Alat Ukur Kadar Alkohol Menggunakan Sensor Mq3 Berbasis Arduino Uno
14
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Sensor HCSR-04
Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah
besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya. Cara kerja sensor ini
didasarkan pada prinsip dari pantulan suatu gelombang suara sehingga dapat
dipakai untuk menafsirkan eksistensi (jarak) suatu benda dengan frekuensi tertentu.
Disebut sebagai sensor ultrasonik karena sensor ini menggunakan gelombang
ultrasonik (bunyi ultrasonik).
Sensor ini merupakan sensor ultrasonik siap pakai, satu alat yang berfungsi
sebagai pengirim, penerima, dan pengontrol gelombang ultrasonik. Alat ini bisa
digunakan untuk mengukur jarak benda dari 2cm - 4m dengan akurasi 3mm. Alat
ini memiliki 4 pin, pin Vcc, Gnd, Trigger, dan Echo. Pin Vcc untuk listrik positif
dan Gnd untuk ground-nya. Pin Trigger untuk trigger keluarnya sinyal dari sensor
dan pin Echo untuk menangkap sinyal pantul dari benda.
Gelombang ultrasonik adalah gelombang bunyi yang mempunyai frekuensi
sangat tinggi yaitu 20.000 Hz. Bunyi ultrasonik tidak dapat di dengar oleh telinga
manusia. Bunyi ultrasonik dapat didengar oleh anjing, kucing, kelelawar, dan
lumba-lumba. Bunyi ultrasonik nisa merambat melalui zat padat, cair dan gas.
Reflektivitas bunyi ultrasonik di permukaan zat padat hampir sama dengan
reflektivitas bunyi ultrasonik di permukaan zat cair. A kan tetapi, gelombang bunyi
ultrasonik akan diserap oleh tekstil dan busa.
Gambar 2.1 Sensor HCSR-04
Universitas Sumatera Utara
15
Cara menggunakan alat ini yaitu: ketika kita memberikan tegangan positif
pada pin Trigger selama 10uS, maka sensor akan mengirimkan 8 step sinyal
ultrasonik dengan frekuensi 40kHz. Selanjutnya, sinyal akan diterima pada pin
Echo. Untuk mengukur jarak benda yang memantulkan sinyal tersebut, maka
selisih waktu ketika mengirim dan menerima sinyal digunakan untuk menentukan
jarak benda tersebut.
Berikut adalah visualisasi dari sinyal yang dikirimkan oleh sensor HC-SR04
Gambar 2.2 sistem pewaktu pada sensor HCSR-04
Pada sensor ultrasonik, gelombang ultrasonik dibangkitkan melalui sebuah
alat yang disebut dengan piezoelektrik dengan frekuensi tertentu. Piezoelektrik ini
akan menghasilkan gelombang ultrasonik (umumnya berfrekuensi 40kHz) ketika
sebuah osilator diterapkan pada benda tersebut. Secara umum, alat ini akan
menembakkan gelombang ultrasonik menuju suatu area atau suatu target. Setelah
gelombang menyentuh permukaan target, maka target akan memantulkan kembali
gelombang tersebut.
Gelombang pantulan dari target akan ditangkap oleh sensor, kemudian
sensor menghitung selisih antara waktu pengiriman gelombang dan waktu
gelombang pantul diterima.
Gambar cara kerja sensor ultrasonik dengan transmitter dan receiver (atas), sensor
ultrasonik dengan single sensor yang berfungsi sebagai transmitter dan receiver
sealigus oleh transmitter dan waktu ketika gelombang pantul diterima receiver.
Universitas Sumatera Utara
16
Gambar 2.3 Sistem Kerja Sensor HCSR-04
2.2
Prinsip Kerja Sensor HCSR-04
Secara detail, cara kerja sensor ultrasonik adalah sebagai berikut:
Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan frekuensi tertentu dan
dengan durasi waktu tertentu. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas 20kHz.
Untuk mengukur jarak benda (sensor jarak), frekuensi yang umum
digunakan adalah 40kHz.
Sinyal yang dipancarkan akan merambat sebagai gelombang bunyi dengan
kecepatan sekitar 340 m/s. Ketika menumbuk suatu benda, maka sinyal
tersebut akan dipantulkan oleh benda tersebut.
Setelah gelombang pantulan sampai di alat penerima, maka sinyal tersebut
akan diproses untuk menghitung jarak benda tersebut. Jarak benda dihitung
berdasarkan rumus :
S = 340.t/2
Dimana S merupakan jarak antara sensor ultrasonik dengan benda (bidang pantul),
dan t adalah selisih antara waktu pemancaran gelombang.
Universitas Sumatera Utara
17
2.3 Arduino UNO
Mikrokontroler berbasis ATmega 328 (datasheet). Memiliki 14 pin input dari
output digital dimana 6 pin input tersebut dapat digunakan sebagai output PWM
dan 6 pin input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack power, ICSP
header, dan tombol reset. Untuk mendukung mikrokontroler agar dapat digunakan,
cukup hanya menghubungkan Board Arduino Uno ke komputer dengan
menggunakan kabel USB atau listrik dengan AC yang-ke adaptor-DC atau baterai
untuk menjalankannya.
Uno berbeda dari semua papan sebelumnya dalam hal itu tidak
menggunakan FTDI chip driver USB-to-serial. Sebaliknya, fitur Atmega16U2
(Atmega8U2 hingga versi R2) diprogram sebagai konverter USB-to-serial.Revisi 2
dari dewan Uno memiliki resistor menarik garis 8U2 HWB ke tanah, sehingga
lebih mudah untuk dimasukkan ke dalam mode DFU.
Tabel 1. Spesfikas Arduino
Microcontroller
ATmega328
Operating Voltage
5V
Input
Voltage
(recommended)
7-12V
Input Voltage (limits)
6-20V
Digital I/O Pins
14 (of which 6 provide PWM output)
Analog Input Pins
6
DC Current per I/O Pin
40 Ma
DC Current for 3.3V Pin
50 Ma
Flash Memory
SRAM
32 KB (ATmega328) of which 0.5 KB used by
bootloader
2 KB (ATmega328)
Universitas Sumatera Utara
18
EEPROM
1 KB (ATmega328)
Clock Speed
16 MHz
Length
68.6 mm
Width
53.4 mm
Weight
25 g
2.3.1 Power
Arduino Uno dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan satu daya
eksternal. Sumber daya dipilih secara otomatis.Eksternal (non-USB) dapat di ambil
baik berasal dari AC ke adaptor DC atau baterai. Adaptor ini dapat dihubungkan
dengan menancapkan plug jack pusat-positif ukuran 2.1mm konektor POWER.
Ujung kepala dari baterai dapat dimasukkan kedalam Gnd dan Vin pin header dari
konektor POWER.Kisaran kebutuhan daya yang disarankan untuk board Uno
adalah7 sampai dengan 12 volt, jika diberi daya kurang dari 7 volt kemungkinan
pin 5v Uno dapat beroperasi tetapi tidak stabil kemudian jikadiberi daya lebih dari
12V, regulator tegangan bisa panas dan dapat merusak board Uno.
VIN. Tegangan masukan kepada board Arduino ketika itu menggunakan
sumber daya eksternal (sebagai pengganti dari 5 volt koneksi USB atau sumber
daya lainnya).5V. Catu daya digunakan untuk daya mikrokontroler dan komponen
lainnya3v3. Sebuah pasokan 3,3 volt dihasilkan oleh regulator on-board. GND.
Ground pin.
2.3.2 Memori
Input dan Output Masing-masing dari 14 pin digital di Uno dapat digunakan
sebagai input atau output, dengan menggunakan fungsi pinMode (), digitalWrite (),
dan digitalRead (), beroperasi dengan daya 5 volt. Setiap pin dapat memberikan
atau menerima maksimum 40 mA dan memiliki internal pull-up resistor (secara
default terputus) dari 20-50 kOhms. Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi
khusus:
Universitas Sumatera Utara
19
Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan
mengirimkan (TX) TTL data serial. Pin ini dihubungkan ke pin yang berkaitan
dengan chip Serial ATmega8U2 USB-to-TTL.
Eksternal menyela: 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu
interrupt pada nilai yang rendah, dengan batasan tepi naik atau turun, atau
perubahan nilai. Lihat (attachInterrupt) fungsi untuk rincian lebih lanjut.
PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Menyediakan output PWM 8-bit dengan fungsi
analogWrite ().
SPI: 10 (SS), 11 (Mosi), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mendukung
komunikasi SPI menggunakan SPI library .LED: 13. Ada built-in LED terhubung
ke pin digital 13. Ketika pin bernilai nilai HIGH, LED on, ketika pin
bernilai LOW, LED off.
Uno memiliki 6 masukan analog, berlabel A0 sampai dengan A5, yang
masing-masing menyediakan 10 bit dengan resolusi (yaitu 1024 nilai yang
berbeda). Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus:
I2C: A4 (SDA) dan A5 (SCL). Dukungan I2C (TWI) komunikasi menggunakan
perpustakaan Wire.
Aref. Tegangan referensi (0 sampai 5V saja) untuk input analog. Digunakan
dengan fungsi analogReference ().
Reset. Bawa baris ini LOW untuk me-reset mikrokontroler.
Uno Arduino memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan
komputer, Arduino lain, atau mikrokontroler lainnya. ATmega328 menyediakan
UART TTL (5V) untuk komunikasi serial, yang tersedia di pin digital 0 (RX) dan 1
(TX). Sebuah ATmega8U2 sebagai saluran komunikasi serial melalui USB dan
sebagai port virtual com untuk perangkat lunak pada komputer. Firmware ’8 U2
menggunakan driver USB standar COM, dan tidak ada driver eksternal yang
diperlukan.
Namun, pada Windows diperlukan, sebuah file inf. Perangkat lunak
Arduino terdapat monitor serial yang memungkinkan digunakan memonitor data
tekstual sederhana yang akan dikirim ke atau dari board Arduino. LED RX dan
Universitas Sumatera Utara
20
TX di papan tulis akan berkedip ketika data sedang dikirim melalui chip USB-toserial dengan koneksi USB ke komputer (tetapi tidak untuk komunikasi serial pada
pin 0 dan 1).
Sebuah SoftwareSerial library memungkinkan untuk berkomunikasi secara
serial pada salah satu pin digital pada board Uno’s.
ATmega328 juga mendukung I2C (TWI) dan komunikasi SPI. Perangkat lunak
Arduino termasuk perpustakaan Kawat untuk menyederhanakan penggunaan bus
I2C, lihat dokumentasi untuk rincian. Untuk komunikasi SPI, menggunakan
perpustakaan SPI.
Pada prakteknya konsep ini diaplikasikan dalam desain- desain alat atau
projek-projek
yang
menggunakan
sensor
dan
microcontroller
untuk
menerjemahkan input analog ke dalam sistem software untuk mengontrol gerakan
alat-alat elektro-mekanik seperti lampu, motor dan sebagainya.
Pembuatan prototype atau prototyping adalah kegiatan yang sangat penting
di dalam proses physical computing karena pada tahap inilah seorang perancang
melakukan eksperimen dan uji coba dari berbagai jenis komponen, ukuran,
parameter, program komputer dan sebagainya berulang-ulang kali sampai diperoleh
kombinasi yang paling tepat.
Dalam hal ini perhitungan angka-angka dan rumus yang akurat bukanlah
satu-satunya faktor yang menjadi kunci sukses di dalam mendesain sebuah alat
karena ada banyak faktor eksternal yang turut berperan, sehingga proses mencoba
dan menemukan/mengoreksi kesalahan perlu melibatkan hal-hal yang sifatnya noneksakta. Prototyping adalah gabungan antara akurasi perhitungan dan seni.
Proses prototyping bisa menjadi sebuah kegiatan yang menyenangkan atau
menyebalkan, itu tergantung bagaimana kita melakukannya. Misalnya jika untuk
mengganti sebuah komponen, merubah ukurannya atau merombak kerja sebuah
prototype dibutuhkan usaha yang besar dan waktu yang lama, mungkin prototyping
akan sangat melelahkan karena pekerjaan ini dapat dilakukan berulang-ulang
sampai puluhan kali – bayangkan betapa frustasinya perancang yang harus
melakukan itu. Idealnya sebuah prototype adalah sebuah sistem yang fleksibel
dimana perancang bisa dengan mudah dan cepat melakukan perubahan-perubahan
Universitas Sumatera Utara
21
dan mencobanya lagi sehingga tenaga dan waktu tidak menjadi kendala berarti.
Dengan demikian harus ada sebuah alat pengembangan yang membuat proses
prototyping menjadi mudah.
Pada masa lalu (dan masih terjadi hingga hari ini) bekerja dengan hardware
berarti membuat rangkaian menggunakan berbagai komponen elektronik seperti
resistor, kapasitor, transistor dan sebagainya. Setiap komponen disambungkan
secara fisik dengan kabel atau jalur tembaga yang disebut dengan istilah “ hard
wired ” sehingga untuk merubah rangkaian maka sambungan- sambungan itu harus
diputuskan dan disambung kembali.
Dengan hadirnya teknologi digital dan microprocessor fungsi yang
sebelumnya dilakukan dengan hired wired digantikan dengan program-program
software. Ini adalah sebuah revolusi di dalam proses prototyping. Software lebih
mudah diubah dibandingkan hardware, dengan beberapa penekanan tombol kita
dapat merubah logika alat secara radikal dan mencoba versi ke-dua, ke-tiga dan
seterusnya dengan cepat tanpa harus mengubah pengkabelan dari rangkaian.
2.4 Arsitektur Mikrokontroler Arduino Uno
Gambar 2.4 Arduino UNO Tampak Depan
Universitas Sumatera Utara
22
Gambar 2.5 Arduino UNO Tampak Belakang
Komponen utama di dalam papan Arduino adalah sebuah microcontroller 8
bit dengan merk ATmega yang dibuat oleh perusahaan Atmel Corporation .
Berbagai papan Arduino menggunakan tipe ATmega yang berbeda-beda
tergantung dari spesifikasinya, sebagai contoh Arduino Uno menggunakan
ATmega328 sedangkan Arduino Mega 2560 yang lebih canggih menggunakan
ATmega2560.
Untuk memberikan gambaran mengenai apa saja yang terdapat di dalam
sebuah microcontroller, pada gambar berikut ini diperlihatkan contoh diagram blok
sederhana dari microcontroller ATmega328 (dipakai pada Arduino Uno).
Blok-blok di atas dijelaskan sebagai berikut:
Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) adalah antar muka
yang digunakan untuk komunikasi serial seperti pada RS-232, RS-422 dan RS-485.
2KB RAM pada memory kerja bersifat volatile (hilang saat daya dimatikan),
digunakan oleh variable-variabel di dalam program.
32KB RAM flash memory bersifat non-volatile , digunakan untuk
menyimpan program yang dimuat dari komputer. Selain program, flash memory
juga menyimpan bootloader . UART (antar muka serial) 2KB RAM (memory
kerja) 32KB RAM Flash memory (program) 1KB EEPROM CPU Port input/output
ATmega328 memiliki 32 KB (dengan 0,5 KB digunakan untuk bootloader), 2 KB
Universitas Sumatera Utara
23
dari SRAM dan 1 KB EEPROM (yang dapat dibaca dan ditulis dengan EEPROM
liberary).
2.5 Bluetooth HC-05
Gambar 2.6 Bluetooth HC-05
HC-05 Adalah sebuah modul Bluetooth SPP (Serial Port Protocol) yang
mudah
digunakan
untuk
komunikasi
serial
wireless
(nirkabel).
HC-05
menggunakan modulasi bluetooth V2.0 + EDR (Enchanced Data Rate) 3 Mbps
dengan memanfaatkan gelombang radio berfrekuensi 2,4 GHz. Modul ini dapat
diguanakan sebagai mode slave maupun master.
Berikut adalah spesifikasinya :
Hardware :
1. Sensitivitas-80dBm (Typical)
2. Daya transmit RF sampai dengan +4dBm.
3. Operasi daya rendah 1,8V-3,6V I/O.
4. Kontrol PIO.
5. Antarmuka UART dengan baudrate yang dapat diprogram.
6. Dengan antena terintegrasi
2.6 Android
Android adalah sistem operasi berbasis Linux yang dirancang untuk
perangkat seluler layar sentuh seperti telepon pintar dan komputer tablet . Android
awalnya dikembangkan oleh Android, Inc., dengan dukungan finansial dari
Universitas Sumatera Utara
24
Google, yang kemudian membelinya pada tahun 2005. Sistem operasi ini dirilis
secara resmi pada tahun 2007, bersamaan dengan didirikannya Open Handset
Alliance, konsorsium dari perusahaan-perusahaan perangkat keras, perangkat
lunak, dan telekomunikasi yang bertujuan untuk memajukan standar terbuka
perangkat seluler.
Gambar 2.7 Logo Android
Antarmuka pengguna Android didasarkan pada manipulasi langsung,
menggunakan masukan sentuh yang serupa dengan tindakan di dunia nyata, seperti
menggesek, mengetuk, mencubit, dan membalikkan cubitan untuk memanipulasi
obyek di layar. Android adalah sistem operasi dengan sumber terbuka, dan Google
merilis kodenya di bawah Lisensi Apache. Kode dengan sumber terbuka dan lisensi
perizinan pada Android memungkinkan perangkat lunak untuk dimodifikasi secara
bebas dan didistribusikan oleh para pembuat perangkat, operator nirkabel, dan
pengembang aplikasi. Selain itu, Android memiliki sejumlah besar komunitas
pengembang aplikasi (apps) yang memperluas fungsionalitas perangkat, umumnya
ditulis dalam versi kustomisasi bahasa pemrograman Java. Pada bulan Oktober
2012, ada sekitar 700.000 aplikasi yang tersedia untuk Android, dan sekitar 25 juta
aplikasi telah diunduh dari Google Play, toko aplikasi utama Android. Sebuah
survey pada bulan April - Mei 2013 menemukan bahwa Android adalah platform
paling populer bagi para pengembang, digunakan oleh 71% pengembang aplikasi
seluler.
Universitas Sumatera Utara
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Sensor HCSR-04
Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah
besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya. Cara kerja sensor ini
didasarkan pada prinsip dari pantulan suatu gelombang suara sehingga dapat
dipakai untuk menafsirkan eksistensi (jarak) suatu benda dengan frekuensi tertentu.
Disebut sebagai sensor ultrasonik karena sensor ini menggunakan gelombang
ultrasonik (bunyi ultrasonik).
Sensor ini merupakan sensor ultrasonik siap pakai, satu alat yang berfungsi
sebagai pengirim, penerima, dan pengontrol gelombang ultrasonik. Alat ini bisa
digunakan untuk mengukur jarak benda dari 2cm - 4m dengan akurasi 3mm. Alat
ini memiliki 4 pin, pin Vcc, Gnd, Trigger, dan Echo. Pin Vcc untuk listrik positif
dan Gnd untuk ground-nya. Pin Trigger untuk trigger keluarnya sinyal dari sensor
dan pin Echo untuk menangkap sinyal pantul dari benda.
Gelombang ultrasonik adalah gelombang bunyi yang mempunyai frekuensi
sangat tinggi yaitu 20.000 Hz. Bunyi ultrasonik tidak dapat di dengar oleh telinga
manusia. Bunyi ultrasonik dapat didengar oleh anjing, kucing, kelelawar, dan
lumba-lumba. Bunyi ultrasonik nisa merambat melalui zat padat, cair dan gas.
Reflektivitas bunyi ultrasonik di permukaan zat padat hampir sama dengan
reflektivitas bunyi ultrasonik di permukaan zat cair. A kan tetapi, gelombang bunyi
ultrasonik akan diserap oleh tekstil dan busa.
Gambar 2.1 Sensor HCSR-04
Universitas Sumatera Utara
15
Cara menggunakan alat ini yaitu: ketika kita memberikan tegangan positif
pada pin Trigger selama 10uS, maka sensor akan mengirimkan 8 step sinyal
ultrasonik dengan frekuensi 40kHz. Selanjutnya, sinyal akan diterima pada pin
Echo. Untuk mengukur jarak benda yang memantulkan sinyal tersebut, maka
selisih waktu ketika mengirim dan menerima sinyal digunakan untuk menentukan
jarak benda tersebut.
Berikut adalah visualisasi dari sinyal yang dikirimkan oleh sensor HC-SR04
Gambar 2.2 sistem pewaktu pada sensor HCSR-04
Pada sensor ultrasonik, gelombang ultrasonik dibangkitkan melalui sebuah
alat yang disebut dengan piezoelektrik dengan frekuensi tertentu. Piezoelektrik ini
akan menghasilkan gelombang ultrasonik (umumnya berfrekuensi 40kHz) ketika
sebuah osilator diterapkan pada benda tersebut. Secara umum, alat ini akan
menembakkan gelombang ultrasonik menuju suatu area atau suatu target. Setelah
gelombang menyentuh permukaan target, maka target akan memantulkan kembali
gelombang tersebut.
Gelombang pantulan dari target akan ditangkap oleh sensor, kemudian
sensor menghitung selisih antara waktu pengiriman gelombang dan waktu
gelombang pantul diterima.
Gambar cara kerja sensor ultrasonik dengan transmitter dan receiver (atas), sensor
ultrasonik dengan single sensor yang berfungsi sebagai transmitter dan receiver
sealigus oleh transmitter dan waktu ketika gelombang pantul diterima receiver.
Universitas Sumatera Utara
16
Gambar 2.3 Sistem Kerja Sensor HCSR-04
2.2
Prinsip Kerja Sensor HCSR-04
Secara detail, cara kerja sensor ultrasonik adalah sebagai berikut:
Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan frekuensi tertentu dan
dengan durasi waktu tertentu. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas 20kHz.
Untuk mengukur jarak benda (sensor jarak), frekuensi yang umum
digunakan adalah 40kHz.
Sinyal yang dipancarkan akan merambat sebagai gelombang bunyi dengan
kecepatan sekitar 340 m/s. Ketika menumbuk suatu benda, maka sinyal
tersebut akan dipantulkan oleh benda tersebut.
Setelah gelombang pantulan sampai di alat penerima, maka sinyal tersebut
akan diproses untuk menghitung jarak benda tersebut. Jarak benda dihitung
berdasarkan rumus :
S = 340.t/2
Dimana S merupakan jarak antara sensor ultrasonik dengan benda (bidang pantul),
dan t adalah selisih antara waktu pemancaran gelombang.
Universitas Sumatera Utara
17
2.3 Arduino UNO
Mikrokontroler berbasis ATmega 328 (datasheet). Memiliki 14 pin input dari
output digital dimana 6 pin input tersebut dapat digunakan sebagai output PWM
dan 6 pin input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack power, ICSP
header, dan tombol reset. Untuk mendukung mikrokontroler agar dapat digunakan,
cukup hanya menghubungkan Board Arduino Uno ke komputer dengan
menggunakan kabel USB atau listrik dengan AC yang-ke adaptor-DC atau baterai
untuk menjalankannya.
Uno berbeda dari semua papan sebelumnya dalam hal itu tidak
menggunakan FTDI chip driver USB-to-serial. Sebaliknya, fitur Atmega16U2
(Atmega8U2 hingga versi R2) diprogram sebagai konverter USB-to-serial.Revisi 2
dari dewan Uno memiliki resistor menarik garis 8U2 HWB ke tanah, sehingga
lebih mudah untuk dimasukkan ke dalam mode DFU.
Tabel 1. Spesfikas Arduino
Microcontroller
ATmega328
Operating Voltage
5V
Input
Voltage
(recommended)
7-12V
Input Voltage (limits)
6-20V
Digital I/O Pins
14 (of which 6 provide PWM output)
Analog Input Pins
6
DC Current per I/O Pin
40 Ma
DC Current for 3.3V Pin
50 Ma
Flash Memory
SRAM
32 KB (ATmega328) of which 0.5 KB used by
bootloader
2 KB (ATmega328)
Universitas Sumatera Utara
18
EEPROM
1 KB (ATmega328)
Clock Speed
16 MHz
Length
68.6 mm
Width
53.4 mm
Weight
25 g
2.3.1 Power
Arduino Uno dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan satu daya
eksternal. Sumber daya dipilih secara otomatis.Eksternal (non-USB) dapat di ambil
baik berasal dari AC ke adaptor DC atau baterai. Adaptor ini dapat dihubungkan
dengan menancapkan plug jack pusat-positif ukuran 2.1mm konektor POWER.
Ujung kepala dari baterai dapat dimasukkan kedalam Gnd dan Vin pin header dari
konektor POWER.Kisaran kebutuhan daya yang disarankan untuk board Uno
adalah7 sampai dengan 12 volt, jika diberi daya kurang dari 7 volt kemungkinan
pin 5v Uno dapat beroperasi tetapi tidak stabil kemudian jikadiberi daya lebih dari
12V, regulator tegangan bisa panas dan dapat merusak board Uno.
VIN. Tegangan masukan kepada board Arduino ketika itu menggunakan
sumber daya eksternal (sebagai pengganti dari 5 volt koneksi USB atau sumber
daya lainnya).5V. Catu daya digunakan untuk daya mikrokontroler dan komponen
lainnya3v3. Sebuah pasokan 3,3 volt dihasilkan oleh regulator on-board. GND.
Ground pin.
2.3.2 Memori
Input dan Output Masing-masing dari 14 pin digital di Uno dapat digunakan
sebagai input atau output, dengan menggunakan fungsi pinMode (), digitalWrite (),
dan digitalRead (), beroperasi dengan daya 5 volt. Setiap pin dapat memberikan
atau menerima maksimum 40 mA dan memiliki internal pull-up resistor (secara
default terputus) dari 20-50 kOhms. Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi
khusus:
Universitas Sumatera Utara
19
Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan
mengirimkan (TX) TTL data serial. Pin ini dihubungkan ke pin yang berkaitan
dengan chip Serial ATmega8U2 USB-to-TTL.
Eksternal menyela: 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu
interrupt pada nilai yang rendah, dengan batasan tepi naik atau turun, atau
perubahan nilai. Lihat (attachInterrupt) fungsi untuk rincian lebih lanjut.
PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Menyediakan output PWM 8-bit dengan fungsi
analogWrite ().
SPI: 10 (SS), 11 (Mosi), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mendukung
komunikasi SPI menggunakan SPI library .LED: 13. Ada built-in LED terhubung
ke pin digital 13. Ketika pin bernilai nilai HIGH, LED on, ketika pin
bernilai LOW, LED off.
Uno memiliki 6 masukan analog, berlabel A0 sampai dengan A5, yang
masing-masing menyediakan 10 bit dengan resolusi (yaitu 1024 nilai yang
berbeda). Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus:
I2C: A4 (SDA) dan A5 (SCL). Dukungan I2C (TWI) komunikasi menggunakan
perpustakaan Wire.
Aref. Tegangan referensi (0 sampai 5V saja) untuk input analog. Digunakan
dengan fungsi analogReference ().
Reset. Bawa baris ini LOW untuk me-reset mikrokontroler.
Uno Arduino memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan
komputer, Arduino lain, atau mikrokontroler lainnya. ATmega328 menyediakan
UART TTL (5V) untuk komunikasi serial, yang tersedia di pin digital 0 (RX) dan 1
(TX). Sebuah ATmega8U2 sebagai saluran komunikasi serial melalui USB dan
sebagai port virtual com untuk perangkat lunak pada komputer. Firmware ’8 U2
menggunakan driver USB standar COM, dan tidak ada driver eksternal yang
diperlukan.
Namun, pada Windows diperlukan, sebuah file inf. Perangkat lunak
Arduino terdapat monitor serial yang memungkinkan digunakan memonitor data
tekstual sederhana yang akan dikirim ke atau dari board Arduino. LED RX dan
Universitas Sumatera Utara
20
TX di papan tulis akan berkedip ketika data sedang dikirim melalui chip USB-toserial dengan koneksi USB ke komputer (tetapi tidak untuk komunikasi serial pada
pin 0 dan 1).
Sebuah SoftwareSerial library memungkinkan untuk berkomunikasi secara
serial pada salah satu pin digital pada board Uno’s.
ATmega328 juga mendukung I2C (TWI) dan komunikasi SPI. Perangkat lunak
Arduino termasuk perpustakaan Kawat untuk menyederhanakan penggunaan bus
I2C, lihat dokumentasi untuk rincian. Untuk komunikasi SPI, menggunakan
perpustakaan SPI.
Pada prakteknya konsep ini diaplikasikan dalam desain- desain alat atau
projek-projek
yang
menggunakan
sensor
dan
microcontroller
untuk
menerjemahkan input analog ke dalam sistem software untuk mengontrol gerakan
alat-alat elektro-mekanik seperti lampu, motor dan sebagainya.
Pembuatan prototype atau prototyping adalah kegiatan yang sangat penting
di dalam proses physical computing karena pada tahap inilah seorang perancang
melakukan eksperimen dan uji coba dari berbagai jenis komponen, ukuran,
parameter, program komputer dan sebagainya berulang-ulang kali sampai diperoleh
kombinasi yang paling tepat.
Dalam hal ini perhitungan angka-angka dan rumus yang akurat bukanlah
satu-satunya faktor yang menjadi kunci sukses di dalam mendesain sebuah alat
karena ada banyak faktor eksternal yang turut berperan, sehingga proses mencoba
dan menemukan/mengoreksi kesalahan perlu melibatkan hal-hal yang sifatnya noneksakta. Prototyping adalah gabungan antara akurasi perhitungan dan seni.
Proses prototyping bisa menjadi sebuah kegiatan yang menyenangkan atau
menyebalkan, itu tergantung bagaimana kita melakukannya. Misalnya jika untuk
mengganti sebuah komponen, merubah ukurannya atau merombak kerja sebuah
prototype dibutuhkan usaha yang besar dan waktu yang lama, mungkin prototyping
akan sangat melelahkan karena pekerjaan ini dapat dilakukan berulang-ulang
sampai puluhan kali – bayangkan betapa frustasinya perancang yang harus
melakukan itu. Idealnya sebuah prototype adalah sebuah sistem yang fleksibel
dimana perancang bisa dengan mudah dan cepat melakukan perubahan-perubahan
Universitas Sumatera Utara
21
dan mencobanya lagi sehingga tenaga dan waktu tidak menjadi kendala berarti.
Dengan demikian harus ada sebuah alat pengembangan yang membuat proses
prototyping menjadi mudah.
Pada masa lalu (dan masih terjadi hingga hari ini) bekerja dengan hardware
berarti membuat rangkaian menggunakan berbagai komponen elektronik seperti
resistor, kapasitor, transistor dan sebagainya. Setiap komponen disambungkan
secara fisik dengan kabel atau jalur tembaga yang disebut dengan istilah “ hard
wired ” sehingga untuk merubah rangkaian maka sambungan- sambungan itu harus
diputuskan dan disambung kembali.
Dengan hadirnya teknologi digital dan microprocessor fungsi yang
sebelumnya dilakukan dengan hired wired digantikan dengan program-program
software. Ini adalah sebuah revolusi di dalam proses prototyping. Software lebih
mudah diubah dibandingkan hardware, dengan beberapa penekanan tombol kita
dapat merubah logika alat secara radikal dan mencoba versi ke-dua, ke-tiga dan
seterusnya dengan cepat tanpa harus mengubah pengkabelan dari rangkaian.
2.4 Arsitektur Mikrokontroler Arduino Uno
Gambar 2.4 Arduino UNO Tampak Depan
Universitas Sumatera Utara
22
Gambar 2.5 Arduino UNO Tampak Belakang
Komponen utama di dalam papan Arduino adalah sebuah microcontroller 8
bit dengan merk ATmega yang dibuat oleh perusahaan Atmel Corporation .
Berbagai papan Arduino menggunakan tipe ATmega yang berbeda-beda
tergantung dari spesifikasinya, sebagai contoh Arduino Uno menggunakan
ATmega328 sedangkan Arduino Mega 2560 yang lebih canggih menggunakan
ATmega2560.
Untuk memberikan gambaran mengenai apa saja yang terdapat di dalam
sebuah microcontroller, pada gambar berikut ini diperlihatkan contoh diagram blok
sederhana dari microcontroller ATmega328 (dipakai pada Arduino Uno).
Blok-blok di atas dijelaskan sebagai berikut:
Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) adalah antar muka
yang digunakan untuk komunikasi serial seperti pada RS-232, RS-422 dan RS-485.
2KB RAM pada memory kerja bersifat volatile (hilang saat daya dimatikan),
digunakan oleh variable-variabel di dalam program.
32KB RAM flash memory bersifat non-volatile , digunakan untuk
menyimpan program yang dimuat dari komputer. Selain program, flash memory
juga menyimpan bootloader . UART (antar muka serial) 2KB RAM (memory
kerja) 32KB RAM Flash memory (program) 1KB EEPROM CPU Port input/output
ATmega328 memiliki 32 KB (dengan 0,5 KB digunakan untuk bootloader), 2 KB
Universitas Sumatera Utara
23
dari SRAM dan 1 KB EEPROM (yang dapat dibaca dan ditulis dengan EEPROM
liberary).
2.5 Bluetooth HC-05
Gambar 2.6 Bluetooth HC-05
HC-05 Adalah sebuah modul Bluetooth SPP (Serial Port Protocol) yang
mudah
digunakan
untuk
komunikasi
serial
wireless
(nirkabel).
HC-05
menggunakan modulasi bluetooth V2.0 + EDR (Enchanced Data Rate) 3 Mbps
dengan memanfaatkan gelombang radio berfrekuensi 2,4 GHz. Modul ini dapat
diguanakan sebagai mode slave maupun master.
Berikut adalah spesifikasinya :
Hardware :
1. Sensitivitas-80dBm (Typical)
2. Daya transmit RF sampai dengan +4dBm.
3. Operasi daya rendah 1,8V-3,6V I/O.
4. Kontrol PIO.
5. Antarmuka UART dengan baudrate yang dapat diprogram.
6. Dengan antena terintegrasi
2.6 Android
Android adalah sistem operasi berbasis Linux yang dirancang untuk
perangkat seluler layar sentuh seperti telepon pintar dan komputer tablet . Android
awalnya dikembangkan oleh Android, Inc., dengan dukungan finansial dari
Universitas Sumatera Utara
24
Google, yang kemudian membelinya pada tahun 2005. Sistem operasi ini dirilis
secara resmi pada tahun 2007, bersamaan dengan didirikannya Open Handset
Alliance, konsorsium dari perusahaan-perusahaan perangkat keras, perangkat
lunak, dan telekomunikasi yang bertujuan untuk memajukan standar terbuka
perangkat seluler.
Gambar 2.7 Logo Android
Antarmuka pengguna Android didasarkan pada manipulasi langsung,
menggunakan masukan sentuh yang serupa dengan tindakan di dunia nyata, seperti
menggesek, mengetuk, mencubit, dan membalikkan cubitan untuk memanipulasi
obyek di layar. Android adalah sistem operasi dengan sumber terbuka, dan Google
merilis kodenya di bawah Lisensi Apache. Kode dengan sumber terbuka dan lisensi
perizinan pada Android memungkinkan perangkat lunak untuk dimodifikasi secara
bebas dan didistribusikan oleh para pembuat perangkat, operator nirkabel, dan
pengembang aplikasi. Selain itu, Android memiliki sejumlah besar komunitas
pengembang aplikasi (apps) yang memperluas fungsionalitas perangkat, umumnya
ditulis dalam versi kustomisasi bahasa pemrograman Java. Pada bulan Oktober
2012, ada sekitar 700.000 aplikasi yang tersedia untuk Android, dan sekitar 25 juta
aplikasi telah diunduh dari Google Play, toko aplikasi utama Android. Sebuah
survey pada bulan April - Mei 2013 menemukan bahwa Android adalah platform
paling populer bagi para pengembang, digunakan oleh 71% pengembang aplikasi
seluler.
Universitas Sumatera Utara