Modul Aplikasi Arduino Sensor Suhu, Cahaya, dan Potensiometer ABD RACHMAN.A1, MUHAMMAD IQBAL SAM2,…….. 1,2
POLITEKNIK BOSOWA Jln. Kapasa Raya No.23 Makassar E-mail :
[email protected],
[email protected],..... 1,2
Abstract Metode lama proses belajar mengajar mata kuliah praktik sensor dan akuator pada laboratorium Teknik Mekatronika masih menggunakan papan project atau biasa disebut projectboard untuk merangkai rangkaian percobaan, rangkaian percobaan yang kompleks dapat menyulitkan praktikan serta besarnya persentase kesalahan yang dapat terjadi menyebabkan prose belajar mengajar kurang efektif dan efisien. Hal ini disebabkan karena sarana penunjang berupa media pembelajaran terskait belum tersedia sehingga dirancanglah Trainer Kit Sensor suhu, sensor cahaya, dan potensiometer berbasis Arduino dengan metode penelitian SDLC( System Development Life Cylce ) yang terdiri dari beberapa tahapan, yaitu: Perencanaan, Analisis ,perancangan, Implementasi, Uji coba serta Pengelolaan. Hasil penelitian menunjukan bahwa media pembelajaran ini terdiri dari beberapa gabungan PAW( Proyek Awal )dari kelompok lain yaitu : system pengontrolan motor , seven segmen, penggunaann LCD dan Keypad, system pengontrolan Bluetooth dan Wireless, serta pengaplikasian speacker menggunakan arduino. Berdassarkan hasil uji coba dan analisis diketahui bahwa trainer kit bekerja dengan baik dan layak untuk digunakan pada laboratorium untuk mempermudah praktikan memahami prinsip kerja, karakteristik dan aplikasi beberapa komponen menggunakan Arduino sebagai wujud mahasiswa siap siaga mengahadapi dunia industry. Kata kunci : Trainer Kit , Arduino , Sensor, Media pembelajaran, Praktikan I. PENDAHULUAN
kesalahan yang dapat terjadi menyebabkan proses belajar mengajar kurang efektif dan efesien. Berdasarkan uraian tersebut dibuatlah Proyek Awal yang berjudul “Pengaplikasian Sensor Cahaya, Sensor Suhu, dan Potensiometer dalam bentuk Trainer Kit“ sebagai media pembelajaran yang diharapkan dapat membantu proses pembelajaran praktikum mata kuliah sensor dan akuator. Media pembelajaran ini berfungsi untuk memenuhi proses belajar mengajar lebih terencana dengan baik sehingga mahasiswa dapat memahami proses pembelajaran lebih mudah terkait karakteristik, prinsip kerja kerja dan aplikasi sensor terhadap objek yang dideteksi secara langsung.
A. Latar Belakang Masalah Politeknik Bosowa meupakan salah satu lembaga pendidikan vokasi yang menyelenggarakan program pendidikan professional jenjang Dipoloma III Aahli Madya berbasis industri. Lembaga pendidikan ini diharapkan dapat mencetak tenaga ahli professional setingkat D-III yang berkualitas dan siap pakai dalam bidangnya untuk menghadapi perkembangan dunia industri. Haltersebut diwujudkan dengan menerapkan system pembelajaran engan perbandingan 70% praktik dan 30% teori besarnya persentase pembelajran praktik yang diterapkan lembaga pendidikan tersebut dituntut untuk memenuhi kelengkapan laboratorium dengan media pembelajaran sebagai penunjang proses pembelajaran. Pada laboratorium Program Studi Teknik Mekatronika, media instrumentasi sensor dan akuator belum tersedia. Berdasarkan metode pembelajaran praktik sensor dan akuator angkatan sebelumnya, khususnya pada materi pengaplikasian sensor cahaya, sensor suhu , dan potensiometer praktiknya hanya menggunakan papan project atau protoboard untuk merangkai percobaan, rangkaian percoban yang kompleks dapat menyulitkan praktik serta besarnya persentase
A. Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah berdasarkan latar belakang tersebut adalah : 1. Bagaimana cara membuat aplikasi sensor cahaya, sensor suhu, dan potensiometer dalam bentuk trainer kit. 2. Bagaimana cara memprogram Arduino UNO R3 untuk aplikasi sensor cahaya, sensor suhu, dan potensio meter. B. Batasan Masalah Adapun batasan masalah pada alat yang akan dibuat, yaitu:
1
1. Mikrokontroler yang digunakan pada pembuatan aplikasi sensor cahaya, sensor suhu, dan potensio meter ini Arduino UNO R3. 2. Barang yang digunakan untuk menguji sensor cahaya dan sensor suhu. 3. Pengaturan keluaran dari potensio meter.
a. Linearitas Dalam hal ini linier adalah hubungan antara besaran input yang dideteksi menghasilkan besaran output dengan hubungan berbanding lurus dan dapat digambarkan secara grafik
C. Tujuan Penelitian Adapun tujuan yang ingin dicapai yaitu: 1. Dapat membuat sebuah aplikasi sensor cahaya, sensor suhu, dan potensio meter berbasis Arduino UNO R3. 2. Dapat memprogram sensor cahaya, sensor suhu, dan potensio meter.
membentuk garis lurus. Banyak sensor sinyal keluarannya berubah secara kontinyu sebagai tanggapan (response) terhadap masukan yang berubah secara kontinyu juga. Contohnya, sensor panas dapat menghasilkan tegangan sesuai
B. Manfaat Penelitian Adapun manfaat yang akan dicapai, Yaitu: 1.Bagi Mahasiswa, menambah pengalaman dan keterampilan sehingga dapat meningkatkan keahlian (skill) mahasiswa dalam menerapkan pembelajaran sebelumnya. 2.Bagi Instansi, Membantu kegiatan belajar dan mengajar bagi guru serta siswa SMK. Bagi Ilmu Pengetahuan, dapat menghasilkan suatu alat teknologi yang baru sehingga perkembangan ilmu pengetahuan dapat mengikuti perkembangan zaman
dengan panas yang dirasakannya. Kasus seperti ini, dapat diketahui secara tepat bagaimana perubahan
keluaran
dibandingkan
dengan
masukannya berupa sebuah grafik.
. Gambar 1.1 dan 1.2. Grafik Keluaran dari Transduser
B. TEORI DASAR
Panas.
A. Sensor Sensor merupakan sebuah piranti yang
Pada gambar grafik diatas {a} Tangapan
digunakan unutk mendeteksi adanya perubahan
Linier terlihat setiap perubahan T diikuti oleh
lingkungan fisis atau kimia.
perubahan V yang diyatakan dalam persamaan
Sensor adalah suatu peralatan yang
garis lurus yang kontinyu. Sedangkan gambar
berfungsi untuk mendeteksi gejala-gejala atau
{b} Tanggapan Non Linier perubahan T dikuti
sinyal-sinyal yang berasal dari perubahan suatu
dengan
energi sepeti energi listrik, energi fisika, energi
membentuk hubungan persamaan garis lurus..
perubahan
V
kimia , energi biologi, energi mekanik dan
b. Sensitivitas.
sebagainya. Sensor berperan penting dalam
Dalam
hal
ini
akan
tetapi
sensitivitas
tidak
adalah
sistem instrumentasi yang sangat dibutuhkan
perbandingan antara sinyal keluaran atau respon
sebagai sistem kendali otomatis dalam dunia
transduser terhadap perubahan masukan atau
industri, sehingga materi instrumentasi sensor
variable yang diukur.
sangat dibutuhkan mahasiswa. Dalam memilih
Sensitivitas akan menunjukan seberapa jauh
peralatan sensor dan aktuator yang tepat dan
kepekaan sensor terhadap kuantitas yang diukur.
sesuai dengan sistem yang akan dideteksi maka
Sensitivitas sering juga dinyatakan dengan
perlu diperhatikan persyaratan umum sensor,
bilangan yang menunjukan “perubahan keluaran
yaitu; linearitas, sensitivitas, dan tanggapan
dibandingkan
waktu.
Beberapa sensor panas dapat memiliki kepekaan
unit
perubahan
masukan”.
yang dinyatakan dengan “satu volt per derajat”, 2
yang berarti perubahan satu derajat pada masukan akan menghasilkan perubahan satu volt pada keluarannya. Sensor panas lainnya dapat saja memiliki kepekaan “dua volt per derajat”, Gambar 1.3 dan 1.4 temperatur Berubah Secara
yang berarti memiliki kepakaan dua kali dari
Kontinyu.
sensor yang pertama. Linieritas
sensor
Ada bermacam cara untuk menyatakan juga
mempengaruhi
tanggapan frekuensi sebuah sensor. Misalnya
sensitivitas dari sensor. Apabila tanggapannya
“satu milivolt pada 500 hertz”. Tanggapan
linier, maka sensitivitasnya juga akan sama untuk jangkauan
pengukuran
keseluruhan.
frekuensi dapat pula dinyatakan dengan “decibel
Sensor
(db)”, yaitu untuk membandingkan daya keluaran
dengan tanggapan pada gambar diatas {b}
pada frekuensi tertentudengan daya keluaran
Tangapan Non Linier akan lebih peka pada
pada frekuensi referensi.
temperatur yang tinggi daripada temperatur yang
d. Jangkauan.
rendah.
Salah satu criteria untuk memilih sensor
c. Tanggapan Waktu (time response).
adalah kesanggupan mengindera sesuai denga
Dalam hal ini tanggapan waktu adalah seberapa perubahan
cepat
tanggapan
masukan.
sensor
Contohnya,
yang diperlukan. Contohnya sebuah alat ukur
terhadap
akan digunakan untuk pengukuran suhu di sekitar
instrumen
ruang pertemuan yaitu suhunya antara 35 derajat
dengan tanggapan frekuensi yang jelek adalah
Celcius – 160 derajat celcius, dilihat dari
sebuah termometer merkuri. Masukannya adalah temperatur
dan
keluarannya
adalah
jangkauan ukurannnya dapat dipilih sensor NTC,
posisi
PTC, Transistor, Dioda dan IC Hibrid.
merkuri. Misalkan perubahan temperatur terjadi
g. Tanggapan Dinamik Yang Baik.
sedikit demi sedikit dan kontinyu terhadap
Keluaran segera mengikuti masukan dengan
waktu, seperti tampak pada gambar dibawah ini
bentuk dan besar sama.
{a}Perubahan Lambat. Frekuensi adalah jumlah
1. Sensor cahaya LDR (Light Dependent Resistor)
siklus dalam satu detik dan diberikan dalam Sensor cahaya merupakan suatu piranti yang
satuan hertz (Hz).{ 1 hertz berarti 1 siklus per
mampu mendeteksi perubahan fenomena berupa
detik, 1 kilohertz berarti 1000 siklus per detik].
cahaya. Sensor cahaya yang banayak digunakan
Pada frekuensi rendah, yaitu pada saat
saat ini antara lain adalah LDR. LDR (Light
temperatur berubah secara lambat, termometer
Dependent Resistor) terbentuk dari Cadium
akan mengikuti perubahan tersebut dengan
Sulfide (CDS) yang dihasilkan dari serbuk
“setia”. Tetapi apabila perubahan temperature
keramik, LDR merupakan salah satu jenis
sangat cepat lihat gambar {b} Perubahan Cepat,
resistor yang nilai hambatannya bergantung pada
maka tidak diharapkan akan melihat perubahan
intensitas cahaya yang diterimanya.
besar pada termometer merkuri, karena ia bersifat lamban dan hanya akan menunjukan temperature rata-rata.
3
yang memiliki presisi tinggi dan menghasilkan tegangan keluaran yang linier, sebanding dengan suhu yang diukur dalam satuan derajat Celcius ( O
C). IC LM35 tidak memerlukan kalibrasi
ekstrenal untuk menghasilkan akurasi yang tepat pada jangka suhu antara 0 oC sampai 150 OC. Hal ini berarti pada suhu 0 ( OC), sensor ini akan mengasilkan tegangan keluaran sebesar 0 V, sedangkan pada suhu 150 oC akan menghasilkan Gambar 1.5 data sheet sensor cahaya (LDR)
tegangan keluaran sebesar 1 V. Pada setiap
Prinsip kerja LDR adalah nilai
perubahan
suhu
sebesar
1
O
C
akan
resistansi LDR akan berkurang pada saat
mengakibatkan
memperoleh cahaya atau dalam kondisi terang
10mV, dengan demikian sensor suhu ini tidak
dan nilai resistansi LDR akan bertambah pada
perlu
saat tidak memperoleh cahaya atau dalam kondisi
keluarannya telah sebanding dengan kenaikan
gelap. Dengan kata lain, LDR (Light Dependent
suhu dalam skala derajat Celcius
Resistor) berfungsi untuk menghantarkan arus
merupakan komponen bertipe TO-92, dimana
listrik jika menerima sejumlah intensitas cahaya
bentuk dan ukurannya mirip transistor berdaya
(kondisi terang) dan menghambat arus listrik jika
rendah.
kenaikan
dikalibrasi
lagi
tegangan karena
sebesar tegangan
o
C. LM35
tidak memperoleh sejumlah intensitas cahaya 3.
(kondisi gelap).
Potensiometer (POT)
semikonduktor
Potensiometer adalah resistor tiga terminal
beresistansi tinggi. Jika cahaya dengan jumlah
dengan sambungan geser yang membentuk
yang cuckup tinggi diserap oleh semikonduktor
pembagi tegangan dapat disetel . Jika hanya dua
maka elektron akan meloncat kepita konduksi.
terminal yang digunakan (salah satu terminal
Elektron
tetap dan terminal geser), potensiometer berperan
LDR
dibuat
dari
bebas
bahan
yang
dihasilkan
mengalirkan
listrik,
sehingga
resistansinya.
Besar
tahanan
akan
sebagai resistor variabel atau Rheostat.
menurunkan dalam
Prinsip kerja (cara kerja) potensiometer yaitu
kegelapan mencapai jutaan Ohm dan turun
sebuah elemen resistif yang membentuk jalur
sampai beberapa ratus Ohm
dalam keadaan
(track) terminal di kedua ujungnya. Sedangkan
terang. LDR dapat digunakan dalam suatu
terminal lainnya (biasanya berada di tengah)
rangkaian pembagi tegangan yang berubah-ubah
adalah penyapu (Wiper) pada jalur elemen
sesuai dengan intensitas cahaya.
resistif (Resistive). Pergerakan penyapu (Wiper)
LDR
pada jalur elemen resistif inilah yang mengatur 2.Sensor suhu LM35
naik-turunnya
Sensor suhu LM35 merupakan sensor yang
Nilai
Resistansi
sebuah
Potensiometer.
berbentuk Integrated Circuit (IC) yang memiliki
Fungsi-fungsi potensiometer yaitu, dengan
3 pin berfungsi untuk mengubah besaran fisis
kemampuan yang dapat mengubah resistansi atau
berupa temperatur atau suhu menjadi besaran
hambatan , Potensiometer sering digunakan
elektris dalam bentuk perubahan tegangan, IC
dalam rangakaian atau peralatan Elektronika
LM35 memiliki fungsi dasar sebagai sensor suhu
dengan fungsi-fungsi sebagai berikut :
4
1. Sebagai pengatur Volume pada berbagai peralatan Audio/Video seperti Amplifier,
[2]
Tape mobil, DVD Player.
[3]
2.
Sebagai
pengatur
tegangan
pada
[4]
rangakaian power supply. [5] 3. Sebagai pembagi tegangan. 4. Aplikasi Switch TRIAC. 5.Digunakan
sebagai
[6] Joystick
pada
Tranduser.
[7]
6.Sebagai pengendali level sinyal. C.
HASIL DAN PEMBAHASAN
[8]
D. PENUTUP Kesimpulan Simpulan menyajikan ringkasan dari uraian mengenai hasil dan pembahasan, mengacu pada tujuan penelitian. Berdasarkan kedua hal tersebut dikembangkan pokokpokok pikiran baru yang merupakan esensi dari temuan penelitian.
[9]
[10]
Saran Saran disusun berdasarkan temuan penelitian yang telah dibahas. Saran dapat mengacu pada tindakan praktis, pengembangan teori baru, dan/atau penelitian lanjutan. Ucapan Terima Kasih Jika perlu berterima kasih kepada pihak tertentu, misalnya sponsor penelitian, nyatakan dengan jelas dan singkat, hindari pernyataan terima kasih yang berbungabunga.
[1]
[2]
[3]
E. DAFTAR PUSTAKA Daftar Pustaka harus lengkap dan sesuai dengan acuan yang disajikan dalam batang tubuh artikel. Artinya, sumber yang ditulis dalam Daftar Pustaka benar-benar dirujuk dalam batang tubuh artikel. Sebaliknya, semua acuan yang telah disebutkan dalam artikel harus dicantumkan dalam Daftar Pustaka. Pustaka yang dirujuk diusahakan terbitan paling lama sepuluh tahun terakhir dengan jumlah pustaka primer paling sedikit sepuluh pustaka. Sumber dituliskan dengan mengikuti tatacara yang dikeluarkan oleh IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Cara penulisan ini dikategorikan berdasarkan jenis sumber pustaka yang digunakan seperti contoh berikut: [1] Oliviero, Andrew and Woodward, Bill, “Cable Design” in Cabling The Complete Guide To Copper and Fiber Optic Networking, 4th ed.
[4]
5
United State of America : Wiley Publishing, Inc, 2009. pp. 19 – 33. J. Moran, Michael and Shapiro, H.N., Fundamentals Of Engineering Thermodynamics, 2nd ed. United States of America : John Wiiley and Son,1993. B. Stanley, et al., C++ Primer, Fourth Edition, Massachusetts : Addison Wesley Professional, 2005. Bell, A. Graham, “Performance Tuning”, in Theory and Practise – Four Stroke, First Edition, United of Kingdom : Haynes Publishing, 1981. Editor, Abdul Basri Saifuddin,et al., Buku Acuan Nasional Pelayanan Kesehatan Ibu melahirkan dan Bayi lahir, 1st ed., Jakarta : Yayasan Bina Pustaka Sarwono Prawirohardjo, 2002 Utari, Setiya and Sarah, Lia Laela, “Pengembangan Problem Based Instruction Untuk Meningkatkan Hasil Belajar Siswa” in Seminar Nasional Pendidikan IPA, FPMIPA UPI – JICA Bandung, 2010. pp. 56-70. R. E. Kalman, “New results in linear filtering and prediction theory,” J. Basic Eng., ser. D, vol. 83, pp.95-108,Mar.1961. Dirgagautama, Erdo and Saputro, Nico, “Penerapan Algoritma Genetik Pada Permainan Catur Jawa”, J.Integral. vol.9, pp. 17-26, Mar. 2004. W. Rafferty, Ground antennas in NASA’s deep space telecommunications,” Proc. IEEE vol. 82, pp. 636-640, May 1994. Koza, John.(2001, Nov.8) Operators of Genetic Algorithm[online].Available http://www.cs.felk.cvut.cz/~xobitko/ga/operators.h tml. R. J. Vidmar. (1994). On the use of atmospheric plasmas as electromagnetic reflectors [Online]. Available FTP: atmnext.usc.edu Directory: pub/etext/1994 File: atmosplasma.txt S. H. Gold. (1995, Oct. 10). Inter-Network Talk [Online]. Available e-mail: COMSERVE@RPIECS Message:Get NETWORK TALK V. Meligna. (1993, June 11). Periodic table of elements [Online]. Available Telnet: Library.CMU.edu Directory:Libraries/Reference Works File: Periodic Table of
