tugas akhir rancang bangun alat kendali lampu …
TRANSCRIPT
1
TUGAS AKHIR
RANCANG BANGUN ALAT KENDALI LAMPU
MENGGUNAKAN SENSOR TEPUK
BERBASIS ARDUINO UNO
Oleh :
YULIA MISNI BATUBARA
142411081
PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
2
LEMBAR PERSETUJUAN
Judul : Rancang Bangun Alat Kendali Lampu
Menggunakan Sensor Tepuk Berbasis arduino Uno
Kategori : Tugas Akhir
Nama : Yulia Misni Batubara
NomorIndukMahasiswa :142411081
Program Studi : Diploma (D-3) Metrologi dan Instrumentasi
Departemen : Fisika
Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatra Utara
Diluluskan di
Medan, 17 Juli 2017
Disetujui Oleh
Ketua Program Studi D-3 Metrologi Dosen Pembimbing
dan Instrumentasi
Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc. (Nama dosen)
NIP: 196607291992032002 NIP:
Universitas Sumatera Utara
3
PERNYATAAN
RANCANG BANGUN ALAT KENDALI LAMPU
MENGGUNAKAN SENSOR TEPUK
BERBASIS ARDUINO UNO
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 17 Juli 2017
Yulia Misni Batubara
142411081
Universitas Sumatera Utara
4
ABSTRAK
Tugas akhir ini memaparkan hasil penelitian tentang rancang bangun prototype
lampu otomatis dengan control suara atau tepukan. Pembuatan alat dilakukan
sebagai salah satu usaha dalam kemajuan teknologi untuk memberikan
kemudahan dan kenyamanan melalui pengembangan sistem otomasi pada rumah
berupa sebuah lampu dengan control tepukan atau suara sebagai saklar On dan
Off. Komponen utama yang digunakan untuk perancangan sistem adalah modul
sensor suara tipe FC-04 yang digunakan sebagai detector suara dan
mikrokontroler Arduino Uno R3 sebagai mikrokontroler, sedangkan perancangan
software menggunakan Arduino IDE. Berdasarkan hasil pengujian, sistem pada
alat yang dibuat mampu menghidupkan dan mematikan lampu secara otomatis
pada saat diberikan suara atau tepukan dengan waktu respon maksimum 1 detik
Kata Kunci : Sensor suara FC-04,Mikrokontroler Arduino Uno R3,LCD (liquid
Crystal Display)
Universitas Sumatera Utara
5
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum warahmatullahi wabarakatuh,
Segala puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang
berjudul “Rancang Bangun Alat Kendali Lampu Menggunakan Sensor Tepuk
Berbasis arduino Uno” dengan lancar. Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu
pernyataan meraih gelar Ahli Madya pada Program D-3 Metrologi dan
Instrumentasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Sumatera Utara. Shalawat dan salam disampaikan kepada junjungan alam Nabi
Muhammad SAW, mudah-mudahan kita semua mendapatkan safaat Nya di
yaumil akhir nanti, Amin.
Tugas akhir ini tidak mungkin tersusun dengan baik dan benar tanpa
adanya bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu pada
kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih serta penghargaan kepada:
1. Seluruh keluarga yang telah memberikan dukungan moral dan moril
selama pembuatan tugas akhir ini.
2. (Nama dosen). selaku Pembimbing yang telah membimbing dan
mengarahkan kepada Penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3. Bapak Dr.Kerista Sebayang, M.S selaku Dekan Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatra Utara .
4. Ibu Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc. selaku Ketua Program Studi D-3
Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
Universitas Sumatera Utara
6
5. Seluruh Staf Pengajar/Pegawai Program Studi Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatra Utara .
6. Rekan D-III Metrologi dan Instrumentasi yang memberikan bantuan
penulisan untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Semoga bantuan dan dukungan yang telah di berikan mendapatkan ridho
dan balasan dari Allah SWT.
Penulis sadar bahwa tugas akhir ini masih banyak kekurangan, namun
penulis berharap tugas akhir ini memberikan kontribusi sekecil apapun bagi
kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi serta wacana bagi mahasiswa D-3
Metrologi dan Instrumentasi.
Akhir kata semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak dan
semoga Allah SWT senantiasa melimpahkan rahmat dan karunia-Nya, Amin.
Medan, 17 Juli 2017
Penulis
Universitas Sumatera Utara
7
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK i
KATA PENGANTAR ii
DAFTAR ISI iv
DAFTAR GAMBAR vii
DAFTAR TABEL viii
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1.Latar Belakang 1
1.2.Rumusan Masalah 1
1.3.Tujuan Penelitian 2
1.4.Batasan Masalah 2
1.5.Metode Penulisan 3
1.6.Sistematika Penulisan 3
BAB II LANDASAN TEORI 5
2.1.SensorSuara FC-04 5
2.1.1. Karakteristik dari Kondensor Mic 6
2.1.1.Sfesifikasi dari Modul Sensor Suara 7
2.2.Mikrokontroler Arduino Uno R3 7
2.2.1. Input & Output 9
2.2.2. Software Arduino 10
2.2.3.Karakter Fisik Arduino 10
2.3. LCD (Liqiud Crystal Display) 11
Universitas Sumatera Utara
8
2.4.Relay 14
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 18
3.1.Waktu dan Tempat 18
3.2. Alatdan Bahan 18
3.3. Spesfikasi Sistem 19
3.4.Rangkaian Perangkat Keras 20
3.4.1. Rangkaian Bagian Input 21
3.4.2. Rangkaian Bagian Output 22
3.5. Software Pemrograman Dan ProgramLampu 24
3.5.1. Software Arduino.cc 1.6.7 24
3.5.2. Program Lampu Kontrol Tepukan 24
3.6. Flowchart Sistem Kerja Lampu dengan Kontrol Tepukan 26
BAB IV PENGUJIAN DAN HASIL 28
4.1.Pengujian Rangkaian Sumber Daya 28
4.2.Pengujian Rangkaian Mikrokontroler Arduino Uno R3 28
4.3.Pengujian Sensor Suara FC-04 29
4.4.Pengujian LCD 31
BAB V PENUTUP 34
5.1.Kesimpulan 34
5.2.Saran 34
DAFTAR PUSATAKA 35
LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
9
DAFTAR GAMBAR
Halaman
2.1.Condensor microphone 5
2.2.Skema Condensor Microphone 6
2.3. Modul Sensor Suara 7
2.4.Arduino Uno R3 11
2.5. LCD 12
2.6.Relay dan Simbol Relay 15
3.1.Diagram Blok System 19
3.2.Rangkaian Bagian Input 21
3.3.Rangkaian Bagian Output 22
3.4.Prototype Lampu Kontrol Tepukan 23
3.5.Software Arduino.cc 24
3.6.Penulisan Program Pada software Arduino 25
3.7. Tampilansaat proses Compile dan Upload 25
3.8. Flowchart Lampu Kontrol Tepukan 26
4.1. Informasi Signature MikrokontrolerArduino Uno R3 28
Universitas Sumatera Utara
10
DAFTAR TABEL
Halaman
2.1.Deskripsi Arduino 8
2.2.Deskripsi Arduino LCD 12
4.1. Data Pengujian Sensor Suara 29
4.2. Data PengujianLCD 31
Universitas Sumatera Utara
11
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Kemajuan teknologi yang sangat pesat memungkinkan adanya berbagai usaha
untuk memberikan kemudahan dan kenyamanan bagi manusia.Salah satu usaha
untuk memberikan kemudahan dan kenyamanan tersebut adalah melalui
pengembangan sistem otomasi pada rumah (Home Automation).Salah satu sistem
otomasi yang dapat diterapkan di rumah adalah sistem yang dapat menyalakan
dan mematikan secara dengan tepukan atau perintah suara. Melalui
pengembangan sistem ini diharapkan penghuni rumah dapat menyalakan dan
mematikan lampu tanpa harus berinteraksi langsung dengan saklar yang terdapat
pada lampu pada umumnya tersebut.
Dengan berlatarbelakngkan akan hal tersebut penulis membuat sebuah lampu
yang dapat dikontrol dengan tepukan atau perintah suara sebagai pengganti saklar
on dan off yang terdapat pada lampu pada umumnya. Apa bila didalam ruangan
atau daerah sekitar lampu tidak terdapat suara yang cukup bising yang terpapar ke
sensor maka lampu tidak akan menyala. Dengan demikian penggunanaan litrik
untuk lampu tersebut akan menjadi lebih hemat karena kebanyakan orang sering
lupa untuk memtikan lampu pada rumah mereka terutama pada bagian kamar.
1.2.Rumusan Masalah
Alat lampu otomatis ini terdiri dari dua bagian utama yaitu sistem perangkat
keras (hardware) dan perangkat lunak (software).Sitem perangkat keras sendiri
Universitas Sumatera Utara
12
terdiri dari rangkaian sumber tegangan, sistem rangkaian sensor dan sistem
rangkaian minimum mikrokontroler arduino uno.Sedangkan bagian software
sendiri adalah bagian pemrograman, software yang digunakan adalah arduino.cc
untuk penulisan dan upload program ke mikrokontroler.Kemudian setiap bagian
bagian sistem dihubnungkan keseluruhan sehingga dihasilkan sebuah prototype
lampu otomatis menggunakan kendali tepukan atau suara.
1.3.Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari dibuatnya alat ini adalah :
1. Untuk merancang dan membuat prototype lampu menggunakan control
tepukan atau suara sebagai saklar On Off.
2. Mengimplementasikan sensor suara FC-04 sebagai detector suara dan
memanfaatkan outputnya untuk mengaktifkan dan mengnonaktifkan relay.
3. Memperkaya pengetahuan penulis dan pembaca tentang Mikrokontroler dan
aplikasinya.
1.4.Batasan Masalah
Agar perancangan yang dibahas dalam tugas akhir ini tidak terlalu luas dan
menyimpang dari topik yang telah ditentukan, maka penulis perlu membatasi
permasalahan sebagai berikut:
1. Perancangan yang dilakukan adalah merancang perangkat keras dan lampu
perangkat lunak sedemikan rupa sehingga dihasilkan sebuah prototypeyang
dikontrol melalui suara atau tepukan.
Universitas Sumatera Utara
13
2. Pembahasan tentang mikrokontroler Arduino Uno R3 hanya sebatas yang
berkaitandenganperancanganini.
3. Pembahasanmengenaiperangkat keras dan perangkat lunak sebatas
teoriumumdanyangberkaitandenganperancanganalat ini saja.
4. Pembahasan cara kerja alat hanya sebatas menurut kebutuhan yang
meliputi analisis rangkaian tiap-tiap blok baik secara perangkat keras
maupunperangkat lunak.
1.5.Metode Penulisan
Adapun metode penulisan yang digunakan dalam menyusun dan menganalisa
proyek ini adalah:
1. Studi literatur yang berhubungan dengan perancanangan dan pembuatan
alat ini.
2. Perencanaan dan pembuatan alat baik software maupun hardware.
3. Analisis dan uji coba fungsi dari kesuluruhan alat.
1.6.Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah penyusunan laporan, maka dalam hal ini penulis
membagi dalam beberapa bab, serta memberikan gambaran secara garis besar isi
dari tiap-tiap bab.
BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini berisikan latar belakang masalah, tujuan dan manfaaat penelitian,
identifikasi masalah, pembatasan masalah, rumusan masalah, metode penelitian,
serta sistematika penulisan.
Universitas Sumatera Utara
14
BAB II : LANDASAN TEORI
Bab ini merupakan landasan teori yang membahas tentang teoriteori yang
mendukung dalam penyelesaian masalah.
BAB III : METODOLOGI PENELITIAN
Meliputi metode, bahan alat, perancangan dan pengambilan data penelitian.
BAB IV : HASIL dan ANALISA
Meliputi hasil uji coba dan pembahasan.
BAB V : KESIMPULAN dan SARAN
Berisikan kesimpulan tentang hasil rancangan yang telah dibuat serta saran dalam
pengembangan rancangan tersebut.
Universitas Sumatera Utara
15
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Sensor Suara FC-04
Sensor suara merupakan sensor yang mensensing besaran suara untuk
diubah menjadi besaran listrik.Sensor ini bekerja berdasarkan besar kecilnya
kekuatan gelombang suara yang diterima.Dimana gelombang suara tersebut
mengenai membran sensor, yang menyebabkan bergeraknya membran sensor
yang memiliki kumparan kecil sehingga menghasilkan besaran listrik.
Kecepatan bergeraknya kumparan kecil tersebut menentukan kuat
lemahnya gelombang listrik yang akan dihasilkan. Salah satu contoh komponen
yang termasuk dalam sensor ini adalah condeser microphone atau mic.Bentuk
fisik dari condeser mic yaitu berbentuk bulat dan memiliki kaki dua, dapat dilihat
seperti gambar dibawah ini.
Gambar 2.1.Condeser Microphone
Condense rmic bekerja berdasarkan diafragma atau
susunan backplate yang harus tercatu oleh listrik membentuk sound-sensitive
capacitor. Gelombang suara yang masuk ke microphone akan menggetarkan
komponen diafragma ini. Letak dari diafragma ditempatkan di depan
sebuah backplate.Susunan dari elemen ini membentuk sebuah kapasitor yang
Universitas Sumatera Utara
16
biasa disebut juga kondenser.Kapasitor memiliki kemampuan untuk menyimpan
muatan maupun tegangan.
Ketika elemen tersebut terisi dengan muatan, medan listrik akan terbentuk
di antara diafragma dan backplate, yang dimana besarnya itu proporsional
terhadap ruang yang terbentuk diantaranya. Variasi akan lebar space antara
diafragma dengan backplate terjadi dikarenakan adanya pergerakan diafragma
relatif terhadap backplate yang disebabkan oleh adanya tekanan suara yang
mengenai diafragma. Hal ini akan menghasilkan sinyal elektrik dari gelombang
suara yang masuk ke condenser microphone.
Gambar 2.2.Skema dari Condeser Microphone
2.1.1 Karakteristik dari Condeser Mic
Susunannya lebih kompleks dibanding dengan jenis microphone lainnya
seperti dibanding dengan dynamic Microphone
Pada frekuensi tinggi, akan menghasilkan suara yang lebih halus dan
natural, serta sensitivitas yang lebih tinggi
Mudah akan mencapai respon frekuensi flat dan memiliki range frekuensi
yang lebih luas
Ukurannya lebih kecil dibanding dengan jenis tipe mikrophone lainnya
Universitas Sumatera Utara
17
Pada pasaran sudah dijual sensor suara menggunakan condeser mic ini dalam
bentuk modul, sehingga mudah dan praktis dalam penggunaannya.
Gambar 2.3.Modul Sensor Suara
2.1.2. Spesifikasi dari Modul Sensor Suara
Sensitivitas dapat diatur (pengaturan manual pada potensiometer)
Condeser yang digunakan memiliki sensitivitas yang tinggi
Tegangan kerja antara 3.3V – 5V
Terdapat 2 pin keluaran yaitu tegangan analog dan Digital output
Sudah terdapat lubang baut untuk instalasi
Sudah terdapat indikator led
2.2. Mikrokontroler Arduino Uno R3
Arduino adalah sebuah board mikrokontroller yang berbasis ATmega328.
Arduino memiliki 14 pin input/output yang mana 6 pin dapat digunakan sebagai
output PWM, 6 analog input, crystal osilator 16 MHz, koneksi USB, jack power,
kepala ICSP, dan tombol reset. Arduino mampu mensupportmikrokontroller;
dapat dikoneksikan dengan komputer menggunakan kabel USB.
Universitas Sumatera Utara
18
Arduino memiliki kelebihan tersendiri disbanding board mikrokontroler
yang lain selain bersifat open source, arduino juga mempunyai bahasa
pemrogramanya sendiri yang berupa bahasa C. Selain itu dalam board arduino
sendiri sudah terdapat loader yang berupa USB sehingga memudahkan kita ketika
kita memprogram mikrokontroler didalam arduino.
Sedangkan pada kebanyakan board mikrokontroler yang lain yang masih
membutuhkan rangkaian loader terpisah untuk memasukkan program ketika kita
memprogram mikrokontroler. Port USB tersebut selain untuk loader ketika
memprogram, bisa juga difungsikan sebagai port komunikasi serial.
Bahasa pemrograman arduino merupakan bahasa C yang sudah
disederhanakan syntax bahasa pemrogramannya sehingga mempermudah kita
dalam mempelajari dan mendalami mikrokontroller.
Tabel 2.1 Deskripsi Arduino
Mikrokontroler ATmega 328
Tegangan pengoprasian 5 V
Tegangan Input yang disarankan 7 – 12 V
Batas Tegangan Input 6 – 20 V
Jumlah pin I/O Digital 14 Pin digital ( 6 diantaranya
menyediakan keluaran PWM
Jumlah pin input Anlag 6 pin
Arus Dc tiap pin I/O 40mA
Arus Dc untuk pin 3,3 V 50mA
Memor Flash 32 KB (ATmega 328) sekitar 0,5
Universitas Sumatera Utara
19
digunakan oleh boarder
SRAM 2 KB (ATmega 328)
EPROM 1 KB (Atmega 328)
2.2.1. Input & Output
Setiap 14 pin digital pada arduino dapat digunakan sebagai input atau
output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead().
Input/output dioperasikan pada 5 volt.Setiap pin dapat menghasilkan atau
menerima maximum 40 mA dan memiliki internal pull-up resistor (disconnected
oleh default) 20-50K Ohm.Beberapa pin memiliki fungsi sebagai berikut :
1 Serial : 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan
mengirim (TX) TTL data serial. Pin ini terhubung pada pin yang
koresponding dari USB ke TTL chip serial.
2 Interupt eksternal : 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasikan untuk trigger
sebuah interap pada low value, rising atau falling edge, atau perubahan
nilai.
3 PWM : 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Mendukung 8-bit output PWM dengan
fungsi analogWrite().
4 SPI : 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mensuport
komunikasi SPI, yang mana masih mendukung hardware, yang tidak
termasuk pada bahasa arduino.
5 LED : 13. Ini adalah dibuat untuk koneksi LED ke digital pin 13. Ketika
pin bernilai HIGH, LED hidup, ketika pin LOW, LED mati.
Universitas Sumatera Utara
20
2.2.2. Software Arduino
Arduino Uno dapat diprogram dengan perangkat lunak Arduino . Pada
ATMega328 di Arduino terdapat bootloader yang memungkinkan Anda untuk
meng-upload kode baru untuk itu tanpa menggunakan programmer hardware
eksternal.
IDE Arduino adalah software yang sangat canggih ditulis dengan
menggunakan Java. IDE Arduino terdiri dari:
1. Editor program, sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan
mengeditprogram dalam bahasa Processing.
2. Compiler, sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa Processing)
menjadi kode biner. Bagaimanapun sebuah mikrokontroler tidak akan bisa
memahami bahasa Processing. Yang bisa dipahami oleh mikrokontroler
adalah kode biner. Itulah sebabnya compiler diperlukan dalam hal ini.
3. Uploader, sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam
memory didalam papan Arduino.
Sebuah kode program Arduino umumnya disebut dengan istilah
sketch.Kata“sketch” digunakan secara bergantian dengan “kode program” dimana
keduanya memiliki arti yang sama.
2.2.3. Karakteristik Fisik
Panjang dan lebar maksimum dari PCB Arduino UNO masing-masingnya
adalah 2.7 dan 2.1 inci, dengan konektor USB dan power jack yang memperluas
dimensinya.Empat lubang sekrup memungkinkan board untuk dipasangkan ke
sebuah permukaan atau kotak.Sebagai catatan, bahwa jarak antara pin digital 7
Universitas Sumatera Utara
21
dan 8 adalah 160 mil.(0.16"), bukan sebuah kelipatan genap dari jarak 100 mil
dari pin lainnya.
Gambar 2.4. Arduino Uno R3
2.3. LCD (Liquid Crystal Display)
LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang
menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan
diberbagai bidang misalnya alal–alat elektronik seperti televisi, kalkulator,
ataupun layar komputer. Pada bab ini aplikasi LCD yang dugunakan ialah LCD
dot matrik dengan jumlah karakter 2 x 16. LCD sangat berfungsi sebagai
penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat.
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.
Universitas Sumatera Utara
22
Gambar 2.5. LCD (liquid Crystal Display)
Tabel 2.2. Deskripsi Pin LCD 2x16
PIN Deskripsi
1 Gnd
2 VCC
3 Penagtur Kontras
4 RS
5 RW
6 Enable
7-14 Data I/O Pins
15 VCC
16 GBD
Pada aplikasi umumnya RW diberi logika rendah “0”.Bus data terdiri dari
4-bit atau 8-bit.Jika jalur data 4-bit maka yang digunakan ialah DB4 sampai
dengan DB7. Sebagaimana terlihat pada table diskripsi, interface LCD
merupakan sebuah parallel bus, dimana hal ini sangat memudahkan dan sangat
cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari atau ke LCD. Kode ASCII yang
ditampilkan sepanjang 8-bit dikirim ke LCD secara 4-bit atau 8 bit pada satu
Universitas Sumatera Utara
23
waktu. Jika mode 4-bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk
membuat sepenuhnya 8-bit (pertama dikirim 4-bit MSB lalu 4-bit LSB dengan
pulsa clock EN setiap nibblenya).
Jalur kontrol EN digunakan untuk memberitahu LCD bahwa
mikrokontroller mengirimkan data ke LCD.Untuk mengirim data ke LCD
program harus menset EN ke kondisi high “1” dan kemudian menset dua jalur
kontrol lainnya (RS dan R/W) atau juga mengirimkan data ke jalur data bus.Saat
jalur lainnya sudah siap, EN harus diset ke “0” dan tunggu beberapa saat
(tergantung pada datasheet LCD), dan set EN kembali ke high “1”. Ketika jalur
RS berada dalam kondisi low “0”, data yang dikirimkan ke LCD dianggap sebagai
sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti bersihkan layar, posisi kursor dll).
Ketika RS dalam kondisi high atau “1”, data yang dikirimkan adalah data ASCII
yang akan ditampilkan dilayar.
Misal, untuk menampilkan huruf “A” pada layar maka RS harus diset ke
“1”. Jalur kontrol R/W harus berada dalam kondisi low (0) saat informasi pada
data bus akan dituliskan ke LCD. Apabila R/W berada dalam kondisi high “1”,
maka program akan melakukan query (pembacaan) data dari LCD. Instruksi
pembacaan hanya satu, yaitu Get LCD status (membaca status LCD), lainnya
merupakan instruksi penulisan.Jadi hampir setiap aplikasi yang menggunakan
LCD, R/W selalu diset ke “0”.
Jalur data dapat terdiri 4 atau 8 jalur (tergantung mode yang dipilih
pengguna), DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 dan DB7.Mengirim data
secara parallel baik 4-bit atau 8-bit merupakan 2 mode operasi primer. Untuk
Universitas Sumatera Utara
24
membuat sebuah aplikasi interface LCD, menentukan mode operasi merupakan
hal yang paling penting.
Mode 8-bit sangat baik digunakan ketika kecepatan menjadi keutamaan
dalam sebuah aplikasi dan setidaknya minimal tersedia 11 pin I/O (3 pin untuk
kontrol, 8 pin untuk data).Sedangkan mode 4 bit minimal hanya membutuhkan 7-
bit (3 pin untuk kontrol, 4 pin untuk data). Bit RS digunakan untuk memilih
apakah data atau instruksi yang akan ditransfer antara mikrokontroller dan LCD.
Jika bit ini di set (RS = 1), maka byte pada posisi kursor LCD saat itu dapat
dibaca atau ditulis. Jika bit ini di reset (RS = 0), merupakan instruksi yang dikirim
ke LCD atau status eksekusi dari instruksi terakhir yang dibaca.
2.4. Relay
Relay adalah komponen listrik yang bekerja berdasarkan prinsip induksi
medan elektromagnetis. Jika sebuah penghantar dialiri oleh arus listrik, maka di
sekitar penghantar tersebut timbul medan magnet. Medan magnet yang dihasilkan
oleh arus listrik tersebut selanjutnya diinduksikan ke logam ferromagnetis.
Logam ferromagnetis adalah logam yang mudah terinduksi medan
elektromagnetis. Ketika ada induksi magnet dari lilitan yang membelit logam,
logam tersebut menjadi "magnet buatan" yang sifatnya sementara.Cara ini kerap
digunakan untuk membuat magnet non permanen. Sifat kemagnetan pada logam
ferromagnetis akan tetap ada selama pada kumparan yang melilitinya teraliri arus
listrik. Sebaliknya, sifat kemagnetannya akan hilang jika suplai arus listrik ke
lilitan diputuskan.
Universitas Sumatera Utara
25
Gambar 2.6. Relay dan Simbol Relay
Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu :
1. Electromagnet (Coil)
2. Armature
3. Switch Contact Point (Saklar)
4. Spring
Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :
Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu
berada di posisi CLOSE (tertutup)
Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu
berada di posisi OPEN (terbuka)
Karena Relay merupakan salah satu jenis dari Saklar, maka istilah Pole dan
Throw yang dipakai dalam Saklar juga berlaku pada Relay. Berikut ini adalah
penjelasan singkat mengenai Istilah Pole and Throw :
Pole : Banyaknya Kontak (Contact) yang dimiliki oleh sebuah relay
Throw : Banyaknya kondisi yang dimiliki oleh sebuah Kontak (Contact)
Berdasarkan penggolongan jumlah Pole dan Throw-nya sebuah relay, maka relay
dapat digolongkan menjadi :
Universitas Sumatera Utara
26
Single Pole Single Throw (SPST) : Relay golongan ini memiliki 4
Terminal, 2 Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil.
Single Pole Double Throw (SPDT) : Relay golongan ini memiliki 5
Terminal, 3 Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil.
Double Pole Single Throw (DPST) : Relay golongan ini memiliki 6
Terminal, diantaranya 4 Terminal yang terdiri dari 2 Pasang Terminal
Saklar sedangkan 2 Terminal lainnya untuk Coil. Relay DPST dapat
dijadikan 2 Saklar yang dikendalikan oleh 1 Coil.
Double Pole Double Throw (DPDT) : Relay golongan ini memiliki
Terminal sebanyak 8 Terminal, diantaranya 6 Terminal yang merupakan 2
pasang Relay SPDT yang dikendalikan oleh 1 (single) Coil. Sedangkan 2
Terminal lainnya untuk Coil.
Selain Golongan Relay diatas, terdapat juga Relay-relay yang Pole dan Throw-
nya melebihi dari 2 (dua).Misalnya 3PDT (Triple Pole Double Throw) ataupun
4PDT (Four Pole Double Throw) dan lain sebagainya.
Beberapa fungsi Relay yang telah umum diaplikasikan kedalam peralatan
Elektronika diantaranya adalah :
1. Relay digunakan untuk menjalankan Fungsi Logika (Logic Function)
2. Relay digunakan untuk memberikan Fungsi penundaan waktu (Time Delay
Function)
3. Relay digunakan untuk mengendalikan Sirkuit Tegangan tinggi dengan
bantuan dari Signal Tegangan rendah.
Universitas Sumatera Utara
27
4. Ada juga Relay yang berfungsi untuk melindungi Motor ataupun
komponen lainnya dari kelebihan Tegangan ataupun hubung singkat
(Short).
Universitas Sumatera Utara
28
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Waktu dan Tempat
Perancangan ini telah dilakukan pada bulan Juni 2017 sampai Juli 2017 di
rumah tinggal Tanjung Morawa dan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam.
3.2. Alat dan Bahan
A. Alat yang Digunakan Dalam Penelitian Ini
1. Satu set komputer berfungsi untuk pengelolaan data dan pemrograman
2. Bor listrik berfungsi untuk melubangi material
3. Solder berfungsi untuk mencairakan timah dan menyambung beberapa
komponen elektronik
4. Lem tembak berfungsi untukmenyatukan masing – masing komponen
5. Kabel Ties berfungsi untuk merapikan jumper
B.Bahan yang Digunakan
Komponen Mekanik
1. Box plastik sebagai tumpuan/tempat meletakkan alat
2. Mur dan baut sebagai penyambung komponen alat
3. Adaptor digunakan sebagai supply tegangan
Universitas Sumatera Utara
29
Komponen Elektronik
1. Arduino berfungsi sebagai mikrokontroler dari alat
2. Sensor suara FC-04 sebagai detector suara dan input dari alat
3. Lcd sebagai penampil status dari alat
4. Relay untuk menyambung dan memutuskan arus ke lampu 12 VDC
5. Lampu 12 VDC sebagai output dari alat
6. Adaptor berfungsi sebagai supply tegangan
3.3. Spesifikasi Sistem
Alat lampu otomatis ini terdiri dari dua bagian utama yaitu sistem perangkat
keras (hardware) dan perangkat lunak (software).Sitem perangkat keras sendiri
terdiri dari rangkaian sumber tegangan, sistem rangkaian sensor dan sistem
rangkaian minimum mikrokontroler arduino uno.Hardwaredari alatdibagi
menjadi 3 blok yaitu bagian input, proses dan output
dirancangsesuaidiagramblokyangterdapatpada gambar berikut.
Gambar 3.1 Diagram blok system
INPUT PROSES OUTPUT
LCD
LAMPU
SENSOR SUARA
ADAPTOR 12 V
A
R
D
U
I
N
O
Universitas Sumatera Utara
30
Dari gambar blok diatas dapat dijelaskan konep atau cara kerja sistem secara
keseluruhan. Input atau blok sensor suara akan mendeteksi suara yang ada pada
ruangan sekitar lampu terutapa suara tepukan, sensor suara akan mengubahnya
menjadi tegangan dan inputkan ke arduino. Kemudian mikrokontroler arduino
akan memproses inputan yang diberikan oleh sensor suara untuk mengaktifkan
dan menonaktifkan relay yang selanjutnya dari relay kemudian lampu akan dapat
menyala dan mati tergantung kondisi sensor pir pada saat itu.
Lcd pada alat control lampu dengan tepukan ini berfungsi sebagai display
untuk menpilkan status dari alat, misalkan pada saat lampu dalam kondisi
menyala maka lcd akan menampilkan status alat dengan tulisan yang terdapat
pada lcd yaitu “lampu hidup”. Begitu juga sebaliknya pada saat lampu dalam
kondisi mati, maka lcd akan menampilkan status dari alat dengan tulisan yaitu
“lampu mati”.
3.4. Perancangan Perangkat Keras
Rangkaian keseluruhan sistem dari gerbang dengan control android dibagi
menjadi 3 bagianyaitu :bagian input dan bagian output .Bagian input terdiri dari 2
buah input yaitu Adaptor 12 V dan sensor suara sedangkan bagian output terdiri
dariLcd dan lampu. Kkonsep awal produk melalui sistem yang diimplemetasikan
terhadap mikrojontroler arduino uno dan sensor suara berupa rancangan yang
berbentuk sebuah prototype lampu dengan control tepukan atau suara dengan
tambahan pada bagian output yaitu lcd dan lampu 12 VDC.
Universitas Sumatera Utara
31
3.4.1. Rangkaian Bagian Input
Bagian ini terdiri dari sensor tepuk dan power supply, sensor tepuk yang
digunakan adalah tipe FC-04 yang sudah dilengkapi dengan modul sehinggan
memudahkan dalam coding dan pemasangan pada ptototype lampu menggunakan
kendali tepukan sedangkan untuk power supply menggunakan adaptor 12 v yang
akan dihubungkan langsung dengan arduino, hubungan keduanya dapat dilihat
pada gambar berikut.
Gambar 3.2 Rangkaian Bagian Input
Keterangan :
1. Adaptor 12V dihubungkan ke input tegangan arduino
2. Kaki GND pada senor suara FC-04 dihubungkan ke Pin GND pada
Arduino
3. Kaki VCC pada senor suara FC-04 dihubungkan ke Pin VCC pada
Arduino
4. Kaki OUT pada senor suara FC-04 dihubungkan ke Pin D10 pada
Arduino
Adaptor 12
V
Universitas Sumatera Utara
32
3.4.2.Rangkaian Bagian Output
Pada lampu dengan control tepukan atau suara ini terdapat 2 buah output
yang digunakan yaitu lampu dan lcd 2x 16. Kedua output ini akan bekerja sesuai
dengan input yang masuk dari sensor suara.
Gambar 3.3.Hubungan LCD dengan arduino
Ketrangan :
1. Kaki GND pada adaptor dihubungkan ke Pin GND pada relay
2. Kaki VCC pada adaptor dihubungkan ke Pin VCC pada relay
3. Kaki GND pada lampu dihubungkan ke Pin GND pada relay
4. Kaki VCC pada lampu dihubungkan ke Pin VCC pada relay
5. Kaki GND pada relay dihubungkan ke Pin GND pada arduino
6. Kaki VCC pada relay dihubungkan ke Pin VCC pada arduino
7. Kaki Input pada relay dihubungkan ke Pin D13 pada arduino
Hasil dari perakitan seluruh komponen dari lampu menggunakan kendali
tepukan ini menghasilkan sebuah prototype yang disusun dari kedu rangkaian tadi
yaitu bagian input dan output.Maka dihasilkan sebuah prototype alat seperti
gambar berikut.
ADAPTOR
RELAY
LAMPU
Universitas Sumatera Utara
33
Gambar 3.4. Prototype Lampu Kontrol Tepukan
Universitas Sumatera Utara
34
3.5.Software Pemrograman dan Program Lampu Kontrol Tepukan
3.5.1.Software Arduino.cc 1.6.7
Bahasa C merupakan salah satu bahasa yang cukup popular dan handal
untuk pemrograman mikrokontroler.Dalam melakukan pemrograman
mikrokontroler diperlukan suatu software pemrograman, salah satunya yang
mendukung bahasa c adalah Arduino.cc.Software Arduino.cc hanya digunakan
untuk mikrokontroler keluarga arduino saja.
Gambar 3.5 Software Arduino.cc
3.5.2. Program Kontrol Lampu dengan Tepukan
Persiapan pertama sebelum memasukkan program adalah menghubungkan
mikrokontroler arduino dengan PC melalui USB port.Langkah berikutnya adalah
membuka sotware arduino.cc, langkah selanjutnya adalah penulisan program pada
software, berikut ini adalah program yang di tuliskan pada software.
Universitas Sumatera Utara
35
Gambar 3.6 Penulisan program pada software arduino.cc
Setelah pengetikan program selesai langkah selajutnya adalah compile
program untuk mengubah bahasa pemrograman (code program) menjadi bahasa
mesin (kode biner) dan memastikan apakah terdapat error atau warning pada
program. Jika tidak terjadi error maka upload program berhasil.
Gambar 3.7 Tampilan saat proses compile dan upload
Universitas Sumatera Utara
36
3.6.Flowchart Sistem Kerja Lampu dengan Kontrol Tepukan
Gambar 3.8 Flowchart Sistem Kerja Lampu Kontrol Tepukan
Ada Perintah ?
Selesai
Mulai
Input Data
Tidak ada masukan
ya
Mengisi data
Lampu Menyala
Lampu Mati
tidak
Universitas Sumatera Utara
37
Berdasakan Flowchat di atas dapat kita ketahui bagaiman proses kerja dari
alat yaitu alat akan terlebih dahulu di aktifkan apabila tidak ada perintah yang kita
berikan, maka alat akan tetap aktif dimana kondisi lampu mati dan pada LCD
akan ditampilkan tulisan “- -SENSOR TEPUK- -”.
Apabila ada data yang kita masukkan yaitu data masukkan yaitu mic
condenser dari sensor suara FC-04 menerima paparan suara atau tepukan maka
lampu akan menyala dan pada lcd akan ditampilkan status dari alat yaitu dengan
tulisan “Lampu Hidup”. Demikian juga sebalik saat lampu dalam kondisi high
atau menyala kita masukkan kembali inputan berupa suara atau tepuka ke sensor
suara FC-04 maka lampu akan mati dan kemudian lcd akan menampilkan status
dari alat yaitu dengan tulisan “Lampu Mati”
Universitas Sumatera Utara
38
BAB IV
PENGUJIAN DAN HASIL
4.1. Pengujian Rangkaian Sumber Tegangan
Untuk supply tegangan alat digunakan adaptor dengan tegangan 12 V yang
dihubungkan langsung dengan arduino. Pada pengujian yang telah dilakukan
didapatkan hasil bahwa bekerja dengan baik begitu juga dengan komponen
lainnya.Pemakaian adaptor 12 v juga dikarenakan tegangan yang disarankan untu
pengoperasian arduino adalah anatar 5-12V.
4.2.Pengujian Rangkaian Mikrokontroler Arduino Uno R3
Pemrograman menggunakan mode ISP (In System Programming)
mikrokontroler harus dapat diprogram langsung pada papan rangkaian dan
rangkaian mikrokontroler harus dapat dikenali oleh program Arduino.cc.
Pada pengujian ini berhasil dilakukan dengan dikenalinya jenis mikrokontroler
oleh program downloader yaitu Arduino Genuino/Uno.
Gambar 4.1. Informasi Signature Mikrokontroler Arduino Uno R3
Universitas Sumatera Utara
39
Apabila Chip Signature sudah dikenali dengan baik dan dalam waktu
singkat, bisa dikatakan rangkaian mikrokontroler Arduino Uno R3 bekerja dengan
baik dengan mode ArduinoISP-nya.
4.3. Pengujian Sensor Suara Fc-04
Bagian ini dilakukan ujipengaktifan lampu dengan berbagai input suara
seperti suara percakapan, tepukan, music dari Handphone, suara kendaraan dan
lain -lain. Dari hasil pengujian didapatkan hasil sebagai berikut
Tabel 4.1 Data Pengujian sensor suara Fc-04
Input yang diberikan Kondisi lampu
Tidak ada suara Lampu mati
Tepukan Lampu menyala
Music dari handphone Lampu mati
Ketukan pada bodi alat Lampu menyala
Suara kendaraan (motor Beat) Lampu menyala
Teriakan Lampu menyala
Percakapan Lampu mati
Berdasarkan keterangan di atas adapun program yang diisikan ke
mikrokontroller untuk Kontrol adalah sebagai berikut:
int Led=9;//Definisi Led pada pin 13 (default)
int OutputDO=10;
int val;//val sebagai buffer data
Universitas Sumatera Utara
40
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);
void setup(){
//Inisialisasi I/O
pinMode(Led,OUTPUT);
pinMode(OutputDO,INPUT);
lcd.begin(16, 2);
lcd.print("--SENSOR TEPUK--");
}
void loop(){
//Membaca sinyal keluaran dari sensor berupa logika 1 atau 0
val=digitalRead(OutputDO);
if(val==HIGH)
if(digitalRead(Led)== LOW){
digitalWrite(Led,HIGH);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(" lampu mati ");
delay(500);
}
else
{
Universitas Sumatera Utara
41
//jika berlogika 0 maka LED akan mati
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(" lampu hidup ");
digitalWrite(Led,LOW);
delay(500);
}
}
4.4.Pengujian LCD
Pengujian LCD dilakukan untuk mengetahui apakah LCD bekerja dengan
baik atau tidak. Dimana LCD akan menampilkan status dari alat pada saat alat
dihidupkan. Pengujian ini bertujuan, baik atau tidaknya LCD untuk di gunakan,
berikut adalah data LCD ketika alat sedang dijalankan.
Tabel 4.2Pengujian LCD
Data Pengujian Hasil
Saat alat dihidupkan (Start)
Lcd menampilkan
“Sensor Tepuk”
Lampu menyala
Lcd menampilkan
“Lampu Mati”
Lampu mati
Lcd menampilkan
“Lampu Mati”
Universitas Sumatera Utara
42
Berdasarkan keterangan di atas adapun program yang diisikan ke
mikrokontroller untukLCD adalah sebagai berikut:
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);
void setup(){
//Inisialisasi I/O
pinMode(Led,OUTPUT);
pinMode(OutputDO,INPUT);
lcd.begin(16, 2);
lcd.print("--SENSOR TEPUK--");
}
void loop(){
//Membaca sinyal keluaran dari sensor berupa logika 1 atau 0
val=digitalRead(OutputDO);
if(val==HIGH)
if(digitalRead(Led)== LOW){
digitalWrite(Led,HIGH);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(" lampu mati ");
delay(500);
}
Universitas Sumatera Utara
43
else
{
//jika berlogika 0 maka LED akan mati
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(" lampu hidup ");
digitalWrite(Led,LOW);
delay(500);
}
}
Universitas Sumatera Utara
44
BAB V
PENUTUP
5.1.Kesimpulan
Dari perancangan dan pengujian Gerbang dengan control Android dapat
diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Telah terealisasi sebuat alat control lampu menggunakan tepukan atau
suara berdasarkan hail pengujian yang telah dilakukan lampu akan
menyala dan mati saat sensor menerima paparan suara (pada pengujian
dilakukan dengan tepukan).
2. Sistem dapat bekerja dengan baik ketika ada paparan suara yang mengenai
mic condesor pada sensor suara. Maka output dari sensor suara akan
dikirimkan ke arduino untuk kemudian diproses sehingga arduino akan
mengontrol relay untuk mematikan dan menghidupkan lampu sesuai input
yang diberikan kepada sensor suara.
3. Sensitivitas sensor sangat berpengaruh pada alat ini karena membutuhkan
suara yang cukup kuat untuk mengaktifkan lampu namun jika sensitivitas
ditingkatkan mengakibatkan sistem tidak efektif karena dapat aktif meski
hanya terpapar oleh suara percakapan manusia.
5.2.Saran
Dari hasil Proyek ini masih terdapat beberapa kekurangan dan
dimungkinkan untuk pengembangan lebih lanjut.Oleh karenanya penulis merasa
perlu untuk memberi saran sebagai berikut.
Universitas Sumatera Utara
45
1. Perlu adanya penelitian lebih lanjut untuk menguji kefektifan alat
dilapangan agar alat ini dapat bekerja dengan maksimal.
2. Alat akan bekerja lebih efekti jika diberi fitur yang dapat mengontrol
tingakat keredupan lampu.
Universitas Sumatera Utara
46
DAFTAR PUSTAKA
Budiharto, Widodo. 2005. Panduan Lengkap Belajar Mikrokontroler dan
Aplikasi Mikrokontroler.PT Elex Media Komputindo. Jakarta
Budiharto, Widodo. 2010. Elektronik Digital dan Mikroprosesor. Andi:
Yogyakarta
Djuandi, F. 2011. Pengenalan Arduino.http://www.tobuku.com ]
http://belajarelektronika.net/rangkaian-saklar-lampu-otomatis-sensor-suara-
tepuk-tangan/
http://belajar-dasar-pemrograman.blogspot.co.id/2013/03/arduino-uno.html
https://elektronika-dasar.web.id/lcd-liquid-cristal-display/
http://teknikelektronika.com/pengertian-relay-fungsi-relay/
http://subobtp.blogspot.co.id/2011/02/lampu-tepuk-menyalakan-atau-
mematikan.html
Universitas Sumatera Utara