BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT Dalam bab ini akan dibahas mengenai proses perancangan mekanik pintu gerbang otomatis serta penyusunan rangkaian untuk merealisasikan sistem alat. Dalam hal ini sensor RF 433 Mhz sebagai alat komunikasi penghubung antara Transmitter pada kontrol di mobil dengan Receiver pada kontol di pintu gerbang. Adapun sistem alat yang dibuat dan dirancang sesuai blok diagram. Pembahasan dititik beratkan pada perancangan alat yang dibuat berdasarkan pemikiran dan mengacu pada sumber yang berhubungan dengan alat, khususnya pada bagian komunikasi penghubung yaitu modul RF 433 Mhz pada pintu gerbang otomatis yang berbasiskan Arduino Uno. 3.1 Blok Diagram Rangkaian Untuk merealisasikan gorden dan lampu otomatis yang akan diuji, maka secara sistem keseluruhan rangkaian pintu gerbang otomatis berbasis Arduino yang dikontrol secara otomatis menggunakan komunikasi sensor RF 433 Mhz adalah seperti gambar 3.1. 20
21 Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian Fungsi dari diagram blok rangkaian di atas adalah sebagai berikut : 1. Batterai Batterai 9V DC berfungsi sebagai sumber tegangan ke rangkaian Arduino Uno dan driver motor shield. Ketika tegangan 9V DC masuk ke Arduino Uno maka tegangan akan terbagi menjadi : - Tegangan supply 5 VDC untuk sensor RF 433 Mhz - Tegangan supply 5 VDC untuk IC L298.
22 2. Sensor RF 433 Mhz Sensor RF 433 Mhz berfungsi sebagai transmitter dan receiver untuk komunikasi antar Arduino yang bekerja secara wireless. 3. Arduino Uno Arduino Uno berfungsi sebagai sistem kontrol dari semua rangkaian wireless RF 433 Mhz. 4. Motor Driver L298 Motor driver L298 (motor shield) berfungsi sebagai pengatur tegangan dan arus yang masuk ke motor DC. 5. Motor DC Motor DC berfungsi sebagai penggerak untuk membuka dan menutup pintu gerbang. 6. LCD (Liquid Cristal Display) LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai display untuk menapilkan status pada pintu gerbang. 3.2 Perancangan Perangkat Keras (Hardware) Dalam perancangannya, pintu gerbang otomatis ini menggunakan Arduino UNO sebagai dasar utamanya, sehingga diperlukan sebuah modul Arduino UNO untuk menjadi otak dasarnya. Perancangan perangkat keras ini dilakukan untuk mewujudkan terciptanya sebuah pintu gerbang otomatis yang simple dan dapat berkerja otomatis dengan sistem wireless RF 433 Mhz menggunakan arduino ataupun dapat di operasikan dengan push button dari dalam ruangan.
23 3.2.1 Arduino UNO Arduino UNO adalah sebuah mikrokontroler yang didasarkan pada ATmega 328 (datasheet). Arduino UNO mempunyai 14 pin digital input/output (6 diantaranya dapat diguanakan sebagai output PWM), 6 input analog, sebuah oscillator Kristal 16 MHz, sebuah koneksi USB, sebuah power jack, sebuah ISCP header, dan sebuah tombol reset. table 3.1. Gambar 3.2 Rangkaian Arduino UNO Untuk mengetahui data-data Arduino UNO secara ringkas bisa dilihat pada Tabel 3.1 Ringkasan Arduino UNO Mikrokontroler ATmega 328 Tegangan Pengoperasian Tegangan Input Yang 5 V 7-12 V Disarankan
24 Batas Tegangan Input Jumlah Pin I/O Digital 6 20 V 14 (6 diantaranya menyediakan keluaran PWM) Jumlah Pin Input Analog 6 Arus DC Tiap Pin I/O Arus DC Untuk Pin 3.3 V Memory Flash 40 ma 50 ma 32 KB (ATmega 328), sekitar 0.5 KB digunakan oleh bootloader SRAM 2 KB (ATmega 328) EEPROM 1 KB (ATmega 328) Clock Speed 16 MHz Untuk mengetahui koneksi pin ATmega 328 dengan pin Arduino UNO bisa dilihat pada table 3.2. Tabel 3.2 Koneksi Pin ATmega 328 dengan Pin Arduino UNO PIN Atmega328 PIN Arduino UNO PIN ATmega328 PIN Arduino UNO 1 15 9 (PWM) 2 0 (RX) 16 10 (PWM) 3 1 (TX) 17 11 (PWM) 4 2 18 12 5 3 (PWM) 19 13
25 6 4 20 7 21 8 22 9 23 1 analog IN 10 24 2 analog IN 11 5 (PWM) 25 3 analog IN 12 6 (PWM) 26 4 analog IN 13 7 27 5 analog IN 14 8 28 6 analog IN 3.2.2 Motor Shield L298 Untuk menggerakkan robot menggunakan motor DC yang dihubungkan langsung dengan Motor Shield L298 dan dikendalikan langsung oleh keluaran dari mikrokontroler. Gambar 3.3 Rangkaian Driver Motor Shield
26 3.2.3 Perancangan Kerangka Miniatur Pintu Gerbang Perancangan mekanik miniatur pintu gerbang menggunakan bahan material akrilik dan stiker. Penggunaan akrilik dan stiker dipilih karena bahan tersebut relatif mudah dibentuk dan ringan. Perancangan bentuk miniatur yang dibuat memiliki ukuran 50x15x20cm. Untuk perancangan mekanik pintu gerbang menggunakan satu buah motor DC yang berfungsi sebagai penggerak pintu gerbang untuk membuka dan menutup pintu gerbang. Motor DC dihubungkan dengan gear dan jari-jari yang terbuat dari akrilik. Gambar 3.4 Kerangka Dasar Miniatur Pintu Gerbang 3.3 Realisasi Rangkaian Langkah berikutnya adalah merealisasikan rangkaian setiap blok, rangkaian yang akan dibuat dibagi menjadi 2 bagian yaitu sebagai berikut : Rangkaian Transmitter Rangkaian sensor Transmitter RF 433 Mhz dengan Arduino UNO sebagai pintx (Pin 11) Rangkaian Push Button dengan Arduino UNO sebagai INPUT
27 Rangkaian Receiver Rangkaian sensor Transmitter dan Receiver RF 433 Mhz dengan Arduino UNO sebagai wireless Rangkaian LCD (Liquid Cristal Display) dengan Arduino UNO sebagai OUTPUT Rangkaian Motor DC dengan Arduino UNO sebagai OUTPUT Rangkaian Push Button dengan Arduino UNO sebagai INPUT 3.3.1 Rangkaian Sensor Transmitter dan Receiver RF 433 Mhz dengan Arduino UNO sebagai Wireless Rangkaian sensor RF 433 Mhz ini berfungsi untuk wireless antara transmitter dan receiver pada Arduino UNO. Sistem wireless yang digunakan bekerja pada frekuensi 433 Mhz. Dalam melakukan koneksi antara modul transmitter dan receiver Arduino UNO dibutuhkan dua buah Arduino dengan rangkaian seperti gambar 3.5. Gambar 3.5 Rangkaian Sensor Transmitter dan Receiver RF 433 Mhz
28 Pada rangkaian ini jumlah pin pada sensor Transiver dan Receiver yang dipakai hanya 3, yaitu pin power 5Vdc, ground, data. Pin-pin ini akan dihubungkan ke setiap jalur pin pada Arduino UNO. Gambar 3.6 Pin-pin pada Sensor RF 433 Mhz Koneksi pin-pin sensor RF 433 Mhz dengan board Arduino UNO adalah sebagai berikut : Koneksi pin pada modul Transmitter data (Tx / pin 11) dan data (Rx / pin 11) 1. Pin Vcc pin 5Vdc Arduino UNO 2. Pin Gnd pin Ground Arduino UNO 3. Pin data pin 11 Arduino UNO Koneksi pin pada modul Receiver 1. Pin Vcc pin 5Vdc Arduino UNO 2. Pin Gnd pin Ground Arduino UNO 3. Pin data pin 11 Arduino UNO
29 3.3.2 Rangkaian LCD (Liquid Cristal Display) dengan Arduino UNO sebagai OUTPUT 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, atau pun layar komputer. Pada saat ini 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 pintu gerbang otomatis. Rangkaian LCD (Liquid Cristal Display) memiliki 16 buah kabel penghubung yaitu : Tabel 3.3 Fungsi pin pada LCD Spesifikasi Kaki LCD 16 x 2 Pin Deskripsi 1 Ground 2 Vcc 5 Vdc 3 Pengatur kontras 4 RS Instruction/Register Select 5 R/W Read/Write LCD Registers 6 EN Enable 7-14 Data I/O Pins 15 Vcc 5 Vdc 15 Ground Koneksi LCD dengan Board Arduino sebagai berikut: Gambar 3.7 Rangkaian LCD dihubungkan ke Arduino UNO
30 Keterangan pemasangan LCD ke Arduino : 1. Pin 1 (Vss) dihubungkan dengan pin ground arduino 2. Pin 2 (Vdd) dihubungkan dengan pin 5v arduino 3. Pin 3 (Vo) dihubungkan dengan potensio 4. Pin 4 (RS) di sambungkan dengan pin arduino digital pin 12 5. Pin 5 (R/W) dihubungkan dengan pin ground arduino 6. Pin 6 (E) dihubungkan dengan pin arduino digital pin 11 7. Pin 11 (DB4) dihubungkan dengan pin arduino digital pin 5 8. Pin 12 (DB5) dihubungkan dengan pin arduino digital pin 4 9. Pin 13 (DB6) dihubungkan dengan pin arduino digital pin 3 10. Pin 14 (DB7) dihubungkan dengan pin arduino digital pin 2 11. Pin 15 (A) dihubungkan dengan pin 5v arduino 12. Pin 16 (K) dihubungkan dengan pin ground arduino 3.3.3 Rangkaian Motor Dc dengan Arduino UNO sebagai OUTPUT Rangkaian motor DC digunakan sebagai penggerak buka tutup pintu gerbang. Rangkaian motor DC memiliki 2 buah kabel penghubung yang disambungkan ke Motor Shield L298P dan terhubung dengan arduino pin 4 digital dan pin 5 PWM. Gambar 3.8 Motor DC dihubungkan ke Motor Shield L298P
31 3.3.4 Rangkaian Push Button dengan Arduino UNO sebagai OUTPUT Push Button digunakan untuk menutup pintu gerbang apabila mobil ingin dipanaskan. Rangkaian push button memiliki keluaran ground, Vcc, dan data. Vcc pada push button dihubungkan pada pin power 5V pada Arduino UNO dan kabel ground pada push button dihubungkan pada pin ground dan data Arduino UNO. Gambar 3.9 Relay dihubungkan ke Arduino UNO 3.4 Pemrograman Pada pembuatan Tugas Akhir ini menggunakan aplikasi program Arduino. 3.4.1 Aplikasi Program Arduino Setelah rangkaian dipasang pada kerangka, langkah selanjutnya adalah membuat program pada aplikasi program Arduino. Program Arduino berisikan perintah-perintah yang akan dikerjakan oleh motor DC dan ditampilkan dengan LCD. Motor DC untuk buka-tutup pintu gerbang sedangkan LCD untuk menampilkan status buka-tutup pintu gerbang.
32 Pada perancangan ini dilakukan beberapa kali percobaan atau pengetesan untuk mencoba hasil yang diinginkan. A. Program Transmitter Untuk Mengirim Sinyal Gambar berikut ini adalah penulisan program pada arduino transmitter berfungsi untuk mengirim sinyal yang berasal dari modul RF 433 Mhz. Gambar 10. Program Transmitter untuk mengirim sinyal B. Program Receiver Untuk Menerima Sinyal Gambar berikut ini adalah penulisan program receiver ini bertujuan agar dapat menerima sinyal yang di berikan oleh modul transmitter. Gambar 11. Program receiver untuk menerima sinyal
33 C. Program Motor DC Gambar berikut ini adalah penulisan program untuk Motor DC adalah seperti pada gambar 3.12 Gambar 3.12 Listing Program Motor DC D. Program LCD (Liquid Cristal Display) Gambar berikut ini penulisan program untuk status buka-tutup pintu gerbang adalah sebagai berikut : Gambar 3.13 Listing Program LCD
34 E. Program Perintah Push Button Gambar berikut ini penulisan program untuk mengaktifkan perintah sesuai perintah yang didapat dari Push Button adalah sebagai berikut : Gambar 3.14 Program Perintah Arduino dengan Push Button