1

SISTEM PENGUKURAN INTENSITAS CAHAYA MEMANFAATKAN

LDR DENGAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ARDUINO PRO-

MINI

PROJEK AKHIR II

RAMA DHANU

162411031

PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2019

Universitas Sumatera Utara

2

Sistem Pengukuran Intensitas Cahaya Memanfaatkan LDR Dengan

Menggunakan Mikrokontroler Arduino Pro-Mini

PROJEK AKHIR II Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Ahli Madya Diploma

Rama Dhanu

162411031

PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2019

Universitas Sumatera Utara

3

PENGESAHAN PROJEK AKHIR II

Judul : Sistem Pengukuran Intensitas Cahaya Memanfaatkan

LDR Dengan Menggunakan Mikrontroler Arduino

Pro-Mini

Kategori : Projek Akhir II

Nama : Rama Dhanu

NIM : 162411031

Program Studi : Diploma (D3) Metrologi dan Instrumentasi

Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam

Disetujui di

Medan, 29 Juli 2019

Ketua Program Studi Dosen Pembimbing

D3 Metrologi Dan Instrumentasi

Prof. Dr. Marhaposan Situmorang, PhD

NIP. 19551030 198003 1 003

Universitas Sumatera Utara

4

PERNYATAAN

Sistem Pengukuran Intensitas Cahaya Memanfaatkan LDR Menggunakan

Mikrokontroler Arduino Pro-Mini

PROJEK AKHIR II

Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan

ringkasan yang masing masing di sebutkan sumbernya.

Medan,24 Juli 2019

Rama Dhanu

162410031

Universitas Sumatera Utara

5

PENGHARGAAN

Alhamdulillah puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT, atas segala Nikmat

dan karuniaNya yang telah diberikan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Projek Akhir

ini dengan baik dalam meperoleh gelar Ahli Madya pada Program D3 Metrologi Dan

Instrumentasi.

Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan rasa hormat dan ucapan terima kasih yang

sebesar- besarnya kepada keluarga tercinta kepada saya untuk menyesaikan segala sesuatunya

dengan baik, terima kasih Ayah dan Ibu atas kasih sayang dan kepercayaan yang telah kalian

berikan kepada anak kalian ini.

Serta Orang-orang yang mendukung sehingga penulis dapat menyelesaikan proyek Tugas

Akhir ini. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih banyak kepada :

1. Yth.Bapak Dekan Dr. Kerista Sebayang,MS. beserta jajarannya di lingkungan FMIPA

USU

2. Ibu Dr. Diana Alemin Barus M,Sc, selaku Ketua Program Studi D3 Metrologi dan

Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam

3. Bapak Prof.Dr.Marhaposan Situmorang,PhD yang juga selaku dosen pembimbing,penulis

dalam penyelesaian project akhir II ini. Penulis sangat berterima kasih untuk setiap

bimbingan,masukan ,saran bahkan waktu yang senantiasa diberikan kepada penulis

sampai pada akhir penyelesaian tugas akhir ini.

4. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi D-3 Metrologi Dan Instrumentasi

Departemen Fisika FMIPA USU

Kepada Para teman teman seperjuangan dan senior yang sudah membantu memberikan ilmunya

untuk pelajaran program yang meluangkan waktunya untuk membantu mengerjakan projek akhir

ini. Terima kasih atas support, kesabaran, ilmu, motivasi, yang begitu luar biasa kepada teman-

teman sampai pada akhir Tugas akhir ini.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan tugas akhir ini ini masih jauh dari

kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat

membangun dalam penyempurnaan tugas akhir ini. Semoga laporan tugas akhir ini menjadi

ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca.

Universitas Sumatera Utara

6

ABSTRAK

Dilakukan kegiatan rancang bangun alat pengukur kekeruhan air sebagai aplikasi dari

sensor LDR (Light Dependent Resistor) berbasis mikrokontroler AT mega 328. Penelitian ini

dilakukan untuk mengukur tingkat kekeruhan air dengan cara mengkonversi besaran tegangan

listrik menjadi besaran tingkat kekeruhan (turbiditas) air. Rangkaian alat terdiri dari sensor LDR

untuk mendeteksi kekeruhan, minimum sistem dari mikrokontroler AT mega 328 sebagai pusat

kendali pada rangkaian sensor, serta LED putih sebagai sumber cahaya optimum yang akan

dibandingkan dengan tegangan yang dihasilkan pada masing-masing pengukuran di dalam air.

Parameter tingkat kekeruhan maksimal pada air layak konsumsi didasarkan pada Peraturan

Menteri Kesehatan sebesar 5 NTU, yang kemudian dilakukan kegiatan sampling untuk

mengetahui sensitivitas sensor terhadap beberapa tingkat kekeruhan air yang berbeda.

Selanjutnya dilakukan plot grafik logaritmik untuk mengetahui hubungan besaran tegangan yang

terukur terhadap besaran tingkat kekeruhan air pada sampel.

Universitas Sumatera Utara

7

ABSTRACT

The design of water turbidity measuring devices was carried out as an application of

the LDR (Light Dependent Resistor) sensor based on the AT mega 328 microcontroller. This

research was conducted to measure the turbidity level of water by converting the electrical

voltage to turbidity (water). The device circuit consists of an LDR sensor to detect turbidity, the

minimum system from the AT mega 328 microcontroller as the control center in the sensor

circuit, and the white LED as the optimum light source that will be compared with the voltage

generated on each measurement in the water. The parameter of maximum turbidity level in

consumable water is based on the Minister of Health Regulation of 5 NTU, which is then carried

out sampling to determine the sensitivity of the sensor to several different levels of water

turbidity. Next, a logarithmic graph plot is carried out to determine the relationship between the

measured magnitude of the turbidity level of water in the sample

Universitas Sumatera Utara

8

DAFTAR ISI

Halaman

Pengesahan..…………………………………………………...………………………......i

Pernyataan………………………………………………………………………….….…..ii

Penghargaan…...……………………………………………………………………...…..iii

Abstrak…...…........…………………………………………………………………...….iv

Abstract........…...……………………………………………………………………....…v

Daftar Isi……………………………………………………………………………..…....vi

Bab 1. Pendahuluan

1. Latar Belakang..……………………………………………………….….………1

1.1 Identifikasi Masalah………………………………………………….….………2

1.2 Batasan Masalah….………………………………...……….………….……….3

1.3 Tujuan….………………………………………………….…………….…...….3

1.4 Metodologi Penelitian………………………………………….………….…….3

1.5 Tinjauan Pustaka…………………………………..…………………………….4

1.6 Sistematika Penulisan.…………..……………………………………...……….4

Bab 2. Landasan Teori

2.1 Sensor LDR……………………..………………………………….………...….8

2.1.1 Bentuk dan Simbol LDR………....……………….………...……….……..…8

2.1.2 Karakteristik LDR ……...……....…....…………………..………………..….8

2.1.3 Prinsip Kerja LDR........................……....………………………………...10

2.1.4 Cara Mengukur LDR……….……………....…………….….......................11

2.1.5 Aplikasi (kegunaan) LDR…….….………....…………..…………..............13

2.2 Arduino......…………………… .….…………….....…..…………………….17

2.2.1 Open Source Harware…….....................…………........…….………..…..18

2.2.2 Memory…...………….……..………................….....….............….….....19

2.2.3 Input dan Output.......……………………………........................……............19

2.2.4 Pemrograman...................…..…………………………..……........................21

Universitas Sumatera Utara

9

2.2.5 Power Supply.........................…………...………………….......................21

2.2.6 Reset Otomatis...............…………………….……..……..........................22

2.2.7 Komunikasi....................................…………….….…………....................22

2.3 LCD (Liquid Crystal Display)……………………..………..….…...............23

2.3.1 Struktur Dasar LCD (Liquid Crystal Display………………...…................23

2.3.2 Kelebihan dan Kekurangan LCD (Liquid Crystal Display)…..…................25

2.3.3 Material LCD (Liquid Crystal Display)……..……………….….....…........26

2.3.4 Pengendali / Kontroler LCD (Liquid Crystal Display)………….…...…......26

2.3.5 Konfigurasi LCD (Liquid Crystal Display)......…...…………….…....….....27

2.3.6 Prinsip Kerja LCD (Liquid Crystal Display)…....................….......…..…....28

2.3.7 Cara Kerja LCD (Liquid Crystal Display)…...………...........…..................29

Bab 3. Landasan Teori

3.1 Prinsip Kerja Sistem………………………………….....…………...……….32

3.2 Diagram Blok.......................…………………………………….......……….32

3.3 Rangkaian Keseluruhan Sistem………………………………….….……........33

3.4 Rangkaian Sensor Cahaya LDR…..………………………………..……….....34

3.5 Rangkaian LCD.........................…………………………………..…………34

3.6 Rangkaian Arduino....................………………………………….………….35

Bab 4. Pengujian Alat Ukur

4.1 Pengujian Sensor LDR…………………………………………………..…….38

4.2.1Menghidupkan Lampu dengan Nilai ADC LDR………………..……….................40

4.3 Pengujian Lampu.........…………………………………………..…………..42

Bab 5. Kesimpulan dan Saran

5.1 Kesimpulan…………..……………………………………………..………...45

5.2 Saran…………………………………………………………….…….……..45

Daftar Pustaka

Lampiran

Universitas Sumatera Utara

10

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Cahaya dan sinar, kedua kata ini sepintas mempunyai makna yang sama. Namun, bila dikaji

lebih mendalam, cahaya dan sinar sangatlah berlainan. Cahaya adalah suatu bentuk pancaran

energi yang mana mempunyai kapasitas atau kemampuan untuk merangsang sensasi

penglihatan. Cahaya dalam berbagai hal memperlihatkan karakternya sebagai gelombang, tetapi

dalam gerakan cahaya itu merupakan garis lurus dan dalam hal tertentu cahaya disebut pula

sebagai sinar. Namun kata sinar ini biasanya dipakai untuk menunjukkan bentuk energi

gelombang elektromagnetik, misalnya sinal X, sinar gamma dan sinar kosmis.

Pencahayaan merupakan salah satu faktor penting dalam perancangan ruang. Ruang yang telah

dirancang tidak dapat memenuhi fungsinya dengan baik apabila tidak disediakan akses

pencahayaan. Pencahayaan di dalam ruang memungkinkan orang yang menempatinya dapat

melihat benda-benda. Tanpa dapat melihat benda benda dengan jelas maka aktivitas di dalam

ruangan akan terganggu. Sebaliknya cahaya yang terlalu terang juga dapat menggangu

penglihatan.

Kualitas penerangan yang tidak memadai berefek buruk bagi fungsi penglihatan psikologis serta

aktivitas kerja sesuai Peraturan Menteri Perburuhan Nomor 7 Tahun 1964 tentang Syarat-Syarat

Kesehatan,Kebersihan serta Penerangan dalam Tempat Kerja, telah menetapkan ketentuan

penting intensitas penerangan menurut sifat

pekerjaan.

Proses pendidikan yang terjadi di ruang kelas harus memperhatikan beberapa

aspek, antara lain intensitas pencahayaan. Ketidak sesuaian salah satu aspek akan

mengakibatkan ketidak nyamanan serta proses pendidikan menjadi terganggu. Sedangkan

efektivitas proses pendidikan didasarkan pada beberapa hal seperti kenyamanan pengajar dan

peserta didik. Hal ini menunjukkan bahwa intensitas

cahaya harus diperhatikan.

Pencahayaan terdiri dari pencahayaan matahari dan pencahayaan buatan. Pencahayaan di ruang

kelas harus memperhatikan beberapa aspek, yaitu:

Universitas Sumatera Utara

11

a. Menciptakan lingkungan visual yang nyaman, sehingga segala

kegiatan di dalam ruang kelas bisa berjalan dengan baik.

b. Penggunaan energi yang sesuai dengan fungsi ruang kelas.

Dalam upaya mendapatkan kenyamanan, ketenangan dan efisiensi energi listrik, ruang

kelas perlu mendapatkan sistem penerangan yang sesuai dengan fungsi ruangan. Berdasarkan

data dari Badan Standarisasi Nasional (BSN), intensitas cahaya diruang kelas minimal 250 lux

dengan nilai toleransi maksimal hingga 20%, dan daya pencerahan maksimum per meter persegi

sebesar 15 watt/m2, sesuai dengan SNI 03 6197-2000.

Pemakaian penerangan yang berlebihan juga berhubungan dengan efisiensi

penggunaan energi listrik sehingga diperlukan peratutan penerangan. Dengan demikian

intensitas cahaya perlu diatur untuk menghasilkan kesesuaian kebutuhan luminasi di dalam

ruang berdasarkan jenis dan fungsi ruangan.

Untuk mengetahui kondisi tersebut, maka diperlukan suatu alat yang bisa mengukur

intensitas cahaya. Pada umumnya alat ukur intensitas cahaya mempunyai harga yang cukup

mahal. Berawal dari kasus tersebut muncul ide merancang dan mengembangkan alat yang

berfungsi untuk mengetahui dan mengukur intensitas cahaya dalam suatu ruangan

1.1 Identifikasi Masalah

Berdasarkan latar belakang tersebut maka dapat ditemukan permasalahan yang dihadapi dalam

tugas akhir ini adalah:

1. Bagaimana sensor LDR bekerja terhadap instensitas cahaya yang diterima

2. Bagaimana Mikrokontroler Arduino Pro Mini mengolah data dari sensor LDRdan

ditampilkan melalui LCD

3. Bagaimana Buzzer dapat bekerja ketika menerima cahayA.

1.2 Batasan Masalah

Mengingat pembahasan dalam rancangan alat ukur yang dibuat dapat meluas maka tulisan

ini mempunyai batasan masalah sebagai berikut :

1. Sensor yang digunakan sendor LDR

2. Mikrokontroler yang digunakan Arduino Pro Mini

3. Output ditampilkan di LCD

Universitas Sumatera Utara

12

4. Tidak membahas teori rangkaian listrik

1.3 Tujuan

Adapun tujuan dari dibuatnya alat ini adalah :

1. Merancang dan membuat alat ukur intensitas cahaya

2. LDR sebagai sensor kecerahan cahaya

3. Memperoleh suatu alat ukur kontrol cahaya automatis

1.4 Metodologi Penelitian

Metodologi yang digunakan dalam penulisan Projek Akhir II ini adalah sebagai berikut:

a. Metode Pustaka

Mencari data-data yang berkaitan dengan alat ukur yang akan dibuat, dari literatur

buku-buku, jurnal-jurnal, majalah-majalah elektronika, dan situs-situs internet untuk

mempelajari hal-hal sebagai berikut:

1. Konsep Mikrokontroler Arduino Pro Mini sebagai alat kontrol

2. Konsep penggunaan LDR sebagai sensor cahaya

3. Liquid Crystal Display (LCD) sebagai pendisplay

b. Metode Perancangan dan pembahasan alat

Membahas tentang langkah-langkah membuat alat yang dirancang secara keseluruhan

dimulai dari perancangan hardware, perancangan software pada mikrokontroler sampai

menampilkan layar pada LCD

1.5 Tinjauan Pustaka

Intensitas cahaya dengan satuan lux adalah arus cahaya dalam lumen yang diemisikan dalam

setiap sudut ruang (pada arah tertentu) oleh sebuah sumber cahaya. Kata candela berasal dari

candle (lilin) merupakan suatu tertua pada teknik penerangan dan diukur berdasarkan intesitas

cahaya standar. Cahaya adalah energi yang berbentuk gelombang elektromagnetik yang panjang

gelombangnya 400-800 nano meter. Cahaya yang diperlukan dalam kehidupan sehari-hari, baik

oleh manusia, hewan ataupun tumbuhan. Salah satu sifat cahaya yaitu bergerak kesemua arah.

Universitas Sumatera Utara

13

Dalam kehidupan sehari-hari cahaya dapat dimanfaatkan bagi kehidupan manusia, tanpa cahaya

manusia tidak akan bisa berbuat apa-apa. Apalagi ketika berada dalam ruangan, cahaya sangat

berpengaruh pada penglihatan manusia. Kuat lemahnya intensitas cahaya berpengaruh pada

akomodasi mata yang dikenai cahaya tersebut.

1.6 Sistematika Penulisan

Dalam penyusunan Tugas Akhir II ini, pembahasan mengenai sistem alat ukur yang dibuat

dibagi menjadi lima bab dengan sistematika sebagai berikut :

BAB I: PENDAHULUAN

Pada bab ini membahas tentang latar belakang tugas akhir, identifikasi masalah, tujuan,

metode penelitan, tinjauan pustaka, dan sistematika penulisan.

BAB II : LANDASAN TEORI

Pada bab ini berisi penjelasan dasar teori mengenai konsep yang digunakan dalam

pembahasan sistem perancangan alat ukur ini.

BAB III : METODE PENELITIAN

Pada bab ini akan dibahas secara detail tentang perancangan, konstruksi alat, sistem

mikrokontroler, beserta program pengolah data dari masukan sensor cahaya ke

penampil LCD.

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini berisi uraian hasilpengujianalatukur rancangan kontrol lampu automatis

menggunakan rangkaian LDR

BAB V : PENUTUP

Sebagai bab terakhir penulisan, penulis akan menguraikan beberapa kesimpulan dari

uraian bab-bab sebelumnya dan penulis akan berusaha memberikan saran yang

mungkin bermanfaat.

Universitas Sumatera Utara

14

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Sensor LDR

Light Dependent Resistor atau disingkat dengan LDR adalah jenis Resistor yang nilai

hambatan atau nilai resistansinya tergantung pada intensitas cahaya yang diterimanya. Nilai

Hambatan LDR akan menurun pada saat cahaya terang dan nilai hambatannya akan menjadi

tinggi jika dalam kondisi gelap. Dengan kata lain, fungsi LDR (Light Dependent Resistor) adalah

untuk menghantarkan arus listrik jika menerima sejumlah intensitas cahaya (kondisi terang) dan

menghambat arus listrik dalam kondisi gelap.

Naik turunnya nilai hambatan akan sebanding dengan jumlah cahaya yang diterimanya.

Pada umumnya, nilai hambatan LDR akan mencapai 200 Kilo Ohm (kΩ) pada kondisi gelap dan

menurun menjadi 500 Ohm (Ω) pada Kondisi Cahaya Terang.LDR (Light Dependent Resistor)

yang merupakan komponen elektronika peka cahaya ini sering digunakan atau diaplikasikan

dalam rangkaian elektronika sebagai sensor pada lampu penerang jalan, lampu kamar tidur,

rangkaian anti maling, shutter kamera, alarm dan lain sebagainya.

2.1.1Bentuk dan Simbol LDR

v

Gambar 2.1.1 Bentuk dan Simbol LDR

2.1.2 Karakteristik LDR

Sensor cahaya LDR adalah suatu bentuk komponen yang mempunyai perubahan resistansi yang

besarnya tergantung pada cahaya. Karakteristik LDR terdiri dari dua macam yaitu Laju Recovery

dan Respon Spektral seperti yang diuraikan sebagai berikut

Universitas Sumatera Utara

15

A. Laju Recovery Sensor Cahaya LDR

Bila sebuah “Sensor Cahaya LDR” dibawa dari suatu ruangan dengan level kekuatan

cahaya tertentu ke dalam suatu ruangan yang gelap, maka bisa kita amati bahwa nilai resistansi

dari LDR tidak akan segera berubah resistansinya pada keadaan ruangan gelap tersebut. Namun

LDR tersebut hanya akan bisa mencapai harga di kegelapan setelah mengalami selang waktu

tertentu. Laju recovery merupakan suatu ukuran praktis dan suatu kenaikan nilai resistansi dalam

waktu tertentu. Harga ini ditulis dalam satuan K/detik, untuk LDR tipe arus harganya lebih besar

dari 200 K/detik (selama 20 menit pertama mulai dari level cahaya 100 lux), kecepatan tersebut

akan lebih tinggi pada arah sebaliknya, yaitu pindah dari tempat gelap ke tempat terang yang

memerlukan waktu kurang dari 10 ms (milidetik) untuk mencapai resistansi yang sesuai dengan

level cahaya 400 lux.

Gambar 2.1.2.a. Karakteristik LDR

B. Respon Spektral Sensor Cahaya LDR

LDR tidak mempunyai sensitivitas yang sama untuk setiap panjang gelombang cahaya

yang jatuh padanya (yaitu warna). Bahan yang biasa digunakan sebagai penghantar arus

listrik yaitu tembaga, alumunium, baja, emas, dan perak. Dari kelima yang paling banyak

Universitas Sumatera Utara

16

digunakan karena mempunyai daya hantar yang baik. Pada keadaan gelap tanpa cahaya sama

sekali, LDR memiliki nilai resistansi yang besar (sekitar beberapa Mega ohm). Nilai

resistansinya ini akan semakin kecil jika cahaya yang jatuh ke permukaannya semakin terang.

Pada keadaan terang benderang (siang hari) nilai resistansinya dapat mengecil, lebih kecil

dari 1 KΩ. Dengan sifat LDR yang demikian maka LDR biasa digunakan sebagai sensor

cahaya. Contoh penggunaannya adalah pada lampu taman dan lampu di jalan yang bisa

menyala di malam hari dan padam di siang hari secara otomatis.

2.1.3 Prinsip Kerja LDR

Resistansi Sensor cahaya LDR akan berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya

yang mengenainya atau yang ada disekitarnya. Biasanya LDR terbuat dari cadmium sulfida yaitu

bahan semikonduktor yang resistansinya berupah-ubah menurut banyaknya cahaya (sinar) yang

mengenainya. Dengan bahan ini energi dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak

muatan yang dilepas atau arus listrik meningkat, artinya resistansi bahan telah mengalami

penurunan. Resistansi LDR pada tempat gelap biasanya mencapai sekitar 10 MΩ, dan ditempat

terang resistansi LDR turun menjadi hanya sekitar 150 Ω s/d 1 KΩ .

LDR ( Light Dependent Resistor ) adalah suatu komponen elektronik yang resistansinya

berubah ubah tergantung pada intensitas cahaya. Jika intensitas cahaya semakin besar maka

resistansi LDR semakin kecil, jika intensitas cahaya semakin kecil maka resistansi LDR

semakin besar. LDR sering juga disebut dengan sensor cahaya.

Cara merangkai LDR ada 2, tergantung dengan respon yang diinginkan. Rangkaian itu antara

lain

Universitas Sumatera Utara

17

Gambar 2.1.3.1 Rangkaian LDR

Cara kerja rangkaian 1 adalah pada saat intensitas cahaya disekitar LDR membesar, maka

hambatan LDR akan mengecil. Hal ini menyebabkan tegangan pada Titik 1 semakin besar. Dan

sebaliknya, jika intensitas cahaya disekitar LDR semakin kecil, maka hambatan LDR semakin

besar. Hal ini menyebabkan tegangan pada Titik 1 semakin kecil.

Cara kerja rangkaian 2 adalah pada saat intensitas cahaya disekitar LDR membesar, maka

hambatan LDR akan membesar. Hal ini menyebabkan tegangan pada Titik 2 semakin mengecil.

Dan sebaliknya, jika intensitas cahaya disekitar LDR semakin kecil , maka hambatan pada

LDR semakin kecil. Hal ini menyebabkan tegangan pada Titik 2 semakin besar.

LDR memanfaatkan bahan semikonduktor yang karakteristik listriknya berubah-ubah

sesuai dengan cahaya yang diterima. Bahan yang digunakan adalah Kadmium Sulfida (CdS) dan

Kadmium Selenida (CdSe)

Gambar 2.1.3.2 Bahan yang digunakan pada LDR

2.1.4Cara Mengukur LDR (Light Dependent Resistor) dengan Multimeter

Alat Ukur yang digunakan untuk mengukur nilai hambatan LDR adalah Multimeter

dengan fungsi pengukuran Ohm (Ω).Agar Pengukuran LDR akurat, kita perlu membuat 2

kondisi pencahayaan yaitu pengukuran pada saat kondisi gelap dan kondisi terang.Dengan

demikian kita dapat mengetahui apakah Komponen LDR tersebut masih dapat berfungsi dengan

baik atau tidak.

Universitas Sumatera Utara

18

A. Mengukur LDR pada Kondisi Terang

1. Atur posisi skala selektor Multimeter pada posisi Ohm

2. Hubungkan Probe Merah dan Probe Hitam Multimeter pada kedua kaki LDR (tidak ada

polaritas)

3. Berikan cahaya terang pada LDR

4. Baca nilai resistansi pada Display Multimeter. Nilai Resistansi LDR pada kondisi terang

akan berkisar sekitar 500 Ohm.

Gambar 2.1.4.a Cara mengukur LDR saat terang

B. Mengukur LDR pada Kondisi Gelap

1. Atur posisi skala selektor Multimeter pada posisi Ohm

2. Hubungkan Probe Merah dan Probe Hitam Multimeter pada kedua kaki LDR (tidak ada

polaritas)

3. Tutup bagian permukaan LDR atau pastikan LDR tidak mendapatkan cahaya

4. Baca nilai resistansi pada Display Multimeter. Nilai Resistansi LDR di kondisi gelap

akan berkisar sekitar 200 KOhm.

Universitas Sumatera Utara

19

Gambar 2.1.4.b Cara mengukur LDR saat gelap

Catatan :

Hasil Pengukuran akan berubah tergantung pada tingkat intesitas cahaya yang diterima

oleh LDR itu sendiri.

Satuan terang cahaya atau Iluminasi (Illumination) adalah lux

2.1.5 Aplikasi (Penggunaan) LDR

Jenis-jenis sensor cahaya adalah suatu komponen elektronis yang mampu mendeteksi

keberadaan cahaya untuk kemudian dikonversi kedalam isyarat tegangan atau arus listrik.

Beberapa aplikasi dari sensor cahaya diantaranya robot line follower, sensor denyut jantung,

sensor kehadiran, lampu tidur otomatis dan lain sebagainya.

Ketika anda menggunakan sensor cahaya tentunya satu yang tidak boleh terlupa yaitu

sumber cahaya. Misalkan saja untuk aplikasi sensor cahaya pada line follower, sumber cahaya

biasanya berasal dari lampu LED. Berbeda jika sensor cahaya ini digunakan untuk lampu jalan

otomatis, dimana lampu akan otomatis menyala ketika kondisi lingkungan redup, maka sumber

cahaya berupa cahaya alami dari sinar matahari.

Light Dependent Resistor (LDR) adalah resistor yang nilai hambatanya dapat berubah

sesuai dengan intensitas cahaya yan mengenainya. Semakin besar intensitas cahaya yang

Universitas Sumatera Utara

20

mengenai permukaan LDR, semakin kecil nilai hambatanya. Sebaliknya, semakin sedikit cahaya

yang mengenai LDR, semakin besar nilai resistansi LDR.

Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) dapat digunakan sebagai :

Sensor pada rangkaian saklar cahaya

Sensor pada lampu otomatis

Sensor pada alarm brankas

Sensor pada tracker cahaya matahari

Sensor pada kontrol arah solar cell

Sensor pada robot line follower

Dan masih banyak lagi aplikasi rangkaian elektronika yang menggunakan LDR sebagai sensor

cahaya.

Gambar 2.1.5.1. Rangkaian pendeteksi intensitas cahaya

Universitas Sumatera Utara

21

Gambar 2.1.5.2. Rngkaian sensor intensitas cahaya sebagai input PLC

Universitas Sumatera Utara

22

Gambar 2.1.5.3. Rangkaian saklar cahaya

Gambar 2.1.5.4. Rangkaian saklar lampu penerangan otomatis

Gambar 2.1.5.5. Rangkaian saklar lampu tidur otomatis

Universitas Sumatera Utara

23

Gambar 2.1.5.6. Rangkaian robot line follower analog

Universitas Sumatera Utara

24

Gambar 2.1.5.7. Rangkaian lilin elektronik dengan arduino

2.2 Arduino Pro Mini

Arduino Pro Mini adalah board mikrokontroler dengan ATmega328. Memiliki 14 digital

pin input / output (dimana 6 dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, resonator

on-board, tombol reset, dan lubang untuk pemasangan pin header. Header enam pin dapat

dihubungkan ke kabel FTDI atau Sparkfun board breakout untuk memberikan daya USB dan

komunikasi untuk board.

Universitas Sumatera Utara

25

Arduino Pro Mini dimaksudkan untuk instalasi semi permanen di suatu objek. Dengan

Pro Mini memungkinkan penggunaan berbagai jenis konektor atau solder langsung kabel. Pin

tata letak kompatibel dengan Arduino Mini.Ada dua versi Pro Mini. Satu berjalan pada 3.3V dan

8 MHz, yang lainnya di 5V dan 16 MHz.

Gambar 2.2 Arduino Pro Mini 3.3V dan 5V

Arduino Pro Mini dapat didukung dengan kabel FTDI atau board breakout terhubung ke

nya enam pin header, atau dengan tegangan 3.3V atau 5V (tergantung pada model) pada pin

Vcc. Ada tegangan regulator di papan sehingga dapat menerima tegangan sampai 12VDC. Jika

Anda memasok listrik diatur ke board, pastikan untuk terhubung ke “RAW” pin pada tidak

VCC.Pinnya adalah sebagai berikut:RAW. Untuk memasok tegangan baku untuk papan. VCC.

Tegangan 3,3 atau 5 volt. GND. Ground.

2.2.1 Open Source Hardware

Arduino Pro Mini adalah hardware open source (OSH - Open Source Hardware), pertama

kali di desain oleh Sparkfun Electronics. Karena OSH, dengan demikian anda dan siapapun

diberi kebebasan untuk dapat membuat sendiri Arduino Pro Mini. Skema Pro Mini dapat dilihat

dilampiran.

Universitas Sumatera Utara

26

Gambar 2.2.2.1 Skema Arduino Pro Mini

Gambar 2.2.2.2 Desain Arduino Pro Mini

2.2.2Memory

ATmega328 memiliki 32 kB flash memori untuk menyimpan kode (yang 0.5kB digunakan untuk

bootloader). Memiliki 2 kB SRAM dan 1kBs EEPROM (yang dapat dibaca dan ditulis dengan

library EEPROM).

Universitas Sumatera Utara

27

2.2.3Input dan Output

Arduino Pro Mini memiliki 14 buah digital pin yang dapat digunakan sebagai input atau output,

sengan menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digital(Read). Pin-pin tersebut ekerja

pada tegangan 5V, dan setiap pin dapat menyediakan atau menerima arus 20mA, dan memiliki

tahanan pull-up sekitar 20-50k ohm (secara default dalam posisi discconnect). Nilai maximum

adalah 40mA, yang sebisa mungkin dihindari untuk menghindari kerusakan chip mikrokontroller

Beberapa pin memiliki fungsi khusus :

Serial, terdiri dari 2 pin : pin 0 (RX) dan pin 1 (TX) yang digunakan untuk menerima

(RX) dan mengirim (TX) data serial.

External Interrups, yaitu pin 2 dan pin 3. Kedua pin tersebut dapat digunakan untuk

mengaktifkan interrups. Gunakan fungsi attachInterrupt()

PWM: Pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11 menyediakan output PWM 8-bit dengan menggunakan

fungsi analogWrite()

SPI : Pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), dan 13 (SCK) mendukung komunikasi SPI

dengan menggunakan SPI Library

LED : Pin 13. Pada pin 13 terhubung built-in led yang dikendalikan oleh digital pin no

13.

Arduino Pro Mini memiliki 8 buah input analog, yang diberi tanda dengan A0 hingga A7.

Masing-masing pin analog tersebut memiliki resolusi 10 bits (jadi bisa memiliki 1024 nilai).

Secara default, pin-pin tersebut diukur dari ground ke 5V, namun bisa juga menggunakan pin

REF dengan menggunakan fungsi analogReference().

Pin Analog A6 dan A7 tidak bisa dijadikan sebagai pin digital, hanya sebagai analog. Beberapa

pin lainnya pada board ini adalah :

Universitas Sumatera Utara

28

I2C : Pin A4 (SDA) dan A5 (SCL). Pin ini mendukung komunikasi I2C (TWI) dengan

menggunakan Wire Library.

Reset. Hubungkan ke LOW untuk melakukan reset terhadap mikrokontroller. Biasanya

digunakan untuk dihubungkan dengan switch yang dijadikan tombol reset.

Gambar 2.2.3 Input dan Output Arduino

2.2.4Pemrograman

Pemrograman board Arduino Pro Mini dilakukan dengan menggunakan Arduino

Software (IDE) yang bisa anda download gratis disini. Chip ATmega328 yang terdapat pada

Arduino Nano telah diisi program awal yang sering disebut bootloader. Bootloader tersebut yang

bertugas untuk memudahkan anda melakukan pemrograman lebih sederhana menggunakan

Arduino Software, tanpa harus menggunakan tambahan hardware lain. Yang dibutuhkan

hanyalah board FTDI atau USB to Serial seperti yang ini, lalu hibungkan ke PC, Mac, atau Linux

anda, jalankan software Arduino Software (IDE), dan anda sudah bisa mulai memrogram chip

ATmega328. Lebih mudah lagi, di dalam Arduino Software sudah diberikan banyak contoh

program yang memanjakan anda dalam belajar mikrokontroller.

Universitas Sumatera Utara

29

Gambar 2.2.4 Pemrograman Arduino

Untuk pengguna mikrokontroller yang sudah lebih mahir, anda dapat tidak menggunakan

bootloader dan melakukan pemrograman langsung via header ICSP (In Circuit Serial

Programming) dengan menggunakan Arduino ISP.

2.2.5 Power Supply

Pengembangan Board Arduino Pro Mini dapat diberi tenaga dengan power yang

diperoleh dari board FTDI atau USB to Serial, atau via board power supply breadboard pada

papan breadboard anda.

Beberapa pin power pada Arduino Pro Mini :

GND. Ini adalah ground atau negatif.

VCC. Power supply ter regulasi 3.3V atau 5V (tergantung model)

RAW. Ini adalah pin untuk memberikan raw voltage

3V3. Ini adalah pin output dimana pada pin tersebut disediakan tegangan 3.3V yang telah

melalui regulator

Universitas Sumatera Utara

30

Gambar 2.2.6 Board Arduino Pro Mini

2.2.6Reset Otomatis (softwere)

Ketimbang membutuhkan pers fisik tombol reset sebelum upload, Arduino Pro Mini

dirancang dengan cara yang memungkinkan untuk reset oleh perangkat lunak yang berjalan pada

komputer yang terhubung. Salah satu pin pada header enam pin terhubung ke garis reset dari

ATmega328 melalui 100 nF kapasitor. Pin ini terhubung ke salah satu jalur kontrol hard

wire dari USB-to-serial konverter yang terhubung ke header. Software Arduino menggunakan

kemampuan ini untuk memungkinkan Anda untuk meng-upload kode dengan hanya menekan

tombol upload di software Arduino. Ini berarti dapat mempersingkat waktu.

2.2.7 Komunikasi

Arduino Nano 3.0 memiliki beberapa fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer,

berkomunikasi dengan Arduino lainnya, atau dengan mikrokontroller lain nya. Chip Atmega328

menyediakan komunikasi serial UART TTL (5V) yang tersedia di pin 0 (RX) dan pin 1 (TX).

Sebuah chip FTDI yang terdapat pada board berfungsi menterjemahkan bentuk komunikasi ini

melalui USB dan akan tampil sebagai Virtual Port di komputer.

Pada Arduino Software (IDE) terdapat monitor serial yang memudahkan data textual untuk

dikirim menuju Arduino atau keluar dari Arduino. Lampu led TX dan RX akan menyala

berkedip-kedip ketika ada data yang ditransmisikan melalui chip FTDI USB to Serial via kabel

USB ke komputer. Untuk menggunakan komunikasi serial dari digital pin,

gunakan SoftwareSerial library

Universitas Sumatera Utara

31

2.3 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).

Gambar 2.3 LCD

2.3.1 Struktur Dasar LCD

LCD atau Liquid Crystal Display pada dasarnya terdiri dari dua bagian utama yaitu

bagian Backlight (Lampu Latar Belakang) dan bagian Liquid Crystal (Kristal Cair). Seperti yang

disebutkan sebelumnya, LCD tidak memancarkan pencahayaan apapun, LCD hanya

merefleksikan dan mentransmisikan cahaya yang melewatinya. Oleh karena itu, LCD

memerlukan Backlight atau Cahaya latar belakang untuk sumber cahayanya. Cahaya Backlight

Universitas Sumatera Utara

32

tersebut pada umumnya adalah berwarna putih. Sedangkan Kristal Cair (Liquid Crystal) sendiri

adalah cairan organik yang berada diantara dua lembar kaca yang memiliki permukaan

transparan yang konduktif.

Bagian-bagian LCD atau Liquid Crystal Display diantaranya adalah :

Lapisan Terpolarisasi 1 (Polarizing Film 1)

Elektroda Positif (Positive Electrode)

Lapisan Kristal Cair (Liquid Cristal Layer)

Elektroda Negatif (Negative Electrode)

Lapisan Terpolarisasi 2 (Polarizing film 2)

Backlight atau Cermin (Backlight or Mirror)

Dibawah ini adalah gambar struktur dasar sebuah LCD:

Gambar 2.3.1 Struktur LCD

Catatan :

LCD yang digunakan pada Kalkulator dan Jam Tangan digital pada umumnya menggunakan

Cermin untuk memantulkan cahaya alami agar dapat menghasilkan digit yang terlihat di layar.

Sedangkan LCD yang lebih modern dan berkekuatan tinggi seperti TV, Laptop dan Ponsel Pintar

menggunakan lampu Backlight (Lampu Latar Belakang) untuk menerangi piksel kristal cair.

Lampu Backlight tersebut pada umumnya berbentuk persegi panjang atau strip lampu

Flourescent atau Light Emitting Diode (LED).

Universitas Sumatera Utara

33

2.3.2 Kelebihan dan Kekurangan LCD

Berikut ini uraian singkat mengenai Kelebihan dan Kekurangan Monitor LCD :

a. Kelebihan Monitor LCD

1. Ukuran Dimensi Monitor Ramping. Bentuk serta ukuran monitor yang ramping dan

tidak terlalu besar membuat tempat yang akan diletakkan monitor akan hemat,

sehingga monitor ini cukup cocok jika diletakkan tempat yang tidak luas.

2. Berat Monitor Ringan. Ukuran monitor yang ramping berdampak pula terhadap

beratnya. Berat LCD yang ringan sehingga pengguna tidak merasa ribet jika

memindahkannya, pengguna lebih mudah untuk memindahkan atau membawa

monitor tersebut.

3. Kualitas Gambar Baik. Kualitas yang dihasilkan oleh monitor lcd ini cukup baik,

gambar yang dihasilkan pun lebih tajam dan lebih jernih. Sehingga cocok untuk anda

yang senang multimedia maupun desain.

4. Baik Untuk Mata. Radiasi yang ditimbulkan oleh monitor LCD lebih kecil sehingga

baik bagi mata para pengguna moniotr LCD. Monitor ini juga lebih nyaman untuk

dilihat dari jarak pandang yang dekat.

5. Hemat Daya Listrik. Penggunaan monitor LCD lebih diuntungkan karena konsumsi

listrik lebih hemat dari monitor lain. Konsumsi daya listrik monitor LCD setengah

dari jenis monitor CTR.

6. Tidak Memantulkan Cahaya. Pada monitor LCD cahaya tidak dipantulkan lagi,

sehingga jika ada cahaya di arah depan monitor tidak dipantulkan kembali. Hal

tersebut membuat nyaman penggunaan dari monitor karena tidak silau dari cahaya.

b. Kekurangan Monitor LCD

1. Sudut Pandang Terbatas. Sudut pandang yang terbatas membuat gambar yang

dihasilkan berbeda-beda, penglihatan harus sejajar didepan monitor.

2. Masalah Dead Pixel. Dead Pixel merupakan titik hitam yang diakibatkan adanya

pixel yang mati. Dead Pixel bisa ditimbulkan dari gagalnya produksi atau dari

aktivitas kita yang menimbulkan Dead Pixel. Jika layar LCD timbul Dead Pixel kita

Universitas Sumatera Utara

34

sebagai pengguna monitor akan cukup terganggu. Tidak ingin terdapat dead pixel ?

berikut ini Cara Menghindari Dead Pixel Pada LCD.

3. Layar LCD Sensitif. Komponen layar LCD sensitif, membuat rentan terhadap

benturan dalam membawa monitor anda harus lebih hati-hati.

2.3.3 Material LCD

LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda

transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca

belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang

panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich

memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti

dengan lapisan reflektor. Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang

telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk

karakter data yang ingin ditampilkan.

2.3.4 Pengendali / Kontroler LCD

Dalam modul LCD (Liquid Cristal Display) terdapat microcontroller yang berfungsi

sebagai pengendali tampilan karakter LCD (Liquid Cristal Display). Microntroller pada suatu

LCD (Liquid Cristal Display) dilengkapi dengan memori dan register. Memori yang digunakan

microcontroler internal LCD adalah :

DDRAM (Display Data Random Access Memory) merupakan memori tempat karakter

yang akan ditampilkan berada.

CGRAM (Character Generator Random Access Memory) merupakan memori untuk

menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah

sesuai dengan keinginan.

CGROM (Character Generator Read Only Memory) merupakan memori untuk

menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut merupakan karakter dasar yang

sudah tidak dapat merubah karakter dasar yang ada dalam CGROM.

Register control yang terdapat dalam suatu LCD diantaranya adalah.

Universitas Sumatera Utara

35

Register perintah yaitu register yang berisi perintah-perintah dari mikrokontroler ke panel

LCD (Liquid Cristal Display) pada saat proses penulisan data atau tempat status dari panel

LCD (Liquid Cristal Display) dapat dibaca pada saat pembacaan data.

Register data yaitu register untuk menuliskan atau membaca data dari atau keDDRAM.

Penulisan data pada register akan menempatkan data tersebut keDDRAM sesuai dengan

alamat yang telah diatur sebelumnya.

Pin, kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu LCD diantaranya adalah :

Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan

menggunakan LCDdapat dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain seperti

mikrokontroler dengan ditentukan secara permanen oleh pabrikan pembuat LCD tersebut

sehingga pengguna tinggal mangambilnya sesuai alamat memorinya dan lebar data 8 bit.

Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan jenis data yang

masuk, apakah data atau perintah. Logika low menunjukan yang masuk adalah perintah,

sedangkan logika high menunjukan data.

Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data, sedangkan

high baca data.

Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.

Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini dihubungkan

dengan trimpot 5 Kohm, jika tidak digunakan dihubungkan ke ground, sedangkan tegangan

catu daya ke LCD sebesar 5 Volt.

2.3.5 Konfigurasi LCD

Ada 2 cara untuk berkomunikasi dengan LCD, yaitu 8 bit dan 4 bit jalur data, selain bit

data tersebut juga dibutuhkan 3 jalur lagi untuk kontrol, yaitu : RS, RW dan E Untuk

memperjelas konfigurasi pin LCD dapat dilihat pada tabel dibawah ini:

Universitas Sumatera Utara

36

Tabel 2.3.5 Konfigurasi Pin LCD

Gambar 2.3.5 Skema LCD

Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa LCD 16×2 mempunya 16 pin. sedangkan

pengkabelanya adalah sebagai berikut :

1. Kaki 1 dan 16 terhubung dengan Ground (GND)

2. Kaki 2 dan 15 terhubung dengan VCC (+5V)

3. Kaki 3 dari LCD 16×2 adalah pin yang digunakan untuk mengatur kontras kecerahan

LCD. Jadi kita bisa memasangkan sebuah trimpot 103 untuk mengatur kecerahanya.

Pemasanganya seperti terlihat pada rangkaian tersebut. Karena LCD akan berubah

kecerahanya jika tegangan pada pin 3 ini di turunkan atau dinaikan.

4. Pin 4 (RS) dihubungkan dengan pin mikrokontroler

5. Pin 5 (RW) dihubungkan dengan GND

6. Pin 6 (E) dihubungkan dengan pin mikrokontroler

7. Sedangkan pin 11 hingga 14 dihubungkan dengan pin mikrokontroler sebagai jalur

datanya

Universitas Sumatera Utara

37

2.3.6 Prinsip Kerja LCD

Sekedar mengingatkan pelajaran fisika kita mengenai cahaya putih, cahaya putih adalah

cahaya terdiri dari ratusan cahaya warna yang berbeda. Ratusan warna cahaya tersebut

akan terlihat apabila cahaya putih mengalami refleksi atau perubahan arah sinar. Artinya, jika

beda sudut refleksi maka berbeda pula warna cahaya yang dihasilkan.

Backlight LCD yang berwarna putih akan memberikan pencahayaan pada Kristal Cair

atau Liquid Crystal. Kristal cair tersebut akan menyaring backlight yang diterimanya dan

merefleksikannya sesuai dengan sudut yang diinginkan sehingga menghasilkan warna yang

dibutuhkan. Sudut Kristal Cair akan berubah apabila diberikan tegangan dengan nilai tertentu.

Karena dengan perubahan sudut dan penyaringan cahaya backlight pada kristal cair tersebut,

cahaya backlight yang sebelumnya adalah berwarna putih dapat berubah menjadi berbagai

warna.

Jika ingin menghasilkan warna putih, maka kristal cair akan dibuka selebar-lebarnya

sehingga cahaya backlight yang berwarna putih dapat ditampilkan sepenuhnya. Sebaliknya,

apabila ingin menampilkan warna hitam, maka kristal cair harus ditutup serapat-rapatnya

sehingga tidak adalah cahaya backlight yang dapat menembus. Dan apabila menginginkan warna

lainnya, maka diperlukan pengaturan sudut refleksi kristal cair yang bersangkutan.

2.3.7 Cara Kerja LCD

LCD mempunyai 2 bagian karakter utama yaitu :

1. Panel atau display yang berfungsi sebagai media penampil informasi huruf atau angka

sebanyak 4 baris dan masing-masing baris bisa menampung 20 karakter huruf atau angka

2. sistem kontroller yang ditempelkan dibalik panel LCD, yang berfungsi mengatur

tampilan informasi serta mengatur komunikasi LCD dengan mikrokontroller.

Contoh sistem kendali LCD sebagai berikut :

Universitas Sumatera Utara

38

Gambar 2.3.7 Sistem Kendali LCD

Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa input pada LCD yang berupa 8 bit data (D0 - D7)

diterima terlebih dahulu oleh rangkaian kontroller LCD yang bertugas untuk mengatur data

inputan sebelum tampil di LCD, selain itu juga dilengkapi dengan input (RS, R/W dan E) yang

digunakan sebagai kendali kontroller LCD, pada proses pengiriman data (R/W = 1) dan proses

pengambilan data (R/W = 0). Pin RS dipakai untuk membedakan jenis data yang dikirim, jika

(RS = 0) data yang dikirim adalah perintah untuk mengatur kerja modul LCD, sedangkan jika

(RS = 1) data yang dikirim adalah kode ASCII yang akan ditampilkan. Demikian pula saat

pengambilan data jika (RS = 0) data yang diambil dari modul merupakan data status yang

mewakili aktifitas

Universitas Sumatera Utara

39

BAB III

PERANCANGAN SISTEM

3.1 Prinsip Kerja Sistem

Prinsip kerja sistem keseluruhan adalah dimulai dari menangkap intensitas cahaya oleh

rangkaian sensor cahaya (LDR). Intensitas cahaya tersebut kemudian diubah oleh rangkaian

LDR menjadi tegangan. Tegangan yang dihasilkan oleh rangkaian sensor LDR masih bersifat

analog. Oleh karena itu agar tegangan tersebut dapat diproses secara digital dengan

mikrokontroler, maka tegangan tersebut harus diubah terlebih dahulu ke digital. Perangkat

converter analog ke digital (Analog toDigital Converter) ADC, berfungsi untuk mengubah

tegangan analog keluaran rangkaian sensor LDR menjadi data digital. Data digital keluaran dari

perangkat ADC kemudian diproses di dalam mikrokontroler dan dikalibrasi untuk kemudian

ditampilkan pada layar tampilan LCD

3.2 Diagram Blok

Gambar 3.2 Diagram Blok Alat Ukur

POWER

SUPPLY LCD MIKROKONTROLLER

LDR

CAHAYA

LAMPU

Universitas Sumatera Utara

40

Secara keseluruhan sistem terdiri dari enam bagian yaitu Power Supply, sensor cahaya

LDR, Mikrontroler, Display LCD, Fungsi tiap blok adalah sebagai berikut:

1. Rangkaian sensor cahaya LDR

Rangkaian sensor ini digunakan untuk menangkap perubahan intensitas

cahaya menjadi tegangan.

2. Mikrokontroller

Mikrokontroler yang digunakan adalah mikrokontroler arduino pro mini yang akan

melakukan proses pengolahan data,perhitungan data, kalibrasi dan mengubah tegangan

analog keluaran dari rangkaian sensor menjadi digital 8 bit melalui ADC yang akan di

kirim pada layar LCD.

3. Display LCD

Dispay LCD berfungsi untuk menampilkan informasi pengukuran kepada pengguna.

LDC yang digunakan adalah LCD tipe M1632, terdiri dari dua baris dan masing-

masing berdiri terdiri dari 16 karakter ( biasanya dikenal dengan LCD 16x2). Tiap

karakter berukuran 5 x 7 dot matrix. .

4. Power Supply

Sebagai penyedia tegangan ke system dan sensor

3.3 Rangkaian Keseluruhan Sistem

Rangkaian keseluruhan sistrm kendali cahaya pada ruang baca terbagi atas bagian yaitu :

bagian input dan bagian output . Bagian input terdiri dari 2 buah input yaitu sensor, arduino pro

mini dan buzzer. Bagian output terdiri dari LCD

Gambar 3.3.

Rangkaian Keseluruhan Sistem

3.4 Rangkaian sensor cahaya LDR

Universitas Sumatera Utara

41

Komponen LDR yang digunakan adalag LDR yang banyak terdapat dipasaran

umumnya berbahan dasar Kadmium Sulfide (Cds) karena bahan ini peka terhadapperubahan

intensitas cahaya, dengan bahan ini energi cahaya yang jatuh pada LDR menyebabkan lebih

banyak muatan yang dilepas sehingga resistansi bahanmengalami penurunan. Nilai resistansi

LDR yang digunakan berada pada antara 150 A (bila mendapatkan cahaya maksimum) samapai

20mA (bila tidak mendapat cahaya), sehingga besarnya nilai resistansi R3 yang digunakan

sebagai konfigurasi rangkaian pembagi tegangan harus memiliki nilai lebih besar dari pada

resistansi LDR pada waktu mendapat cahaya maksimum dan memiliki resistansi lebih kecil saat

LDR tidak mendapatkan cahaya. Oleh karena itu, resistansi R3 sebesar 10 K dapat digunakan

sebagai konfigurasi rangkaian sensor cahaya.

Gambar 3.4 Koneksi Arduino dengan LDR

3.5 Rangkaian LCD

Modul LCD terdiri dari sejumlah memory yang digunakan untuk display. Semua teks

yang kita tuliskan ke modul LCD akan disimpan didalam memory ini, dan modul LCD secara

berturutan membaca memory ini untuk menampilkan teks ke modul LCD itu sendiri.

Gambar 3.5 Peta Memory LCD character 16x2

Universitas Sumatera Utara

42

Pada peta memori diatas, daerah yang berwarna biru (00 s/d 0F dan 40 s/d 4F) adalah

display yang tampak. Jumlahnya sebanyak 16 karakter per baris dengan dua baris.Angka pada

setiap kotak adalah alamat memori yang bersesuaian dengan posisi dari layar.Dengan demikian

dapat dilihat karakter pertama yang berada pada posisi baris pertama menempati alamat 00h dan

karakter kedua yang berada pada posisi baris kedua menempati alamat 40h.

Agar dapat menampilkan karakter pada display maka posisi kursor harus terlebih dahulu

diset. Instruksi Set Posisi Kursor adalah 80h dengan demikian untuk menampilkan karakter, nilai

yang terdapat pada memory harus ditambahkan dengan 80h. Sebagai contoh, jika kita ingin

menampilkan huruf “A” pada baris kedua pada posisi kolom ke sepuluh, maka sesuai dengan

peta memory, posisi karakter pada kolom 10 dari baris kedua mempunyai alamat 4Ah, sehingga

sebelum kita menampilkan huruf “A” pada LCD, kita harus mengirim instruksi set posisi kursor,

dan perintah untuk instruksi ini adalah 80h ditambah dengan alamat 80h + 4Ah = 0Cah.

Sehingga dengan mengirim perintah 0Cah ke LCD, akan menempatkan kursor pada baris kedua

dan kolom ke 10.Dalampengujiannya, pin-pin LCD disambungkandenganarduino.

Gambar 3.5.1 Koneksi pengujian LCD

3.6 Rangkaian Arduino Pro Mini

Arduino Mini adalah board mikrokontroler Atmega328 yang memiliki 14 digital

input/output dimana 6 dapat digunakan sebagai output PWM. Untuk meMemprogram arduino

menggunakan USBSambungkan Arduino Pro Mini dengan USB PL2303. Tx dan Rx Sebagai

Universitas Sumatera Utara

43

komunikasi Arduino dengan PL2303, VCC dan GND digunakan sebagai supplay Arduino Pro

Mini. Setelah disambungkan Arduino dengan Usb PL2303 buka software Arduino untuk Upload

programnya.

1. Pilih Board Arduino Pro Mini

2. Pilih COM yang digunakan

3. Pilih Downloader yang digunakan

Universitas Sumatera Utara

44

4. Pilih Contoh Program Blink untuk menyalahkan Led

5. Compile Program dengan mengklik (V) Centang di kanan atas. Bebas bisa di edit

programnya.

Universitas Sumatera Utara

45

6. Setelah Di Compile Upload Program ke Arduino dengan Klick Simbol Arah Kanan.

Setelah selesai di upload lihat hasilnya pada Arduino Pro Mini. Led pada pin 13 nyala kedip

kedip.

Universitas Sumatera Utara

46

BAB IV

PENGUJIAN ALAT UKUR

Dalam bab ini akan dibahas pengujian alat ukur rancangan lampu automatis menggunakan

rangkaian LDR. Pengujian alat ukur ini dilakukan untuk jawab identifikasi masalah terhadap alat

ukur yang dibuat apakah sudah sesuai dengan perancangan alat ukur atau belum.

4.1 Pengujian Sensor LDR

Pada pengujian LDR ini dilakukan dengan menggunakan Luxmeter. Rangkaian diberi

tegangan sebesar 5V

Percobaan Nilai pada Lux Meter Tampilan LCD

1 850 lux 879

2 350 lux 399

3 285 lux 310

4 130 lux 147

5 107 lux 122

6 60 lux 89

7 50 lux 56

8 45 lux 49

Tabel 4.1 Pengujian Sensor LDR

Universitas Sumatera Utara

47

Berikut data pada tabel apabila dibuat pada grafik:

Gambar 4.1 Grafik Pengujian LDR

Analisa:

Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa jika LDR diberikan cahaya yang lebih terang, maka

hambatannya semakin kecil. Dan sebaliknya, jika LDR diberikan cahaya yang lebih sedikit

(kecil), hambatannya semakin besar

I < (besar) = R > (kecil)

I > (kecil) = R < (besar)

4.2 Pengujian Arduino

Sensor LDR Arduino adalah resistor yang nilai nya berubah-ubah sesuai dengan

intensitas cahaya yang mengenai nya. Jika cahaya makin terang maka nilai tahanan nya akan

semakin rendah, namun sebaliknya jika cahaya makin redup maka nilai tahanan nya akan

menjadi lebih besar.

Karena karateristik LDR seperti di atas maka LDR bisa kita gunakan sebagai sensor cahaya.

Namun bagaimanan kah membuat rangkaian nya agar perubahan nilai tahanan terhadap cahaya

ini bisa merubah tegangan output yang akan kita input kan ke ADC nya Arduino?

Universitas Sumatera Utara

48

Pembagi Tegangan, pembagi tegangan menggunakan resistor adalah cara yang tepat. Karena jika

ada perubahan nilai resistor pada salah satu resistor, maka tegangan output nya akan

berubah.Setelah terhubung antara sensor LDR dengan Arduino coba masukkan program di

bawah ini

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

// the setup routine runs once when you press reset:

void setup()

// initialize serial communication at 9600 bits per second:

Serial.begin(9600);

// the loop routine runs over and over again forever:

void loop()

// read the input on analog pin 0:

int sensorLDR = analogRead(A0);

// print out the value you read:

Serial.println(sensorLDR);

delay(250); // delay in between reads for stability

Coba upload program nya ke Arduino Uno nya kemudian buka serial m onitor dari Arduino.

Maka muncul nilai-nilai ADC nya. Tutup LDR dan Buka LDR maka akan Nampak perubahan

data pada ADC di serial monitor.

4.2.1Menghidupkan Lampu dengan Nilai ADC LDR

Bagaimana kah cara memprogram untuk mengaktifkan Relay dengan kondisi intensitas

cahaya tertentu? Atau sebagai contoh, jika hari sudah malam, maka lampu akan menyala, jika

hari mulai terang maka Lampu padam. Bagaimana kah program nya?

Untuk simulasi nya kita coba dengan menghidupkan LED pada LED internal Arduino, yuk kita

coba program sederhanya.

Universitas Sumatera Utara

49

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

#define LIMIT_LDR 350 // LIMIT ADC LDR YANG DI RUBAH

// the setup routine runs once when you press reset:

void setup()

// initialize serial communication at 9600 bits per second:

Serial.begin(9600);

pinMode(LIGHT_BUILTIN, OUTPUT);

// the loop routine runs over and over again forever:

void loop()

// read the input on analog pin 0:

int sensorLDR = analogRead(A0);

// print out the value you read:

Serial.println(sensorLDR);

if ( sensorLDR >= LIMIT_LDR )

digitalWrite(LIGHT_BUILTIN, HIGH); // Lampu Menyala

else

digitalWrite(LIGHT_BUILTIN, LOW); // Lampu Menyala

delay(250); // delay in between reads for stability

Coba upload program nya ke Arduino, Perhatikan perubahan nilai ADC ketika LDR ditutup

dengan tangan atau di lepas, perhatikan LED internal Arduino, kapan dia nyala kapan dia padam.

Universitas Sumatera Utara

50

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Setelah melakukan perancangan dan pengujian terhadap alat ukur, maka didapat

kesimpulan beberapa hal, antara lain:

1. Perangkat sudah dapat mengukur suatu intensitas dengan baik terlihat dari proses

pengukuran yang berjalan sesuai dengan perbandingan yang dilakukan saat mengukur

suatu intensitas

2. Alat bekerja pada rancangan program yang berjalan kurang lebih 95% dan tingkat

kesalahan yang relatif kecil dan akan diusahakan untuk meminimalisir setiap

kesalahan dengan pengkalibrasian.

3. Perangkat dapat menangkap intensitas cahaya secara otomatis dan memantau keadaan

dapat ditampilkan ke LCD. Terlihat dari hasil pengujian yang dilakukan untuk

mengukur intensitas cahaya menggunakan sensor LDR bahwa semakin besar intensitas

cahaya ditangkap oleh alat tersebut maka semakin tinggi juga indeks yang ditampilkan

di LCD.

4. Prinsip kerjanya adalah nilai hambatan LDR akan menurun pada saat cahaya terang

dan nilai hambatan akan menjadi tinggi jika dalam kondisi gelap. Dengan kata

lain,fungsi LDR(light dependent resistor)adalah untuk menghambat arus listrik dalam

kondisi gelap.

5.2 Saran

Untuk pengembangan aplikasi ini, maka terdapat beberapa saran yang

dapat diberikan, antara lain:

1. Sebaiknya alat dapat dikembangkan dan diperbaiki melalui aplikasi-aplikasi yang

membutuhkan Mikrokontroler yang sama serta program yang benar sesuai dengan

tingkat akurasi pengukuran yang baik.

2. Sebaiknya dilakukan pengujian yang lebih banyak agar dapat menghasilkan data yang

lebih akurat

Universitas Sumatera Utara

51

DAFTAR PUSTAKA

[1]. Ali,Muhammad MT,Ariadie Chandra N MT, dan Andika Asmara SPd.2013.Modul Proteus

Profesional Untuk Simulasi Rangkaian Digital dan Mikrokontroler.Pendidikan Teknik

Elektro FT UNY.6 [15 Juli 2014].

[2]. Andrianto,Heri.2013.Pemograman Mikrokontroler AVR ATMega 16 Menggunakan

Bahasa C (CodeVisionAVR) .Informatika Bandung.Bandung.

[3]. Bioshop,Owen.2002.Elektronika Dasar.Erlangga.Jakarta

[4]. Budioko,Totok.2005.Belajar Dengan Mudah dan Cepat Pemrograman Bahasa C dengan

SDCC ( Small Device C Compiler ) Pada Mikrokontroler AT 89X051/AT 89C51/52

Teori,Simulasi dan Aplikasi.Gava Media.Yogyakarta.

[5]. Chandra N,Ariodie MT,Muhammad Ali MT,dkk.2012. Modul Proteus Profesional 7.5 Isis

Digital Generator. Pendidikan Elektro FT UNY.1;9-10[16 Juli 2014].

[6]. Datasheet ATMega 8

[7]. Gabriel,JF.2008.Fisika Lingkungan.Hipokrata.Jakarta.

[8]. Hartono,Jugiyanto.1993.Konsep Dasar Pemrograman Bahasa.Andi Yogyakarta.

[9]. Saputra,Virgi dan Hartanto,Huriawati.2002.Intisari Fisika.Hipokrates.Jakarta.

[10]. Setiawan,Sulhan.2006.Mudah dan Menyenangkan Belajar Mikrokontroler.Andi

Yogyakarta.Yogyakarta.

[11]. Susilo,Deddy.2010.48 Jam Tuntas Mikrokontroler MCS51 & AVR.Andi

Yokyakarta.Yogyak

Universitas Sumatera Utara

52

LAMPIRAN

1. Program Setelah terhubung antara sensor LDR dengan Arduino

// the setup routine runs once when you press reset:

void setup()

// initialize serial communication at 9600 bits per second:

Serial.begin(9600);

// the loop routine runs over and over again forever:

void loop()

// read the input on analog pin 0:

int sensorLDR = analogRead(A0);

// print out the value you read:

Serial.println(sensorLDR);

delay(250); // delay in between reads for stability

Universitas Sumatera Utara

53

2. Menghidupkan Lampu dengan Nilai ADC LDR

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

#define LIMIT_LDR 350 // LIMIT ADC LDR YANG DI RUBAH

// the setup routine runs once when you press reset:

void setup()

// initialize serial communication at 9600 bits per second:

Serial.begin(9600);

pinMode(LIGHT_BUILTIN, OUTPUT);

// the loop routine runs over and over again forever:

void loop()

// read the input on analog pin 0:

int sensorLDR = analogRead(A0);

// print out the value you read:

Serial.println(sensorLDR);

if ( sensorLDR >= LIMIT_LDR )

digitalWrite(LIGHT_BUILTIN, HIGH); // Lampu Menyala

else

digitalWrite(LIGHT_BUILTIN, LOW); // Lampu Menyala

delay(250); // delay in between reads for stability

Universitas Sumatera Utara