Is i 2197036288663

7/25/2019 Is i 2197036288663

http://slidepdf.com/reader/full/is-i-2197036288663 1/19

5

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1

Arduino

Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open

source yang di dalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip

mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Mikrokontroler itu

sendiri adalah chip atau IC (integrated circuit) yang bisa diprogram menggunakan

komputer. Tujuan menanamkan program pada mikrokontroler adalah agar

rangkaian elektronik dapat membaca input, memproses input tersebut dankemudian menghasilkan output sesuai yang diinginkan. Jadi mikrokontroler

bertugas sebagai ‘otak’ yang mengendalikan input, proses dan output sebuah

rangkaian elektronik.

Arduino merupakan inovasi di bidang elektronika yang telah membuat

perubahan besar dalam dunia mikrokontroler sehingga seorang yang awam atau

amatiran bisa membuat proyek-proyek elektronika atau robotika dengan relative

mudah dan cepat. Arduino lahir dari lingkungan mahasiswa dan dosen yang

merasakan sulitnya mempelajari mikrokontroler. Kemudian mereka

mengembangkan sebuah sistem minimum berbasis AVR yang dilengkapi dengan

bootloader dan software yang user friendly. Hasilnya adalah sebuah board

mikrokontroler yang bersifat open source yang bisa dipelajari atau dikembangkan

oleh mahasiswa, professional atau penggemar mikrokontroler di seluruh dunia.

Konon Arduino sudah lebih populer dibandingkan Basic Stamp yang lahir lebih

awal yang harganya relative mahal dan close source. Penjualan board Arduino

bisa menghasilkan milyaran Rupiah pada penjual kit online seperti Sparkfun.

Mikrokontroler ada pada perangkat elektronik di sekeliling kita. Misalnya

handphone, MP3 player, DVD, televisi, AC, dll. Mikrokontroler juga dipakai

untuk keperluan mengendalikan robot. Baik robot mainan, maupun robot industri.

Karena komponen utama Arduino adalah mikrokontroler, maka Arduino pun

7/25/2019 Is i 2197036288663


6

dapat diprogram menggunakan komputer sesuai kebutuhan kita. Adapun data

teknis board Arduino UNO adalah sebagai berikut :

• Mikrokontroler : ATMEGA328

• Tegangan Operasi : 5V

• Tegangan Input (recommended) : 7 - 12 V

• Tegangan Input (limit) : 6-20 V

• Pin digital I/O : 14 (6 diantaranya pin PWM)

• Pin Analog input : 6

• Arus DC per pin I/O : 40 mA

• Arus DC untuk pin 3.3 V : 150 mA• Flash Memory : 32 KB dengan 0.5KB digunakan untuk bootloader

• SRAM : 2 KB

• EEPROM : 1 KB

• Kecepatan Pewaktuan : 16 Mhz

Gambar 2.1 Bentuk fisik Arduino Uno

Kegunaan Arduino tergantung kepada kita yang membuat program. Arduino bisa

digunakan untuk mengontrol LED, bisa juga digunakan untuk mengontrol

helikopter. Contoh yang sudah pernah dibuat adalah MP3 player, pengontrol

motor, mesin CNC, monitor kelembaban tanah, pengukur jarak, penggerak servo,

balon udara, pengontrol suhu, monitor energi, stasiun cuaca, pembaca RFID, drum

elektronik, GPS logger, monitoring bensin dan masih banyak lagi. Chip pada

7/25/2019 Is i 2197036288663


7

Arduino sudah dilengkapi dengan bootloader yang akan menangani proses upload

dari komputer. Dengan adanya bootloader ini kita tidak memerlukan chip

programmer lagi, kecuali untuk menanamkan bootloader pada chip yang masih

blank.

Arduino menggunakan chip AVR ATmega 168/328 yang memiliki

fasilitas PWM, komunikasi serial, ADC, timer, interupt, SPI dan I2C. Sehingga

Arduino bisa digabungkan bersama modul atau alat lain dengan protokol yang

berbeda-beda. Ukuran board Arduino cukup kecil, mudah di bawah kemana-mana

bersama laptop atau dimasukan ke dalam saku.Walaupun bahasa pemrograman

Arduino adalah bahasa C/C++, tetapi dengan penambahan library dan fungsi-fungsi standar membuat pemrograman Arduino lebih mudah dipelajari dan lebih

manusiawi. Contoh, untuk mengirimkan nilai HIGH pada pin 10 pada Arduino,

cukup menggunakan fungsi digitalWrite(10, HIGH); Sedangkan kalau

menggunakan bahasa C aslinya adalah PORTB |=(1<<2);

Tersedia library yang sangat banyak untuk menghubungkan Arduino

dengan macam-macam sensor, aktuator maupun modul komunikasi. Misalnya

library untuk mouse, keyboard, servo, GPS, dsb. Berhubung Arduino adalah open

source, maka library-library ini juga open source dan dapat di download gratis di

website Arduino. Dengan bahasa yang lebih mudah dan adanya library dasar yang

lengkap, maka mengembangkan aplikasi elektronik relatif lebih mudah. Contoh,

kalau kita ingin membuat sensor suhu. Cukup membeli sebuah IC sensor suhu

(misalnya LM35) dan menyambungkan ke Arduino. Kalau suhu tersebut ingin

ditampilkan pada LCD, tinggal membeli sebuah LCD dan menambahkan library

LCD pada program yang sama, dan seterusnya.

Arduino tidak membuat bahasa pemrograman khusus, melainkan

menggunakan Bahasa C yang sudah ada, lebih tepatnya adalah Bahasa C yang

menggunakan compiler AVR-GCC (AVR GNU C-Compiler). Bahasa C adalah

bahasa yang sangat lazim dipakai sejak awal-awal komputer diciptakan dan sangat

berperan dalam perkembangan software. Bahasa C telah membuat bermacam-

macam sistem operasi dan compiler untuk banyak bahasa pemrograman, misalnya

7/25/2019 Is i 2197036288663


8

system operasi Unix, Linux, dsb. Bahasa C juga biasanya diajarkan di akademi

dan perguruan tinggi selain bahasa pemrograman Basic atau Pascal. Bahasa C

adalah bahasa pemrograman yang sangat ampuh yang kekuatan nya mendekati

bahasa assembler. Bahasa C menghasilkan file kode objek yang sangat kecil dan

dieksekusi dengan sangat cepat. Karena itu Bahasa C sering digunakan pada

sistem operasi dan pemograman mikrokontroler. Bahasa C adalah multi-platform

Bahasa C bisa diterapkan pada lingkungan Windows, Unix, Linux atau sistem

operasi lain tanpa mengalami perubahan source code. ( Kalaupun ada perubahan,

biasanya sangat minim ). Karena Arduino menggunakan Bahasa C yang multi-

platform, maka software Arduino pun bias dijalankan pada semua sistem operasi

yang umum, misalnya: Windows, Linux dan MacOS. Bahasa C mudah dipelajari

Maksud kata ‘mudah’ disini adalah relatif. Tergantung kemampuan setiap user.

Kalau anda sudah mengerti bahasa C, anda bisa melakukan pengembangan

dengan board lain atau mikrokontroler lain dengan lebih mudah. Di Internet

banyak Library Bahasa C untuk

Arduino yang bisa di download dengan gratis. Setiap library Arduino

biasanya disertai dengan contoh pemakaian nya. Keberadaan library-library ini

bukan hanya membantu kita membuat proyek mikrokontroler, tetapi bisa

dijadikan sarana untuk mendalami pemrograman Bahasa C pada mikrokontroler.

Gambar 2.2 Skematik Arduino

7/25/2019 Is i 2197036288663


9

2.1.1 Soket USB

Soket USB adalah soket untuk kabel USB yang disambungkan ke

komputer atau laptop. Berfungsi untuk mengirimkan program ke Arduino

dan juga sebagai port komunikasi serial.

2.1.2 Input / Output Digital

Input/Output Digital atau digital pin adalah pin-pin untuk

menghubungkan Arduino dengan komponen atau rangkaian digital.

Misalnya kalau ingin membuat LED berkedip, LED tersebut bisa dipasang

pada salah satu pin I/O digital dan ground. Komponen lain yang

menghasilkan output digital atau menerima input digital bisa

disambungkan ke pin-pin ini.

2.1.3 Input Analog

Input Analog atau analog pin adalah pin-pin yang berfungsi untuk

menerima sinyal dari komponen atau rangkaian analog. Misalnya dari

potensiometer, sensor suhu, sensor cahaya, dsb.

2.1.4 Pin Catu Daya

Pin-pin catu daya adalah pin yang memberikan tegangan untuk

komponen atau rangkaian yang dihubungkan dengan Arduino. Pada

bagian catu daya ini terdapat juga pin Vin dan Reset. Vin digunakan untuk

memberikan tegangan langsung kepada Arduino tanpa melalui tegangan

USB atau adaptor. Reset adalah pin untuk memberikan sinyal reset melaui

tombol atau rangkaian eksternal.

2.1.5

Soket Baterai / Adaptor

Soket baterai atau adaptor digunakan untuk menyuplai Arduino

dengan tegangan dari baterai/adaptor 9V pada saat Arduino sedang tidak

disambungkan ke komputer. Kalau Arduino sedang disambungkan ke

komputer melalui USB, Arduino mendapatkan suplai tegangan dari USB,

jadi tidak perlu memasang baterai/adaptor saat memprogram Arduino.

7/25/2019 Is i 2197036288663


10

2.2 LCD Keypad Sheild

LCD Keypad shield merupakan shield board yang kompatibel untuk

Arduino mikrokontroler. Board yang menyediakan antarmuka yang user-friendly

untuk penggunaan LCD 16x2, keypad dan arduino mikrokontroler. LCD Keypad

Shield mendukung pengaturan kontras dan warna latar. Tulisan pada LCD

berwarna putih, dengan background biru. Board ini terdiri dari:

1. 16x2 karakter putih LCD backlight biru.

2. Tombol Push butttonter diri dari 6 tombol - pilih, atas, kanan, bawah dan kiri

serta reset.

3. 7 Pin digital untuk koneksi ke keypad (D0, D1, D2, D3, D11, D12, dan D13).

4.

5 Pin analog Arduino mikrokontroler ( A1 sampai A5).

5. Pin digital : 4, 5, 6, 7, 8, 9 dan 10 digunakan sebagai interface ke LCD 16x2

Tabel 2.1 Pin Alokasi LCD Keypad sheild ke LCD

Gambar 2.3 Board LCD Keypad sheild

7/25/2019 Is i 2197036288663


11

2.3 KEYPAD 4 x 3

Matrik Keypad adalah suatu tombol atau push button yang terdiri atas

baris dan kolom yang memuat nilai angka dan huruf atau simbol. Nilai tersebut

mengidentifikasi outputan yang tersusun atas bit-bit data.

Matrik Keypad 4X3 merupakan susunan 12 tombol membentuk keypad

sebagai sarana masukkan ke mikrokontroler. Meskipun jumlah tombol ada 12 tapi

untuk mengakses ke mikrokontroler hanya memerlukan 7 jalur port paralel.

sedangkan Keypad 4X3 tersusun atas 3 baris dan 4 kolom.

Gambar 2.4 Bentuk dan Koneksi Keypad

Bentuk susunan keypad secara umum terdapat pada gambar 2.5 dimana

pada gambar tersebut masing-masing tombol menghubungkan sebuah jalur output

atau baris (R1 sampai R4) ke sebuah jalur input atau kolom (C1 sampai C3).

Metode Scanning Keypad

Keluaran port keypad baris dan kolomya dihubungkan dengan port

paralel dari mikrokontroler. Kolom dalam keadaan low yang berfungsi sebagai

output port dan baris dihubungkan sebagai input port. Jika pushbutton tidak di

tekan maka baris akan membaca low. Ketika baris membaca high berarti

pushbutton dalam keadaan ditekan. Setiap baris dan kolom dapat ditukarkan

sebagai input atau output dari port.

7/25/2019 Is i 2197036288663


12

2.4 RELAY

Relay merupakan piranti yang menggunakan magnet listrik untuk

mengoperasikan seperangkat kontak. Susunan relay paling sederhana terdiri atas

kumparan kawat penghantar yang digunakan pada former memutari teras magnet.

Bila kumparan relay dialiri arus, medan magnet yang dibangkitkan

menarik armatur berporos, memaksanya bergerak ke arah atas. Gerakan armatur

ini dipakai melalui pengungkit untuk menutup dan membuka kontak – kontak.

Kontak ini digerakkan oleh magnet yang dihasilkan oleh aliran arus listrik pada

kumparan. Susunan sederhana relay ditunjukkan sebagai berikut :

bagian kutub

kontak-kontak

kumparan

teras

isolator

..

Gambar 2.5 Susunan relay

Gambar 2.1 terdiri dari kumparan kawat penghantar yang digulingkan

pada former memutari teras magnet. Jika kumparan dialiri arus maka medan

magnet yang terjadi akan menarik armatur berporos dan memaksanya bergerak

cepat ke arah atas. Gerakan armatur ini dipakai untuk membuka dan menutup

kontak-kontak.

Susunan kontak-kontak relay ada 3 jenis, yaitu :

1.

Normally Open (NO), apabila kontak-kontak tertutup saat relay dicatu.2. Normally Closed (NC), apabila kontak-kontak terbuka saat relay dicatu.

Tukar Sambung (Change Over /CO), mempunyai kontak tengah yang normal

tertutup tetapi melepaskan diri dari posisi ini dan membuat kontak dengan yang

lain bila relay dicatu.

7/25/2019 Is i 2197036288663


13

2.5 Power Supply

Power supply digunakan sebagai sumber catu daya guna memberikan

catuan tegangan DC pada tiap blok rangkaian. Pada umumnya power supply

digunakan untuk menghasilkan tegangan DC yang stabil baik 5 Volt atau 24 Volt.

Untuk menstabilkan hasil output digunakan regulator yang sesuai,misal untuk

output 5 Volt digunakan regulator tipe 7805 dan 7824 untuk output 24 Volt.

Selain itu, power supply merupakan rangkaian untuk mengubah sinyal AC mnjadi

sinyal DC. Output AC dari sumber PLN tegangan 220 Volt 60 Hz atau 110 Volt

60 Hz masuk rangkain power supply, tegangan dituruknan menjadi 1,5 Volt

sampai 24 Volt DC.

2.6

Motor Induksi

Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah

energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk,

misalnya memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor,

mengangkat bahan,dll. Motor listrik digunakan juga di rumah ( contoh mixer, bor

listrik, fan angin) dan di industri.

Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum :

Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya.

Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran /

loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan

mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.

Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar / torque untuk memutar kumparan.

Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan

tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh

susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan.

Motor Induksi merupakan jenis motor listrik AC. Motor induksi

merupakan alat listrik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik.

Listrik yang diubah adalah listrik 1 atau 3 phasa. Motor induksi sering juga

disebut motor tidak serempak atau motor asinkron. Prinsip kerja motor induksi

dapat dilihat pada gambar 2.6

7/25/2019 Is i 2197036288663


14

Gambar 2.6 Prinsip Kerja Motor Induksi

Ketika tegangan phasa U masuk ke belitan stator menjadikan kutub S (

south = selatan ), garis-garis gaya magnet mengalir melalui stator, sedangkan dua

kutub lainnya adalah N ( north = utara ) untuk phasa V dan phasa W. Kompas

akan saling tarik - menarik dengan kutub S.

Berikutnya kutub S pindah ke phasa V, kompas berputar 120°,

dilanjutkan kutub S pindah ke phasa W, sehingga pada belitan stator timbul

medan magnet putar. Buktinya kompas akan memutar lagi menjadi 240°.

Kejadian berlangsung silih berganti membentuk medan magnet putar sehingga

kompas berputar dalam satu putaran penuh, proses ini berlangsung terus menerus.

Dalam motor induksi kompas digantikan oleh rotor sangkar yang akan berputar

pada porosnya. Karena ada perbedaan putaran antara medan putar stator dengan

putaran rotor, maka disebut motor induksi tidak serempak atau motor asinkron.

Konstruksi motor induksi secara detail terdiri atas dua bagian, yaitu:

bagian stator dan bagian rotor. Stator adalah bagian motor yang diam terdiri:

badan motor, inti stator, belitan stator, bearing, dan terminal box. Bagian rotor

adalah bagian motor yang berputar, terdiri atas rotor sangkar, dan poros rotor.

Konstruksi motor induksi tidak ada bagian rotor yang bersentuhan dengan bagian

stator, karena dalam motor induksi tidak ada komutator dan sikat arang.

7/25/2019 Is i 2197036288663


15

2.7 Aplikasi Program Arduino IDE ( Integrated Development Enviroment )

Ketika membuka program Arduino IDE ( Integrated Development

Enviroment ), akan terlihat serupa dengan tampilan gambar 2.5 dibawah ini. Jika

kita menggunakan Windows atau Linux, akan terlihat perbedaan, tetapi pada

dasarnya IDE ( Integrated Development Enviroment ) akan sama tidak perduli

Operasi Sistemnya apa yang digunakan.

Gambar 2.7 Tampilan program IDE

Toolbar pada IDE terdiri dari tujuh tombol, diantaranya :

1. Verify / compile

Digunakan untuk memeriksa atau verifikasi apakah kode sudah benar

sebelum di kirim ke papan Arduino.

2. Stop

Berfungsi untuk memberhentikan Serial Monitor dari pengoprasian.

3. Open

Menampilkan list lembar kerja yang telah di simpan.

7/25/2019 Is i 2197036288663


16

4. New

Berfungsi untuk membuat tampilan lembar kerja atau sketch baru untuk

memasukan kode.

5.

Save

Menyimpan lembar kerja atau sketch.

6. Upload

Mengirim lembar kerja kedalam papan Arduino.

7. Serial Monitor

Menampilkan hasil data-data yang telah dikirim dari Arduino.

Gambar 2.8 Tampilan ToolBar program IDE

Untuk memulai Serial Monitor, dapat dilakukan dengan menekan tombol

Serial Monitor dan untuk menghentikan tekan tombol Stop. Pada Linux, Arduino

akan me-reset sendiri ketika meng-klik tombol Serial Monitor. Untuk

mengoprasikan atau menggabungkan Arduino pada PC ( Personal Computer ),

kita dapat menggunakan program lainnya seperti Processing, Flash, MaxMSP,

Visual Basic, dan lain – lain.

2.7.1. Menu Pada window program Integrated Development

Enviroment

Pada Integrated Development Enviroment program terdapat

beberapa menu yang dapat diakses untuk beberapa fungsi tertentu,

diantaranya adalah :

1. Menu Help

Pada menu ini dapat membantu kita menemukan informasi lebih

lagi tentang IDE ( Integrated Development Enviroment ). Terdiri dari :

* Getting Started * Find in reference

7/25/2019 Is i 2197036288663


17

* Enviroment * About Arduino

* Troubleshooting * Visit Arduino.cc

* Reference * Frequently Asked Question

2. Menu Tools

Pada menu ini terdapat peralatan untuk mengisi lembar kerja dari

mulai mengedit kode - kode agar terlihat lebih rapih, memilih tipe

papan Arduino, memilih serial port dan lain-lain, diantaranya :

* Auto format * Burn Bootloader

* Archive Sketch * Serial Port

* Fix Encoding dan Reload * Board* Serial Monitor

3. Menu Edit

Pada menu ini kita dapat melakukan edit kode pada lembar kerja, menu

Edit ini berisi diantaranya :

* Undo addition * Find nex

* Cut * Find

* Copy * Decrease Indent

* Copy from forum * Increase Indent

* Copy as HTML * Comment / uncomment

4. Menu File

Pada menu ini kita dapat mengakses atau membuat lembar kerja baru,

menyimpan atau mengirim program ke papan Aduino. Menu File ini

berisi antara lain :* New * Quit

* Open * Preferences

* Sketch book * Print

* Example * Page setup

* Close * Upload to I/O Board

* Save * Save as

7/25/2019 Is i 2197036288663


18

5. Menu Sketch

Pada menu ini kita dapat menambah file kerja, mengeksekusi program

yang kita buat, mengimport Library di dalam menu ini antara lain :

* Verify / Compile * Import Library

* Add File * Show Sketch Folder

* Stop

2.7.2. Referensi Bahasa Program Integrated Development

Enviroment

Bahasa program pada Arduino dibedakan menjadi beberapa bagian,

antara lain :

1. Structure

setup

loop

2. Control Structures

if

if...else

for

switch case

while

do... while

break

continue

return

goto

3. Variable Scope & Qualifiers

variable scope

static

volatile

const

7/25/2019 Is i 2197036288663


19

4. Further Syntax

; ( semicolon )

{} ( curly braces )

// ( single line comment )

/* */ ( multi-line comment )

# define

# include

5. Arithmetic Operators

= (assignment operator)

+ (addition)-(subtraction)

* (multiplication)

/ (division)

% (modulo)

6. Co mparison Operators

== ( equal to )

!= ( not equal to )

< ( less than )

> ( greater than )

<= ( less than or equal to )

>= ( greater than or equal to )

7. Bitwise Operators

& (bitwise and)

| (bitwise or)

^ (bitwise xor)

~ (bitwise not)

<< (bitshift left)

>> (bitshift right)

7/25/2019 Is i 2197036288663


20

8. Boolean Operators

&& (and)

|| (o r)

! (not)

9. Co mpound Operators

++ (increment)

-- (decrement)

+= (compound addition)

-= (compound subtractio n)

*= (compound multiplication) /= (compound division)

&= (compound bitwise and)

|= (compound bitwise or)

10. Data Types

void

boolean

char

unsigned char

byte

int

unsigned int

word

long

unsigned long

float

double

string - char array

String - object

Array

7/25/2019 Is i 2197036288663


21

11. Pointer Access Operators

* dereference operator

& reference operator

12. Constants

high | low

input | output

true | false

integer constants

floating point constants

13. Conversion

char

byte

int

word

long

float

14. Utilities

sizeof

15. Co mmunication

Serial

16. Digital I/O

pinMode

digitalWrite

digitalRead

17. Random Numbers

randomSeed

random

7/25/2019 Is i 2197036288663


22

18. Analog I/O

analogReference

analogRead

analogWrite

PWM

19. Advanced I/O

tone

noTone

shiftOut

pulseIn

20. Math

min

max

abs

constrain

map

pow

sqrt

21. Bits and Bytes

lowByte

highByte

bitR ead

bitWritebitSet

bitC lear

bit

22. External Interrupts

attachInterrupt

detachInterrupt

7/25/2019 Is i 2197036288663


23

23. Time

millis

micros

delay

delayMicroseconds

24. Interrupts

interrupts

noInterrupts

Is i 2197036288663

Documents

Transcript of Is i 2197036288663