pada gambar diatas akan mengalami momen putar sebesar :

T = Fxr

dimana :

T = momen putar (Nm) F = gaya tolak (newton)

r = jarak sisi kumparan pada sumbu putar (meter)

Pada daerah dibawah kutub-kutub magnet besarnya momen putar tetap karena besarnya gaya lorentz. Hal ini berarti bahwa kedudukan garis netral sisi sisi kumparan akan berhenti berputar. Supaya motor dapat berputar terus dengan baik, maka perlu ditambah jumlah kumparan yang digunakan. Kumparan- kumparan harus diletakkan sedemikian rupa sehingga momen putar yang dialami setiap sisi kumparan akan saling membantu dan menghasilkan putaran yang baik. Dengan pertimbangan teknis, maka kumparan-kumparan yang berputar tersebut dililitkan pada suatu alat yang disebut jangkar, sehingga lilitan kumparan itupun disebut lilitan jangkar. Struktur Motor DC dapat dilihat pada gambar berikut ini.

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. 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.

6. 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.

Spesifikasi

- Superior weather resistance

- 5mm Round Standard Directivity

- UV Resistant Eproxy

- Forward Current (IF): 30mA

- Forward Voltage (VF): 1.8V to 2.4V

- Reverse Voltage: 5V

- Operating Temperature: -30℃ to +85℃

- Storage Temperature: -40℃ to +100℃

- Luminous Intensity: 20mcd

Konfigurasi Pin

- Pin 1 : Positive terminal of LED

- Pin 2 : Negative terminal of LED

7. Resistor

Resistor merupakan komponen penting dan sering dijumpai dalam sirkuit Elektronik. Boleh dikatakan hampir setiap sirkuit Elektronik pasti ada Resistor. Tetapi banyak diantara kita yang bekerja di perusahaan perakitan Elektronik maupun yang menggunakan peralatan Elektronik tersebut tidak mengetahui cara membaca kode warna ataupun kode angka yang ada ditubuh Resistor itu sendiri.

Spesifikasi :

Resistance (ohms) : 10K, 500K

Power (Watts) : 0.25W, 1/4W

Tolerance : -+ 5%

Packaging : Bulk

Composition : Carbon Film

Temperature Coefficient : 350 ppm/C

Lead free status : Lead free

RoHS status : RoHS Compliant

Seperti yang dikatakan sebelumnya, nilai Resistor yang berbentuk Axial adalah diwakili oleh Warna-warna yang terdapat di tubuh (body) Resistor itu sendiri dalam bentuk Gelang. Umumnya terdapat 4 Gelang di tubuh Resistor, tetapi ada juga yang 5 Gelang.

Gelang warna Emas dan Perak biasanya terletak agak jauh dari gelang warna lainnya sebagai tanda gelang terakhir. Gelang Terakhirnya ini juga merupakan nilai toleransi pada nilai Resistor yang bersangkutan.

Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di Tubuh Resistor :

Tabel Kode Warna Resistor

Perhitungan untuk Resistor dengan 4 Gelang warna

Cara menghitung nilai resistor 4 gelang

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2

Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n) Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%

Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Maka nilai Resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

Perhitungan untuk Resistor dengan 5 Gelang warna :

Cara Menghitung Nilai Resistor 5 Gelang Warna

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-3

Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n) Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau = 5

Gelang ke 4 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 5 : Perak = Toleransi 10%

Contoh-contoh perhitungan lainnya :

Merah, Merah, Merah, Emas → 22 * 10² = 2.200 Ohm atau 2,2 Kilo Ohm dengan 5% toleransi

Kuning, Ungu, Orange, Perak → 47 * 10³ = 47.000 Ohm atau 47 Kilo Ohm dengan 10% toleransi

Cara menghitung Toleransi :

2.200 Ohm dengan Toleransi 5% =

2200 – 5% = 2.090

2200 + 5% = 2.310

ini artinya nilai Resistor tersebut akan berkisar antara 2.090 Ohm ~ 2.310 Ohm

Merah, Merah, Merah, Emas → 22 * 10² = 2.200 Ohm atau 2,2 Kilo Ohm dengan 5% toleransi

8. Sensor Infrared

Infrared (IR) detektor atau sensor infra merah adalah komponen elektronika yang mengidentifikasi cahaya infra merah (infrared, IR). Saat ini, ada sensor infra merah yang dibuat khusus dalam satu modul dan disebut sebagai IR Detector Photomodules. IR Detector Photomodules merupakan chip detektor inframerah digital yang mengandung fotodiode dan penguat (amplifier). Sensor inframerah terdiri dari LED inframerah sebagai pemancar, sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapat foto transistor, fotodioda, atau modul inframerah yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar.

Spesifikasi:

• Tegangan operasi : 5VDC

• Pin I/O sesuai dengan : 5V dan 3,3V

• Jangkauan Hingga : 20cm

• Arus suplai : 20mA

• Sensor Cahaya Ambient yang Terpasang secara Built-in

• Rentang deteksi yang dapat disesuaikan

Pin Out:

• Vcc : Masukan Catu Daya

• Ground : Untuk grounding

• Out : Keluaran aktif high

berikut adalah grafik respon dari sensor infrared:

9. Sensor MLX90614

berikut adalah grafik respon dari sensor MLX90614:

Sensor MLX90614 adalah sensor temperatur non contact yang mengukur temperatur berdasarkan radiasi inframerah yang dipancarkan oleh suatu objek.

Spesifikasi:

- Tegangan operasi : 5 V

- Arus : 2mA

- Sensitivitas ESD : 2kV

- Suhu operasi : - 40 sampai dengan +85 °C

Pin Out:

- VCC : Tegangan suplai eksternal

- GND : Grounding

- SDA/PWM : Input / output digital. Dalam mode normal suhu objek yang diukur tersedia di pin ini secara modulasi lebar pulsa

- SCL : Input clock serial untuk protokol komunikasi 2 kabel

10. Sensor Sound

Sensor sound adalah perangkat yang mengubah gelombang suara sinusoidal menjadi gelombang listrik sinusoidal (AC). Sensor ini bekerja berdasarkan intensitas gelombang suara yang mengenai membran sensor, yang menyebabkan membran bergerak naik dan turun. Gerakan membran ini menggerakkan kumparan kecil di belakangnya, dan kecepatan gerakan kumparan menentukan kekuatan gelombang listrik yang dihasilkan. Sensor sound mengkonversi suara menjadi sinyal listrik, dengan komponen utama berupa electric condenser microphone atau mic kondenser. Dalam mik kondenser, membran yang bergetar karena gelombang suara menghasilkan sinyal listrik.

berikut adalah grafik respon dari sensor sound:

Spesifikasi sensor sound :

• Tegangan Operasi : 3.3V hingga 5V DC

• Ukuran PCB : 3.4cm x 1.6cm

• Jarak Induksi : 0.5 Meter

• Arus Operasi : 4 sampai 5 mA

• Sensitivitas Mikrofon (1kHz) : 52 hingga 48 dB

• DO : digital output (0 dan 1)

Pinout Sensor Sound:

• Pin1 (VCC) : 3.3V DC hingga 5V DC

• Pin2 (GND) : Ini adalah pin ground

• Pin3 (OUT) : Ini adalah pin output. Ini memberikan sinyal tinggi ketika tidak ada suara dan menjadi rendah saat suara terdeteksi. Anda dapat menghubungkannya ke pin digital apa pun pada Arduino atau langsung ke relay 5V atau perangkat serupa.

11. Sensor Touch

berikut adalah grafik respon dari sensor touch:

Digital Touch Sensor merupakan sebuah modul sensor yang berfungsi seperti tombol/saklar, namun cara penggunaanya hanya perlu dengan menyentuhnya menggunakan jari kita. Pada saat disentuh oleh jari, sensor akan mendeteksi aliran arus listrik pada tubuh manusia karena tubuh manusia dapat mengalirkan listrik. Data akan berlogika 1 (HIGH) saat disentuh oleh jari dan akan berlogika 0 (LOW) saat tidak disentuh.

Spesifikasi :

• Tegangan catu daya VCC : 2 - 5 V

• Tegangan keluaran tinggi VOH : 0.8VCC

• Tegangan keluaran rendah VOL : 0.3VCC

• Arus pin keluaran (@ VCC = 3V, VOL = 0.6V) : 8mA

• Arus pin keluaran (@ VCC = 3V, VOH = 2.4V) : 4mA

• Waktu respon (mode daya rendah) : 220mS

• Waktu respon (mode sentuh) : 60mS

• Tegangan operasi : 3.3V- 5 V

Pin Out:

• Pin VCC

• Pin GND

• Pin OUT

12. Sensor Vibration

Sensor getaran atau vibration sensor merupakan jenis sensor yang berfungsi untuk mendeteksi adanya getaran dan akan diubah ke dalam sinyal Listrik

berikut adalah grafik respon dari sensor vibration :

Gambar 13. Grafik Respon Sensor Vibration

Spesifikasi Sensor vibration:

V_suplai : DC 3.3V-5V

Arus : 15mA

Sensor : SW-420 Normally Closed

Output : digital

Dimensi : 3,8 cm x 1,3 cm x 0,7 cm

Berat : 10 gr

Pinout Sensor Vibration:

Pin1 (VCC) : 3.3V DC hingga 5V DC

Pin2 (GND) : Ini adalah pin ground

Pin3 (OUT) : Ini adalah pin output

13. LCD

LCD (Liquid-Crystal Display) adalah layar datar elektronik yang menggunakan sifat modulasi cahaya dari kristal cair yang dipadukan dengan polarizer. Kristal cair tidak memancarkan cahaya sendiri, tetapi memanfaatkan lampu latar atau reflektor untuk menghasilkan gambar berwarna atau monokrom.

Spesifikasi LCD I2C:

• Format tampilan : 16 x 2 karakter

• Pengontrol bawaan : ST 7066 (atau setara)

• Siklus kerja : 1/16

• 5 x 8 titik termasuk kursor

• Supply + 5 V (juga tersedia untuk + 3 V)

• LED dapat digerakkan oleh pin 1, pin 2, pin 15, pin 16 atau A dan K

• N.V. opsional untuk supply + 3 V

• Kontrol pin : SDA dan SCL

• Built-in potensio untuk adjust brightness

• Built-in jumper untuk menon-aktifkan backlight

• Dimensi : 40mm x 18mm

• Berat : 20 gram

Pinout LCD I2C

Pin name	Pin type	Pin description
GND	Power	Ground
VCC	Power	Voltage Input
SDA	I2C Data	Serial Data
SCL	I2C Clock	Serial Clock
A0	Jumper	I2C Address Selection 1
A1	Jumper	I2C Address Selection 2
A2	Jumper	I2C Address Selection 3
Backlight	Jumper	Control Backlight of panel

14. Keypad

Keypad adalah sekumpulan tombol atau sakelar yang disusun dalam kisi-kisi atau pola lainnya, biasanya ditemukan pada perangkat elektronik seperti telepon, kalkulator, dan sistem keamanan. Keypad memungkinkan pengguna untuk memasukkan data, perintah, atau informasi numerik ke dalam perangkat.

Spesifikasi Keypad:

• Model keypad : keypad 4x3

• Ukuran Pad : 69,2 x 76,9 x 0,8mm

• Panjang Kabel: 3-1/3” atau 86mm (termasuk konektor)

• Konektor: Dupont 7 pin, Pitch 0,1 “(2,54mm)

• Rating maksimum : 35VDC, 100mA

• Spesifikasi Isolasi : 100M Ohm, 100V

• Daya Tahan Dielektrik : 250VRms (60Hz, 1 menit)

• Pantulan Kontak : <= 5ms

• Suhu Operasi : -20 hingga 40 ° C

15. Buzzer

Buzzer merupakan komponen elektronik yang mampu menghasilkan getaran suara dalam bentuk gelombang bunyi. Getaran suara diproduksi saat buzzer menerima tegangan listrik yang sesuai dengan spesifikasi dan karakteristiknya. Buzzer sering digunakan sebagai alarm karena cara penggunaannya yang sederhana: cukup berikan tegangan input untuk menghasilkan getaran suara yang dapat didengar.

Spesifikasi Buzzer:

• Tegangan pengoperasian : 5V

• Arus : ≤30mA

• Keluaran suara pada 10cm : ≥85dB

• Frekuensi resonansi : 2300 ±300Hz

• Nada : Berkelanjutan

• Suhu operasional : -25°C hingga +80°C

• Suhu penyimpanan : -30°C hingga +85°C

• Berat : 2g

Pinout Buzzer:

• Pin VCC : Positif

• Pin GND : Negatif

16. Motor Servo

Servo Motor adalah perangkat listrik yang digunakan pada mesin-mesin industri pintar yang berfungsi untuk mendorong atau memutar objek dengan kontrol yang dengan presisi tinggi dalam hal posisi sudut, akselerasi dan kecepatan, sebuah kemampuan yang tidak dimiliki oleh motor biasa. Jika Anda ingin memutar dan mengarahkan objek pada beberapa sudut atau jarak tertentu, maka Anda harus menggunakan Servo Motor. Hal ini dimungkinkan dengan kombinasi motor biasa dan tambahan sensor dalam hal ini berupa encoder untuk umpan balik posisi.

Spesifikasi Motor Servo:

Model motor : SG90

Sudut Rotasi : 180°

Arus : 250 mA

Tegangan : 5 Volt

Panjang Kabel : 25cm

Perumahan Motor P x L x T : 23x12x26 mm

Tinggi Motor (dengan poros) : 32 mm

Kecepatan : 0.12 detik / 60 derajat (bervariasi berdasarkan VDC)

17. Kabel Jumper

Jumper adalah kabel elektrik yang memiliki pin konektor di setiap ujungnya dan berfungsi sebagai penghubung dua komponen yang melibatkan Arduino tanpa memerlukan solder.

18. Adaptor

Adaptor adalah perangkat yang berfungsi mengubah tegangan arus listrik bolak balik (AC) menjadi tegangan arus listrik yang searah (DC). Dengan kata lain, adaptor berfungsi sebagai alat catu daya. Adaptor juga sering disebut sebagai pengganti baterai atau aki.

Speksifikasi:

• Input voltage : 100 – 240 V

• Output voltage : 9 V

• Output current : 2 A

5. Percobaan [Kembali]

a. Prosedur [Kembali]
Siapkan semua alat dan komponen yang dibutuhhkan
Rangkai semua komponen.
Buka programpada arduino IDE dan upload pada arduino Master dan Slave.
Setelah selesai proses upoad, jalan kan rangkaian sesuai dengan prinsip kerja yang telah dibuat.
Selesai
Pada rangkaian keamanan ruangan kelas ini, menggunakan dua buah Arduino yang saling terhubung dengan komunikasi UART yang mana terhubung pada pin RX dan TX (0 dan 1) masing-masing. Kemudian Arduino master akan terhubung dengan sensor infrared pada pin 13, Touch sensor pada pin 3, Vibration sensor pada pin 9, Sound sensor pada pin 2, sensor suhu MLX90614 pada pin I2C (SDA dan SCL), LCD pada pin komunikasi (A0 dan A1), keypad yang terhubung pada pin kolom(6, 5, 4) dan baris(12, 11, 8, 7).
Kemudian pada Arduino slave akan terhubung dengan LED pada pin 7, buzzer pada pin 4 dan motor servo pada pin 9.

b. Hardware [Kembali]

c. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [Kembali]

Prinsip KerjaRangkaian "Kunci Ruangan Kelas Menggunakan Password" ini menggunakan dua Arduino UNO, satu sebagai master dan satu lagi sebagai slave. Kedua mikrokontroler ini berkomunikasi melalui UART. Rangkaian ini juga menggunakan lima sensor (Infrared sensor, MLX90614, Touch sensor, Sound sensor, dan Vibration sensor). Sensor infrared akan mendeteksi keberadaan orang di depan pintu. Sensor suhu MLX90614 berperan dalam mendeteksi suhu orang yang berada di dekat pintu. Sensor Touch berfungsi untuk membuka pintu, maksudnya adalah ketika sensor touch ditekan, maka motor servo akan bergerak membuka pintu. Sensor sound akan aktif ketika mendengar suara, dan ketika aktif maka LED akan hidup. Sensor Vibration aktif ketika ada getaran, sehingga buzzer menjadi berbunyi. Keypad sebagai input ke master Arduino. Rangkaian ini juga menghasilkan output seperti buzzer, LCD I2C16x2, motor servo, dan LED berwarna putih.Prinsip kerja rangkaian ini adalah ketika infrared sensor mendeteksi siswa atau guru yang akan masuk ke kelas, maka infrared sensor akan aktif dan LCD akan otomatis hidup dan menampilkan kalimat "Selamat Datang". Lalu, sensor suhu MLX90614 akan mendeteksi suhu orang tersebut. Jika suhu orang yang akan datang lebih dari 37°C, LCD akan otomatis menampilkan "Anda sakit, silahkan ke UKS" dan mengembalikan program ke posisi awal. Sedangkan jika suhu yang terdeteksi kecil dari 37°C maka LCD akan menampilkan “Anda sehat”.Setelah dinyatakan sehat, orang pertama yang akan masuk diminta untuk memasukkan password, misalnya "1", dan menekan "#" untuk mengkonfirmasi password. Ketika password benar, maka LCD menampilkan "Password Benar". Setelah itu, sensor touch akan ditekan dan master akan mengirimkan pesan komunikasi "A" ke slave Arduino, yang akan memutar motor servo sebesar 90° untuk membuka pintu. Pintu akan tetap terbuka selama waktu yang diinginkan. Setelah itu, motor servo akan otomatis memutar ke sudut 0°. Kemudian, ketika sensor sound (suara) di dalam mendeteksi suara orang, master Arduino akan otomatis mengirimkan pesan komunikasi "B", yang menghidupkan lampu. Setelah itu, sistem kembali ke awal.Jika kata sandi salah dimasukkan, LCD akan menampilkan "Password salah", dan sistem akan meminta Anda memasukkan ulang kata sandi hingga benar. Terakhir, sensor getaran (vibration) digunakan saat ada penyusup yang mencoba melewati pintu. Jika sensor getaran mendeteksi getaran yang melebihi batas, Arduino master akan mengirim pesan komunikasi "C" ke slave, yang akan otomatis menghidupkan buzzer untuk memperingatkan keamanan bahwa ada penyusup yang mencoba memasuki kelas.

d. Flowchart [Kembali]

MASTER

SLAVE

e. Video Demo [Kembali]
1. Video Demo Alat
2. Video Simulasi Menggunakan Proteus

3. Video Final Demo Alat Setelah Presentasi

f. Download File [Kembali]
Simulasi rangkaian klik disini
Video Demo klik disini
Video Final Demo Alat Setelah Presentasi klik disini
Video simulasi klik disini
HTML klik disini
Codingan Arduino klik disini
Datasheet sensor sound klik disini
Datasheet sensor touch klik disini
DataSheet Sensor Infrared klik disini
Datasheet sensor vibration klik disini
Datasheet sensor MLX90614 klik disini
Datasheet resistor klik disini
Datasheet Keypad 3x4 klik disini
Datasheet resistor klik disini
Datasheet Adaptor klik disini
Datasheet Buzzer klik disini
Datasheet LED klik disini
Datasheet Motor servo klik disini
Datasheet Arduino UNO klik disini
Datasheet resistor klik disini
Datasheet LCD Download
Datasheet Jumper Download
Library sensor Infrared klik disini

Library sensor sound klik disini
Library sensor touch klik disini
Library sensor vibration klik disini
Library sensor MLX90614 klik disini
Library LCD klik disini

Muhammad Dimas Fatwa Syaputra

Jumat, 14 Juni 2024

TUGAS BESAR PRAKTIKUM UP & UC (MODUL 4)

Modul 4KUNCI RUANGAN KELAS MENGGUNAKAN PASSWORD
1. Pendahuluan [Kembali]

2. Tujuan [Kembali]
Memahami penggunaan mikroprosesor dan mikrokontroler dalam pembuatan prototype.
Menciptakan perangkat yang dapat beroperasi secara otomatis dengan menggunakan mikroprosesor dan mikrokontroler sebagai dasar sistemnya.

3. Alat dan Bahan [Kembali]