MODUL PRAKTIKUM ELEKTRONIKA ELEKTRONIKA INDUSTRI ALARM WITH INFRA RED SENSOR
Disusun Oleh : MUKHLIZAR
20213048
JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2013
BAB I PENDAHULUAN
Belakangan yang mendorong diciptakannya Alarm With Infra Red Sensor adalah dari untuk membantu meringankan pekerjaan manusia kemajuan di bidang teknologi seperti untuk keamanan, peringatan dan lain sebagainya, sangat diperlukan alat keamanan pada di setiap tempat yang dianggap tidak boleh dimasuki oleh sembarang orang. orang. Teknologi yang menggunakan Infra Red dewasa ini sangat banyak baik untuk transfer data dalam HP, untuk internet serta belakangan yag lagi terkenal adalah alarm antimaling yang yang digunakan untuk kendaraan sehingga mobil tersebut aman bila di parkirkan di tempat-tempat yang belum diketahui aman atau tidaknya.Untuk komunikasi data atau untuk pengontrolan jarak jauh sekarang
banyak
infrared
sudah
banyak
ditinggalkan,
karena
banyak
mengalihkan ke Bluetooth yang mempunyai kecepatan transfer data yang lebih cepat. Tetapi infrared tetap masih banyak dipakai untuk remote control yang mempunyai jarak yang dekat seperti TV, mainan anak-anak dan lain sebagainya. Dari pemikiran ini maka ada ide untuk menciptakan sebuah alat Alarm dengan menggunakan Infra Red , yang lebih dikenal dengan nama Alarm With Infra Red Sensor . Karena alat alarm menggunakan inrared mengeluarkan biaya yang lebih murah dari pada menggunakan komponen-komponen komponen-komponen sensor yang lain.
BAB II LANDASAN TEORI
2.1.
Infra Red Sensor
Sebuah rangkaian Alarm menggunakan satu infra red dan satu led yang dapat juga digunakan sebagai menangkap suatu objek. Rangkaian Alarm With Infra Red Sensor menerima sinyal dari benda lain dengan cara
2.2. Komponen Pendukung Alarm With Infra Red Sensor
Pada rangkaian Alarm with infrared sensor diperlukan komponenkomponen yang dirangkai agar rangkaian dapat berfungsi sebagaimana mestinya. Komponen-komponen yang digunakan bisa dilihat seperti di bawah ini : 2.1.
Mikrokontroller Arduino Uno
Arduino Uno adalah
board
berbasis
mikrokontroler
pada
ATmega328. Board ini memiliki 14 digital input / output pin (dimana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM ), 6 input analog , 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack listrik tombol reset. Pin-pin ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, hanya terhubung ke komputer dengan kabel USB atau sumber tegangan bisa didapat dari adaptor AC-DC atau baterai untuk menggunakannya. Board Arduino Uno memiliki fitur-fitur baru sebagai berikut :
-
1,0 pinout: tambah SDA dan SCL pin yang dekat ke pin aref dan dua pin baru lainnya ditempatkan dekat ke pin RESET, dengan IO REF yang memungkinkan sebagai buffer untuk beradaptasi dengan tegangan yang disediakan dari board sistem.
Pengembangannya,
sistem
akan
lebih kompatibel
dengan Prosesor yang menggunakan AVR, yang beroperasi dengan 5V dan dengan Arduino Karena yang beroperasi dengan 3.3V. Yang kedua adalah pin tidak terhubung, yang disediakan untuk tujuan pengembangannya.
-
Circuit Reset Yang memungkinkan untuk mengembalikan fitur board ke pengaturan semula.
Gambar 1. Board Arduino Uno Deskripsi arduino Uno :
Arduino Uno memiliki fitur-fitur sebagai berikut
Tabel 1. Fitur-fitur Arduino Uno Mikrokontroller Operasi Voltage Input Voltage Input Voltage I/O Arus Flash Memory Bootloader EEPROM Kecepatan
Atmega328 5V 7-12 V (Rekomendasi) 6-20 V (limits) 14 pin (6 pin untuk PWM) 50 mA 32KB SRAM 2 KB 1 KB 2.2.1. Mhz
a. Catu Daya (Power)
Uno Arduino dapat diaktifkan melalui koneksi USB at au dengan catu daya eksternal. Sumber listrik dipilih secara otomatis. Eksternal (non- USB) daya dapat datang baik dari AC-DC adaptor atau baterai. Adaptor ini dapat dihubungkan dengan cara menghubungkannya plug pusat-positif 2.1mm ke dalam board colokan listrik. Lead dari baterai dapat dimasukkan ke dalam header pin Gnd dan Vin dari konektor Power. Board dapat beroperasi pada pasokan daya dari 6 - 20 volt. Jika diberikan dengan kurang dari 7V, bagaimanapun, pin 5V dapat menyuplai kurang dari 5 volt dan board mungkin tidak stabil. Jika menggunakan lebih dari 12V, regulator tegangan bisa panas dan merusak board. Rentang yang dianjurkan adalah 7 - 12 volt. Pin catu daya adalah sebagai berikut:
VIN. Tegangan
input
ke board Arduino ketika menggunakan
sumber daya eksternal (sebagai lawan dari 5 volt dari koneksi USB atau sumber daya lainnya diatur). Anda dapat menyediakan tegangan melalui pin ini, atau, jika memasok tegangan melalui colokan listrik, mengaksesnya melalui pin i ni.
5V. Catu daya diatur digunakan untuk daya mikrokontroler dan komponen lainnya di board. Hal ini dapat terjadi baik dari V IN melalui regulator on- board, atau diberikan oleh USB .
3,3V Pasokan yang dihasilkan oleh regulator on-board. Menarik arus maksimum adalah 50 mA.
GND
b. Memory
ATmega328 ini memiliki 32 KB dengan 0,5 KB digunakan untuk loading file. Ia juga memiliki 2 KB dari SRAM dan 1 KB dari EEPROM c.
Input & Output
Masing-masing dari 14 pin digital pada Uno dapat digunakan sebagai input atau output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Mereka beroperasi di 5 volt. Setiap
pin dapat memberikan atau menerima maksimum 40 mA dan memiliki resistor pull-up internal dari 20-50 KΩ. Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus:
Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirimkan (TX) data TTL serial. Pin ini terhubung ke pin yang sesuai dari chip ATmega8U2 USB-toSerial TTL.
Eksternal Interupsi: 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu interupsi pada nilai yang rendah, tepi naik atau jatuh, atau perubahan nilai. Lihat attachInterrupt () fungsi untuk rincian.
PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Menyediakan 8-bit output PWM dengan analogWrite () fungsi.
SPI: 10 (SS), 11 (mosi), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mendukung komunikasi SPI menggunakan perpustakaan SPI.
LED: 13. Ada built-in LED terhubung ke pin digital 13. Ketika pin adalah nilai TINGGI, LED menyala, ketika pin adalah RENDAH, itu off. Uno memiliki 6 input analog, diberi label A0 melalui A5,
masing-masing menyediakan 10 bit resolusi yaitu 1024 nilai yang berbeda. Secara default sistem mengukur dari tanah sampai 5 volt.
TWI: A4 atau SDA pin dan A5 atau SCL pin. Mendukung komunikasi TWI.
AReff . Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan analogReference ().
Reset. Lihat juga pemetaan antara pin Arduino dan ATmega328
port. Pemetaan untuk ATmega8, 168 dan 328 adalah identik. d. Komunikasi
Uno Arduino memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan
komputer,
Arduino
lain,
atau
mikrokontroler
lain.
ATmega328 ini menyediakan UART TTL (5V) komunikasi serial, yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan 1 (TX). Sebuah ATmega16U2 pada saluran board ini komunikasi serial melalui USB dan muncul sebagai com port virtual untuk perangkat lunak pada komputer. Firmware Arduino menggunakan USB driver standar COM, dan tidak ada driver eksternal yang dibutuhkan. Namun, pada Windows, file. Inf diperlukan. Perangkat lunak Arduino termasuk monitor serial yang memungkinkan data sederhana yang
akan
dikirim ke board Arduino. RX dan TX LED di board akan berkedip ketika data sedang dikirim melalui chip USB-to-serial dan koneksi USB ke komputer. ATmega328 ini juga mendukung komunikasi I2C (TWI) dan SPI. Fungsi ini digunakan untuk melakukan komunikasi inteface pada sistem.
e.
Programming
Arduino Uno dapat diprogram dengan perangkat lunak Arduino. Pilih Arduino Uno dari Tool lalu sesuaikan dengan mikrokontroler yang
digunakan.
ATmega328
pada
Arduino
Uno
memiliki
bootloader yang memungkinkan Anda untuk meng-upload program baru untuk itu tanpa menggunakan programmer hardware eksternal. Ini berkomunikasi menggunakan protocol dari bahas C. Sistem dapat menggunakan perangkat lunak FLIP Atmel (Windows)
atau
programmer DFU (Mac OS X dan Linux) untuk memuat firmware baru.
Atau
Anda
dapat
menggunakan
header
ISP
dengan
programmer eksternal. f.
Perangkat Lunak (Arduino IDE)
Lingkungan open-source Arduino memudahkan untuk menulis kode dan meng-upload ke board Arduino. Ini berjalan pada Windows, Mac OS X, dan Linux. Berdasarkan Pengolahan, avr-gcc, dan perangkat lunak sumber terbuka lainnya .
Gambar 2. Frame programming Arduino Uno
g. Otomatis Software Reset
Tombol reset Uno Arduino dirancang untuk menjalankan program yang tersimpan didalam mikrokontroller dari awal. Tombol reset terhubung ke Atmega328 melalui kapasitor 100nf. Setelah tombol reset ditekan cukup lama untuk me-reset chip, software IDE Arduino dapat juga berfungsi untuk meng-upload program dengan hanya menekan tombol upload di software IDE Arduino.
2.2.
Resistor
Resistor adalah suatu komponen elektronika yang fungsinya untuk
menghambat
arus
dan
tegangan
listrik.
Berdasarkan
jenisnya resistor dibagi menjadi dua jenis yaitu : Resistor Tetap dan Resistor Variabel. Dalam rangkaian Alarm yang kami buat menggunakan satu jenis resistor yaitu resistor tetap, jadi kami hanya membahas tentang resistor tetap saja. Resistor tetap adalah resistor yang memiliki hambatan tetap. Resistor memiliki batas kemampuan daya misalnya : 1,16 watt; 1,8 watt; dan sebagainya. Artinya resistor hanya dapat dioperasikan dengan daya maksimal sesuai dengan kemampuan dayanya Sedangkan transistor variabel adalah transistor
yang
bisa
diubah-ubah
menggunakanan pemutar
nilai
resistansi
dengan
yang telah disediakan seperti dalam
potensiometer. Sedangkan potensiometer
yang
proyek inni adalah potensio 10 K ohm.
Gambar 3. Resistor tetap
penulis
untuk
Bentuk fisik dari resistor tetap ini terdiri dari dua jenis yaitu ada yang memiliki empat buah gelang dan lima buah gelang seperti gambar diatas, tetapi untuk cara perhitungannya memiliki cara yang sama. Untuk mengetahui nilai hambatan suatu resistor dapat dilihat dari warna yang tertera pada bagian luar badan resistor tersebut yang berupa gelang warna. Keterangan dari gelang warna yang tertera pada resistor yaitu : ☞
Gelang pertama dan kedua menyatakan
angka
dari
resistor
tersebut ☞
Gelang ketiga menyatakan faktor pengali (banyaknya angka nol).
Gelang keempat menyatakan toleransi.
☞
Misalnya : Resistor dengan warna : hijau biru coklat emas Maka nilainya :5 6 101 5% Berarti nilai tersebut adalah = 560 ohm dengan toleransi sebesar 5%. Range hambatan resistor tersebut adalah = 560 ± 5% = 5% x 560 = 28 ohm = 560 – 28 sampai 560 +28 = 532 sampai 528 ohm Pada rangakaian 2 wire intercom yang kami buat menggunakan 4 buah resistor bernilai 1 kiloohm dan 2 buah resistor bernilai 1 megaohm.
Untuk resistor bernilai 1 kiloohm Resistor dengan warna : Merah Hitam KuningEmas Maka nilainya: 2 0 104 5% Berarti nilai tersebut adalah = 200000 ohm atau 200 kΩ dengan toleransi sebesar 5%. Range hambatannya adalah
= 200 kΩ ± 5% = 5% x 200 = 10 kΩ = 200 - 10 sampai 200 + 10 = 190 sampai 210 kiloohm
Sedangkan untuk resistor 1 MΩ Resistor dengan warna : Coklat Hitam Hijau Emas Maka nilainya: 1
105
0
Range hambatannya adalah
5%
= 1.000.000 ± 5% = 5% x 1.000.000 = 50.000 ohm = 1.000.000 – 50.000 sampai 1.000.000 + 50.000 = 950.000 sampai 1.050.000 ohm
Warna Hitam Coklat Merah Jingga Kuning Hijau Biru Ungu Abu-abu Putih Emas Perak Tak berwarna
Tabel 2. kode warna resistor Gelang ke1, 2, dan 3 4 0 X1 1 X 10 2 X 100 3 X 1000 4 X 10000 5 X 100000 6 X 1000000 7 X 10000000 8 X 100000000 9 X 1000000000 X 0.1 X 0.001 -
5 1% 2% 5% 10 % 20 %
Gelang ke-5 Gelang ke-4 Gelang ke-3 Gelang ke-2 Gelang ke-1 Gambar 4. Cincin pada resistor tetap
2.3.
Photo Dioda
Photo Diode adalah jenis dioda yang berfungsi mendeteksi cahaya. Berbeda dengan dioda biasa, komponen elektronika ini akan mengubah cahaya menjadi arus listrik. Cahaya yang dapat dideteksi oleh dioda foto ini mulai dari cahaya infra merah, cahaya tampak, ultra ungu sampai dengan sinar-X. Aplikasi dioda foto mulai dari penghitung kendaraan di jalan umum secara otomatis, pengukur cahaya pada kamera serta beberapa peralatan di bidang medis. Alat yang mirip dengan Dioda foto adalah Transistor foto ( Phototransistor ). Transistor foto ini pada dasarnya adalah jenis transistor bipolar yang menggunakan kontak ( junction) basecollector untuk menerima cahaya. Komponen ini mempunyai sensitivitas yang lebih baik jika dibandingkan dengan Dioda Foto. Hal ini disebabkan karena elektron yang ditimbulkan oleh foton
cahaya pada junction ini di-injeksikan di bagian Base dan diperkuat di bagian Kolektornya. Namun demikian, waktu photo-transistor
secara
respons
dari
umum akan lebih lambat dari pada
photodioda. 2.4.
Buzzer
Buzzer adalah komponen yang dapat mengeluarkan suara yang cukup penting untuk digunakan dalam rangkaian alarm with infrared sensor, karena buzzer merupakan komponen output yang dapat membuktikan bahwa rangkaian tersebut menyala atau tidak. Untuk jenis buzzer yang kita gunakan buzzer 6 - 12 volt. Tetapi untuk yang lainnya buzzer bisa diganti dengan menggunakan speaker atau Pengeras suara atau juga dikenal dalam bahasa Inggris sebagai loud speaker atau speaker saja adalah komponen elektronika yang menerima sinyal masukan dan memberikan respon keluaran berupa
frekuensi
audio
(suara)
dengan
cara
komponennya yang berbentuk selaput.
Gambar 5. Buzzer (Speaker)
menggetarkan
BAB III PEMBAHASAN
3.1. Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah: 1.
Arduino Uno board
2.
LED merah
3.
Buzzer atau speaker, 6 – 12 V
4.
Photodioda
5.
Infra red
6.
Ditambah dengan kabel secukupnya Kemudian ditrangkai seperti pada gambar. 6, sehingga alat siap untuk
digunakan. 3.2. Analisis Rangkaian Secara Blok Diagram
Pada rangkaian Alarm With Infra Red Sensor, akan diterangkan cara kerja atau analisis alat ini secara diagram blok. Cara kerja diagram saat dinyalakan, alarm yang sangat sederhana dan terbatas dengan jarak yang relative pendek yaitu memiliki panjang gelombang antara 700 nm dan 1 mm.
Input (Infra red)
Photodioda (mengubah cahaya menjadi sinyal listrik
Mikrokontroller (Arduino Uno)
Photodioda (mengubah cahaya menjadi sinyal listrik
Sedangkan data pengamatan yang diambil dengan menggunakan serial monitor, didapat data dengan dua kondisi LED yang berbeda sebagai berikut: Kondisi LED: PIN 2
OFF 0.49 V
ON 4.99 V
3.3. Analisa Rangkaian
Gambar 6. Skema rangkaian Pada rangkaian ini, cahaya dipancarkan oleh infra red menentukan keputusan yang akan ditentukan oleh mikrokontroller apakah akan membunyikan buzzer atau tidak. Jika cahaya yang dipancarkan oleh infra red terputus (tidak diterima oleh photodiode), maka mikrokontroller akan melewatkan sinyal listrik untuk mengaktifkan buzzer dan led merah.
3.4. Langkah-langkah Percobaan
Untuk dapat melaksanakan percobaan ini, maka perlu kita merangkai komponen terlebih dahulu yaitu: a. Hubungkan resistor 1K pada kaki positif IR, hubungkan pula resistor 1K yang lain pada kaki negatif photodiode agar pembacaannya menjadi reverse untuk tegangan yang dihasilkan
akibat intensitas cahaya yang diterima. b. Hubungkan kaki positif IR dan kaki negatif photodiode, dan kemudian sambungkan ke pin 5V pada arduino. c. Sambungkan ke pin 2 pada arduino, sambungan antara resistor kan kaki negatif photodioda untuk serial data yang akan dijadikan patokan HIGH atau LOW sensor. d.
Hubungkan kabel merah dari buzzer ke pin 10 di arduino, sedangkan kabel hitam di pin GND (ground).
e. Hubungkan kaki positif led merah ke pin 13 arduino, dan kaki negatif di pin GND f. Hubungkan kabel USB untuk memulai pemrograman agar rangkaian berjalan sesuai yang kita inginkan. g. Jika pemrograman sudah selesai dilakukan, maka coba berikan halangan agar cahaya tidak diterima oleh photodioda. Jika buzzer tidak berbunyi, cek lagi apakah kabelnya sudah tersambung dengan benar. h. Jika led dan buzzer sudah aktif, maka rangkaian ini siap untuk digunakan.
3.5. List Program
/* ELEKTRONIKA INDUSTRI ALARM WITH INFRA RED Oleh : MUKHLIZAR, NIM. 20213048 Tugas : Modul Praktikum Dosen : Prof. Mitra Djamal */ int ledPin = 13; int inputPin = 2; int sensorState = LOW; int val = 0; int pinSpeaker = 10;
// Pin untuk LED // input Pin untuk sensor // Asumsikan keadaan cahaya tidak terputus // variabel status pembacaan inputan pin //settingan speaker di PWM pin (digital 9, 10, or 11)
void setup() { pinMode(ledPin, OUTPUT); // deklarasi led sebagai output pinMode(inputPin, INPUT); // deklarasi sensor sebagai input pinMode(pinSpeaker, OUTPUT); Serial.begin(9600); } void loop(){ val = digitalRead(inputPin); // baca nilai input if (val == HIGH) { // check apakah input HIGH digitalWrite(ledPin, HIGH); // menghidupkan LED playTone(300, 160); delay(150);
if (sensorState == LOW) { Serial.println("Pergerakan terdeteksi!"); pirState = HIGH; } } else { digitalWrite(ledPin, LOW); // mematikan LED playTone(0, 0); delay(300); if (sensorState == HIGH){ Serial.println("Motion ended!"); sensorState = LOW; } } }
// durasi dalam milisekon, frekuensis dalam hertz void playTone(long duration, int freq) { duration *= 1000; int period = (1.0 / freq) * 1000000; long elapsed_time = 0; while (elapsed_time < duration) { digitalWrite(pinSpeaker,HIGH); delayMicroseconds(period / 2); digitalWrite(pinSpeaker, LOW); delayMicroseconds(period / 2); elapsed_time += (period); } }
Gambar 7. Hasil serial monitor
BAB IV KESIMPULAN
4.1. Kesimpulan
Telah dirancang sebuah rangkaian sensor photodioda untuk mendeteksi pergerakan yang disebabkan oleh terputusnya sinyal yang terfokuskan pada photodioda. Rangkaian ini sangat sederhana dengan menggabungkan pada sebuah mikrokontroller arduino uno. Arduino Uno sangat direkomendasikan dalam percobaan ini, dikarenakan softwarenya yang open source dan mudah untuk dimengerti.
DAFTAR PUSTAKA
Aksin M, 2003, Merancang PCB sendiri, Semarang: Effhar Offset Andri, 2013, Pengenalan Arduino http://andri_mz.staff.ipb.ac.id/arduino/ (diakses: 31 Desember 2013, Pukul 17.37) Malvino Alber Paul, 2003, Prinsip-Prinsip Elektronika 1, Jakarta: Salemba Teknika N Narayan, Rao Pantur Silaban, 2007, Elemen-elemen Elektronika, Edisi Pertama, Jakarta: Erlangga Rusmadi, Dedy, 1994, Mengenal Teknik Elektronika, Bandung: Pionir Jaya Yohannes, H. C, Indonesia
1979, Dasar-Dasar
Elektronika,
Yogyakarta:
Zam, Efvy Zamidra, 2002, Mudah Menguasai Elektronika, Surabaya: Indah
Ghalia
