SMART GARAGE SYSTEM
Di era digital saat ini, efisiensi dan keamanan menjadi dua aspek penting dalam kehidupan sehari-hari, termasuk dalam pengelolaan garasi. Banyak rumah dan gedung perkantoran kini dilengkapi dengan garasi pintar yang dapat mengontrol akses masuk dan keluar kendaraan secara otomatis. Namun, sistem yang ada sering kali mahal dan tidak fleksibel untuk dikembangkan sesuai dengan kebutuhan spesifik pengguna.
Untuk
mengatasi permasalahan di atas, proyek ini bertujuan untuk mengembangkan sebuah
sistem garasi pintar yang tidak hanya efisien dan aman, tetapi juga hemat biaya
dan mudah diadaptasi. Sistem ini menggunakan sensor dan aktuator yang dikontrol
oleh arduino dengan komunikasi data melalui protokol UART, yang sangat cocok
untuk skenario di mana hanya diperlukan komunikasi serial asinkron sederhana
antara dua perangkat, hanya memerlukan dua jalur sinyal (Tx dan Rx) untuk
komunikasi full duplex, yang mengurangi kebutuhan pin pada Arduino dan
memudahkan pengkabelan, ekonomis dan mudah disesuaikan.
2. Tujuan [back]
2. Baterai
Microcontroller | ATmega328P – 8 bit AVR family microcontroller |
Operating Voltage | 5V |
Recommended Input Voltage | 7-12V |
Input Voltage Limits | 6-20V |
Analog Input Pins | 6 (A0 – A5) |
Digital I/O Pins | 14 (Out of which 6 provide PWM output) |
DC Current on I/O Pins | 40 mA |
DC Current on 3.3V Pin | 50 mA |
Flash Memory | 32 KB (0.5 KB is used for Bootloader) |
SRAM | 2 KB |
EEPROM | 1 KB |
Frequency (Clock Speed) | 16 MHz |
Pin Category | Pin Name |
Power | Vin, 3.3V, 5V, GND |
Reset | Reset |
Analog Pins | A0 – A5 |
Input/Output Pins | Digital Pins 0 - 13 |
Serial | 0(Rx), 1(Tx) |
External Interrupts | 2, 3 |
PWM | 3, 5, 6, 9, 11 |
SPI | 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO) and 13 (SCK) |
Inbuilt LED | 13 |
TWI | A4 (SDA), A5 (SCA) |
AREF | AREF |
Features and Specifications :
- Impedance:≤500Ω;
- Voltage:≤30Vp-p;
- Operating temperature:-20°C~+60°C
- Storage temperature:-30°C~+70°C
- Low Soldering temperature
- Strain sensitivity: 5V/µƐ
- Material: Quartz (mostly used)
Spesifikasi:
Sensitivitas bisa diatur (stel potensiometer warna biru)
Tegangan kerja 3.3V-5V
Output bentuk digital (0 dan 1, tinggi dan rendah)
Dengan lobang baut utk instalasi
Ukuran papan PCB 3.4cm x 1.6cm
Interface:
1. VCC: tegangan input 3.3V-5V
2. GND: ground
3. DO : digital output (0 dan 1)
Spesifikasi: - Konsumsi daya sangat sedikit - Tegangan: 2-5.5V DC (optimal 3v) - Dapat menggantikan fungsi tombol saklar - Dilengkapi 4 buah lubang baut M2 - Ukuran: 24x24x7.2mm - Output high VOH: 0.8VCC (typical) -. Output low VOL: 0.3VCC (max)
Spesifikasi (HC SR-04) :
- Operating voltage: +5V
- Theoretical Measuring Distance: 2cm to 450cm
- Practical Measuring Distance: 2cm to 80cm
- Accuracy: 3mm
- Measuring angle covered: <15°
- Operating Current: <15mA
- Operating Frequency: 40Hz
Spesifikasi :
- Tipe : Flame sensor isi 5 sensor
- Vin : DC 3.3V-9V
- Range sensor : 120°
- Output : Digital
- Tiap sensor memiliki lampu indikator
- Mendeteksi api lilin dengan range panjang gelombang 700-1100nm
- Dimensi : panjang 4 cm x lebar 4 cm
- Berat : 50 gram
Spesifikasi :
- Rated Voltage : 6V DC
- Operating Voltage : 4 to 8V DC
- Rated Current* : ≤30mA
- Sound Output at 10cm* : ≥85dB
- Resonant Frequency : 2300 ±300Hz
- Tone : Continuous
- Operating Temperature : -25°C to +80°C
- Storage Temperature : -30°C to +85°C
- Weight : 2g
Konfigurasi Pin :
Pin 1 : Positive
Pin 2 : Negative
- 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
LCD atau Liquid Crystal Display adalah suatu jenis media display (tampilan) yang menggunakan kristal cair (liquid crystal) untuk menghasilkan gambar yang terlihat. Teknologi Liquid Crystal Display (LCD) atau Penampil Kristal Cair sudah banyak digunakan pada produk-produk seperti layar Laptop, layar Ponsel, layar Kalkulator, layar Jam Digital, layar Multimeter, Monitor Komputer, Televisi, layar Game portabel, layar Thermometer Digital dan produk-produk elektronik lainnya.
2. Effective display area : 61W x 15.8H mm
3. Character size ( 5 x 7 dots ) : 2.96W X 4.86H mm
4. Character pitch : 3.55 mm
5. Dot size : 0.56W x 0.66H mm
6. Weight : about 35g
- Rentang resistansi: 10Ω-20KΩ
- Toleransi ketahanan: +/-5%
- Total mekanik perjalanan: 300
- Peringkat daya: 1.2 w
Spesifikasi :
- Trigger Voltage (Voltage across coil) : 5V 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)
Konfigurasi Pin
- Coil End 1 : Used to trigger(On/Off) the Relay, Normally one end is connected to 5V and the other end to ground.
- Coil End 2 : Used to trigger(On/Off) the Relay, Normally one end is connected to 5V and the other end to ground.
- Common (COM) : Common is connected to one End of the Load that is to be controlled.
- Normally Close (NC) : The other end of the load is either connected to NO or NC. If connected to NC the load remains connected before trigger.
- Normally Open (NO) : The other end of the load is either connected to NO or NC. If connected to NO the load remains disconnected before trigger.
PWM (Pulse Width Modulation)
PWM (Pulse Width Modulation) adalah salah satu teknik
modulasi dengan mengubah lebar pulsa (duty cylce) dengan nilai amplitudo dan
frekuensi yang tetap. Satu siklus pulsa merupakan kondisi high kemudian berada
di zona transisi ke kondisi low. Lebar pulsa PWM berbanding lurus dengan
amplitudo sinyal asli yang belum termodulasi.
Duty Cycle adalah perbandingan antara waktu ON (lebar
pulsa High) dengan perioda. Duty Cycle biasanya dinyatakan dalam bentuk persen
(%).
Gambar 1. Duty Cycle
· Duty
Cycle = tON / ttotal
· tON
= Waktu ON atau Waktu dimana tegangan keluaran berada pada posisi tinggi (high
atau 1)
· tOFF
= Waktu OFF atau Waktu dimana tegangan keluaran berada pada posisi rendah (low
atau 0)
· ttotal
= Waktu satu siklus atau penjumlahan antara tON dengan tOFF atau disebut juga
dengan “periode satu gelombang”
Pada board
Arduino Uno, pin yang bisa dimanfaatkan untuk PWM adalah pin yang diberi tanda
tilde (~), yaitu pin 3, 5, 6, 9, 10, dan pin 11. Pin-pin tersebut merupakan pin
yang bisa difungsikan untuk input analog atau output analog. Oleh sebab itu,
jika akan menggunakan PWM pada pin ini, bisa dilakukan dengan perintah
analogWrite();
PWM pada arduino bekerja pada frekuensi 500Hz, artinya 500 siklus/ketukan dalam satu detik. Untuk setiap siklus, kita bisa memberi nilai dari 0 hingga 255. Ketika kita memberikan angka 0, berarti pada pin tersebut tidak akan pernah bernilai 5 volt (pin selalu bernilai 0 volt). Sedangkan jika kita memberikan nilai 255, maka sepanjang siklus akan bernilai 5 volt (tidak pernah 0 volt). Jika kita memberikan nilai 127 (kita anggap setengah dari 0 hingga 255, atau 50% dari 255), maka setengah siklus akan bernilai 5 volt, dan setengah siklus lagi akan bernilai 0 volt. Sedangkan jika jika memberikan 25% dari 255 (1/4 * 255 atau 64), maka 1/4 siklus akan bernilai 5 volt, dan 3/4 sisanya akan bernilai 0 volt, dan ini akan terjadi 500 kali dalam 1 detik.
Gambar 2. Siklus Sinyal PWM pada Arduino
ADC (Analog 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);
MIKROKONTROLLER (ARDUINO UNO)
Arduino Uno adalah salah satu papan mikrokontroller
yang paling populer dan banyak digunakan dalam komunitas elektronika dan
pemrograman. Dikembangkan berdasarkan platform open-source, Arduino Uno
dirancang untuk memudahkan pengembangan berbagai proyek elektronika. Berikut
merupakan gambar konfigurasi pin beserta penjelasan Arduino Uno :
1) Power
USB, fungsi dari power usb pada modul Arduino adalah
sebagai berikut:
-
Media pemberi tegangan listrik ke Arduino
-
Media tempat memasukkan program dari komputer ke
Arduino
-
Sebagai media untuk komunikasi serial antara komputer
dan Arduino R3 maupun sebaliknya.
2) Crystal
Oscillator, fungsi crystal oscillator adalah sebagai jantung
Arduino yang membuat dan mengirimkan detak ke mikrokontroler agar beroperasi
setiap detaknya.
3) Voltage
Regulator, berfungsi menstabilkan tegangan listrik yang masuk
ke Arduino.
4) Power
Jack, fungsi dari power jack pada modul Arduino adalah
sebagai media pemberi tegangan listrik ke Arduino apabila tak ingin menggunakan
Power USB.
5) Pin
Reset, berfungsi untuk mereset Arduino agar program dimulai
dari awal. Cara penggunannya yaitu dengan menghubungkan pin reset ini langsung
ke ground.
6) Pin
Tegangan 3,3 Volt, berfungsi sebagai pin positif untuk komponen yang
menggunakan tegangan 3,3 volt.
7) Pin
Tegangan 5 Volt, berfungsi sebagai pin positif untuk komponen yang
menggunakan tegangan 5 volt. Pin 5 volt sering juga disebut pin VCC.
8) Pin
Ground (GND), fungsi pin GND adalah sebagai pin negatif pada tiap
komponen yang dihubungkan ke Arduino.
9) Pin
Penambah Tegangan (VIN), berfungsi sebagai media pemasok listrik tambahan
dari luar sebesar 5 volt bila tak ingin menggunakan Power USB atau Power Jack.
10) Pin
Analog, berfungsi membaca tegangan dan sinyal analog dari
berbagai jenis sensor untuk diubah ke nilai digital.
11) Main
Microcontroller, berfungsi sebagai otak yang mengatur pin-pin pada
Arduino.
12) Tombol
Reset, komponen pendukung Arduino yang berfungsi untuk
mengulang program dari awal dengan cara menekan tombol.
13) Pin
ICSP (In-Circuit Serial Programming), berfungsi
untuk memprogram mikrokontroler seperti Atmega328 melalui jalur USB Atmega16U2.
14) Lampu
Indikator Power, berfungsi sebagai indikator bahwa Arduino sudah
mendapatkan suplai tegangan listrik yang baik.
15) Lampu
TX (transmit), berfungsi sebagai penanda bahwa sedang terjadi
pengiriman data dalam komunikasi serial.
16) Lampu
RX (receive), berfungsi sebagai penanda bahwa sedang terjadi
penerimaan data dalam komunikasi serial
17) Pin
Input/Output Digital, berfungsi untuk membaca nilai logika 1 dan 0 atau
mengendalikan komponen output lain seperti LED, relay, atau sejenisnya. Pin ini
termasuk paling banyak digunakan saat membuat rangkaian.
Untuk pin yang berlambang “~” artinya dapat digunakan
untuk membangkitkan PWM (Pulse With Modulation) yang fungsinya bisa mengatur
tegangan output. Biasanya digunakan untuk mengatur kecepatan kipas atau
mengatur terangnya cahaya lampu.
18) Pin
AREF (Analog Reference), fungsi pin Arduino Uno yang satu ini untuk mengatur
tegangan referensi eksternal yang biasanya berada di kisaran 0 sampai 5 volt.
19) Pin
SDA (Serial Data), berfungsi untuk menghantarkan data dari modul I2C
atau yang sejenisnya.
20) Pin
SCL (Serial Clock), berfungsi untuk menghantarkan sinyal waktu (clock)
dari modul I2C ke Arduino.
KOMUNIKASI ARDUINO
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.
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) Serial
Peripheral Interface (SPI)
Serial Peripheral Interface (SPI) merupakan salah satu
mode komunikasi serial synchrounous kecepatan tinggi yang dimiliki oleh ATmega
328. Komunikasi SPI membutuhkan 3 jalur yaitu MOSI, MISO, dan SCK. Melalui
komunikasi ini data dapat saling dikirimkan baik antara mikrokontroller maupun
antara mikrokontroller dengan peripheral lain di luar mikrokontroler.
· MOSI
: Master Output Slave Input Artinya jika dikonfigurasi sebagai master maka pin
MOSI sebagai output tetapi jika dikonfigurasi sebagai slave maka pin MOSI
sebagai input.
· MISO
: Master Input Slave Output Artinya jika dikonfigurasi sebagai master maka pin
MISO sebagai input tetapi jika dikonfigurasi sebagai slave maka pin MISO
sebagai output.
· SCLK
: Clock Jika dikonfigurasi sebagai master maka pin CLK berlaku sebagai output
tetapi jika dikonfigurasi sebagai slave maka pin CLK berlaku sebagai input.
· SS/CS
: Slave Select/ Chip Select adalah jalur master memilih slave mana yang akan
dikirimkan data.
Cara
Kerja Komunikasi SPI :
Sinyal clock dialirkan dari master ke slave yang
berfungsi untuk sinkronisasi. Master dapat memilih slave mana yang akan
dikirimkan data melalui slave select, kemudian data dikirimkan dari master ke
slave melalui MOSI. Jika master butuh respon data maka slave akan mentransfer
data ke master melalui MISO
3) Inter
Integrated Circuit (I2C)
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.
PIEZOELECTRIC SENSOR
Sensor piezoelektrik merupakan bagian penting dari
teknologi modern dan memiliki banyak aplikasi. Sensor piezoelektrik adalah
jenis sensor yang memanfaatkan efek piezoelektrik untuk mengukur perubahan tekanan,
getaran, atau kekuatan. Bahan piezoelektrik adalah bahan yang menghasilkan
tegangan listrik ketika diberi tekanan atau ditekan. Koefisien muatan
piezoelektrik memiliki rentang nilai antara 1 hingga 100 pico coloumb/Newton.
Cara Kerja Sensor
Piezoelectric:
Sensor piezoelektrik dapat mengukur dua besaran fisik,
yaitu percepatan dan tekanan. Baik sensor tekanan maupun akselerometer bekerja
dengan prinsip piezoelektrik yang sama, namun keduanya memiliki perbedaan utama
dalam cara penerapan gaya pada elemen detektornya.
Pada sensor tekanan, terdapat membran tipis yang
ditempatkan di atas material padat untuk mentransfer gaya yang diterapkan ke
elemen piezoelektrik. Ketika ada tekanan pada membran tipis tersebut, bahan
piezoelektrik akan timbul dan menghasilkan tegangan listrik. Besarnya tegangan
listrik yang dihasilkan setara dengan jumlah tekanan yang diberikan.
Sementara itu, pada akselerometer, massa seismik
melekat pada elemen kristal untuk mentransfer gaya yang diberikan ke bahan
piezoelektrik. Ketika ada gerakan yang diterapkan, beban massa seismik tersebut
menjadi bahan piezoelektrik menurut hukum kedua Newton tentang gerak. Bahan
piezoelektrik menghasilkan muatan yang digunakan untuk kalibrasi gerakan. Untuk
mengkompensasi getaran yang tidak diinginkan dan membantu menunjukkan pembacaan
yang akurat, elemen kompensasi akselerasi digunakan bersama dengan sensor
tekanan.
Sound Sensor berfungsi untuk mendeteksi suara dan juga dapat mengubah
sinyal suara menjadi sinyal elektrik sehingga dapat diproses untuk penggunaan
selanjutnya. Modul Sensor Suara FC-04 yang dapat mendeteksi intensitas suara
sekeliling, mengidentifikasi keberadaan atau ketidakberadaan suara (berdasarkan
prinsip getaran suara).
Catatan:
1. Modul
sensor suara sensitif terhadap intensitas suara sekitar lingkungan.
2. Ketika
intensitas suara lebih kecil dari nilai yang ditentukan, DO menghasilkan nilai
tinggi. Ketika intensitas suara luar lebih besar dari nilai yang ditentukan, DO
menghasilkan nilai rendah.
3. Port DO
dapat dihubungkan secara langsung dengan microcontroller untuk mendeteksi nilai
tinggi dan rendah, sehingga dapat mendeteksi suara sekitar.
4. Digital
output DO pada modul dapat difungsikan langsung sebagai saklar yang diaktifasi
oleh suara (voice-activated switch)
Tabel Jenis
bunyi dan Kekerasan Bunyi
TOUCH SENSOR
Touch Sensor atau Sensor Sentuh adalah sensor
elektronik yang dapat mendeteksi sentuhan. Sensor Sentuh ini pada dasarnya
beroperasi sebagai sakelar apabila disentuh, seperti sakelar pada lampu, layar
sentuh ponsel dan lain sebagainya. Sensor Sentuh ini dikenal juga sebagai
Sensor Taktil (Tactile Sensor). Seiring dengan perkembangan teknologi, sensor
sentuh ini semakin banyak digunakan dan telah menggeser peranan sakelar mekanik
pada perangkat-perangkat elektronik.
Sensor sentuh merupakan sebuah saklar yang cara
penggunaanya dengan cara disentuh menggunakan jari. Ketika sensor ini disentuh
maka sensor akan bernilai HIGH, karena tubuh manusia terdapat aliran listrik
sehingga sensor ini dapat bekerja. Sensor ini dapat kita gunakan untuk
menyalakan lampu, motor, membuka pintu dan masih banyak lainnya.
Dalam keadaan IDLE output yang dihasilkan adalah
LOW (konsumsi daya sangat kecil) sedangkan saat ada jari yang menyentuh modul
ini output yang dihasilkan adalah HIGH. Jika tidak ada aktifitas lebih dari 12
detik maka modul otomatis akan kembali ke mode IDLE (hemat daya).
Modul dapat dipasang di belakang permukaan plastik,
kaca dan bahan non-logam lainnya untuk menutupi permukaan sensor. Selain itu,
jika kita dapat mengatur posisi yang tepat untuk sentuhan, kita juga dapat
menyembunyikannya di dalam dinding, meja dan bagian tombol tersembunyi lainnya.
Cara kerja:
1. Dalam
keadaan normal, modul menghasilkan sinyal low (hemat daya).
2. Dilengkapi
4 lobang baut untuk memudahkan pemasangan
3. Jika tidak
disentuh lagi selama 12 detik kembali ke mode hemat energi.
Kelebihan:
- Konsumsi
daya yang rendah
- Bisa
menerima tegangan dari 2 ~ 5.5V DC
- Dapat
menggantikan fungsi saklar tradisional
Rumus Tegangan
sentuh maksimal:
𝐸𝑆 = 𝐼𝑘( 𝑅𝑘 + 1.5 𝜌𝑠)
Ket: 𝐼𝑘 = Arus
fibrilasi
𝑅𝑘 = Nilai
tahanan pada badan manusia
𝜌𝑠 = Tahanan
Jenis tanah
ULTRASONIC SENSOR
Sensor ultrasonik merupakan sensor yang menggunakan
gelombang ultrasonik. Gelombang ultrasonik yaitu gelombang yang umum digunakan
untuk mendeteksi keberadaan suatu benda dengan memperkirakan jarak antara
sensor dan benda tersebut. Sensor ini berfungsi untuk mengubah besaran fisis
(bunyi) menjadi besaran listrik begitu pula sebaliknya.
Sensor ultrasonik HC-SR04 merupakan sensor siap pakai
yang berfungsi sebagai pengirim, penerima dan pengontrol gelombang ultrasonik.
Sensor ini bisa digunakan untuk mengukur jarak benda dari 2 cm – 4 m dengan
akurasi 3 mm. Sensor ultrasonik memiliki 4 pin, pin Vcc, Gnd, Trigger, dan
Echo. Pin Vcc digunakan sebagai listrik positif dan Gnd sebagai ground. Pin
Trigger digunakan untuk trigger keluarnya sinyal dari sensor dan pin Echo untuk
menangkap sinyal pantul dari benda.
Cara menggunakan sensor ini yaitu ketika diberikan
tegangan positif pada pin Trigger selama 10uS, maka sensor akan mengirimkan 8
step sinyal ultrasonik dengan frekuensi 40 kHz. Selanjutnya, sinyal akan
diterima pada pin Echo. Untuk mengukur jarak benda yang memantulkan sinyal
tersebut, maka selisih waktu ketika mengirim dan menerima sinyal digunakan
untuk menentukan jarak benda tersebut.
Grafk HC SR-04 Ultrasonic Sensor
PIR SENSOR
Sensor PIR atau disebut juga dengan Passive Infra Red
merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra
merah dari suatu object. Sesuai dengan namanya sensor PIR bersifat pasif, yang
berarti sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah melainkan hanya dapat
menerima radiasi sinar infra merah dari luar.
Sensor PIR sendiri memiliki dua slot di dalamnya,
setiap slot terbuat dari bahan khusus
- -PIR
(Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Di
dalam sensor
- -PIR
ini terdapat bagianbagian yang mempunyai perannya masing-masing, yaitu Fresnel
Lens, IR Filter, Pyroelectric sensor, amplifier, dan comparator.
Pancaran infra merah masuk
melalui lensa Fresnel dan mengenai sensor pyroelektrik, karena sinar infra
merah mengandung energi panas maka sensor pyroelektrik akan menghasilkan arus
listrik. Arus listrik inilah yang akan menimbulkan tegangan dan dibaca secara
analog oleh sensor. Kemudian sinyal ini akan dikuatkan oleh penguat dan
dibandingkan oleh komparator dengan tegangan referensi tertentu Untuk manusia
sendiri memiliki suhu badan yang dapat menghasilkan pancaran infra merah dengan
panjang gelombang antara 9-10 mikrometer (nilai standar 9,4 mikrometer),
panjang gelombang tersebut dapat terdeteksi oleh sensor PIR. (Secara umum
sensor PIR memang dirancang untuk mendeteksi manusia) dimana sensor ini membutuhkan tegangan masukan sebesar 5 Vdc.
Tabel keluaran Sensor dan Grafik Waktu Respon sensor PIR:
FLAME SENSOR
Flame sensor adalah alat yang sensitif terhadap radiasi
sinar ultraviolet yang ditimbulkan oleh nyala api, tetapi detector ini tidak
bereaksi pada lampu ruangan, infra merah atau sumber cahaya lain yang tidak ada
hubungannya dengan nyala api (flame).
Flame sensor atau flame detector merupakan salah satu
alat instrument berupa sensor yang dapat mendeteksi nilai intensitas dan
frekuensi api dengan panjang gelombang antara 760 nm ~ 1100 nm.
Aplikasi yang disarankan untuk penggunaan flame
detector adalah :
a) Rumah
yang memiliki plafon tinggi: aula, gudang, galeri.
b) Tempat
yang mudah terbakar: gudang kimia, pompa bensin, pabrik, ruangan mesin, ruang
panel listrik.
c) Ruang
komputer, lorong-lorong dan sebagainya.
Penempatan detector harus bebas dari objek yang
menghalangi, tidak dekat dengan lampu mercury, lampu halogen dan lampu untuk
sterilisasi. Juga hindari tempat-tempat yang sering terjadi percikan api
(spark), seperti di bengkel-bengkel las atau bengkel kerja yang mengoperasikan
gerinda. Dalam percobaan singkat, detector ini menunjukkan performa yang sangat
bagus. Respon detector terbilang cepat saat korek api dinyalakan dalam jarak 3
– 4m. Oleh sebab itu, pemasangan di pusat keramaian dan area publik harus sedikit
dicermati. Jangan sampai orang yang hanya menyalakan pemantik api (lighter) di
bawah detector dianggap sebagai kebakaran. Bisa juga dipasang di ruang bebas
merokok (No Smoking Area) asalkan bunyi alarm-nya hanya terjadi di ruangan itu
saja sebagai peringatan bagi orang yang “membandel”.
Grafik Flame Sensor
Terdeteksinya panas api maka akan semakin kecil resistansi pada sensor
Flame Sensor sehingga memungkinkan arus untuk mengalir dan sensor ON.
Motor servo adalah jenis motor DC dengan sistem umpan
balik tertutup yang terdiri dari sebuah motor DC, serangkaian gear, rangkaian kontrol,
dan juga potensiometer. Jadi motor servo sebenarnya tak berdiri sendiri,
melainkan didukung oleh komponen-komponen lain yang berada dalam satu paket.
Berikut ini beberapa kelebihan dan kekurangan motor servo.
1. Kelebihan
Motor Servo
a. Daya yang
dihasilkan sebanding dengan berat atau ukuran motor.
b. Penggunaan
arus listrik sebanding dengan beban.
c. Tidak
bergetar saat digunakan.
d. Tidak
mengeluarkan suara berisik saat dalam kecepatan tinggi.
e. Resolusi dan
akurasi dapat diubah dengan mudah.
2. Kekurangan
Motor Servo
a. Harga relatif
lebih mahal dibanding motor DC lainnya.
b. Bentuknya
cukup besar karena satu paket.
Prinsip Kerja Motor Servo
Sebenarnya prinsip kerja dari motor servo tak jauh
berbeda dibanding dengan motor DC yang lain. Hanya saja motor ini dapat bekerja
searah maupun berlawanan jarum jam. Derajat putaran dari motor servo juga dapat
dikontrol dengan mengatur pulsa yang masuk ke dalam motor tersebut.
Motor servo akan bekerja dengan baik bila pin
kontrolnya diberikan sinyal PWM dengan frekuensi 50 Hz. Frekuensi tersebut
dapat diperoleh ketika kondisi Ton duty cycle berada di angka 1,5 ms. Dalam
posisi tersebut rotor dari motor berhenti tepat di tengah-tengah alias sudut
nol derajat atau netral.
Pada saat kondisi Ton duty cycle kurang dari angka 1,5
ms, maka rotor akan berputar berlawanan arah jarum jam. Sebaliknya pada saat
kondisi Ton duty cycle lebih dari angka 1,5 ms, maka rotor akan berputar searah
jarum jam. Berikut ini adalah gambar atau skema pulsa kendali motor servo.
BUZZER
Buzzer Listrik adalah sebuah komponen elektronika yang
dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Pada umumnya, Buzzer yang
merupakan sebuah perangkat audio ini sering digunakan pada rangkaian
anti-maling, Alarm pada Jam Tangan, Bel Rumah, peringatan mundur pada Truk dan
perangkat peringatan bahaya lainnya. Jenis Buzzer yang sering ditemukan dan
digunakan adalah Buzzer yang berjenis Piezoelectric, hal ini dikarenakan Buzzer
Piezoelectric memiliki berbagai kelebihan seperti lebih murah, relatif lebih
ringan dan lebih mudah dalam menggabungkannya ke Rangkaian Elektronika lainnya.
Buzzer yang termasuk dalam keluarga Transduser ini juga sering disebut dengan
Beeper.
Spesifikasi :
- Rated Voltage: 6V DC
- Operating Voltage: 4 to 8V DC
- Rated Current: ≤30mA
- Sound Output at 10cm: ≥85dB
- Resonant Frequency: 2300 ±300Hz
- Tone: Continuous
- Operating Temperature: -25°C to +80°C
- Storage Temperature: -30°C to +85°C
- Weight: 2g
Konfigurasi Pin:
Pin 1: Positive
Pin 2: Negative
LED
LED adalah suatu 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.
Prinsip Kerja LED:
Karena LED adalah salah satu jenis dioda maka LED
memiliki 2 kutub yaitu anoda dan katoda. Dalam hal ini LED akan menyala bila
ada arus listrik mengalir dari anoda menuju katoda. Pemasangan kutub LED tidak
boleh terebalik karena apabila terbalik kutubnya maka LED tersebut tidak akan
menyala. Led memiliki karakteristik berbeda-beda menurut warna yang dihasilkan.
Semakin tinggi arus yang mengalir pada led maka semakin terang pula cahaya yang
dihasilkan, namun perlu diperhatikan bahwa besarnya arus yang diperbolehkan
10mA- 20mA dan pada tegangan 1,6V – 3,5 V menurut karakter warna yang
dihasilkan.
LCD (LIQUID CRYSTAL DISPLAY)
LCD atau Liquid Crystal Display adalah suatu jenis
media display (tampilan) yang menggunakan kristal cair (liquid crystal) untuk
menghasilkan gambar yang terlihat. Teknologi Liquid Crystal Display (LCD) atau
Penampil Kristal Cair sudah banyak digunakan pada produk-produk seperti layar
Laptop, layar Ponsel, layar Kalkulator, layar Jam Digital, layar Multimeter,
Monitor Komputer, Televisi, layar Game portabel, layar Thermometer Digital dan
produk-produk elektronik lainnya.
Teknologi Display LCD ini memungkinkan produk-produk
elektronik dibuat menjadi jauh lebih tipis jika dibanding dengan teknologi
Tabung Sinar Katoda (Cathode Ray Tube atau CRT). Jika dibandingkan dengan
teknologi CRT, LCD juga jauh lebih hemat dalam mengkonsumsi daya karena LCD
bekerja berdasarkan prinsip pemblokiran cahaya sedangkan CRT berdasarkan
prinsip pemancaran cahaya. Namun LCD membutuhkan lampu backlight (cahaya latar
belakang) sebagai cahaya pendukung karena LCD sendiri tidak memancarkan cahaya.
Beberapa jenis backlight yang umum digunakan untuk LCD diantaranya adalah
backlight CCFL (Cold cathode fluorescent lamps) dan backlight LED
(Light-emitting diodes). Berikut merupakan tabel internal pin connection dari
LED:
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 dalam sistem PV mengalami berulang kali siklus
pengisian dan pengosongan selama umur pakainya. Siklus hidup (cycle life)
baterai adalah banyaknya pengisian dan pengosongan hingga kapasitas baterai
turun (melemah) dan tersisa 80% dari kapasitas nominalnya. Pabrik baterai
biasanya mencantumkan siklus hidup pada spesifikasi teknis baterai.
Mencantumkan satu nilai siklus hidup (cycle life) sebenarnya terlalu
menyederhanakan informasi, karena siklus hidup baterai juga tergantung pada
suhu baterai.
Dari grafik di atas, terlihat pada suhu operasional
baterai yang lebih rendah, siklus hidup baterai lebih lama. Siklus hidup
baterai juga tergantung dari DoD, artinya baterai yang dikosongkan hanya 50%
dari kapasitasnya, berumur lebih lama jika dikosongkan hingga 80%, namun
membuat sistem menjadi lebih mahal, karena membutuhkan kapasitas baterai lebih
besar untuk mengakomodasi kebutuhan yang sama.
Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis Resistor
yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika
ataupun kebutuhan pemakainya. Potensiometer merupakan Keluarga Resistor yang
tergolong dalam Kategori Variable Resistor. Secara struktur, Potensiometer
terdiri dari 3 kaki Terminal dengan sebuah shaft atau tuas yang berfungsi
sebagai pengaturnya. Gambar dibawah ini menunjukan Struktur Internal
Potensiometer beserta bentuk dan Simbolnya.
Dengan kemampuan yang dapat mengubah resistansi atau
hambatan, Potensiometer sering digunakan dalam rangkaian atau peralatan
Elektronika dengan fungsi-fungsi sebagai berikut :
a) Sebagai
pengatur Volume pada berbagai peralatan
b) Sebagai
Pengatur Tegangan pada Rangkaian Power Supply
c) Sebagai
Pembagi Tegangan
d) Aplikasi
Switch TRIAC
e) Digunakan
sebagai Joystick pada Tranduser
f) Sebagai
Pengendali Level Sinyal
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.
Berikut merupakan grafik
pengukuran tegangan pada driver relay kondisi sensor aktif:
a.) Prosedur [back]
Pada rangkaian smart garage system ini, untuk komunikasi arduino Master
dan Slave menggunakan komunikasi UART menggunakan pin Rx dan Tx untuk transfer
data, dimana pin Tx Master dihubungkan dengan Rx Slave dan Rx Master
dihubungkan dengan Tx Slave. Kemudian pin sensor sebagai inputan dihubungkan
dengan pin pada arduiono master dan output dihubungkan pada pin arduino slave
seperti yang di deklarasikan pada program.
Pada Arduino Master masing-masing sensor sebagai inputan, outputnya
dihubungkan pada pin yang ada pada arduino yaitu, untuk Piezoelectric Sensor
pin P+ dihubungkan pada pin A0, Sound Sensor dihubungkan pada pin D3, Touch
Sensor dihubungkan pada pin D12, Pir Sensor dihubungkan pada pin D7, Flame
sensor dihubungkan pada pin D8, dan untuk Ultrasonic Sensor pin Trigger
dihubungkan pada pin D5 dan pin Echo dihubungkan pada Pin D4.
Pada Arduino Slave masing-masing pin dihubungkan dengan outputan sistem
garasi dan indicator lain seperti LED, motor DC, Buzzer, Motor Servo dan LCD
dengan I2C. Masing-masing output pada pin digital arduino slave yaitu, LED
hijau pada pin D11, LED kuning pada pin D10, LED merah pada pin D9, Relay untuk
output buzzer dan motor dc (water sprinkler) pada pin D8, LED putih sebagai
lampu garasi pada pin D13, dan motor servo pada pin D5. Selanjut LCD dengan I2C
dihubungkan dengan pin SCL dan SDA pada masing-masing pin arduino slave.
Setelah itu dilakukan perakitan dan penguploadan program pada
mikrokontroller sesuai dengan kondisi yang sudah ditentukan sebelumnya untuk
project Smar Garage System ini.
- Arduino Uno
- Piezoelectric Sensor
- Sound Sensor
- Touch Sensor
- Ultrasonic Sensor
- PIR Sensor
- Flame Sensor
- Motor Servo
- Buzzer
- LED
- LCD (Liquid Crystal Display)
- Baterai
- Potensiometer
- Relay
- Rangkaian Simulasi :
- Prinsip Kerja:
Pada project Smart Garage System ini menggunakan 6
sensor (Piezoelectric, Sound, Touch, PIR, Flame, dan Ultrasonic), 2 arduino
(Master dan Slave), LCD 2x16 dengan I2C, LED (hijau, kuning, dan merah) sebagai
indikator jarak mobil dengan dinding, LED Putih sebagai lampu garasi, motor
servo sebagai penggerak pintu garasi, serta Motor DC (water sprinkler) dan
buzzer sebagai indikator adanya kebakaran pada garasi.
Motor servo akan bergerak 180 derajat untuk membuka
garasi apabila adanya dideteksi berat mobil dengan piezoelectric sensor dan
juga bunyi klakson dengan sound sensor. Dan untuk menutup garasi motor servo
akan bergerak kembali ke posisi 0 derajat pada saat sipemilik garasi menekan
touch sensor. Untuk PIR sensor digunakan untuk penerangan garasi secara
otomatis didalam garasi ketika ada orang yang dideteksi disekitar PIR sensor.
Kemudian pada saat didalam garasi dideteksi adanya api oleh flame sensor, maka
water sprinkler akan otomatis hidup sebagai pengaman dan buzzer juga akan aktif
sebagai adanya indikator kebakaran. Lalu untuk ultrasonic jarak yang
dipancarkan dan dideteksi oleh ultrasonic akan ditampilkan dengan indikator LED
(hijau, kuning, dan merah) juga sebagai indikator jarak mobil dan dinding untuk
mencegah terjadinya tabrakan pada dinding. Dan untuk output LCD akan
menampilkan informasi terkait kondisi garasi (Garasi Terbuka, Garasi Tertutup,
dan Bahaya Kebakaran) pada baris pertama, serta informasi jarak mobil dengan
dindin (dalam cm) pada baris kedua tampilan LCD.
- Flowchart:
- Listing Program:
Tidak ada komentar:
Posting Komentar