Download - Alarm Dengan Sensor Infra Merah
MODUL PRAKTIKUM ELEKTRONIKA INDUSTRI
ALARM WITH INFRA RED SENSOR
Disusun Oleh :
MUKHLIZAR 20213048
JURUSAN FISIKAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG2013
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.
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 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 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 komponen-
komponen 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 Atmega328Operasi Voltage 5VInput Voltage 7-12 V (Rekomendasi)
Input Voltage 6-20 V (limits)I/O 14 pin (6 pin untuk PWM)Arus 50 mAFlash Memory 32KBBootloader SRAM 2 KBEEPROM 1 KB
Kecepatan 2.2.1. Mhz
a. Catu Daya (Power)
Uno Arduino dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau 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 ini.
· 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-to-
Serial 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 nilai resistansi dengan
menggunakanan pemutar yang telah disediakan seperti dalam
potensiometer. Sedangkan potensiometer yang penulis untuk
proyek inni adalah potensio 10 K ohm.
Gambar 3. Resistor tetap
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 Kuning Emas 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 : CoklatHitam Hijau Emas Maka nilainya:
1 0 105 5%
Range hambatannya adalah = 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
Tabel 2. kode warna resistor
WarnaGelang ke-1, 2, dan 3 4 5
Hitam 0 X 1 -Coklat 1 X 10 1 %Merah 2 X 100 2 %Jingga 3 X 1000 -Kuning 4 X 10000 -Hijau 5 X 100000 -Biru 6 X 1000000 -Ungu 7 X 10000000 -Abu-abu 8 X 100000000 -Putih 9 X 1000000000 -Emas - X 0.1 5 %Perak - X 0.001 10 %
Tak berwarna - - 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) base-
collector 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 respons
dari photo-transistor secara 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 menggetarkan
komponennya yang berbentuk selaput.
Gambar 5. Buzzer (Speaker)
BAB IIIPEMBAHASAN
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.
Sedangkan data pengamatan yang diambil dengan menggunakan serial
monitor, didapat data dengan dua kondisi LED yang berbeda sebagai
berikut:
Kondisi LED:
PIN OFF ON2 0.49 V 4.99 V
Input (Infra red)
Photodioda(mengubah
cahaya menjadi sinyal listrik
Mikrokontroller(Arduino Uno)
Photodioda(mengubah
cahaya menjadi sinyal listrik
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; // Pin untuk LEDint inputPin = 2; // input Pin untuk sensorint sensorState = LOW; // Asumsikan keadaan cahaya tidak terputusint val = 0; // variabel status pembacaan inputan pinint pinSpeaker = 10; //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 hertzvoid 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 IVKESIMPULAN
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 Arduinohttp://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, 1979, Dasar-Dasar Elektronika, Yogyakarta: Ghalia Indonesia
Zam, Efvy Zamidra, 2002, Mudah Menguasai Elektronika, Surabaya: Indah