PENGAMAN KANDANG HEWAN PADA KEBUN BINATANG MENGGUNAKAN ARDUINO UNO
Achmad Trisna Yudanto,Dika Nandi Songraya,Saroful Ikhsan, Samuel BETA.
Mahasiswa dan Dosen Program Studi Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro,
Politeknik Negeri Semarang
Jl. Prof. H. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang, Indonesia
E-mail : trisnaachmad@gmail.com, narrundo.dx@gmail.com, s4120ful@gmail.com, sambetak2@gmail.com
Intisari
– Dalam Pembacaan suatu
getaran digunakan sebuah sensor getar. Dan untuk mendeteksi suatu obyek yang
memiliki temperature dapat menggunakan sensor PIR. Dalam aplikasi ini masukan
sensor getar piezo-electric dan PIR diolah oleh Arduino dengan keluaran berupa
LED dan Buzzer.
Kata Kunci : Arduino,
Sensor Getar Piezo-Electric,
LED, Buzzer
Abstract – reading a wave value you can use a piezo-electic sensor and for
detecting any heat object you can use PIR sensor. For this application using
input piezo-electric sensor and PIR sensor, then processed by Arduino will give
an output such as LED and buzzer.
Keyword : Arduino, Sensor Getar
Piezo-Electric, LED, Buzzer
1.
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Untuk memberikan rasa kenyamanan dan keamanan kepada pengunjung wahana
hiburan salah satunya adalah kebun binatang, pengelola perlu memastikan bahwa
setiap binatang yang dipamerkan dapat diawasi dan dikendalikan. Apabila suatu
saat terjadi sebuah masalah dimana hewan buas yang dipamerkan menjadi liar atau
mengamuk menghantam kaca display dan melarikan diri, pihak pengelola kebun
binatang perlu bertindak cepat untuk mengetahui masalah ini akan terjadi di
salah satu lokasi kandang hewan agar tidak terjadi hal yang dapat merugikan
pengunjung dan pengelola. Untuk itu dengan memanfaatkan penerapan elektronika
sebagai solusi dalam permasalahan sehari-hari kami dapat membuat suatu alat
yang memanfaatkan sensor getaran dan sensor deteksi gerakan dengan mikrokontroler
Arduino sebagai pusat pemrosesan masukan dan luaran.
1.2
Tujuan
Tujuan
pembuatan alat ini adalah :
1. sebagai modul pembelajaran
2. Sebagai pendeteksi hewan
yang keluar dari kandang pada kebun binatang.
3. Memanfaatkan sensor PIR dan getar untuk solusi permasalahan
sehari-hari.
1.2 Rumusan
Masalah
Berdasarkan latar belakang, akan ditentukan
beberapa rumusan masalah, yaitu :
1. Bagaimana alat yang didesain dengan mikrokontroller Arduino dapat bekerja menggunakan sensor piezo-electric dan
PIR sebagai pendeteksi warna ?
2. Bagaimana cara mengatur masukan sensor getar agar dapat dibuat batas sesuai yang kita
inginkan ?
3. Bagaimana menghasilkan luaran berupa
LED dan buzzer dari masukan sensor tersebut ?
1.3 Pembatasan
Masalah
Adapun yang membatasi alat ini adalah :
1. Membaca getaran dengan
sensor getar.
2. Membaca objek dengan suhu dengan sensor PIR
3. Menggunakan LED dan buzzer
sebagai luaran alat.
1.4 Metodologi
Target
proyek ini menjalankan program yang dapat diimplementasikan langsung terhadap
alat. Langkah - langkah pembuatan Proyek
Arduino dapat
didefinisikan sebagai berikut :
1. Studi pustaka alat dan bahan
2. Perancangan perangkat lunak dan program
3. Implementasi program
4. Pengujian perangkat lunak dan perangkat keras
5. Analisa
6. Laporan
2. TINJAUAN PUSTAKA
Penjelasan dan uraian teori penunjang yang
digunakan dalam membuat alat ini diperlukan untuk mempermudah pemahaman tentang
cara kerja rangkaian maupun dasar-dasar perencanaan pembuatan alat.
2.1 Arduino
Gambar 2.1 Papan Arduino
Arduino adalah papan
mikrokontroler berdasarkan ATmega328 (datasheet). Arduino ini berisi semua yang
diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, untuk mengaktifkan cukup
menghubungkannya ke komputer dengan kabel USB dengan adaptor AC-DC atau
baterai.
“Arduino Uno beroperasi
pada tegangan eksternal dari 6-20 volt. ATmega328 ini memiliki memori sebesar
32 KB (0,5 KB dari memori tersebut digunakan untuk bootloader) dan juga
memiliki memori sebesar 2 KB dari SRAM dan 1 KB dari EEPROM.
Arduino menggunakan software
processing tersendiri penggabungan dari bahasa C++ dan Java.” Arif (2012:1)
Gambar 2.2 IDE Arduino 1.0
”Software Arduino dapat diinstal di berbagai
sistem operasi seperti: LINUX, Mac OS, Windows. Software IDE Arduino terdiri
dari 3(tiga) bagian:
1. Editor Program, untuk menulis program
dalam bahasa processing. Listing program pada Arduino disebut sketch.
2. Compiler, modul yang berfungsi mengubah
bahasa prosesing (kode program) kedalam kode biner karena kode biner adalah
satu satunya bahasa program yang dipahami oleh mikrokontroler.
Uploader,
modul yang berfungsi memasukan kode biner kedalam memori mikrokontroler.”
Arduino Uno memiliki 14 digital input /
output pin (dimana 6 dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog,
resonator keramik 16 MHz, koneksi USB, jack listrik, header ICSP, dan tombol
reset. Ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, hanya
terhubung ke komputer dengan kabel USB atau kekuasaan itu dengan adaptor atau
baterai AC-to-DC untuk memulai.
Uno berbeda dari semua papan sebelumnya dalam hal itu tidak menggunakan
FTDI chip driver USB-to-serial. Sebaliknya, fitur Atmega16U2 (Atmega8U2 sampai
versi R2) diprogram sebagai konverter USB-to-serial.
Uno memiliki resistor menarik garis 8U2
HWB ke tanah, sehingga lebih mudah untuk dimasukkan ke dalam mode DFU . memiliki
fitur baru sebagai berikut:
1.
Pin out: tambah SDA dan pin SCL
yang dekat dengan pin AREF dan dua pin baru lainnya ditempatkan dekat dengan
pin RESET, yang IOREF yang memungkinkan perisai untuk beradaptasi dengan
tegangan yang disediakan dari papan. Di masa depan, perisai akan kompatibel
dengan kedua papan yang menggunakan AVR, yang beroperasi dengan 5V dan dengan
Arduino Karena yang beroperasi dengan 3.3V. Yang kedua adalah pin tidak
terhubung, yang dicadangkan untuk tujuan masa depan.
2.
Sirkuit RESET kuat.
3.
16U2 atmega menggantikan 8U2.
2.2 Modul Piezo Vibrant Sensor
Adalah
sensor piezo-elektrik yang memanfaatkan gelombang getaran sebagai masukan dengan menggunakan membran
film sebagai medianya. Modul ini memiliki 4 pin yaitu pin Vcc, Gnd, TTL, dan
Analog. Sensor ini bekerja pada tegangan Vcc 5 V menghasilkan output berupa TTL
dan analog.
Gambar
2.3 Sensor Getar
Gambar 2.4
Sistem kerja Piezo Vibrant
2.3 Sensor PIR
adalah sensor berbasis infrared. Sensor ini
merespon energi dari pancaran infrared pasif yang dimiliki oleh setiap benda
yang terdeteksi olehnya. Salah satu benda yag memiliki pancaran infrared pasif
adalah tubuh manusia. Energi panas yang dipancarkan oleh benda dengan suhu
diatas nol mutlak akan dapat ditangkap oleh Sensor tersebut. Bagian dari PIR adalah Fresnel Lens, IR
Filter, Pyroelectric sensor, amplifier,dan comparator.
Gambar 2.5 Sensor PIR
Sensor ini biasanya digunakan dalam perancangan detektor gerakan
berbasis PIR. Karena semua benda memancarkan energi radiasi, sebuah gerakan
akan terdeteksi ketika sumber infra merah dengan suhu tertentu (misal: manusia)
melewati sumber infra merah yang lain dengan suhu yang berbeda (misal:
dinding), maka sensor akan membandingkan pancaran infra merah yang diterima
setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan terjadi perubahan
pembacaan pada sensor.
Sensor PIR terdiri dari beberapa bagian yaitu :
- Lensa Fresnel
- Penyaring Infra Merah
- Sensor Pyroelektrik
- Penguat Amplifier
- Komparator
Gambar
2.6 Sistem kerja sensor PIR
2.4 Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang
berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Buzzer terdiri
dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kumparan tersebut dialiri arus
sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau
keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan
dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan
diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan
menghasilkan suara.
Gambar 2.7 Buzzer
2.5 LED
adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan
cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan
keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang
dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang
dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh
mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote
Control perangkat elektronik lainnya.
Gambar 2.8 LED
LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga
menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam
semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada
semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang
diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda
(P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan
berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan
positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan
photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).
Gambar
2.9 Cara kerja LED
LED atau Light Emitting Diode yang memancarkan cahaya ketika dialiri
tegangan maju ini juga dapat digolongkan sebagai Transduser yang dapat mengubah
Energi Listrik menjadi Energi Cahaya.
3. PERANCANGAN ALAT
Dalam
perancangan dalam pembuatan penelitian ini yaitu alat pengaman kandang pada
kebun binatang, terdiri atas perancangan mekanik (hardware) yang meliputi
perancangan elektrik, dan perancangan perangkat lunak (software). Perancangan
ini mempunyai gambaran perancangan hardware, yang didalamnya ada beberapa
rangkaian elektrik yang medukung alat ini.
Gambar 3.1 Perancangan alat
1. Perancangan hardware
Perancangan
dan pembuatan elektrik ini meliputi pembuatan layout PCB untuk LED dan Buzzer serta
wiring pada sensor PIR dan sensor getar.
2. Perancangan software
Untuk
diagram alir, program aplikasi Arduino menggunakan masukan sensor PIR dan sensor getar, dengan luaran
berupa LED dan Buzzer.
Gambar 3.2 Diagram Alir
4. PENGUJIAN ALAT
Kaca
yang sudah dilekatkan dengan sensor getar dipukul untuk mengetahui apakah ada
masukan dari sensor getar, kemudian apabila sensor getar bekerja maka dari
frekuensi getaran yang diterima sensor dikonversi kedalam biner dan diolah oleh
mikroprosessor. Bila nilai yang terbaca sesuai dengan yang sudah diatur pada
program maka LED hijau akan menyala bila nilai getar dibawah 700 dan LED merah
serta buzzer akan aktif bila getar melebihi nilai 700 dan sensor PIR mendeteksi
suatu gerakan.
5. KESIMPULAN
1. Sensor getar piezo-elektrik
bekerja dengan masukan berupa gelombang getaran yang akan menghasilkan output
berupa sinyal analog atau TTL tergantung dari pin output yang digunakan.
2. Sensor PIR bekerja apabila ada suatu objek dengan temperatur yang
sesuai melewati sensor.
3. Penggunaan sensor getar
dan PIR sebagai inputan menggunakan
analog dan digital
4. Hasil yang dihasilkan dari kedua masukan adalah
keluaran LED dan Buzzer yang akan menyala berdasarkan nilai getar yang didapat
dari sensor getar dan terdeteksinya objek yang melewati PIR.
6. DAFTAR PUSTAKA
7.
BIODATA
Nama
penulis,
Achmad
Trisna Yudanto.
Penulis
dilahirkan di Semarang, 3 Juni 1993. Tahun 2013 penulis telah menyelesaikan
pendidikan SMK N 7 Semarang. 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.
3.32.13.0.01.
Nama
penulis,
Dika
Nandi Songraya. Penulis dilahirkan di Semarang, 6 Agustus
1994. Tahun 2013 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA N 1 Boja. 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. 3.32.13.0.08.
Nama
penulis,
Saroful
Ikhsan. Penulis dilahirkan di Jepara, 4 Oktober
1994. Tahun 2013 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA N 1 Pecangan. 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. 3.32.13.0.18.
Tidak ada komentar :
Posting Komentar