Senin, 15 Februari 2016

Modul Lampu Variasi Akuarium Menggunakan Arduino Uno

Posted by Elektronika Polines on 7:39 PM , Tidak ada komentar
MODUL LAMPU VARIASI AKUARIUM

Anif maghfiroh1, Itsnadessy Nailufar Rizkiardi2, Samuel BETA Kuntardjo3
Prodi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Semarang
Jl. Prof. H. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang, 50275
E-mail : 1maghfiroh_anif@yahoo.com, 2itsnaadessyy@gmail.com , 3sambetak2@gmail.com

Abstrak—Akuarium yang hanya menggunakan satu variasi lampu akan memberikan kebosanan untuk yang melihatnya. Untuk mengatasi hal tersebut, diperlukan beberapa variasi lampu dalam satu alat dengan menyediakan beberapa pilihan mode. Tujuan dari pemberian beberapa mode dalam suatu lampu variasi adalah agar pemilik akuarium dapat menikmati pemandangan dalam akuarium dan mempercantik penglihatan dalam akuaroum tersebut. Arduino digunakan sebagai mikrokontroller untuk mengatur beberapa variasi lampu RGB. Mode – mode yang ada merupakan perpaduan dari warna nyala lampu RGB. Variasi akan berganti jika tombol dilihan mode ditekan, dan variasi diam aktif saat tombol diam diaktifkan. Hasilnya adalah lampu variasi RGB menggunakan ARDUINO UNO R3 memiliki beberapa variasi untuk menghilangkan kejenuhan.
Kata Kunci : Akuarium, arduino, lampu variasi, RGB           
Abstract— Aquarium uses only one light variation will give boredom for the viewer. To overcome this, it takes a few variations of light in a single device by providing multiple choice mode. The purpose of the provision of multiple modes in a variation light is that aquarium owners can enjoy the view in the aquarium and enhance vision in the aquarium. Arduino is used as a microcontroller for managing multiple variations of RGB lights. Mode - the mode in which there is a fusion of color RGB lights. Variations will change if the mode selection button is pressed, and variations active silent when silence button is activated. The result is a variation light of RGB using ARDUINO UNO R3 has several variations to relieve boredom.
Keywords : Aquarium, arduino, light variations, RGB
1. PENDAHULUAN
1.1    Latar Belakang
Seiring perkembangan zaman, akuarium yang dulunya hanya menjadi tempat untuk memelihara ikan beralih fungsi menjadi tempat untuk mengajah jiwa seni seseorang. Banyak para pencinta ikan dan akuarium yang mendesain akuarium seunik mungkin menggunakan banyak ornament – ornament yang cantik. Mereka juga memadukan hiasan lampu untuk menambah kesan indah pada akuarium.
Dimasa sekarang, pelaralan yang berbau elektronika juga sudah berkembang sangat pesat. Hampir semua tempat terpasang peralatan elektronika. Disetiap sudut rumah juga menggunakan elektronika baik untuk menunjang hebutuhan hidup maupun hanya digunakan untuk hiasan semata.
Beberapa orang memerlukan hal yang praktis dalam sebuah perubahan, salah satunya adalah dengan menggu kan peralatan – peralatan sederhana untuk memberikan kesan lain dalam suatu hal. Contoh nyata adalah orang menginginkan suasana baru hanya dalam sekali tekan atau one push.
Disisi lain, RGB atau Red Green Blue merupakan warna dasar cahaya yang dari pencampuran warnanya dapat menghasilkan warna warna sekunder. Apabila semua warna RGB digabungkan alan mengkasilkan cahaya warna putih. Dari sini kita bisa menadapatkan beribu warna menggunaka cahaya RGB.
Arduino adalah mikrokontroller open source yang dapat digunakan oleh siapa saja untuk kegunaan yang berbeda beda. Dengan menggunakan arduino, kreatifitas seseorang dapat digali semakin dalam. Atau bisa dikatakan, arduino dapat membantu seseorang menghasilkan karya seni yang praktis dan mudah digunaka.


2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Arduino UNO R3
Arduino UNO adalah sebuah board mikrokontroler yang didasarkan pada ATmega328 (datasheet). Arduino UNO mempunyai 14 pin digital input/output (6 di antaranya dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, sebuah osilator Kristal 16 MHz, sebuah koneksi USB, sebuah power jack, sebuah ICSP header, dan sebuat tombol reset. Arduino UNO memuat semua yang dibutuhkan untuk menunjang mikrokontroler, mudah menghubungkannya ke sebuah computer dengan sebuah kabel USB atau mensuplainya dengan sebuah adaptor AC ke DC atau menggunakan baterai untuk memulainya.
Penelitian yang menggunakan Arduino UNO R3 ini sudah tidak terhitung jumlahnya. Karena sifatnya yang open source membuat siapa saja dapat mengembangkan mikrokontroller ini gratis atau tak berbayar.
Arduino Uno berbeda dari semua board Arduino sebelumnya, Arduino UNO tidak menggunakan chip driver FTDI USB-to-serial. Sebaliknya, fitur-fitur Atmega16U2 (Atmega8U2 sampai ke versi R2) diprogram sebagai sebuah pengubah USB ke serial. Revisi 2 dari board Arduino Uno mempunyai sebuah resistor yang menarik garis 8U2 HWB ke ground, yang membuatnya lebih mudah untuk diletakkan ke dalam DFU mode. Revisi 3 dari board Arduino UNO memiliki fitur-fitur baru sebagai berikut:
·         Pinout 1.0: ditambah pin SDA dan SCL yang dekat dengan pin AREF dan dua pin baru lainnya yang diletakkan dekat dengan pin RESET, IOREF yang memungkinkan shield-shield untuk menyesuaikan tegangan yang disediakan dari board. Untuk ke depannya, shield akan dijadikan kompatibel/cocok dengan board yang menggunakan AVR yang beroperasi dengan tegangan 5V dan dengan Arduino Due yang beroperasi dengan tegangan 3.3V. Yang ke-dua ini merupakan sebuah pin yang tak terhubung, yang disediakan untuk tujuan kedepannya
·         Sirkit RESET yang lebih kuat
·         Atmega 16U2 menggantikan 8U2
Gambar 1. Board Arduino UNO R3tampak depan
Gambar 2. Board Arduino UNO R3tampak depan

“Uno” berarti satu dalam bahasa Italia dan dinamai untuk menandakan keluaran (produk) Arduino 1.0 selanjutnya. Arduino UNO dan versi 1.0 akan menjadi referensi untuk versi-versi Arduino selanjutnya. Arduino UNO adalah sebuah seri terakhir dari board Arduino USB dan model referensi untuk papan Arduino, untuk suatu perbandingan dengan versi sebelumnya, lihat indeks dari board Arduino.
Gambar 3. Skematik Arduino UNO
Referensi desain Arduino dapat menggunakan sebuah Atmega8, 168, atau 328, model saat ini menggunakan Atmega328, tetapi Atmega8 ditampilkan pada skema sebagai referensi. Konfigurasi pin identik pada semua ketiga prosesor tersebut.
Arduino UNO dapat disuplai melalui koneksi USB atau dengan sebuah power suplai eksternal. Sumber daya dipilih secara otomatis.
Suplai eksternal (non-USB) dapat diperoleh dari sebuah adaptor AC ke DC atau battery. Adaptor dapat dihubungkan dengan mencolokkan sebuah center-positive plug yang panjangnya 2,1 mm ke power jack dari board. Kabel lead dari sebuah battery dapat dimasukkan dalam header/kepala pin Ground (Gnd) dan pin Vin dari konektor POWER.
Board Arduino UNO dapat beroperasi pada sebuah suplai eksternal 6 sampai 20 Volt. Jika disuplai dengan yang lebih kecil dari 7 V, kiranya pin 5 Volt mungkin mensuplai kecil dari 5 Volt dan board Arduino UNO bisa menjadi tidak stabil. Jika menggunakan suplai yang lebih dari besar 12 Volt, voltage regulator bisa kelebihan panas dan membahayakan board Arduino UNO. Range yang direkomendasikan adalah 7 sampai 12 Volt.
ATmega328 mempunyai 32 KB (dengan 0,5 KB digunakan untuk bootloader). ATmega 328 juga mempunyai 2 KB SRAM dan 1 KB EEPROM (yang dapat dibaca dan ditulis (RW/read and written) dengan EEPROM library).
Setiap 14 pin digital pada Arduino Uno dapat digunakan sebagai input dan output, menggunakan fungsi pinMode(),digitalWrite(), dan digitalRead(). Fungsi-fungsi tersebut beroperasi di tegangan 5 Volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima suatu arus maksimum 40 mA dan mempunyai sebuah resistor pull-up (terputus secara default) 20-50 kOhm. Selain itu, beberapa pin mempunyai fungsi-fungsi spesial:
·         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.
·         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. Lihat fungsi attachInterrupt() untuk lebih jelasnya.
·         PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Memberikan 8-bit PWM output dengan fungsi analogWrite().
·         SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin-pin ini mensupport komunikasi SPI menggunakan SPI library.
·         LED: 13. Ada sebuah LED yang terpasang, terhubung ke pin digital 13. Ketika pin bernilai HIGH LED menyala, ketika pin bernilai LOW LED mati.
Arduino UNO mempunyai 6 input analog, diberi label A0 sampai A5, setiapnya memberikan 10 bit resolusi (contohnya 1024 nilai yang berbeda). Secara default, 6 input analog tersebut mengukur dari ground sampai tegangan 5 Volt, dengan itu mungkin untuk mengganti batas atas dari rangenya dengan menggunakan pin AREF dan fungsi analogReference(). Di sisi lain, beberapa pin mempunyai fungsi spesial:
·         TWI: pin A4 atau SDA dan pin A5 atau SCL. Mensupport komunikasi TWI dengan menggunakan Wire library
Ada sepasang pin lainnya pada board:
·         AREF. Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan analogReference().
·         Reset. Membawa saluran ini LOW untuk mereset mikrokontroler. Secara khusus, digunakan untuk menambahkan sebuah tombol reset untuk melindungi yang memblock sesuatu pada board.
Arduino Uno memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer, Arduino lain, atau mikrokontroler lainnya. ATmega328 menyediakan UART TTL (5V) komunikasi serial, yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan 1 (TX). Pada ATmega16U2 saluran komunikasi serial melalui USB dan muncul sebagai com port virtual untuk perangkat lunak pada komputer. Firmware 16U2 menggunakan standar driver USB COM, dan tidak ada driver eksternal diperlukan. Namun, pada Windows, diperlukan file .inf. Perangkat lunak Arduino termasuk monitor serial yang memungkinkan data tekstual sederhana akan dikirim ke dan dari papan Arduino. RX dan TX LED di papan akan berkedip ketika data sedang dikirim melalui chip USB-to-serial dan koneksi USB komputer (tetapi tidak untuk komunikasi serial pada pin 0 dan 1).
The ATmega328 juga mendukung I2C (TWI) dan komunikasi SPI. Perangkat lunak Arduino termasuk perpustakaan Wire berfungsi menyederhanakan penggunaan bus I2C. Untuk komunikasi SPI, menggunakan perpustakaan SPI.
Arduino Uno memiliki polyfuse reset yang melindungi port USB komputer Anda dari arus pendek atau berlebih. Meskipun kebanyakan komputer memberikan perlindungan internal sendiri, sekering menyediakan lapisan perlindungan tambahan. Jika lebih dari 500 mA, sekering otomatis bekerja.
Panjang maksimum dan lebar PCB Uno masing-masing adalah 2,7 dan 2,1 inci, dengan konektor USB dan colokan listrik yang melampaui dimensi tersebut. Empat lubang sekrup memungkinkan board harus terpasang ke permukaan. Perhatikan bahwa jarak antara pin digital 7 dan 8 adalah 0,16", tidak seperti pin lainnya.

 2.2 Triac BT 136
TRIAC, atau Triode for Alternating Current (Trioda untuk arus bolak -balik) adalah sebuah komponen elektronik yang ekivalen dengan dua SCR yang disambungkan anti paralel dan kaki gerbangnya disambungkan bersama. Nama resmi untuk TRIAC adalah Bidirectional Triode Thyristor. Ini menunjukkan saklar dua arah yang dapat mengalirkan arus listrik ke kedua arah ketika dipicu (dihidupkan), dengan tegangan positif ataupun negatif pada elektrode gerbang. Sekali dihidupkan, komponen ini akan terus menghantar hingga arus yang mengalir lebih rendah dari arus genggamnya, misal pada akhir paruh siklus dari arus bolak - balik. Hal tersebut membuat TRIAC sangat cocok untuk mengendalikan kalang AC, memungkinkan pengendalian arus yang sangat tinggi dengan arus kendali yang sangat rendah. Sebagai tambahan, memberikan pulsa sulut pada titik tertentu dalam siklus AC memungkinkan pengendalian persentase arus yang mengalir melalui TRIAC (pengendalian fase). Pada perancangan alat ini, TRIAC yang digunakan adalah TRIAC BT136 sebagai driver untuk lampu RGB.

Tabel 1. Karakteristik TRIAC BT136 :
Symbol
Parameter
MAX
UNIT



VDRM

IT(RMS)
ITSM
BT136.
BT136.

Repetitive peak off-state voltages
RMS on-state current
Non-repetitive peak on-state current
600
600F

600
4
25



V
A
A

         
Gambar 4. Konfigurasi PIN TRIAC BT136

Gambar 5. Simbol TRIAC

2.3 IC MOC 3020
Fungsi MOC adalah sebagai isolator dengan bagian DC dari rangkaian kendali utama agar tidak terhubung secara langsung ke jaringan AC. Selain sebagai isolator MOC tersebut sebagai antarmuka antara bagian kendali (rangkaian DC) agar dapat berkomunikasi dengan jaringan AC. Berikut spesifikasi IC MOC 3020 adalah :
a. Tegangan masukan dioda membalik 3V.
b. Arus masukan dioda panjar maju 500mA.
c. Pada daerah keluaran, bekerja pada rentang frekuensi 50-60 Hz.
d. Suhu pengoperasian sekitar -40oC hingga 100oC.
e. Tegangan blokir maksimal 400V.
f. Tegangan puncak input-output, durasi maksimal 5 sekon, 60 Hz.
Gambar 6. IC MOC 3020

2.5 Lampu RGB 220 VAC
Lampu RGB dapat di program atau di atur sesuai keinginan pemakai sehingga menghasilkan paduan efek cahaya sinar lampu warna warni yang menakjubkan (merah, hijau, dan biru), sangat indah dan mengagumkan. Sangat cocok untuk mempercantik dan memperindah tata cahaya sinar lampu rumah.
Gambar 7. Lampu RGB
RGB merupakan suatu model warna yang terdiri atas 3 buah warna, yaitu : merah (Red), hijau (Green), dan biru (Blue), yang ditambahkan dengan berbagai cara untuk menghasilkan bermacam-macam warna. RGB merupakan model warna yang bergantung kepada peranti: peranti yang berbeda akan mengenali atau menghasilkan nilai RGB yang berbeda, karena elemen warna (seperti fosfor atau pewarna) bervariasi dari satu pabrik ke pabrik, bahkan pada satu peranti setelah waktu yang lama. Model warna ini merupakan model warna yang paling sering dipakai. Contoh alat yang memakai mode warna ini yaitu TV, kamera, pemindai, komputer, dan kamera digital. Kelebihan model warna ini adalah gambar mudah disalin / dipindah ke alat lain tanpa harus di-convert ke mode warna lain, karena cukup banyak peralatan yang memakai mode warna ini. Kelemahannya adalah tidak bisa dicetak sempurna dengan printer, karena printer menggunakan mode warna CMYK, sehingga harus diubah terlebih dahulu.

3.       PERANCANGAN ALAT
 Perencanaan alat yang dibuat dilakukan dengan merancang hardware maupun software sistem.  Spesifikasi alat ditetapkan terlebih dahulu sebagai acuan dalam perancangan. Spesifikasi alat yang direncanakan yaitu sebagai berikut :
1.     Masukan dari alat ini adalah push button untuk memilih mode variasi.
2.     Keluaran dari alat ini berupa tampilan led warna merah, hijau dan biri sebagai indikator dan lampu RGB 220 VAC.
3.     Mikrokontroler yang digunakan adalah Arduino UNO R3.
4.       PERANCANGAN PERANGKAT KERAS
Perancangan perangkat keras ini Mikrokontroller Arduino mendapatkan supply tegangan 5 Volt DC,  dan Lampu RGB mendapatkan supply tegangan 220V AC. Karena Lampu RGB di kontrol oleh tegangan DC, maka digunakan Rangkaian MOC 3020 dan Triac sebagai driver untuk mengontrol Lampu RGB.
Dalam perancanganya, hardware dalam alat ini terbagi menjadi 2 bagian yaitu bagian dalam kotak dan bagian luar kotak, dengan rancangan seperti gambar 8 dan 9.
Gambar 8. Rangkaian Sistem dalam Kotak

Gambar 9. Desain Pengkawatan Kotak bagian Depan
Masukan untuk mikrokontrooler untuk memilih mode menggunakan saklar push button sebanyak 3 buah, yang masuk pada kaki 8,9, dan 10 pada arduino dengan skematik seperti gambar 10.
Namun kenyataan dilapangan pemasangan push button diberikan R pull down, agar saat push button tidak ditekan atau dilepas tidak terjadi kondisi ambang.
Gambar 11. Layout PCB Push Button dengan R Pull Down
5.       CARA KERJA RANGKAIAN
 Masukan yang diberikan untuk memilih alat ini adalah menggunakan push button sebanyak 3 buah untuk memilih mode. Apabila push button 1 ditekan, maka variasi mode satu berjalan sampai terus sampai ada push button lain di tekan. Apa bila push button 2 maka mode variasi 2 akan dijalankan, dan terus berjalan sampai mode lain diaktifkan. Sesuai dengan blok diagram gambar 12.
Gambar 12. Blok Diagram Sistem





Program arduino yang dijalankan alurnya sesuai dengan diagram alir pada gambar 13.
Gambar 13. Diagram Alir

6. PENGUJIAN ALAT
Pengujian alat ini bertujuan untuk mengetahui apakah modul lampu ini dapat bekerja atau tidak.

 
Gambar 14. Tampilan Modul Saat Pengujian.

6. KESIMPULAN
Setelah dilakukan perancangan, pembuatan, serta pengujian dan analisis pada Proyek Arduino ini,dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1.       Proyek Arduino ini dibuat untuk membuat beberapa variasi mode lampu pada akuarium.
2.       Masukan yang digunakan pada proyek ini adalah push button dengan keluaran lampu RGB AC 220V.
3.       Program dapat berjalan sesuai dengan yang direncanakan.

REFERENSI
[1] Cahya D, 2015. Modul Pengontrol Lampu Berbasis APK. PA. Teknik Elektronika, Politeknik Negeri Semarang.
[1]Pengenalan Arduino Uno (2015,Febuari). Arduino. [Online].Tersedia :
http://belajar-dasar-pemrograman.blogspot.co.id/2013/03/arduino-uno.html  [09 Desember 2015]
[1] Wikipedia.(2013,April).TRIAC [Online].Tersedia :
http://id.wikipedia.org/wiki/TRIAC [09 Januari 2015]
[2] Bayu Prihatmoko.(2012).TRIAC BT136[Online]. Tersedia :
http://elektrikbank.blogspot.com/2013/04/triac-bt136.html [09 Januari 2015]
[3] diytech2012.(2013,Oktober).Mengenal Bluetooth Modul HC-05 (1)[Online].Tersedia :
http://diytech.net/2013/10/09/mengenal-bluetooth-modul-hc-05-1/ [09 Januari 2015]
[4] Nailul Falah.(2012,April).IC MOC 3020[Online]. Tersedia :
http://talinglinggo.blogspot.com/2012/04/ic-moc3020_13.html [15 Januari 2015]
[5] Wikipedia. (2013,Mei).RGB[Online].Tersedia :
http://id.wikipedia.org/wiki/RGB [16 Januari 2015]

 Nama penulis Anif Maghfiroh. Penulis dilahirkan di Kabupaten Semarang 29 Agustus 1995. Penulis telah menempuh pendidikan di SDN Sidomukti 03 Kabupaten Semarang, SMPN 3 Bawen Kabupaten Semarang, dan SMAN 2 Mranggen Kabepaten Demak. Tahun 2013 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2013 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.13.0.04. Apabila  ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi penulis melalui email maghfiroh­_anif@yahoo.com



Nama penulis Itsnadessy Nailufar Rizkiardi. Penulis dilahirkan di kota Semarang 10 Desember 1994. Penulis telah menempuh pendidikan formal di TK 69 Semarang, SD N Gebangsari 03 Semarang , SMP N 20 Semarang, dan SMA N 11 Semarang. Tahun 2013 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2013 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.13.0.11 Apabila  ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi penulis melalui email itsnaadessyy@gmail.com.




Tidak ada komentar :

Posting Komentar

Langganan: Posting Komentar ( Atom )