MODUL PRAKTIKUM ELEKTRONIKA INDUSTRI

ALARM WITH INFRA RED SENSOR

Disusun Oleh :

MUKHLIZAR 20213048

JURUSAN FISIKAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG2013

BAB I

PENDAHULUAN

Belakangan yang mendorong diciptakannya Alarm With Infra Red

Sensor adalah dari untuk membantu meringankan pekerjaan manusia kemajuan

di bidang teknologi seperti untuk keamanan, peringatan dan lain sebagainya,

sangat diperlukan alat keamanan pada di setiap tempat yang dianggap tidak

boleh dimasuki oleh sembarang orang.

Teknologi yang menggunakan Infra Red dewasa ini sangat banyak baik

untuk transfer data dalam HP, untuk internet serta belakangan yag lagi terkenal

adalah alarm antimaling yang digunakan untuk kendaraan sehingga mobil

tersebut aman bila di parkirkan di tempat-tempat yang belum diketahui aman

atau tidaknya.Untuk komunikasi data atau untuk pengontrolan jarak jauh

sekarang banyak infrared sudah banyak ditinggalkan, karena banyak

mengalihkan ke Bluetooth yang mempunyai kecepatan transfer data yang lebih

cepat. Tetapi infrared tetap masih banyak dipakai untuk remote control yang

mempunyai jarak yang dekat seperti TV, mainan anak-anak dan lain

sebagainya.

Dari pemikiran ini maka ada ide untuk menciptakan sebuah alat Alarm

dengan menggunakan Infra Red, yang lebih dikenal dengan nama Alarm

With Infra Red Sensor. Karena alat alarm menggunakan inrared mengeluarkan

biaya yang lebih murah dari pada menggunakan komponen-komponen sensor

yang lain.

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Infra Red Sensor

Sebuah rangkaian Alarm menggunakan satu infra red dan satu led

yang dapat juga digunakan sebagai menangkap suatu objek. Rangkaian

Alarm With Infra Red Sensor menerima sinyal dari benda lain dengan cara

2.2. Komponen Pendukung Alarm With Infra Red Sensor

Pada rangkaian Alarm with infrared sensor diperlukan komponen-

komponen yang dirangkai agar rangkaian dapat berfungsi sebagaimana

mestinya. Komponen-komponen yang digunakan bisa dilihat seperti di

bawah ini :

2.1. Mikrokontroller Arduino Uno

Arduino Uno adalah board berbasis mikrokontroler pada

ATmega328. Board ini memiliki 14 digital input / output pin

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

analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack listrik tombol

reset. Pin-pin ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung

mikrokontroler, hanya terhubung ke komputer dengan kabel USB

atau sumber tegangan bisa didapat dari adaptor AC-DC atau

baterai untuk menggunakannya.

Board Arduino Uno memiliki fitur-fitur baru sebagai berikut :

- 1,0 pinout: tambah SDA dan SCL pin yang dekat ke pin aref

dan dua pin baru lainnya ditempatkan dekat ke pin RESET,

dengan IO REF yang memungkinkan sebagai buffer untuk

beradaptasi dengan tegangan yang disediakan dari board

sistem. Pengembangannya, sistem akan lebih kompatibel

dengan Prosesor yang menggunakan AVR, yang beroperasi

dengan 5V dan dengan Arduino Karena yang beroperasi

dengan 3.3V. Yang kedua adalah pin tidak terhubung, yang

disediakan untuk tujuan pengembangannya.

- Circuit Reset

Yang memungkinkan untuk mengembalikan fitur board ke

pengaturan semula.

Gambar 1. Board Arduino Uno

Deskripsi arduino Uno :

Arduino Uno memiliki fitur-fitur sebagai berikut

Tabel 1. Fitur-fitur Arduino Uno

Mikrokontroller Atmega328Operasi Voltage 5VInput Voltage 7-12 V (Rekomendasi)

Input Voltage 6-20 V (limits)I/O 14 pin (6 pin untuk PWM)Arus 50 mAFlash Memory 32KBBootloader SRAM 2 KBEEPROM 1 KB

Kecepatan 2.2.1. Mhz

a. Catu Daya (Power)

Uno Arduino dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan

catu daya eksternal. Sumber listrik dipilih secara otomatis. Eksternal

(non- USB) daya dapat datang baik dari AC-DC adaptor atau baterai.

Adaptor ini dapat dihubungkan dengan cara menghubungkannya

plug pusat-positif 2.1mm ke dalam board colokan listrik. Lead dari

baterai dapat dimasukkan ke dalam header pin Gnd dan Vin dari

konektor Power.

Board dapat beroperasi pada pasokan daya dari 6 - 20 volt. Jika

diberikan dengan kurang dari 7V, bagaimanapun, pin 5V dapat

menyuplai kurang dari 5 volt dan board mungkin tidak stabil. Jika

menggunakan lebih dari 12V, regulator tegangan bisa panas dan

merusak board. Rentang yang dianjurkan adalah 7 - 12 volt.

Pin catu daya adalah sebagai berikut:

· VIN.

Tegangan input ke board Arduino ketika menggunakan

sumber daya eksternal (sebagai lawan dari 5 volt dari

koneksi USB atau sumber daya lainnya diatur). Anda dapat

menyediakan tegangan melalui pin ini, atau, jika memasok

tegangan melalui colokan listrik, mengaksesnya melalui pin ini.

· 5V.

Catu daya diatur digunakan untuk daya mikrokontroler dan

komponen lainnya di board. Hal ini dapat terjadi baik dari V IN

melalui regulator on- board, atau diberikan oleh USB .

· 3,3V

Pasokan yang dihasilkan oleh regulator on-board. Menarik arus

maksimum adalah 50 mA.

· GND

b. Memory

ATmega328 ini memiliki 32 KB dengan 0,5 KB digunakan

untuk loading file. Ia juga memiliki 2 KB dari SRAM dan 1 KB dari

EEPROM

c. Input & Output

Masing-masing dari 14 pin digital pada Uno dapat digunakan

sebagai input atau output, menggunakan fungsi pinMode(),

digitalWrite(), dan digitalRead(). Mereka beroperasi di 5 volt. Setiap

pin dapat memberikan atau menerima maksimum 40 mA dan

memiliki resistor pull-up internal dari 20-50 KΩ. Selain itu,

beberapa pin memiliki fungsi khusus:

· Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima

(RX) dan mengirimkan (TX) data TTL serial. Pin ini

terhubung ke pin yang sesuai dari chip ATmega8U2 USB-to-

Serial TTL.

· Eksternal Interupsi: 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasi untuk

memicu interupsi pada nilai yang rendah, tepi naik atau jatuh,

atau perubahan nilai. Lihat attachInterrupt () fungsi untuk

rincian.

· PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Menyediakan 8-bit output PWM

dengan analogWrite () fungsi.

· SPI: 10 (SS), 11 (mosi), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini

mendukung komunikasi SPI menggunakan perpustakaan SPI.

· LED: 13. Ada built-in LED terhubung ke pin digital 13.

Ketika pin adalah nilai TINGGI, LED menyala, ketika pin

adalah RENDAH, itu off.

Uno memiliki 6 input analog, diberi label A0 melalui A5,

masing-masing menyediakan 10 bit resolusi yaitu 1024 nilai yang

berbeda. Secara default sistem mengukur dari tanah sampai 5 volt.

· TWI: A4 atau SDA pin dan A5 atau SCL pin. Mendukung

komunikasi TWI.

· AReff. Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan

dengan

analogReference ().

· Reset.

Lihat juga pemetaan antara pin Arduino dan ATmega328

port. Pemetaan untuk ATmega8, 168 dan 328 adalah identik.

d. Komunikasi

Uno Arduino memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi

dengan komputer, Arduino lain, atau mikrokontroler lain.

ATmega328 ini menyediakan UART TTL (5V) komunikasi serial,

yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan 1 (TX). Sebuah

ATmega16U2 pada saluran board ini komunikasi serial melalui USB

dan muncul sebagai com port virtual untuk perangkat lunak pada

komputer. Firmware Arduino menggunakan USB driver standar

COM, dan tidak ada driver eksternal yang dibutuhkan. Namun, pada

Windows, file. Inf diperlukan. Perangkat lunak Arduino termasuk

monitor serial yang memungkinkan data sederhana yang akan

dikirim ke board Arduino. RX dan TX LED di board akan berkedip

ketika data sedang dikirim melalui chip USB-to-serial dan koneksi

USB ke komputer. ATmega328 ini juga mendukung komunikasi I2C

(TWI) dan SPI. Fungsi ini digunakan untuk melakukan komunikasi

inteface pada sistem.

e. Programming

Arduino Uno dapat diprogram dengan perangkat lunak Arduino.

Pilih Arduino Uno dari Tool lalu sesuaikan dengan mikrokontroler

yang digunakan. ATmega328 pada Arduino Uno memiliki

bootloader yang memungkinkan Anda untuk meng-upload program

baru untuk itu tanpa menggunakan programmer hardware eksternal.

Ini berkomunikasi menggunakan protocol dari bahas C. Sistem dapat

menggunakan perangkat lunak FLIP Atmel (Windows) atau

programmer DFU (Mac OS X dan Linux) untuk memuat firmware

baru. Atau Anda dapat menggunakan header ISP dengan

programmer eksternal.

f. Perangkat Lunak (Arduino IDE)

Lingkungan open-source Arduino memudahkan untuk menulis

kode dan meng-upload ke board Arduino. Ini berjalan pada

Windows, Mac OS X, dan Linux. Berdasarkan Pengolahan, avr-gcc,

dan perangkat lunak sumber terbuka lainnya.

Gambar 2. Frame programming Arduino Uno

g. Otomatis Software Reset

Tombol reset Uno Arduino dirancang untuk menjalankan

program yang tersimpan didalam mikrokontroller dari awal. Tombol

reset terhubung ke Atmega328 melalui kapasitor 100nf. Setelah

tombol reset ditekan cukup lama untuk me-reset chip, software IDE

Arduino dapat juga berfungsi untuk meng-upload program dengan

hanya menekan tombol upload di software IDE Arduino.

2.2. Resistor

Resistor adalah suatu komponen elektronika yang fungsinya

untuk menghambat arus dan tegangan listrik. Berdasarkan

jenisnya resistor dibagi menjadi dua jenis yaitu : Resistor Tetap

dan Resistor Variabel.

Dalam rangkaian Alarm yang kami buat menggunakan satu

jenis resistor yaitu resistor tetap, jadi kami hanya membahas

tentang resistor tetap saja. Resistor tetap adalah resistor yang

memiliki hambatan tetap. Resistor memiliki batas kemampuan

daya misalnya : 1,16 watt; 1,8 watt; dan sebagainya. Artinya

resistor hanya dapat dioperasikan dengan daya maksimal sesuai

dengan kemampuan dayanya Sedangkan transistor variabel adalah

transistor yang bisa diubah-ubah nilai resistansi dengan

menggunakanan pemutar yang telah disediakan seperti dalam

potensiometer. Sedangkan potensiometer yang penulis untuk

proyek inni adalah potensio 10 K ohm.

Gambar 3. Resistor tetap

Bentuk fisik dari resistor tetap ini terdiri dari dua jenis yaitu

ada yang memiliki empat buah gelang dan lima buah gelang

seperti gambar diatas, tetapi untuk cara perhitungannya memiliki

cara yang sama. Untuk mengetahui nilai hambatan suatu resistor

dapat dilihat dari warna yang tertera pada bagian luar badan

resistor tersebut yang berupa gelang warna.

Keterangan dari gelang warna yang tertera pada resistor yaitu :

Gelang pertama dan kedua menyatakan angka dari resistor

tersebut

Gelang ketiga menyatakan faktor pengali (banyaknya angka

nol).

Gelang keempat menyatakan toleransi.

Misalnya :

Resistor dengan warna : hijau biru coklat emas Maka nilainya

: 5 6 101 5%Berarti nilai tersebut adalah = 560 ohm dengan toleransi sebesar 5%.Range hambatan resistor tersebut adalah

= 560 ± 5%

= 5% x 560 = 28 ohm

= 560 – 28 sampai 560 +28

= 532 sampai 528 ohm

Pada rangakaian 2 wire intercom yang kami buat menggunakan 4

buah resistor bernilai 1 kiloohm dan 2 buah resistor bernilai 1

megaohm.

Untuk resistor bernilai 1 kiloohm

Resistor dengan warna : Merah Hitam Kuning Emas Maka nilainya:

2 0 104 5%Berarti nilai tersebut adalah = 200000 ohm atau 200 kΩ dengan

toleransi sebesar 5%.

Range hambatannya adalah = 200 kΩ ± 5%

= 5% x 200 = 10 kΩ

= 200 - 10 sampai 200 + 10

= 190 sampai 210 kiloohm

Sedangkan untuk resistor 1 MΩ

Resistor dengan warna : CoklatHitam Hijau Emas Maka nilainya:

1 0 105 5%

Range hambatannya adalah = 1.000.000 ± 5%

= 5% x 1.000.000 = 50.000 ohm

= 1.000.000– 50.000 sampai

1.000.000 + 50.000

= 950.000 sampai 1.050.000 ohm

Tabel 2. kode warna resistor

WarnaGelang ke-1, 2, dan 3 4 5

Hitam 0 X 1 -Coklat 1 X 10 1 %Merah 2 X 100 2 %Jingga 3 X 1000 -Kuning 4 X 10000 -Hijau 5 X 100000 -Biru 6 X 1000000 -Ungu 7 X 10000000 -Abu-abu 8 X 100000000 -Putih 9 X 1000000000 -Emas - X 0.1 5 %Perak - X 0.001 10 %

Tak berwarna - - 20 %

Gelang ke-5

Gelang ke-4

Gelang ke-3

Gelang ke-2

Gelang ke-1

Gambar 4. Cincin pada resistor tetap

2.3. Photo Dioda

Photo Diode adalah jenis dioda yang berfungsi mendeteksi

cahaya. Berbeda dengan dioda biasa, komponen elektronika ini

akan mengubah cahaya menjadi arus listrik. Cahaya yang dapat

dideteksi oleh dioda foto ini mulai dari cahaya infra merah, cahaya

tampak, ultra ungu sampai dengan sinar-X. Aplikasi dioda foto

mulai dari penghitung kendaraan di jalan umum secara otomatis,

pengukur cahaya pada kamera serta beberapa peralatan di bidang

medis. Alat yang mirip dengan Dioda foto adalah Transistor foto

(Phototransistor). Transistor foto ini pada dasarnya adalah jenis

transistor bipolar yang menggunakan kontak (junction) base-

collector untuk menerima cahaya. Komponen ini mempunyai

sensitivitas yang lebih baik jika dibandingkan dengan Dioda

Foto. Hal ini disebabkan karena elektron yang ditimbulkan oleh

foton cahaya pada junction ini di-injeksikan di bagian Base dan

diperkuat di bagian Kolektornya. Namun demikian, waktu respons

dari photo-transistor secara umum akan lebih lambat dari pada

photodioda.

2.4. Buzzer

Buzzer adalah komponen yang dapat mengeluarkan suara yang

cukup penting untuk digunakan dalam rangkaian alarm with infrared

sensor, karena buzzer merupakan komponen output yang dapat

membuktikan bahwa rangkaian tersebut menyala atau tidak.

Untuk jenis buzzer yang kita gunakan buzzer 6 - 12 volt.

Tetapi untuk yang lainnya buzzer bisa diganti dengan menggunakan

speaker atau Pengeras suara atau juga dikenal dalam bahasa Inggris

sebagai loud speaker atau speaker saja adalah komponen elektronika

yang menerima sinyal masukan dan memberikan respon keluaran

berupa frekuensi audio (suara) dengan cara menggetarkan

komponennya yang berbentuk selaput.

Gambar 5. Buzzer (Speaker)

BAB IIIPEMBAHASAN

3.1. Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah:

1. Arduino Uno board

2. LED merah

3. Buzzer atau speaker, 6 – 12 V

4. Photodioda

5. Infra red

6. Ditambah dengan kabel secukupnya

Kemudian ditrangkai seperti pada gambar. 6, sehingga alat siap untuk

digunakan.

3.2. Analisis Rangkaian Secara Blok Diagram

Pada rangkaian Alarm With Infra Red Sensor, akan diterangkan

cara kerja atau analisis alat ini secara diagram blok. Cara kerja

diagram saat dinyalakan, alarm yang sangat sederhana dan terbatas

dengan jarak yang relative pendek yaitu memiliki panjang gelombang

antara 700 nm dan 1 mm.

Sedangkan data pengamatan yang diambil dengan menggunakan serial

monitor, didapat data dengan dua kondisi LED yang berbeda sebagai

berikut:

Kondisi LED:

PIN OFF ON2 0.49 V 4.99 V

Input (Infra red)

Photodioda(mengubah

cahaya menjadi sinyal listrik

Mikrokontroller(Arduino Uno)

Photodioda(mengubah

cahaya menjadi sinyal listrik

3.3. Analisa Rangkaian

Gambar 6. Skema rangkaian

Pada rangkaian ini, cahaya dipancarkan oleh infra red menentukan

keputusan yang akan ditentukan oleh mikrokontroller apakah akan

membunyikan buzzer atau tidak. Jika cahaya yang dipancarkan oleh infra red

terputus (tidak diterima oleh photodiode), maka mikrokontroller akan

melewatkan sinyal listrik untuk mengaktifkan buzzer dan led merah.

3.4. Langkah-langkah Percobaan

Untuk dapat melaksanakan percobaan ini, maka perlu kita merangkai

komponen terlebih dahulu yaitu:

a. Hubungkan resistor 1K pada kaki positif IR, hubungkan pula

resistor 1K yang lain pada kaki negatif photodiode agar

pembacaannya menjadi reverse untuk tegangan yang dihasilkan

akibat intensitas cahaya yang diterima.

b. Hubungkan kaki positif IR dan kaki negatif photodiode, dan

kemudian sambungkan ke pin 5V pada arduino.

c. Sambungkan ke pin 2 pada arduino, sambungan antara resistor kan

kaki negatif photodioda untuk serial data yang akan dijadikan

patokan HIGH atau LOW sensor.

d. Hubungkan kabel merah dari buzzer ke pin 10 di arduino,

sedangkan kabel hitam di pin GND (ground).

e. Hubungkan kaki positif led merah ke pin 13 arduino, dan kaki

negatif di pin GND

f. Hubungkan kabel USB untuk memulai pemrograman agar

rangkaian berjalan sesuai yang kita inginkan.

g. Jika pemrograman sudah selesai dilakukan, maka coba berikan

halangan agar cahaya tidak diterima oleh photodioda. Jika buzzer

tidak berbunyi, cek lagi apakah kabelnya sudah tersambung dengan

benar.

h. Jika led dan buzzer sudah aktif, maka rangkaian ini siap untuk

digunakan.

3.5. List Program

/* ELEKTRONIKA INDUSTRI ALARM WITH INFRA RED Oleh : MUKHLIZAR, NIM. 20213048 Tugas : Modul Praktikum Dosen : Prof. Mitra Djamal*/ int ledPin = 13; // Pin untuk LEDint inputPin = 2; // input Pin untuk sensorint sensorState = LOW; // Asumsikan keadaan cahaya tidak terputusint val = 0; // variabel status pembacaan inputan pinint pinSpeaker = 10; //settingan speaker di PWM pin (digital 9, 10, or 11)

void setup() pinMode(ledPin, OUTPUT); // deklarasi led sebagai output pinMode(inputPin, INPUT); // deklarasi sensor sebagai input pinMode(pinSpeaker, OUTPUT); Serial.begin(9600);

void loop() val = digitalRead(inputPin); // baca nilai input if (val == HIGH) // check apakah input HIGH digitalWrite(ledPin, HIGH); // menghidupkan LED playTone(300, 160); delay(150);

if (sensorState == LOW) Serial.println("Pergerakan terdeteksi!"); pirState = HIGH; else digitalWrite(ledPin, LOW); // mematikan LED playTone(0, 0); delay(300); if (sensorState == HIGH) Serial.println("Motion ended!"); sensorState = LOW;

// durasi dalam milisekon, frekuensis dalam hertzvoid playTone(long duration, int freq) duration *= 1000; int period = (1.0 / freq) * 1000000; long elapsed_time = 0; while (elapsed_time < duration) digitalWrite(pinSpeaker,HIGH); delayMicroseconds(period / 2); digitalWrite(pinSpeaker, LOW); delayMicroseconds(period / 2); elapsed_time += (period);

Gambar 7. Hasil serial monitor

BAB IVKESIMPULAN

4.1. Kesimpulan

Telah dirancang sebuah rangkaian sensor photodioda untuk mendeteksi

pergerakan yang disebabkan oleh terputusnya sinyal yang terfokuskan pada

photodioda. Rangkaian ini sangat sederhana dengan menggabungkan pada

sebuah mikrokontroller arduino uno. Arduino Uno sangat direkomendasikan

dalam percobaan ini, dikarenakan softwarenya yang open source dan mudah

untuk dimengerti.

DAFTAR PUSTAKA

Aksin M, 2003, Merancang PCB sendiri, Semarang: Effhar Offset

Andri, 2013, Pengenalan Arduinohttp://andri_mz.staff.ipb.ac.id/arduino/ (diakses: 31 Desember 2013, Pukul 17.37)

Malvino Alber Paul, 2003, Prinsip-Prinsip Elektronika 1, Jakarta: Salemba Teknika

N Narayan, Rao Pantur Silaban, 2007, Elemen-elemen Elektronika, Edisi Pertama, Jakarta: Erlangga

Rusmadi, Dedy, 1994, Mengenal Teknik Elektronika, Bandung: Pionir Jaya

Yohannes, H. C, 1979, Dasar-Dasar Elektronika, Yogyakarta: Ghalia Indonesia

Zam, Efvy Zamidra, 2002, Mudah Menguasai Elektronika, Surabaya: Indah