Laporan Prak. Mekatronika Tekstil (mikrokontroler).docx

RANGKAIAN SENSOR CAHAYA (LDR) DAN RANGKAIAN LED BERBASIS MIKROKONTROLLER ARDUINO UNO

Cakra Bayu Pamungkas (17020019), Kimia Tekstil, Politeknik STT Tekstil Bandung E-Mail: [email protected] Phone: 082217002663

Abstrak Mikrokontroler merupakan komputer didalam chip yang digunakan untuk mengontrol (mengendalikan) suatu peralatan elektronik. Contoh salah satu bagian perangkat elektronik adalah sensor dan aktuator. Contoh dari sensor adalah LDR (sensor cahaya) sementara contoh dari aktuator adalah LED. Dalam percobaan ini, dirangkai rangkaian sensor LDR dan rangkaian LED untuk memperlihatkan pemograman untuk rangkaian sensor LDR dan rangkaian LED dan cara kerja dari sensor LDR. Tujuan dari percobaan ini yaitu praktikan mampu mengetahui dan memahami rangkaian sensor LDR dan rangkaian LED dan cara kerja dari sensor LDR. Hasil dari praktikum ini adalah LDR bekerja dengan menghasilkan hambatan yang besar ketika menerima intensitas cahaya yang rendah dan menghasilkan hambatan yang kecil ketika menerima intensitas cahaya yang tinggi.

I.

PENDAHULUAN Mikrokontroller adalah

sebuah sistem computer yang dibangun pada

sebuah keeping (chip) tunggal. Salah satu contoh dari mikrokontroler adalah Arduino. Arduino merupakan kombinasi dari hardware bahas pemrograman dan Integreted Development Environment (IDE) dan juga merupakan kit elektronik yang bersifat terbuka atau open source. IDE merupakan sebuah software yang berperan untuk menulis program dengan cara meng-compile bahasa pemrograman tersebut menjadi kode biner dan dapat mengupload kedalam memori mikrokontroller.

II. TUJUAN Tujuan praktikum ini adalah: 1. Untuk membuat rangkaian actuator (LED) dan rangkaian sensor (LDR) pada project board dengan pemrograman Arduino IDE. 2. Untuk mengidentifikasi cara kerja dari sensor LDR. 3. Untuk membuat program yang menjalankan rangkaian satu buah LED, dua buah LED, dan rangkaian sensor cahaya.

III. DASAR TEORI 3.1 Mikrokontroller Mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran (I/O) serta pengendali (kontrol) dengan suatu program yang dapat ditulis dan dihapus dengan cara khusus. Mikrokontroler merupakan komputer didalam chip yang digunakan untuk mengontrol (mengendalikan) suatu peralatan elektronik, yang menekankan pada efisiensi dan efektifitas biaya. Prinsip dari cara kerja mikrokontroler sebenarnya hanya membaca dan menulis data melalui suatu programan tertentu. Berikut contoh diagram blok sederhana dari mikrokontroler dengan IC ATmega328 (dipakai pada Arduino UNO).

Gambar-1 Diagram Blok Arduino UNO ATmega328 sumber:http://laksonobudiprianggodo42.blogspot.com/2014/10/diagramblok-sederhana-dari.html

3.2 Arduino Arduino merupakan perangkat keras sekaligus perangkat lunak yang memungkinkan siapa saja melakukan pembuatan prototipe suatu rangkaian elektronika yang berbasis mikrokontroler. Dari sisi perangkat lunak, Arduino IDE adalah tool yang bermanfaat untuk menuliskan program (yang secara khusus dinamakan sketsa di Arduino), mengompilasinya, dan sekaligus mengunggahnya ke papan Arduino. Papan Arduino UNO memiliki 14 pin digital input/output (6 di antaranya dapat digunakan sebagai output PWM), 6 pin input analog, sebuah osilator Kristal 16 MHz, sebuah koneksi USB, sebuah power jack, sebuah ICSP header, dan sebuat tombol reset. Arduino UNO memuat semua yang dibutuhkan untuk menunjang mikrokontroler, mudah menghubungkannya ke sebuah computer dengan sebuah kabel USB atau mensuplainya dengan sebuah

adaptor

AC

ke

DC

atau

menggunakan

baterai

untuk

memulainya. (Hendri, 2013). Berikut spesifikasi Arduino UNO Atmega328.

Tabel-1 Spesifikasi Arduino UNO Atmega328 Mikrokontroler

ATmega328

Tegangan pengoperasian

5V

Tegangan input yang disarankan Batas tegangan input Jumlah pin I/O digital

7-12V 6-20V 14 (6 di antaranya menyediakan keluaran PWM)

Jumlah pin input analog

6

Arus DC tiap pin I/O

40 mA

Arus DC untuk pin 3.3V

50 mA

Memori Flash SRAM

32 KB (ATmega328), sekitar 0.5 KB digunakan oleh bootloader 2 KB (ATmega328)

EEPROM

1 KB (ATmega328)

Clock Speed

16 MHz

Berikut bagian-bagian dari Arduino UNO.

Gambar-2 Bagian-Bagian Arduino UNO Sumber: https://www.arduinoindonesia.id/2017/02/arduino-uno.html Penjelasan bagian masing-masing sebagai berikut: 

Port USB digunakan untuk menghubungkan Arduino UNO dengan komputer, melalui sepasang kabel USB.



Colokan catu daya eksternal digunakan untuk memasok sumber daya listrik untuk Arduino UNO ketika tidak dihubungkan ke komputer. Jika Arduino UNO dihubungkan ke komputer melalui kabel USB, pasokan daya diberi oleh komputer.



Pin digital mempunyai label 0 sampai dengan 13. Disebut pin digital karena mempunyai isyarat digital, yakni berupa 0 atau 1. Dalam praktik, nilai 0 dinyatakan dengan tegangan 0 Volt dan nilai 1 dinyatakan dengan tegangan 5 Volt.



Pin analog berarti pin-pin ini mempunyai nilai yang bersifat analog (nilai yang berkesinambungan). Dalam program, nilai setiap pin analog yang

berlaku sebagai masukan (hasil dari sensor) berkisar antara 0 sampai dengan 1023 

IC Mikrokontroller yang digunakan dalam Arduino UNO adalah ATMEGA328.



Ada 2 pin yang dapat digunakan untuk memasok catu daya ke komponen elektronis yang digunakan dalam menangani proyek, misalnya sensor gas, sensor jarak, dan relay. Tegangan yang tersedia adalah 3.3 Volt dan 5 Volt. Komponen-komponen elektronis yang diberi tegangan oleh Arduino UNO adalah yang memerlukan arus kecil. Sebagai contoh, motor DC yang menarik arus lebih dari 500 mA harus menggunakan catu daya sendiri.

3.3 Bahasa pemrograman Arduino IDE Untuk dapat menjalankan sensor yang dipasang pada papan Arduino UNO, maka diperlukan software Arduino IDE. Software Arduino IDE (Integrated Development Environment) merupakan software open source yang digunakan untuk menulis kode pemrograman board Arduino (biasa disebut sketch), yang berekstensi .ino (dahulu .pde). Berikut tampilan dari Arduino IDE.

Gambar-3 Software Arduino Sumber: https://www.digikey.com/en/maker/blogs/2018/introduction-to-thearduino-ide

Berdasarkan gambar diatas, format dari software arduino yaitu:  Void setup() Fungsi setup() digunakan untuk menginisialisasi. Fungsi setup ini hanya dijalankan sekali saja, yaitu setiap arduino dinyalakan atau direset.  Void loop() Fungsi loop digunakan untuk mengkontrol Arduino seperti membaca sensor, menggerakkan motor, memuat perhitungan, dll. Fungsi ini akan terus berjalan selama papan Arduino menyala.

3.4 Sensor LDR Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) adalah salah satu jenis resistor yang dapat mengalami perubahan resistansinya apabila mengalami

perubahan penerimaan cahaya. Besarnya nilai hambatan pada Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) tergantung pada besar kecilnya cahaya yang diterima oleh LDR itu sendiri. LDR sering disebut dengan alat atau sensor yang berupa resistor yang peka terhadap cahaya. Biasanya LDR terbuat dari cadmium sulfida yaitu merupakan bahan semikonduktor yang resistansnya berupah-ubah menurut banyaknya cahaya (sinar) yang mengenainya. Seperti halnya resistor konvensional, pemasangan LDR dalam suatu rangkaian sama persis seperti pemasangan resistor biasa.

Gambar-4 Sensor LDR Sumber:http://www.immersa-lab.com/pengertian-sensor-ldr-fungsi-dancara-kerja-ldr.html

3.5 LED

Gambar-5 LED sumber:https://www.kitronik.co.uk/3524-white-5mm-water-clear-led15deg-5000mcd.html

LED merupakan kepanjangan dari Light Emitting Diode merupakan dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor yang dapat memancarkan cahaya. LED memiliki ukuran yang beragam dan warna lampu yang beragam pula. Kaki yang panjang pada LED merupakan kaki positif sementara kaki yang negatif pada LED merupakan kaki negatif.

IV. METODE EKSPERIMEN 4.1 Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan pada eksperimen ini adalah: 1) Project board 2) Arduino UNO 3) Komputer dengan software Arduino IDE 4) Kabel jumper 5) LED 6) Sensor cahaya (LDR)

4.2 Cara Kerja  Rangkaian satu LED 1) Dibuat rangkaian lampu LED satu buah pada project board dengan menghubungkan kaki positif LED pada pin 13 dengan kaki negatif pada terminal ground; 2) Dihubungkan Arduino UNO dengan komputer menggunakan kabel USB; 3) Dibuat program pada Arduino IDE untuk menjalankan rangkaian terebut; 4) Diunggah program yang sudah dibuat untuk menjalankan rangkaian tersebut; 5) Diamati LED tersebut.  Rangkaian dua LED

1) Dibuat rangkaian lampu LED dua buah pada project board dengan menghubungkan kaki positif LED 1 pada pin 13 dan kaki positif LED 2 pada pin 8 dengan kaki negatif pada terminal ground; 2) Dihubungkan Arduino UNO dengan komputer menggunakan kabel USB; 3) Dibuat program pada Arduino IDE untuk menjalankan rangkaian terebut; 4) Diunggah program yang sudah dibuat untuk menjalankan rangkaian tersebut; 5) Diamati LED tersebut  Rangkaian LDR 1) Dibuat

rangkaian

sensor

LDR

pada

project

board

dengan

menghubungkan kaki kanan LDR pada pin analog, kaki tengah pada V in dan kaki kiri pada terminal ground; 2) Dihubungkan Arduino UNO dengan komputer menggunakan kabel USB; 3) Dibuat program pada Arduino IDE untuk menjalankan rangkaian terebut; 4) Diunggah program yang sudah dibuat untuk menjalankan rangkaian tersebut; 5) Diberi intensitas cahaya yang tinggi pada sensor LDR, diamati data yang didapatkan; 6) Diberi intensitas cahaya yang rendah pada sensor LDR, diamati data yang didapatkan.

V. HASIL DAN PEMBAHASAN 5.1 Hasil Pada praktikum rangkaian satu LED, rangkaian dua buah LED dan rangkaian sensor LDR didapatkan hasil sebagai berikut:

1) Gambar rangkaian satu buah LED ditunjukkan pada gambar-6 dibawah ini.

Gambar-6 Rangkaian Satu Buah LED 2) Gambar rangkaian dua buah LED yang dirangkai pada project board ditunjukkan pada gambar-7 dibawah ini

Gambar-7 Rangkaian Dua Buah LED 3) LED menyala ketika dijalankan program ditunjukkan pada gambar-8 dibawah ini.

Gambar-8 LED menyala ketika dijalankan program

4) Gambar rangkaian sensor LDR yang dirangkai pada project board ditunjukkan pada gambar-9 dibawah ini

Gambar-9 Rangkaian Sensor LDR 5) LDR ditutup untuk menghalangi cahaya ditunjukkan pada gambar-10 dibawah ini.

Gambar-10 Kondisi LDR Menangkap Intensitas Cahaya Rendah 6) LDR diberi cahaya ditunjukkan pada gambar-11 dibawah ini.

Gambar-11 Kondisi LDR Menangkap Intensitas Cahaya Tinggi

7) Program IDE arduino untuk dapat menjalankan satu buah LED, dua buah LED, dan sensor cahaya.

 Program satu buah LED int ledpin = 13; void setup() { pinMode (ledpin, OUTPUT); }

void loop() { digitalWrite (ledpin, HIGH); delay (3000); digitalWrite (ledpin, LOW); delay (3000); }

 Program dua buah LED int ledpin = 13; int LEDPIN = 8; void setup() { pinMode (ledpin, OUTPUT); pinMode (LEDPIN, OUTPUT); } void loop() { digitalWrite (ledpin, HIGH);

delay (2000); digitalWrite (ledpin, LOW); delay (2000); digitalWrite (LEDPIN, HIGH); delay (4000); digitalWrite (LEDPIN, LOW); delay (4000); }

 Program sensor LDR void setup() { Serial.begin (9600); } void loop() { int a = analogRead (0); Serial.println (a); delay (100); }

Gambar-12 dibawah ini merupakan program hasil eksperimen yang dibuat untuk menjalankan sensor potensiometer dan sensor push button.

Gambar-12 Program Pada Arduino IDE 5.2 Pembahasan Berdasarkan hasil praktikum, rangkaian satu buah LED, rangkaian dua buah LED dan rangkaian sensor LDR didapat sebagai berikut.

Gambar-13 Gambar Rangkaian Pada Percobaan Berdasarkan rangkaian tersebut, arus listrik mengalir dari pin digital melewati LED dan Vin melewarti LDR kemudian menuju terminal ground. Digital pin dan Vin merupakan potensial tinggi, sedangkan ground merupakan potensial rendah. Dengan adanya beda potensial menyebabkan arus dapat mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah. Sementara itu, program yang telah dibuat berjalan dengan sesuai. Berikut gambar data percobaan rangkaian LDR.

Gambar-14 Data Percobaan LDR Ketika Menangkap Intensitas Cahaya Tinggi (Kiri) dan Ketika Menangkap Intensitas Cahaya Rendah (Kanan)

Pada rangkaian sensor cahaya, ketika sumber cahaya dihalangi menghasilkan angka data (resistansi) yang besar sementara ketika diterangi oleh cahaya menghasilkan angka data (resistansi) yang kecil. Hal ini disebabkan pada kondisi intensitas cahaya yang rendah, bahan dari cakram tersebut menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relatif kecil. Sehingga hanya ada sedikit elektron yang mengangkut muatan elektrik sehingga LDR menjadi konduktor yang buruk yang memiliki resistansi besar pada kondisi intensitas cahaya yang rendah. Pada kondisi intensitas cahaya tinggi, ada lebih banyak elektron yang lepas dari atom bahan semikonduktor tersebut. Sehingga akan lebih banyak elektron untuk mengangkut muatan elektrik sehingga LDR menjadi konduktor yang baik yang memiliki resistansi kecil pada kondisi intensitas cahaya yang tinggi.

VI. KESIMPULAN Kesimpulan yang didapatkan berdasarkan eksperimen tersebut yaitu: 1. LED merupakan aktuator dan LDR merupakan sensor 2. LDR bekerja dengan menghasilkan elektron bebas yang sedikit ketika kondisi intensitas cahaya rendah sehingga resistansinya besar dan menghasilkan elektron bebas yang banyak ketika kondisi intensitas cahaya tinggi sehingga resistansinya kecil.

VII.DAFTAR PUSTAKA Kadir, Abdul. 2016. Simulasi Arduino. Jakarta: Gramedia Sujarwata. 2018. Belajar Mikrokontroler BS2SX. Yogyakarta: Deepublish http://elektronika-dasar.web.id/sensor-cahaya-ldr-light-dependent-resistor/ http://ilmuinstrumentasi.blogspot.com/2013/03/ldr-light-dependent-resistor.html https://www.arduinoindonesia.id/2017/02/arduino-uno.html http://belajar-dasar-pemrograman.blogspot.co.id/2013/03/arduino-uno.html