Tugas Besar Mikroprosesor dan Mikrokontroler



SMART TOILETROOM


Aplikasi Smart Toilet Room yang menggunakan Arduino, sensor infrared, sensor PIR (Passive Infrared), sensor jarak (GP2D12), dan sensor suhu (LM35) merupakan solusi cerdas untuk meningkatkan kenyamanan, efisiensi, dan keamanan dalam ruang toilet. Berikut adalah penjelasan komponen-komponen tersebut:

1. Arduino
Arduino merupakan platform pengembangan perangkat keras yang dapat diprogram. Dalam aplikasi ini, Arduino berfungsi sebagai otak dari sistem yang mengontrol dan memproses informasi dari berbagai sensor.

2.Sensor Infrared
Sensor infrared digunakan untuk mendeteksi keberadaan objek atau orang di dalam toilet. Ketika seseorang masuk ke dalam toilet, sensor ini dapat memberikan sinyal ke Arduino untuk memulai serangkaian tindakan.

3. Sensor PIR (Passive Infrared)
Sensor PIR mendeteksi perubahan suhu di sekitarnya yang disebabkan oleh pergerakan. Sensor ini berguna untuk mendeteksi keberadaan orang di dalam ruangan. Saat seseorang memasuki toilet, sensor ini dapat mengirimkan sinyal ke Arduino untuk mengaktifkan beberapa fungsi.

4. Sensor Jarak (GP2D12)
Sensor jarak seperti GP2D12 dapat digunakan untuk mengukur jarak antara objek (misalnya, tangan) dengan toilet. Hal ini dapat digunakan untuk mengaktifkan fitur seperti flush otomatis atau dispenser sabun otomatis.

5. Sensor Suhu (LM35)
Sensor suhu LM35 mengukur suhu di sekitar toilet. Informasi suhu dapat digunakan untuk mengontrol pemanas air toilet, atau memberikan feedback terkait kondisi suhu di dalam ruangan.

6. Sensor MQ 135, berfungsi mendeteksi gas amoniak yang terkandung di dalam urine.
Aplikasi Smart Toilet Room ini menggabungkan teknologi sensor dengan kecerdasan buatan (AI) untuk memberikan pengalaman yang lebih efisien, nyaman, dan ramah lingkungan dalam penggunaan toilet. Selain itu, aplikasi ini juga dapat membantu mengurangi kontak fisik dengan permukaan toilet, yang menjadi semakin penting dalam konteks kebersihan dan kesehatan.

1. Tujuan[Kembali]

  1. Untuk menyelesaikan tugas mikrokontroler yang diberikan oleh Bapak Dr. Darwison, M.T.
  2. Mengetahui komponen yang digunakan dalam membuat rangkaian pada Tugas Besar (Aplikasi Smart Toiletroom).

2. Alat dan Bahan[Kembali]

Alat

a. Power Supply



b. Voltmeter DC

        

c. Baterai


Spesifikasi dan Pinout Baterai

  • Input voltage: ac 100~240v / dc 10~30v
  • Output voltage: dc 1~35v
  • Max. Input current: dc 14a
  • Charging current: 0.1~10a
  • Discharging current: 0.1~1.0a
  • Balance current: 1.5a/cell max
  • Max. Discharging power: 15w
  • Max. Charging power: ac 100w / dc 250w
  • Jenis batre yg didukung: life, lilon, lipo 1~6s, lihv 1-6s, pb 1-12s, nimh, cd 1-16s
  • Ukuran: 126x115x49mm
  • Berat: 460gr

Bahan

a. Resistor


Spesifikasi :




b. 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

Tegangan LED menurut warna yang dihasilkan:

    • Infra merah : 1,6 V.
    • Merah : 1,8 V – 2,1 V.
    • Oranye : 2,2 V.
    • Kuning : 2,4 V.
    • Hijau : 2,6 V.
    • Biru : 3,0 V – 3,5 V.
    • Putih : 3,0 – 3,6 V.
    • Ultraviolet : 3,5 V.

c. Arduino Uno R3


Spesifikasi:

d. Jumper


e. Sensor PIR


Spesifikasi :
ItemValue
Input VoltageDC 4.5V ~ 20V
Static Current<50uA
Output Signal0V / 3V (Output high when motion detected)
Sensing Range7 meters (120 degree cone)
Delay time8s ~ 200s (adjustable)
Operating Temperature-15℃ ~ +70℃
Dimensions24mm*32mm*25mm(Height with lens)
Weight6.6g



f. Infrared Sensor


Spesifikasi

  • 5VDC Operating voltage

  • I/O pins are 5V and 3.3V compliant

  • Range: Up to 20cm

  • Adjustable Sensing range

  • Built-in Ambient Light Sensor

  • 20mA supply current

  • Mounting hole

  • Size: 50 x 20 x 10 mm (L x B x H)

  •  Hole size: φ2.5mm


g. Sensor suhu (LM35)



Spesifikasi
• Short Circuit Protected Outputs 
• True Differential Input Stage 
• Single Supply Operation: 3.0 V to 32 V 
• Low Input Bias Currents 
• Internally Compensated 
• Common Mode Range Extends to Negative Supply 
• Single and Split Supply Operation 
• ESD Clamps on the Inputs Increase Ruggedness of the Device without Affecting Operation 
• NCV Prefix for Automotive and Other Applications Requiring Unique Site and Control Change Requirements; AEC−Q100 Qualified and PPAP Capable 
• These Devices are Pb−Free, Halogen Free/BFR Free and are RoHS Compliant

h. Sensor Jarak (GP2D12)

Spesifikasi :

• Analog output
• Effective Range: 10 to 80 cm
• LED pulse cycle duration: 32 ms
• Typical response time: 39 ms
• Typical start up delay: 44 ms
• Average current consumption: 33 mA
• Detection area diameter @ 80 cm: 6 cm




i. Relay 



Spesifikasi :
  • Trigger Voltage (Voltage across coil) : 12V DC
  • Trigger Current (Nominal current) : 70mA
  • Maximum AC load current: 10A @ 250/125V AC
  • Maximum DC load current: 10A @ 30/28V DC
  • Compact 5-pin configuration with plastic moulding
  • Operating time: 10msec Release time: 5msec
  • Maximum switching: 300 operating/minute (mechanically)


j. Motor DC

 DC Motor Specifications
  • Standard 130 Type DC motor
  • Operating Voltage: 4.5V to 9V
  • Recommended/Rated Voltage: 6V
  • Current at No load: 70mA (max)
  • No-load Speed: 9000 rpm
  • Loaded current: 250mA (approx)
  • Rated Load: 10g*cm
  • Motor Size: 27.5mm x 20mm x 15mm
  • Weight: 17 grams

k. Dioda




Spesifikasi :
  • Package Type: Available in DO-41 & SMD Packages
  • Diode Type: Silicon Rectifier General Usage Diode
  • Max Repetitive Reverse Voltage is: 1000 Volts
  • Average Fwd Current: 1000mA
  • Non-repetitive Max Fwd Current: 30A
  • Max Power Dissipation is: 3W
  • Max Storage & Operating temperature Should Be: -55 to +175 Centigrade

l. Lampu

m. Touch Sensor

 
n. Motor Servo SG90s
Spesifikasi :

  • Operating Voltage is +5V 
  • Torque: 2.5kg/cm
  • Operating speed is 0.1s/60°
  • Gear Type: Plastic
  • Rotation : 0°-180°
  • Weight of motor : 9gm
  • Package includes gear horns and screws

o. LCD 20X4


p. Sensor MQ 135

a. Arduino Uno 


Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifatopen-source, diturunkan dari Wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. Hardware arduino memiliki prosesor Atmel AVR dan software arduino memiliki bahasa pemrograman C.Memori yang dimiliki oleh Arduino Uno sebagai berikut : Flash Memory sebesar 32KB, SRAM sebesar 2KB, dan EEPROM sebesar 1KB. Clock pada board Uno menggunakan XTAL dengan frekuensi 16 Mhz. Dari segi daya, Arduino Uno membutuhkan tegangan aktif kisaran 5 volt, sehingga Uno dapat diaktifkan melalui koneksi USB. Arduino Uno memiliki 28 kaki yang sering digunakan. Untuk Digital I/O terdiri dari 14 kaki, kaki 0 sampai kaki 13, dengan 6 kaki mampu memberikan output PWM (kaki 3,5,6,9,10,dan 11). Masing-masing dari 14 kaki digital di Uno beroperasi dengan tegangan maksimum 5 volt dan dapat memberikan atau menerima maksimum 40mA. Untuk Analog Input terdiri dari 6 kaki, yaitu kaki A0 sampai kaki A5. Kaki pin merupakan tempat input tegangan kepada Uno saat menggunakan sumber daya eksternal selain USB dan adaptor.

ATMega328 merupakan bagian mikrokontroler yang ada pada arduino R3 keluaran dari atmel yang mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang mana setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer). Mikrokontroler ini memiliki beberapa fitur antara lain:
1. Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanen karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.
2. Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.
3. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width Modulation) output.
4. 32 x 8-bit register serba guna.
5. Dengan clock 16 MHz kecepatan mencapai 16 MIPS.
6. 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.
7. 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.


b. Resistor



Resistor merupakan salah satu komponen yang digunakan dalam sebuah sirkuit atau rangkaian elektronik. Resistor berfungsi sebagai resistansi/ hambatan yang mampu mengatur atau mengendalikan tegangan dan arus listrik rangkaian. Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan hukum Ohm :




c. Power Supply
Vcc berfungsi untuk memberikan tegangan kepada input, dimana disini diberikan kepada switch.

d. Sensor Infrared

Sensor Infrared adalah komponen elektronika yang dapat mendeteksi benda ketika cahaya infra merah terhalangi oleh benda. Sensor infared terdiri dari led infrared sebagai pemancar sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapat foto transistor, fotodioda, atau inframerah modul yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar. Sensor infrared memiliki simbol seperti gambar di bawah ini :


Prinsip Kerja Sensor Infrared
 



Gambar 1. Ilustrasi prinsip kerja sensor infrared

Ketika pemancar IR memancarkan radiasi, ia mencapai objek dan beberapa radiasi memantulkan kembali ke penerima IR. Berdasarkan intensitas penerimaan oleh penerima IR, output dari sensor ditentukan.


 
Gambar 2. Rangkaian dasar sensor infrared common emitter yang menggunakan led infrared dan fototransistor 

Grafik Respon Sensor Infrared
 
Gambar 4. Grafik respon sensor infrared

Grafik menunjukkan hubungan antara resistansi dan jarak potensial untuk sensitivitas rentang antara pemancar dan penerima inframerah. Resistor yang digunakan pada sensor mempengaruhi intensitas cahaya inframerah keluar dari pemancar. Semakin tinggi resistansi yang digunakan, semakin pendek jarak IR Receiver yang mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih rendah dari IR Transmitter. Sementara semakin rendah resistansi yang digunakan, semakin jauh jarak IR Receiver mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih tinggi dari IR Transmitter.



e. Jumper
Kabel jumper adalah suatu istilah kabel yang ber-diameter kecil yang di dalam dunia elektronika digunakan untuk menghubungkan dua titik atau lebih dan dapat juga untuk menghubungkan 2 komponen elektronika. Kabel jumper jenis ini digunakan untuk koneksi male to male pada kedua ujung kabelnya.

f. LED
LED merupakan singkatan dari Light Emitting Diode, merupakan salah satu perangkat semikonduktor yang mengeluarkan cahaya ketika arus listrik melewatinya, dan digunakan sebagai indikator keluaran (output). 

Tegangan LED menurut warna yang dihasilkan:

    • Infra merah : 1,6 V.
    • Merah : 1,8 V – 2,1 V.
    • Oranye : 2,2 V.
    • Kuning : 2,4 V.
    • Hijau : 2,6 V.
    • Biru : 3,0 V – 3,5 V.
    • Putih : 3,0 – 3,6 V.
    • Ultraviolet : 3,5 V.
g. Sensor Jarak (GP2D12)



Sensor GP2D12 adalah sensor jarak analog yang menggunakan infrared untuk mendeteksi jarak antara 10 cm sampai 80 cm. GP2D12 mengeluarkan output voltase non linear dalam hubungannya dalam jarak objek dari sensor dan menggunakan interface analog to digital converter (ADC) Spesifikasi Teknis:

.a. Range 10 – 80 cm

 b. Update frequency/ period 25 Hz / 40ms

 c. power supply voltage 4.5 – 5.5 V

 d. Noise on analog output < 200mV

 e. Mean consumtion 35 mA

 Kelemahan:

a.    Respon 40ms

b.    Error bila jarak <10cm dan pada cermin

c.    Hanya dapat mengukur <80 cm

 Kelebiahan:

a.    Dapat mengukur jarak pada bidang miring

b.    Sudut pengukuran sempit

c.    Sangat direktif

Berikut Grafik respon  anatara jarak dan deteksi objek terhadap output analog sensor

h. Sensor PIR


PIR (Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Akan tetapi, tidak seperti sensor infrared kebanyakan yang terdiri dari IR LED dan fototransistor. PIR tidak memancarkan apapun seperti IR LED. Sesuai dengan namanya ‘Passive’, sensor ini hanya merespon energi dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki oleh setiap benda yang terdeteksi olehnya. Benda yang bisa dideteksi oleh sensor ini biasanya adalah tubuh manusia

Diagram sebsor PIR:



PIR (Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Akan tetapi, tidak seperti sensor infrared kebanyakan yang terdiri dari IR LED dan fototransistor. PIR tidak memancarkan apapun seperti IR LED. Sesuai dengan namanya ‘Passive’, sensor ini hanya merespon energi dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki oleh setiap benda yang terdeteksi olehnya. Benda yang bisa dideteksi oleh sensor ini biasanya adalah tubuh manusia.

Sensor PIR ini bekerja dengan menangkap energi panas yang dihasilkan dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki setiap benda dengan suhu benda diatas nol mutlak. Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32 derajat celcius, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik. Mengapa bisa menghasilkan arus listrik? Karena pancaran sinar inframerah pasif ini membawa energi panas. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yangterbentuk ketika sinar matahari mengenai solar cell.

Grafik Respon Pir terhadap suhu


Grafik sensor pir terhadap jarak, kecepatan,arah objek


i. 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.
    Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 µA hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5ºC pada suhu 25ºC 

Simbol LM35 di proteus :

Grafik LM35




j. Relay



Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.



Ada besi atau yang disebut dengan nama inti besi dililit oleh sebuah kumparan yang berfungsi sebagai pengendali.  Sehingga kumparan kumparan yang diberikan arus listrik maka akan menghasilkan gaya elektromagnet.  Gaya tersebut selanjutnya akan menarik angker untuk pindah dari biasanya tutup ke buka normal.  Dengan demikian saklar menjadi pada posisi baru yang biasanya terbuka yang dapat menghantarkan arus listrik.  Ketika armature sudah tidak dialiri arus listrik lagi maka ia akan kembali pada posisi awal, yaitu normal close.

Fitur:

1. Tegangan pemicu (tegangan kumparan) 5V

2. Arus pemicu 70mA

3. Beban maksimum AC 10A @ 250 / 125V

4. Maksimum baban DC 10A @ 30 / 28V

5. Switching maksimum

k. Motor DC




Terdapat dua bagian utama pada sebuah Motor Listrik DC, yaitu Stator dan Rotor. Stator adalah bagian motor yang tidak berputar, bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan. Sedangkan Rotor adalah bagian yang berputar, bagian Rotor ini terdiri dari kumparan Jangkar. Dua bagian utama ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa komponen penting yaitu diantaranya adalah Yoke (kerangka magnet), Poles (kutub motor), Field winding (kumparan medan magnet), ArmatureWinding (Kumparan Jangkar), Commutator (Komutator)dan Brushes (kuas/sikat arang).

Pada prinsipnya motor listrik DC menggunakan fenomena elektromagnet untuk bergerak, ketika arus listrik diberikan ke kumparan, permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke magnet yang berkutub selatan dan kumparan yang bersifat selatan akan bergerak menghadap ke utara magnet. Saat ini, karena kutub utara kumparan bertemu dengan kutub selatan magnet ataupun kutub selatan kumparan bertemu dengan kutub utara magnet maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti



Untuk menggerakannya lagi, tepat pada saat kutub kumparan berhadapan dengan kutub magnet, arah arus pada kumparan dibalik. Dengan demikian, kutub utara kumparan akan berubah menjadi kutub selatan dan kutub selatannya akan berubah menjadi kutub utara. Pada saat perubahan kutub tersebut terjadi, kutub selatan kumparan akan berhadap dengan kutub selatan magnet dan kutub utara kumparan akan berhadapan dengan kutub utara magnet. Karena kutubnya sama, maka akan terjadi tolak menolak sehingga kumparan bergerak memutar hingga utara kumparan berhadapan dengan selatan magnet dan selatan kumparan berhadapan dengan utara magnet. Pada saat ini, arus yang mengalir ke kumparan dibalik lagi dan kumparan akan berputar lagi karena adanya perubahan kutub. Siklus ini akan berulang-ulang hingga arus listrik pada kumparan diputuskan.

                    


l. Lampu

Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan  cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor.


m. Dioda

Dioda adalah komponen elektronika yang terdiri dari dua kutub dan berfungsi menyearahkan arus. Komponen ini terdiri dari penggabungan dua semikonduktor yang masing-masing diberi doping (penambahan material) yang berbeda, dan tambahan material konduktor untuk mengalirkan listrik.Dioda memiliki simbol sebagai berikut :
Gambar Simbol Dioda

Cara Kerja Dioda

Secara sederhana, cara kerja dioda dapat dijelaskan dalam tiga kondisi, yaitu kondisi tanpa tegangan (unbiased), diberikan tegangan positif (forward biased), dan tegangan negatif (reverse biased).

A. Kondisi tanpa tegangan

Pada kondisi tidak diberikan tegangan akan terbentuk suatu perbatasan medan listrik pada daerah P-N junction. Hal ini terjadi diawali dengan proses difusi, yaitu bergeraknya muatan elektro dari sisi n ke sisi p. Elektron-elektron tersebut akan menempati suatu tempat di sisi p yang disebut dengan holes. Pergerakan elektron-elektron tersebut akan meninggalkan ion positif di sisi n, dan holes yang terisi dengan elektron akan menimbulkan ion negatif di sisi p. Ion-ion tidak bergerak ini akan membentuk medan listrik statis yang menjadi penghalang pergerakan elektron pada dioda.

B. Kondisi tegangan positif (Forward-bias)

Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal positif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal negatif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Ion-ion negatif akan tertarik ke sisi anoda yang positif, dan ion-ion positif akan tertarik ke sisi katoda yang negatif. Hilangnya penghalang-penghalang tersebut akan memungkinkan pergerakan elektron di dalam dioda, sehingga arus listrik dapat mengalir seperti pada rangkaian tertutup.

C. Kondisi tegangan negatif (Reverse-bias)

Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal negatif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal positif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Pemberian tegangan negatif akan membuat ion-ion negatif tertarik ke sisi katoda (n-type) yang diberi tegangan positif, dan ion-ion positif tertarik ke sisi anoda (p-type) yang diberi tegangan negatif. Pergerakan ion-ion tersebut searah dengan medan listrik statis yang menghalangi pergerakan elektron, sehingga penghalang tersebut akan semakin tebal oleh ion-ion. Akibatnya, listrik tidak dapat mengalir melalui dioda dan rangkaian diibaratkan menjadi rangkaian terbuka.

D. Rumus

rumus

n. Voltmeter


Volt meter DC merupakan alat ukur yang berfungsi untuk mengetahui beda potensial tegangan DC antara 2 titik pada suatu beban listrik atau rangkaian elektronika.


o. Baterai
Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti Handphone, Laptop, Senter, ataupun Remote Control menggunakan Baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya Baterai, kita tidak perlu menyambungkan kabel listrik untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Dalam kehidupan kita sehari-hari, kita dapat menemui dua jenis Baterai yaitu Baterai yang hanya dapat dipakai sekali saja (Single Use) dan Baterai yang dapat di isi ulang (Rechargeable). Baterai simbol seperti gambar di bawah ini:

Gambar Simbol Baterai

p. Touch Sensor

    sensor sentuh pada dasarnya adalah saklar limit switch dan microswitch( saklar spdt) dengan berbagai macam bentuk variasinya, sensor sentuh biasanya digunakan yaitu transistor pulp up bersifat active low yang berarti rangkaian mengeluarkan sinyal 1 kecuali saklar aktif, saklar down yaitu bersifat kebalikan dari saklar pulp up yaitu bersifat active low yaitu rangkaian mengeluarkan sinyal 0 kecuali saat saklar aktif, nilai resistor pada pulp down bekisar antara 1-10kq

Grafik Respon Sensor Sentuh
Grafik respon:





q. Motor Servo

Motor Servo adalah motor listrik yang dirancang  menggunakan sistem umpan balik  tertutup (closed loop). Sistem tertutup pada Servo menghasilkan umpan balik (feedback) yang mempengaruhi input dan mengendalikan perangkat. Dalam hal ini  bertujuan untuk mengontrol kecepatan, akselerasi dan posisi sudut putaran motor tersebut. Motor servo pada dasarnya terdiri dari motor DC, rangkaian gearbox,  rangkaian kontrol dan potensiometer. Bagian-bagiannya dengan jelas dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Bagian Motor Servo

Rangkaian gear terhubung pada  as motor DC yang memiliki RPM yang tinggi. Gear ini akan meningkatkan torsi motor dengan konsekuensi turunnya RPM atau kecepatannya.  

Potensiometer juga terhubung dengan gearbox. Putaran gearbox mempengaruhi resistansi pada potensiometer. Potensiometer ini dirangkai layaknya sebuah pembagi tegangan, sehingga ketika motor berputar, potensiometer  akan menghasilkan output berupa tegangan pada level tertentu. Tegangan inilah yang menjadi informasi sudut putaran motor. 

Untuk tetap mempertahankan posisinya, Rangkaian kontrol memerlukan sinyal PWM (Pulse Width Modulation ). Lebar sinyal ini diatur diantara 1ms hingga 2ms (milidetik). Motor akan berputar dari titik 0° hingga maksimal (180° atau 360°, tergantung tipenya) jika diberikan sinyal pada rentang waktu tersebut. Sinyal PWM ini harus terus diberikan setiap 20ms.

Perhatikan gambar dibawah ini. Pada lebar pulsa 1ms, motor akan tetap pada posisi 0°. Saat lebar pulsa diubah menjadi 1,5ms motor akan berputar 90°, dan apabila diberi sinyal 2ms maka putarannya menjadi 180°. 

Apabila motor diberi beban yang dapat  mengubah posisi sudut putaran, sistem umpan balik ini akan memberikan informasi sehingga motor DC tetap pada posisinya. 


r. LCD 20X4

 LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. Adapun fitur yang disajikan dalam LCD ini adalah terdiri dari 16 karakter dan 2 baris, mempunyai 192 karakter tersimpan, terdapat karakter generator terprogram, dapat dialamati dengan mode 4 bit dan 8 bit, dilengkapi dengan back light.

        Proses inisialisasi pin arduino yang terhubung ke pin LCD RS, Enable, D4, D5, D6, dan D7, dilakukan dalam baris LiquidCrystal (2, 3, 4, 5, 6, 7), dimana LCD merupakan variabel yang dipanggil setiap kali intruksi terkait LCD akan digunakan. 

       Pada Proyek Akhir ini LCD dapat menampilkan karakternya dengan menggunakan library yang bernama LiquidCrystal. Berikut ada beberapa fungsifungsi dari library LCD: 
  1. begin() Untuk begin() digunakan dalam inisialisasi interface ke LCD dan mendefinisikan ukuran kolom dan baris LCD. Pemanggilan begin() harus dilakukan terlebih dahulu sebelum memanggil instruksi lain dalam library LCD. Untuk syntax penulisan instruksi begin() ialah sebagai berikut. lcd.begin(cols,rows) dengan lcd ialah nama variable, cols jumlah kolom LCD, dan rows jumlah baris LCD. 
  2. clear() Instruksi clear() digunakan untuk membersihkan pesan text. Sehingga tidak ada tulisan yang ditapilkan pada LCD.
  3. setCursor() 19 Instruksi ini digunakan untuk memposisikan cursor awal pesan text di LCD. Penulisan syntax setCursor() ialah sebagai berikut. lcd.setCursor(col,row) dengan lcd ialah nama variable, col kolom LCD, dan row baris LCD. 
  4. print() Sesuai dengan namanya, instruksi print() ini digunakan untuk mencetak, menampilkan pesan text di LCD. Penulisan syntax print() ialah sebagai berikut.lcd.print(data) dengan lcd ialah nama variable, data ialah pesan yang ingin ditampilkan.
s. Sensor MQ135

Sensor MQ135 adalah transducer utama yang digunakan dalam rangkaian ini, yang merupakan sebuah sensor kimia atau gas sensor. Sensor ini mempunyai nilai resistansi Rs yang akan berubah bila terkena gas dan juga mempunyai sebuah pemanas (heater) digunakan untuk membersihkan ruangan sensor dari kontaminasi udara luar. Sensor kualitas udara MQ-135 adalah sensor yang memonitor kualitas udara untuk mendeteksi gas amonia (NH3), natrium-(di)oksida (NO2), alkohol/ethanol (C2H5OH), benzena(C6H6), karbon dioksida (CO2), gas belerang/sulfurhidroksida (H2S) dan asap/gas-gas lainnya di udara. Sensor ini melaporkan hasil deteksi kualitas udara berupa perubahan nilai resistensi analog di pin keluarannya. Pin keluaran ini bisa disambungkan dengan pin ADC (analogto-digital converter) pada mikrokontroler/pin analog-input Arduino dengan menambahkan satu buah resistor saja (berfungsi sebagai pembagi tegangan/voltagedivider). Analog To Digital Converter (ADC) adalah perangkat elektronika yang berfungsi untuk mengubah sinyal analog (sinyal kontinyu) menjadi sinyal digital. Perangkat ADC dapat berbentuk suatu modul atau rangkaian elektronika maupun suatu chip IC. ADC berfungsi sebagai jembatan pemrosesan sinyal analog oleh sistem digital.  

Grafik respon sensor MQ135




 

4. Percobaan[Kembali]

a. Prosedur
1. Siapkan komponen yang diperlukan
2. Susunlah rangkaian sesuai dngan panduan
3. Inputkan codingan pada software arduino IDE
4. Running rangkaian 
 
b. Handware dan Diagram Blok



c. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

Pada rangkaian Smart Bathroom ini menggunakan tiga buah sensor. Untuk yang pertama itu sensor PIR yang akan diletakkan di atas pintu luar dan berfungsi sebagai pendeteksi adanya orang yang akan masuk. Jika PIR sensor mendeteksi adanya orang masuk maka lampu/LED pada ruangan akan menyala. Untuk selanjutnya jika lampu/LED menyala maka akan dideteksi oleh LDR Sensor yang akan mengaktifkan motor untuk menyiram kloset. Kemudian jika ingin menghidupkan kran pada kloset apabila terdapat tangan yang dideteksi oleh sensor ultrasonik, maka output dari sensor ultrasonik yaitu motor akan membuka kran air pada bak mandi kamar mandi.
 
d. Flowchart dan Listing Program
  • Flowchart







  • Listing Program 
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <Servo.h>

Servo myServo1;
Servo myServo2;
Servo myServo3;

int sPIR = 10;
int sInfra = 11;
int sTouch = 12;

int oMotor = 4;
int oLamp = 8;

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 20, 4);

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  pinMode(sPIR, INPUT);
  pinMode(sInfra, INPUT);
  pinMode(sTouch, INPUT);
  pinMode(oMotor, OUTPUT);
  pinMode(oLamp, OUTPUT);

  myServo1.attach(2);
  myServo2.attach(7);
  myServo3.attach(13);
  lcd.begin();

}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  int a = digitalRead(sPIR);
  int b = digitalRead(sInfra);
  int c = digitalRead(sTouch);
  int sJarak = analogRead(A0);
  int sSuhu = analogRead(A1);
  float sAmonia = analogRead(A2);
  float x = (sAmonia / 1023) * 100;

  //Sensor Amonia
  if (x <= 2.5) {
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print(x);
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print("Urine Tidak Normal ");
    lcd.setCursor(0, 2);
    lcd.print("(Potensi Kerusakan");
    lcd.setCursor(0, 3);
    lcd.print("Ginjal)");
  } else if (x > 2.5 && x < 4.5) {
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print(x);
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print("Urine Normal        ");
    lcd.setCursor(0, 2);
    lcd.print("                    ");
    lcd.setCursor(0, 3);
    lcd.print("                ");
  } else {
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print(x);
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print("Urine Tidak Normal ");
    lcd.setCursor(0, 2);
    lcd.print("(Dehidrasi)        ");
    lcd.setCursor(0, 3);
    lcd.print("               ");
  }

  //Sensor Jarak
  if (sJarak < 193) {
    myServo1.write(0);

  } else {
    myServo1.write(0);
    myServo1.write(90);
  }

  //Sensor Suhu
  if (sSuhu > 52) {
    digitalWrite(oMotor, HIGH);
    delay(100);
  } else {
    digitalWrite(oMotor, LOW);
    delay(100);
  }

  // Sensor PIR
  if ( a == HIGH) {
    digitalWrite(oLamp, HIGH);
  } else {
    digitalWrite(oLamp, LOW);
  }

  //Sensor Infrared
  if ( b == HIGH) {
    myServo2.write(0);
  } else {
    myServo2.write(0);
    myServo2.write(90);
  }

  //Sensor PIR
  if ( c == HIGH) {
    myServo3.write(0);
  } else {
    myServo3.write(0);
    myServo3.write(90);

  }

}

Penjelasan:

#include <Wire.h> #include <LiquidCrystal_I2C.h> #include <Servo.h> Servo myServo1; Servo myServo2; Servo myServo3; int sPIR = 10; int sInfra = 11; int sTouch = 12; int oMotor = 4; int oLamp = 8; LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 20, 4);

  1. Include Libraries:

    • #include <Wire.h>: Mengimpor library untuk komunikasi I2C.
    • #include <LiquidCrystal_I2C.h>: Mengimpor library untuk menggunakan tampilan LCD berbasis I2C.
    • #include <Servo.h>: Library ini memungkinkan pengendalian servo motor.

  2. Servo Objects dan Penetapan Pin:

    • Servo myServo1;, Servo myServo2;, Servo myServo3;: Deklarasi tiga objek Servo.
    • int sPIR = 10;, int sInfra = 11;, int sTouch = 12;: Penetapan pin untuk berbagai sensor (PIR sensor, Infrared sensor, Touch sensor).
    • int oMotor = 4;, int oLamp = 8;: Penetapan pin untuk perangkat keluaran (Motor dan Lampu).

  3. Inisialisasi LCD:

    • LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 20, 4);: Inisialisasi objek LiquidCrystal_I2C dengan alamat I2C 0x27, dan dimensi LCD 20x4.
void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  pinMode(sPIR, INPUT);
  pinMode(sInfra, INPUT);
  pinMode(sTouch, INPUT);
  pinMode(oMotor, OUTPUT);
  pinMode(oLamp, OUTPUT);

  myServo1.attach(2);
  myServo2.attach(7);
  myServo3.attach(13);
  lcd.begin();
}

Fungsi Setup:
  • pinMode(...): Mengonfigurasi pin yang ditentukan untuk berperilaku sebagai input atau output.
  • myServo1.attach(2);, myServo2.attach(7);, myServo3.attach(13);: Melampirkan servo motor ke pin yang sesuai.
  • lcd.begin();: Memulai LCD.

void loop() { // put your main code here, to run repeatedly: int a = digitalRead(sPIR); int b = digitalRead(sInfra); int c = digitalRead(sTouch); int sJarak = analogRead(A0); int sSuhu = analogRead(A1); float sAmonia = analogRead(A2); float x = (sAmonia / 1023) * 100;

Fungsi Loop:
  • digitalRead(...): Membaca status pin input digital (HIGH atau LOW).
  • analogRead(...): Membaca nilai dari pin analog yang ditentukan.
  • Perhitungan nilai persentase x berdasarkan pembacaan analog dari sensor amonia.
//Sensor Amonia if (x <= 2.5) { // Menampilkan di LCD untuk kadar amonia rendah } else if (x > 2.5 && x < 4.5) { // Menampilkan di LCD untuk kadar amonia normal } else { // Menampilkan di LCD untuk kadar amonia tinggi }

Kondisional Sensor Amonia:
  • Tampilan LCD yang berbeda ditetapkan berdasarkan tingkat amonia.

//Sensor Jarak if (sJarak < 193) { myServo1.write(0); } else { myServo1.write(0); myServo1.write(90); }

Kontrol Sensor Jarak:
  • Jika pembacaan jarak kurang dari 193, servo pertama diatur ke 0 derajat; jika tidak, diatur ke 90 derajat.

//Sensor Suhu if (sSuhu > 52) { digitalWrite(oMotor, HIGH); delay(100); } else { digitalWrite(oMotor, LOW); delay(100); }

Kontrol Sensor Suhu:
  • Jika pembacaan suhu lebih dari 52, motor dihidupkan; jika tidak, dimatikan.
// Sensor PIR if (a == HIGH) { digitalWrite(oLamp, HIGH); } else { digitalWrite(oLamp, LOW); }

Kontrol Sensor PIR:
  • Jika sensor PIR mendeteksi gerakan (HIGH), lampu dihidupkan; jika tidak, dimatikan.

//Sensor Infrared if (b == HIGH) { myServo2.write(0); } else { myServo2.write(0); myServo2.write(90); }

Kontrol Sensor Infrared:
  • Jika sensor infrared diaktifkan (HIGH), servo kedua diatur ke 0 derajat; jika tidak, diatur ke 90 derajat.

//Sensor PIR if (c == HIGH) { myServo3.write(0); } else { myServo3.write(0); myServo3.write(90); } }

Kontrol Sensor Sentuhan:
  • Jika sensor sentuhan diaktifkan (HIGH), servo ketiga diatur ke 0 derajat; jika tidak, diatur ke 90 derajat.

5. Video[Kembali]

Video Simulasi Rangkaian


Video Membuat Rangkaian





6. Download File[Kembali]



Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Postingan (Atom)

  BAHAN PRESENTASI UNTUK MATA KULIAH  SISTEM DIGITAL 2024     Nama : Salahuddin Al Ajubi NIM : 2210951006 Dosen Pengampu : Dr. Da...

  • (tanpa judul)
      BAHAN PRESENTASI UNTUK MATA KULIAH  SISTEM DIGITAL 2024     Nama : Salahuddin Al Ajubi NIM : 2210951006 Dosen Pengampu : Dr. Da...