T1__BAB II Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Slider Timelapse dengan Kontrol Smartphone Android Menggunakan Media Koneksi Bluetooth T1 BAB II
BAB II
DASAR TEORI
Pada bab ini akan dibahas teori-teori mengenai perangkat keras dan perangkat
lunak yang digunakan untuk merealisasikan skripsi ini. Komponen yang digunakan
adalah motor stepper NEMA-17, driver motor A4988, modul Bluetooth HC-05, baterai
LiPo 3S 11,1V dan Arduino UNO. Dalam bab ini juga akan membahas tentang
perangkat lunak yang digunakan dalam pembuatan aplikasi pada android smartphone.
2.1.Motor Stepper NEMA-17
Motor stepper adalah salah satu jenis motor DC yang dikendalikan dengan pulsapulsa digital. Prinsip kerja motor stepper adalah mengubah pulsa-pulsa masukan
menjadi gerakan mekanis diskrit. Oleh karena itu untuk menggerakkan motor stepper
diperlukan pengendali motor stepper yang membangkitkan pulsa-pulsa periodik [4].
Pengaplikasian motor stepper pada slider timelapse ini adalah sebagai penggerak
dudukan kamera (mounting) untuk dapat bergerak secara translasi dan juga rotasi. Pada
pembuatan slider timelapse ini penulis mengkhususkan action kamera sebagai kamera
yang akan dipakai, karena selain harganya yg relatif lebih murah dari kamera DSLR
bobotnya pun jauh lebih ringan, sehingga motor stepper jenis NEMA-17 ini sudah
cukup melengkapi kebutuhan torsi untuk menggerakkan kamera dan dudukan kamera.
Selain itu motor stepper NEMA-17 juga memiliki resolusi step sebesar 1,8° yang dapat
diperkecil lagi hingga 0,1125° menggunakan driver A4988, sehingga pergerakan dari
slider dapat lebih halus.
Berikut ini adalah ilustrasi struktur motor stepper sederhana dan pulsa yang
dibutuhkan untuk menggerakkannya:
Gambar 2.1. Prinsip Kerja Motor Stepper [4]
Gambar 2.2. Motor Stepper NEMA-17[5]
2.2.
Driver Motor A4988
A4988 adalah driver microstepping untuk mengendalikan motor stepper bipolar
yang mempunyai translator bawaan untuk pengoperasian yang lebih mudah. Driver
motor ini dapat mengontrol kerja motor stepper hanya dengan 2 pin dari kontroler, pin
pertama untuk mengontrol arah putaran, pin kedua untuk mengontrol step motor [6].
Driver ini menyediakan lima step resolutions yang berbeda: Full-Step, Half-Step,
Quarter-Step, Eighth-Step dan Sixteenth-Step dengan konfigurasi Pin sebagai berikut :
Gambar 2.3. Konfigurasi Pin Step Resolution Motor Stepper [6]
Gambar 2.4. Pin-Out Driver A4988 [6]
2.3.
Modul Bluetooth HC-05
Modul Bluetooth HC-05 merupakan modul komunikasi nirkabel pada frekuensi
2,4GHz dengan pilihan koneksi bisa sebagai slave, ataupun sebagai master . Tampilan
yang digunakan adalah serial RXD, TXD, VCC dan GND. Built in LED sebagai
indikator koneksi bluetooth.
Tegangan masukan antara 3.6 ~ 6V. Arus saat unpaired sekitar 30mA, dan saat
paired (terhubung) sebesar 10mA. 4 pin interface 3.3V dapat langsung dihubungkan ke
berbagai macam mikrokontroler (khusus Arduino, 8051, 8535, AVR, PIC, ARM,
MSP430, dll.). Jarak efektif jangkauan sebesar 10 meter, meskipun dapat mencapai
lebih dari 10 meter, namun kualitas koneksi semakin berkurang [7].
Pengaplikasian modul Bluetooth pada skripsi ini adalah mengkoneksikan
smartphone dengan Arduino UNO secara wireless, agar dapat saling mengirimkan data.
Gambar 2.5. Modul Bluetooth HC-05 [7]
2.4.
Mikrokontroler (Arduino UNO)
Arduino Uno adalah papan sirkuit berbasis mikrokontroler ATmega328. IC
(integrated circuit) ini memiliki 14 masukan/output digital (6 output untuk PWM), 6
analog masukan, resonator kristal keramik 16 MHz, Koneksi USB, soket adaptor, pin
header ICSP, dan tombol reset. Hal inilah yang dibutuhkan untuk mendukung
mikrokontrol secara mudah terhubung dengan kabel power USB atau kabel power
supply adaptor AC ke DC atau juga baterai [8]. Pengaplikasian Arduino ini sebagai
kontrol utama yang mengkoneksikan smartphone melalui bluetooth untuk mengatur
kerja dari motor stepper melalui driver motor, agar berjalan sesuai dengan masukan dari
user.
Gambar 2.6. Mikrokontroler Arduino UNO[8]
2.4.1. Konfigurasi PIN Arduino UNO
1.
Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan
memancarkan (TX) serial data TTL (Transistor-Transistor Logic). Kedua
pin ini dihubungkan ke pin-pin yang sesuai dari chip Serial Atmega8U2
USB-ke-TTL.
2.
External Interrupts: 2 dan 3. Pin-pin ini dapat dikonfigurasikan untuk dipicu
sebuah interrupt (Gangguan) pada sebuah nilai rendah, suatu kenaikan atau
penurunan yang besar, atau suatu perubahan nilai.
3.
PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Memberikan 8-bit PWM output dengan fungsi
analogWrite().
4.
SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin-pin ini mensupport
komunikasi SPI menggunakan SPI library.
5.
LED: 13. Ada sebuah LED yang terpasang, terhubung ke pin digital 13.
Ketika pin bernilai HIGH LED menyala, ketika pin bernilai LOW LED
mati.
6.
TWI: pin A4 atau SDA dan pin A5 atau SCL. Mensupport komunikasi TWI
dengan menggunakan Wire library.
2.4.2. Pin Daya
1.
VIN. Tegangan masukan ke Arduino board ketika board sedang
menggunakan sumber suplai eksternal (seperti 5 Volt dari koneksi USB atau
sumber tenaga lainnya yang diatur). Kita dapat menyuplai tegangan melalui
pin ini, atau jika penyuplaian tegangan melalui power jack, aksesnya
melalui pin ini.
2.
5V. Pin output ini merupakan tegangan 5 Volt yang diatur dari regulator
pada board. Board dapat disuplai dengan salah satu suplai dari DC power
jack (7-12V), USB connector (5V), atau pin VIN dari board (7-12).
3.
3V3. Sebuah suplai 3,3 V dihasilkan oleh regulator pada board. Arus
maksimum yang dapat dilalui adalah 50 mA.
4.
GND. Pin ground.
2.5. Baterai LiPo
Baterai
Lithium-Polymer
(LiPo)
merupakan
baterai
rechargeable
yang
menggunakan polimer mikro-pori yang dilapisi gel elektrolit sebagai bahan pemisah
atau bagian di mana ion bergerak diantara elektroda [9].
Baterai LiPo ini digunakan sebagai catu daya 12V pada slider timelapse, hal ini
dikarenakan pemakaian slider yang bisa saja digunakan di luar ruangan tanpa adanya
sumber daya listrik. Selain sebagai catu daya utama pemilihan baterai ini dikarenakan
memiliki bobot yang cukup ringan dan daya tahan yang cukup.
Gambar 2.7. Baterai LiPo 3-Sell 11,1V 2200mAH [10]
2.6. Apache Cordova
Apache Cordova adalah platform untuk membangun native mobile applications
menggunakan HTML, CSS dan JavaScript. Native mobile application yang didukung
antara lain Android, iOS, Windows Phone dan Blackberry.
Apache Cordova berisi sekumpulan API (Application Programming Interface)
untuk mengakses device dari perangkat mobile. Device itu antara lain kamera, GPS
(Global Positioning System), storage dan lain-lain. Dengan menunggunakan UI (User
Interface) framework seperti jQuery Mobile, Dojo Mobile atau Sencha Touch, maka
kita dapat mengakses API ini. Dengan kata lain kita dapat membangun aplikasi hanya
menggunakan HTML, CSS dan Javascript [11].
Program Cordova ini berguna untuk membuat aplikasi user interface pada
smartphone android, dengan beberapa tampilan layer dan tombol masukan yang
kemudian datanya dikirimkan untuk mengontrol slider timelapse, melalui media koneksi
Bluetooth.
DASAR TEORI
Pada bab ini akan dibahas teori-teori mengenai perangkat keras dan perangkat
lunak yang digunakan untuk merealisasikan skripsi ini. Komponen yang digunakan
adalah motor stepper NEMA-17, driver motor A4988, modul Bluetooth HC-05, baterai
LiPo 3S 11,1V dan Arduino UNO. Dalam bab ini juga akan membahas tentang
perangkat lunak yang digunakan dalam pembuatan aplikasi pada android smartphone.
2.1.Motor Stepper NEMA-17
Motor stepper adalah salah satu jenis motor DC yang dikendalikan dengan pulsapulsa digital. Prinsip kerja motor stepper adalah mengubah pulsa-pulsa masukan
menjadi gerakan mekanis diskrit. Oleh karena itu untuk menggerakkan motor stepper
diperlukan pengendali motor stepper yang membangkitkan pulsa-pulsa periodik [4].
Pengaplikasian motor stepper pada slider timelapse ini adalah sebagai penggerak
dudukan kamera (mounting) untuk dapat bergerak secara translasi dan juga rotasi. Pada
pembuatan slider timelapse ini penulis mengkhususkan action kamera sebagai kamera
yang akan dipakai, karena selain harganya yg relatif lebih murah dari kamera DSLR
bobotnya pun jauh lebih ringan, sehingga motor stepper jenis NEMA-17 ini sudah
cukup melengkapi kebutuhan torsi untuk menggerakkan kamera dan dudukan kamera.
Selain itu motor stepper NEMA-17 juga memiliki resolusi step sebesar 1,8° yang dapat
diperkecil lagi hingga 0,1125° menggunakan driver A4988, sehingga pergerakan dari
slider dapat lebih halus.
Berikut ini adalah ilustrasi struktur motor stepper sederhana dan pulsa yang
dibutuhkan untuk menggerakkannya:
Gambar 2.1. Prinsip Kerja Motor Stepper [4]
Gambar 2.2. Motor Stepper NEMA-17[5]
2.2.
Driver Motor A4988
A4988 adalah driver microstepping untuk mengendalikan motor stepper bipolar
yang mempunyai translator bawaan untuk pengoperasian yang lebih mudah. Driver
motor ini dapat mengontrol kerja motor stepper hanya dengan 2 pin dari kontroler, pin
pertama untuk mengontrol arah putaran, pin kedua untuk mengontrol step motor [6].
Driver ini menyediakan lima step resolutions yang berbeda: Full-Step, Half-Step,
Quarter-Step, Eighth-Step dan Sixteenth-Step dengan konfigurasi Pin sebagai berikut :
Gambar 2.3. Konfigurasi Pin Step Resolution Motor Stepper [6]
Gambar 2.4. Pin-Out Driver A4988 [6]
2.3.
Modul Bluetooth HC-05
Modul Bluetooth HC-05 merupakan modul komunikasi nirkabel pada frekuensi
2,4GHz dengan pilihan koneksi bisa sebagai slave, ataupun sebagai master . Tampilan
yang digunakan adalah serial RXD, TXD, VCC dan GND. Built in LED sebagai
indikator koneksi bluetooth.
Tegangan masukan antara 3.6 ~ 6V. Arus saat unpaired sekitar 30mA, dan saat
paired (terhubung) sebesar 10mA. 4 pin interface 3.3V dapat langsung dihubungkan ke
berbagai macam mikrokontroler (khusus Arduino, 8051, 8535, AVR, PIC, ARM,
MSP430, dll.). Jarak efektif jangkauan sebesar 10 meter, meskipun dapat mencapai
lebih dari 10 meter, namun kualitas koneksi semakin berkurang [7].
Pengaplikasian modul Bluetooth pada skripsi ini adalah mengkoneksikan
smartphone dengan Arduino UNO secara wireless, agar dapat saling mengirimkan data.
Gambar 2.5. Modul Bluetooth HC-05 [7]
2.4.
Mikrokontroler (Arduino UNO)
Arduino Uno adalah papan sirkuit berbasis mikrokontroler ATmega328. IC
(integrated circuit) ini memiliki 14 masukan/output digital (6 output untuk PWM), 6
analog masukan, resonator kristal keramik 16 MHz, Koneksi USB, soket adaptor, pin
header ICSP, dan tombol reset. Hal inilah yang dibutuhkan untuk mendukung
mikrokontrol secara mudah terhubung dengan kabel power USB atau kabel power
supply adaptor AC ke DC atau juga baterai [8]. Pengaplikasian Arduino ini sebagai
kontrol utama yang mengkoneksikan smartphone melalui bluetooth untuk mengatur
kerja dari motor stepper melalui driver motor, agar berjalan sesuai dengan masukan dari
user.
Gambar 2.6. Mikrokontroler Arduino UNO[8]
2.4.1. Konfigurasi PIN Arduino UNO
1.
Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan
memancarkan (TX) serial data TTL (Transistor-Transistor Logic). Kedua
pin ini dihubungkan ke pin-pin yang sesuai dari chip Serial Atmega8U2
USB-ke-TTL.
2.
External Interrupts: 2 dan 3. Pin-pin ini dapat dikonfigurasikan untuk dipicu
sebuah interrupt (Gangguan) pada sebuah nilai rendah, suatu kenaikan atau
penurunan yang besar, atau suatu perubahan nilai.
3.
PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Memberikan 8-bit PWM output dengan fungsi
analogWrite().
4.
SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin-pin ini mensupport
komunikasi SPI menggunakan SPI library.
5.
LED: 13. Ada sebuah LED yang terpasang, terhubung ke pin digital 13.
Ketika pin bernilai HIGH LED menyala, ketika pin bernilai LOW LED
mati.
6.
TWI: pin A4 atau SDA dan pin A5 atau SCL. Mensupport komunikasi TWI
dengan menggunakan Wire library.
2.4.2. Pin Daya
1.
VIN. Tegangan masukan ke Arduino board ketika board sedang
menggunakan sumber suplai eksternal (seperti 5 Volt dari koneksi USB atau
sumber tenaga lainnya yang diatur). Kita dapat menyuplai tegangan melalui
pin ini, atau jika penyuplaian tegangan melalui power jack, aksesnya
melalui pin ini.
2.
5V. Pin output ini merupakan tegangan 5 Volt yang diatur dari regulator
pada board. Board dapat disuplai dengan salah satu suplai dari DC power
jack (7-12V), USB connector (5V), atau pin VIN dari board (7-12).
3.
3V3. Sebuah suplai 3,3 V dihasilkan oleh regulator pada board. Arus
maksimum yang dapat dilalui adalah 50 mA.
4.
GND. Pin ground.
2.5. Baterai LiPo
Baterai
Lithium-Polymer
(LiPo)
merupakan
baterai
rechargeable
yang
menggunakan polimer mikro-pori yang dilapisi gel elektrolit sebagai bahan pemisah
atau bagian di mana ion bergerak diantara elektroda [9].
Baterai LiPo ini digunakan sebagai catu daya 12V pada slider timelapse, hal ini
dikarenakan pemakaian slider yang bisa saja digunakan di luar ruangan tanpa adanya
sumber daya listrik. Selain sebagai catu daya utama pemilihan baterai ini dikarenakan
memiliki bobot yang cukup ringan dan daya tahan yang cukup.
Gambar 2.7. Baterai LiPo 3-Sell 11,1V 2200mAH [10]
2.6. Apache Cordova
Apache Cordova adalah platform untuk membangun native mobile applications
menggunakan HTML, CSS dan JavaScript. Native mobile application yang didukung
antara lain Android, iOS, Windows Phone dan Blackberry.
Apache Cordova berisi sekumpulan API (Application Programming Interface)
untuk mengakses device dari perangkat mobile. Device itu antara lain kamera, GPS
(Global Positioning System), storage dan lain-lain. Dengan menunggunakan UI (User
Interface) framework seperti jQuery Mobile, Dojo Mobile atau Sencha Touch, maka
kita dapat mengakses API ini. Dengan kata lain kita dapat membangun aplikasi hanya
menggunakan HTML, CSS dan Javascript [11].
Program Cordova ini berguna untuk membuat aplikasi user interface pada
smartphone android, dengan beberapa tampilan layer dan tombol masukan yang
kemudian datanya dikirimkan untuk mengontrol slider timelapse, melalui media koneksi
Bluetooth.