TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT KENDALI LAMPU …

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:


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


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)


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.


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


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


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


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


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


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


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.


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.


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.


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


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


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.


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


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.


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


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.


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


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


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.


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 :


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.


27

4. Ada juga Relay yang berfungsi untuk melindungi Motor ataupun

komponen lainnya dari kelebihan Tegangan ataupun hubung singkat

(Short).


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


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


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.


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


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


33

Gambar 3.4. Prototype Lampu Kontrol Tepukan


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.


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


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


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”


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


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


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

{


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”


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);

}


43

else

{

//jika berlogika 0 maka LED akan mati

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print(" lampu hidup ");

digitalWrite(Led,LOW);

delay(500);

}

}


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.


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.


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


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/

Documents

TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT KENDALI LAMPU …