BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Ultrasonik HC-SR04 HC-SR04 adalah sebuah modul yang berfungsi untuk melakukan pengukuran jarak suatu benda/ halangan dengan memanfaatkan sinyal suara ultrasonic. Performa yang stabil dan akurasi yang tinggi dengan harga yang murah merupakan kelebihan dari HC-SR04. Karena kelebihannya, HC-SR04 banyak dipakai dalam berbagai aplikasi pengukuran jarak. Pada umumnya, sensor ultrasonic ini berbentuk papan elektronik berukuran kecil yang dilengkapi dengan beberapa rangkaian elektronik dan dua buah transducer. Transducer yang pertama berfungsi sebagai transmitter gelombang ultrasonic dan transducer yang satunya berfungsi sebagai receiver.pada beberapa produk kadang hanya ditemukan satu buah transducer yang bertindak sebagai transmitter sekaligus receiver sekaligus.sensor ini menawarkan deteksi jarak tanpa sentuhan langsung dengan akurasi yang tinggi dan stabil. Sensor ini bekerja dengan cara menghasilkan gelombang suara pada frekuensi tinggi yang kemudian akan segera dipancarkan oleh tranducer yang bertindak sebagai transmitter. Pantulan gelombang yang mengenai benda di depannya akan di tangkap oleh transducer yang bertidak sebagai receiver. Dengan mengetahui lamanya waktu antara dipancarkannya gelombang ultrasonic sampai dengan ditangkap kembali oleh receiver, maka akan diketahui jarak dari benda yang terdapat di depan sensor tersebut.
Kecepatan suara adalah 340m/detik, lamanya waktu tempuh gelombang ultrasonic dikalikan kecepatan suara, kemudian dibagi dua akan menghasilkan jarak antara sensor tersebut dengan benda di depannya. Tabel 2.1 Data Sheet Ultrasonik HC SR04 Voltage DC Working Curresnt Working Frequency Max Range Min Range Measuring Angle Dimension 5 V 15 ma 40 Hz 4 m 2 cm 15 degree 45 x 20 x 15 mm Trigger Input Signal 10uS TTL pulse Echo Output Signal Input TTL lever signal and the range in proportion Berikut adalah pin dari HC-SR04 : 1. VCC : Input supply 5V 2. Trig : Input untuk memberikan pulsa trigger 3. Echo : Output untuk pulsa Echo 4. GND : Input supply Ground
Gambar 2.1 cara kerja sensor 2.2. Prinsip kerja sensor jarak ultrasonic SRF-04 hanya menggunakan 2 port I/O untuk berhubungan dengan mikrokontroler, sehingga sangat ideal untuk aplikasi-aplikasi robotika, SRF-04 dapat mengukur jarak mulai 3 cm sampai 3 m, dan dapat mengukur benda dengan diameter 3 cm pada jarak kurang dari 2 meter. 2.3. Bentuk fisik SRF04 Pulsa Ultrasonic yang dikirim oleh SRF04 adalah sinyal ultrasonic dengan frekwensi 40 KHz sebanyak 8 periode setiap kali pengiriman. Ketika pulsa mengenai benda penghalang, maka pulsa ini akan dipantulkan kembali dan diterima kembali oleh penerima Ultrasonic. Dengan mengukur selang waktu antara saat pulsa dikirim dan pulsapantul diterima, maka jarak benda penghalang bisa dihitung. Apabila PI ( triger pulse input ) diberi logika 1 ( high ) selama minimal 10 us maka SRF04 akan memancarkan sinyal ultrasonic, setelah itu pin PO ( echo pulse output ) akan berlogika high selama 100 us 18 ms. ( tergantung jarak sensor
dan penghalang ) dan apabila tidak ada penghalang maka PO akan berlogika 1 selama kurang lebih 38 ms Gambar 2.2 Hardware sensor 2.4. Timing Diagram SRF04 Misalkan lama Echo Pulse adalah T, maka untuk mengetahui jaraknya dapat diketahui dengan cara membagi T dengan 58 ( T/58 )untuk satuan centi meter dan dibagi dengan 148 ( T/148 ) untuk satuan inchi. Misalkan panjang Echo Pulse adalah 5800 mikro detik maka jarak benda adalah 1 meter ( 5800/ 58 = 100 cm = 1 meter ). Gambar 2.3 Timing Diagram SRF04
2.5 Arduino Arduino didefinisikan sebagai sebuah platform elektronik yang open source, berbasis pada software dan hardware yang fleksibel dan mudah digunakan, yang ditujukan untuk seniman, desainer, hobbies dan setiap orang yang tertarik dalam membuat objek atau lingkungan yang interaktif (Artanto, 2012:1). Arduino sebagai sebuah platform komputasi fisik (Physical Computing) yang open source pada board input ouput sederhana, yang dimaksud dengan platform komputasi fisik disini adalah sebuah sistem fisik hyang interaktif dengan penggunaan software dan hardware yang dapat mendeteksi dan merespons situasi dan kondisi. Menurut Artanto (2012:2), kelebihan arduino dari platform hardware mikrokontroler lain adalah: IDE Arduino merupakan multiplatform, yang dapat dijalankan di berbagai sistem operasi, seperti Windows, Macintosh dan Linux. IDE Arduino dibuat berdasarkan pada IDE Processing, yang sederhana sehingga mudah digunakan. Pemrograman arduino menggunakan kabel yang terhubung dengan port USB, bukan port serial. Fitur ini berguna karena banyak komputer yang sekarang ini tidak memiliki port serial. Papan Arduino merupakan papan mikrokontroler yang berukuran kecil atau dapat diartikan juga dengan suatu rangkaian berukuran kecil yang didalamnya terdapat komputer berbentuk suatu chip yang kecil. Pada Gambardapat dilihat sebuah papan Arduino dengan beberapa bagian komponen didalamnya.
Gambar 2.4 Hardware Arduino Pada hardware arduino terdiri dari 20 pin yang meliputi: 1. 14 pin IO Digital (pin 0 13) Sejumlah pin digital dengan nomor 0 13 yang dapat dijadikan input atau output yang diatur dengan cara membuat program IDE. 2. 6 pin Input Analog (pin 0 5) Sejumlah pin analog bernomor 0 5 yang dapat digunakan untuk membaca nilai input yang memiliki nilai analog dan mengubahnya ke dalam angka antara 0 dan 1023. 3. 6 pin Output Analog (pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11) Sejumlah pin yang sebenarnya merupakan pin digital tetapi sejumlah pin tersebut dapat diprogram kembali menjadi pin output analog dengan cara membuat programnya pada IDE. Papan Arduino Uno dapat mengambil daya dari USB port pada komputer dengan menggunakan USB charger atau dapat pula mengambil daya dengan menggunakan suatu AC adapter dengan tegangan 9 volt. Jika tidak terdapat power supply yang melalui AC adapter, maka papan Arduino akan mengambil
daya dari USB port. Tetapi apabila diberikan daya melalui AC adapter secara bersamaan dengan USB port maka papan Arduino akan mengambil daya melalui AC adapter secara otomatis. 2.6. Software Arduino Software arduino yang digunakan adalah driver dan IDE, walaupun masih ada beberapa software lain yang sangat berguna selama pengembangan arduino. IDE atau Integrated Development Environment suatu program khusus untuk suatu komputer agar dapat membuat suatu rancangan atau sketsa program untuk papan Arduino.IDE arduino merupakan software yang sangat canggih ditulis dengan menggunakan java. IDE arduino terdiri dari: Gambar 2.5 Tampilan softwere arduino 1. Editor Program Sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan mengedit program dalam bahasa processing 2. Compiler
Sebuah modul yang mengubah kode program menjadi kode biner bagaimanapun sebuah mikrokontroler tidak akan bisa memahami bahasa processing. 3. Uploader Sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam memory di dalam papan arduino Dalam bahasa pemrograman arduino ada tiga bagian utama yaitu struktur, variabel dan fungsi (Artanto, 2012:27): Struktur Program Arduino 1. Kerangka Program Kerangka program arduino sangat sederhana, yaitu terdiri atas dua blok. Blok pertama adalah void setup() dan blok kedua adalah void loop.blok Void setup () Berisi kode program yang hanya dijalankan sekali sesaat setelah arduino dihidupkan atau direset.merupakan bagian persiapan atau instalasi program. Blok void loop()berisi kode program yang akan dijalankan terus menerus. Merupakan tempat untuk program utama. 2. Sintaks ProgramBaik blok void setup loop () maupun blok function harus diberi tanda kurung kurawal buka { sebagai tanda awal program di blok itu dan kurung kurawal tutup } sebagai tanda akhir program. Fungsi Pada bagian ini meliputi fungsi input output digital, input output analog, advanced I/O, fungsi waktu, fungsi matematika serta fungsi komunikasi.pada
proses Uploader dimana pada proses ini mengubah bahasa pemrograman yang nantinya dicompile oleh avr-gcc (avr-gcc compiler) yang hasilnya akan disimpan kedalam papan arduino.avr-gcc compiler merupakan suatu bagian penting untuk software bersifat open source. Dengan adanya avr-gcc compiler, maka akan membuat bahasa pemrogaman dapat dimengerti oleh mikrokontroler. Proses terakhir ini sangat penting, karena dengan adanya proses ini maka akan membuat proses pemrogaman mikrokontroler menjadi sangat mudah. Berikut ini merupakan gambaran siklus yang terjadi dalam melakukan pemrogaman Arduino: 1. Koneksikan papan Arduino dengan komputer melalui USB port. 2. Tuliskan sketsa rancangan suatu program yang akan dimasukkan ke dalam papan Arduino. 3. Upload sketsa program ke dalam papan Arduino melalui kabel USB dan kemudian tunggu beberapa saat untuk melakukan restart pada papan Arduino. 4. Papan Arduino akan mengeksekusi rancangan sketsa program yang telah dibuat dan di-upload ke papan Arduino. 2.7 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 : 1. Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris 2. Mempunyai 192 karakter tersimpan 3. Terdapat karakter generator terprogram 4. Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit 5. Dilengkapi dengan back light. 6. Tersedia VR untuk mengatur kontras. 7. Pilihan konfigurasi untuk operasi write only atau read/write. 8. Catu daya +5 Volt DC. 9. Kompatibel dengan DT-51 dan DT-AVR Low Cost Series serta sistem mikrokontroler/mikroprosesor lain. Gambar 2.6 LCD (Liquid Crystal Display)
Tabel 2.2 Diskripsi pin LCD P SIMBOL NILAI FUNGSI IN 1 Vss Power supply 0 volt (ground) 2 Vdd/Vcc Power supply Vcc 3 Vee Seting kontras 4 RS 0/1 0: intruksi input / 1: data input 5 R/W 0/1 0: tulis ke LCD / 1: membaca dari LCD 6 E 0 >1 Mengaktifkan sinyal 7 DB0 0/1 Data pin 0 8 DB1 0/1 Data pin 1 9 DB2 0/1 Data pin 2 10 DB3 0/1 Data pin 3 11 DB4 0/1 Data pin 4 12 DB5 0/1 Data pin 5 13 DB6 0/1 Data pin 6 14 DB7 0/1 Data pin 7 15 VB+ Power 5 Volt (Vcc) Lampu latar (jika ada) 16 VB- Power 0 Volt (ground) Lampu latar (jika ada)
2.7.1 Cara kerjalcd (Liquid Crystal Display) 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 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 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. 2.8 LED (Light Emiting Dioda) Led adalah jenis dioda yang memancarkan cahaya. Komponen ini biasa digunakan pada lampu senter atau lampu emergensi. Seperti hal nya dioda yang hanya mengalirkan arus listrik dari satu arah, led juga demikian. Itulah sebab nya, pemasangan led dirangkaian elektronika harus tidak terbalik. Dengan kata lain, led tidak berfungsi jika dipasang terbalik. Led yang umum dipakai berkaki dua. Salah satu kaki berkutub + (disebut anoda) dan yang lain adalah (disebut katoda). Namun, tidak tanda + atau secara eksplisit. Pembedanya, led mempunyai kaki dengan panjang berbeda. Kaki yang panjang adalah anoda dan yang pendek adalah katoda.sekiranya anda menemukan kaki led yang sudah terpotong sehingga kedua panjang kaki tidak
bias dibedakan, indikasi yang menyatakan anoda atau katoda masih bias dilakukan. Perhatikan gambar dibawah, bagian dasar led (yang menghubungkan kedua kaki) tidak seluruhnya membulat, tetapi ada yang datar. Nah, kaki yang dekat area yang datar tersebut adalah katoda. Gambar 2.7 Bentuk Fisik LED 2.8 Buzzer Buzzer berfungsi sebagai detector adanya kebocoran gas. Pada saat status normal buzzer tidak akan menyala namun pada saat status berbahaya buzzer akan menyala sebagai indikasi bahwa ada kebocoran. Gambar 2.8 Bentuk Fisik Buzzer Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas
magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm). 2.9. Mobil miniatur Mobil Miniatur ini di gunakan sebagai alat percobaan saat melakukan penggujian agat mudah untuk mengganbilan data.dan mudah dalam pengerjaan nya Gambar 2.9 Bentuk Fisik Mobil Miniatur