1 TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT KENDALI LAMPU MENGGUNAKAN SENSOR TEPUK BERBASIS ARDUINO UNO Oleh : YULIA MISNI BATUBARA 142411081 PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2017 Universitas Sumatera Utara
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
TUGAS AKHIR
RANCANG BANGUN ALAT KENDALI LAMPU
MENGGUNAKAN SENSOR TEPUK
BERBASIS ARDUINO UNO
Oleh :
YULIA MISNI BATUBARA
142411081
PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
2
LEMBAR PERSETUJUAN
Judul : Rancang Bangun Alat Kendali Lampu
Menggunakan Sensor Tepuk Berbasis arduino Uno
Kategori : Tugas Akhir
Nama : Yulia Misni Batubara
NomorIndukMahasiswa :142411081
Program Studi : Diploma (D-3) Metrologi dan Instrumentasi
Departemen : Fisika
Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatra Utara
Diluluskan di
Medan, 17 Juli 2017
Disetujui Oleh
Ketua Program Studi D-3 Metrologi Dosen Pembimbing
dan Instrumentasi
Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc. (Nama dosen)
NIP: 196607291992032002 NIP:
Universitas Sumatera Utara
3
PERNYATAAN
RANCANG BANGUN ALAT KENDALI LAMPU
MENGGUNAKAN SENSOR TEPUK
BERBASIS ARDUINO UNO
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 17 Juli 2017
Yulia Misni Batubara
142411081
Universitas Sumatera Utara
4
ABSTRAK
Tugas akhir ini memaparkan hasil penelitian tentang rancang bangun prototype
lampu otomatis dengan control suara atau tepukan. Pembuatan alat dilakukan
sebagai salah satu usaha dalam kemajuan teknologi untuk memberikan
kemudahan dan kenyamanan melalui pengembangan sistem otomasi pada rumah
berupa sebuah lampu dengan control tepukan atau suara sebagai saklar On dan
Off. Komponen utama yang digunakan untuk perancangan sistem adalah modul
sensor suara tipe FC-04 yang digunakan sebagai detector suara dan
mikrokontroler Arduino Uno R3 sebagai mikrokontroler, sedangkan perancangan
software menggunakan Arduino IDE. Berdasarkan hasil pengujian, sistem pada
alat yang dibuat mampu menghidupkan dan mematikan lampu secara otomatis
pada saat diberikan suara atau tepukan dengan waktu respon maksimum 1 detik
Kata Kunci : Sensor suara FC-04,Mikrokontroler Arduino Uno R3,LCD (liquid
Crystal Display)
Universitas Sumatera Utara
5
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum warahmatullahi wabarakatuh,
Segala puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang
berjudul “Rancang Bangun Alat Kendali Lampu Menggunakan Sensor Tepuk
Berbasis arduino Uno” dengan lancar. Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu
pernyataan meraih gelar Ahli Madya pada Program D-3 Metrologi dan
Instrumentasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Sumatera Utara. Shalawat dan salam disampaikan kepada junjungan alam Nabi
Muhammad SAW, mudah-mudahan kita semua mendapatkan safaat Nya di
yaumil akhir nanti, Amin.
Tugas akhir ini tidak mungkin tersusun dengan baik dan benar tanpa
adanya bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu pada
kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih serta penghargaan kepada:
1. Seluruh keluarga yang telah memberikan dukungan moral dan moril
selama pembuatan tugas akhir ini.
2. (Nama dosen). selaku Pembimbing yang telah membimbing dan
mengarahkan kepada Penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3. Bapak Dr.Kerista Sebayang, M.S selaku Dekan Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatra Utara .
4. Ibu Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc. selaku Ketua Program Studi D-3
Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
Universitas Sumatera Utara
6
5. Seluruh Staf Pengajar/Pegawai Program Studi Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatra Utara .
6. Rekan D-III Metrologi dan Instrumentasi yang memberikan bantuan
penulisan untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Semoga bantuan dan dukungan yang telah di berikan mendapatkan ridho
dan balasan dari Allah SWT.
Penulis sadar bahwa tugas akhir ini masih banyak kekurangan, namun
penulis berharap tugas akhir ini memberikan kontribusi sekecil apapun bagi
kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi serta wacana bagi mahasiswa D-3
Metrologi dan Instrumentasi.
Akhir kata semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak dan
semoga Allah SWT senantiasa melimpahkan rahmat dan karunia-Nya, Amin.
Medan, 17 Juli 2017
Penulis
Universitas Sumatera Utara
7
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK i
KATA PENGANTAR ii
DAFTAR ISI iv
DAFTAR GAMBAR vii
DAFTAR TABEL viii
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1.Latar Belakang 1
1.2.Rumusan Masalah 1
1.3.Tujuan Penelitian 2
1.4.Batasan Masalah 2
1.5.Metode Penulisan 3
1.6.Sistematika Penulisan 3
BAB II LANDASAN TEORI 5
2.1.SensorSuara FC-04 5
2.1.1. Karakteristik dari Kondensor Mic 6
2.1.1.Sfesifikasi dari Modul Sensor Suara 7
2.2.Mikrokontroler Arduino Uno R3 7
2.2.1. Input & Output 9
2.2.2. Software Arduino 10
2.2.3.Karakter Fisik Arduino 10
2.3. LCD (Liqiud Crystal Display) 11
Universitas Sumatera Utara
8
2.4.Relay 14
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 18
3.1.Waktu dan Tempat 18
3.2. Alatdan Bahan 18
3.3. Spesfikasi Sistem 19
3.4.Rangkaian Perangkat Keras 20
3.4.1. Rangkaian Bagian Input 21
3.4.2. Rangkaian Bagian Output 22
3.5. Software Pemrograman Dan ProgramLampu 24
3.5.1. Software Arduino.cc 1.6.7 24
3.5.2. Program Lampu Kontrol Tepukan 24
3.6. Flowchart Sistem Kerja Lampu dengan Kontrol Tepukan 26
BAB IV PENGUJIAN DAN HASIL 28
4.1.Pengujian Rangkaian Sumber Daya 28
4.2.Pengujian Rangkaian Mikrokontroler Arduino Uno R3 28
4.3.Pengujian Sensor Suara FC-04 29
4.4.Pengujian LCD 31
BAB V PENUTUP 34
5.1.Kesimpulan 34
5.2.Saran 34
DAFTAR PUSATAKA 35
LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
9
DAFTAR GAMBAR
Halaman
2.1.Condensor microphone 5
2.2.Skema Condensor Microphone 6
2.3. Modul Sensor Suara 7
2.4.Arduino Uno R3 11
2.5. LCD 12
2.6.Relay dan Simbol Relay 15
3.1.Diagram Blok System 19
3.2.Rangkaian Bagian Input 21
3.3.Rangkaian Bagian Output 22
3.4.Prototype Lampu Kontrol Tepukan 23
3.5.Software Arduino.cc 24
3.6.Penulisan Program Pada software Arduino 25
3.7. Tampilansaat proses Compile dan Upload 25
3.8. Flowchart Lampu Kontrol Tepukan 26
4.1. Informasi Signature MikrokontrolerArduino Uno R3 28
Universitas Sumatera Utara
10
DAFTAR TABEL
Halaman
2.1.Deskripsi Arduino 8
2.2.Deskripsi Arduino LCD 12
4.1. Data Pengujian Sensor Suara 29
4.2. Data PengujianLCD 31
Universitas Sumatera Utara
11
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Kemajuan teknologi yang sangat pesat memungkinkan adanya berbagai usaha
untuk memberikan kemudahan dan kenyamanan bagi manusia.Salah satu usaha
untuk memberikan kemudahan dan kenyamanan tersebut adalah melalui
pengembangan sistem otomasi pada rumah (Home Automation).Salah satu sistem
otomasi yang dapat diterapkan di rumah adalah sistem yang dapat menyalakan
dan mematikan secara dengan tepukan atau perintah suara. Melalui
pengembangan sistem ini diharapkan penghuni rumah dapat menyalakan dan
mematikan lampu tanpa harus berinteraksi langsung dengan saklar yang terdapat
pada lampu pada umumnya tersebut.
Dengan berlatarbelakngkan akan hal tersebut penulis membuat sebuah lampu
yang dapat dikontrol dengan tepukan atau perintah suara sebagai pengganti saklar
on dan off yang terdapat pada lampu pada umumnya. Apa bila didalam ruangan
atau daerah sekitar lampu tidak terdapat suara yang cukup bising yang terpapar ke
sensor maka lampu tidak akan menyala. Dengan demikian penggunanaan litrik
untuk lampu tersebut akan menjadi lebih hemat karena kebanyakan orang sering
lupa untuk memtikan lampu pada rumah mereka terutama pada bagian kamar.
1.2.Rumusan Masalah
Alat lampu otomatis ini terdiri dari dua bagian utama yaitu sistem perangkat
keras (hardware) dan perangkat lunak (software).Sitem perangkat keras sendiri
Universitas Sumatera Utara
12
terdiri dari rangkaian sumber tegangan, sistem rangkaian sensor dan sistem
rangkaian minimum mikrokontroler arduino uno.Sedangkan bagian software
sendiri adalah bagian pemrograman, software yang digunakan adalah arduino.cc
untuk penulisan dan upload program ke mikrokontroler.Kemudian setiap bagian
bagian sistem dihubnungkan keseluruhan sehingga dihasilkan sebuah prototype
lampu otomatis menggunakan kendali tepukan atau suara.
1.3.Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari dibuatnya alat ini adalah :
1. Untuk merancang dan membuat prototype lampu menggunakan control
tepukan atau suara sebagai saklar On Off.
2. Mengimplementasikan sensor suara FC-04 sebagai detector suara dan
memanfaatkan outputnya untuk mengaktifkan dan mengnonaktifkan relay.
3. Memperkaya pengetahuan penulis dan pembaca tentang Mikrokontroler dan
aplikasinya.
1.4.Batasan Masalah
Agar perancangan yang dibahas dalam tugas akhir ini tidak terlalu luas dan
menyimpang dari topik yang telah ditentukan, maka penulis perlu membatasi
permasalahan sebagai berikut:
1. Perancangan yang dilakukan adalah merancang perangkat keras dan lampu
perangkat lunak sedemikan rupa sehingga dihasilkan sebuah prototypeyang
dikontrol melalui suara atau tepukan.
Universitas Sumatera Utara
13
2. Pembahasan tentang mikrokontroler Arduino Uno R3 hanya sebatas yang
berkaitandenganperancanganini.
3. Pembahasanmengenaiperangkat keras dan perangkat lunak sebatas
teoriumumdanyangberkaitandenganperancanganalat ini saja.
4. Pembahasan cara kerja alat hanya sebatas menurut kebutuhan yang
meliputi analisis rangkaian tiap-tiap blok baik secara perangkat keras
maupunperangkat lunak.
1.5.Metode Penulisan
Adapun metode penulisan yang digunakan dalam menyusun dan menganalisa
proyek ini adalah:
1. Studi literatur yang berhubungan dengan perancanangan dan pembuatan
alat ini.
2. Perencanaan dan pembuatan alat baik software maupun hardware.
3. Analisis dan uji coba fungsi dari kesuluruhan alat.
1.6.Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah penyusunan laporan, maka dalam hal ini penulis
membagi dalam beberapa bab, serta memberikan gambaran secara garis besar isi
dari tiap-tiap bab.
BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini berisikan latar belakang masalah, tujuan dan manfaaat penelitian,
identifikasi masalah, pembatasan masalah, rumusan masalah, metode penelitian,
serta sistematika penulisan.
Universitas Sumatera Utara
14
BAB II : LANDASAN TEORI
Bab ini merupakan landasan teori yang membahas tentang teoriteori yang
mendukung dalam penyelesaian masalah.
BAB III : METODOLOGI PENELITIAN
Meliputi metode, bahan alat, perancangan dan pengambilan data penelitian.
BAB IV : HASIL dan ANALISA
Meliputi hasil uji coba dan pembahasan.
BAB V : KESIMPULAN dan SARAN
Berisikan kesimpulan tentang hasil rancangan yang telah dibuat serta saran dalam
pengembangan rancangan tersebut.
Universitas Sumatera Utara
15
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Sensor Suara FC-04
Sensor suara merupakan sensor yang mensensing besaran suara untuk
diubah menjadi besaran listrik.Sensor ini bekerja berdasarkan besar kecilnya
kekuatan gelombang suara yang diterima.Dimana gelombang suara tersebut
mengenai membran sensor, yang menyebabkan bergeraknya membran sensor
yang memiliki kumparan kecil sehingga menghasilkan besaran listrik.
Kecepatan bergeraknya kumparan kecil tersebut menentukan kuat
lemahnya gelombang listrik yang akan dihasilkan. Salah satu contoh komponen
yang termasuk dalam sensor ini adalah condeser microphone atau mic.Bentuk
fisik dari condeser mic yaitu berbentuk bulat dan memiliki kaki dua, dapat dilihat
seperti gambar dibawah ini.
Gambar 2.1.Condeser Microphone
Condense rmic bekerja berdasarkan diafragma atau
susunan backplate yang harus tercatu oleh listrik membentuk sound-sensitive
capacitor. Gelombang suara yang masuk ke microphone akan menggetarkan
komponen diafragma ini. Letak dari diafragma ditempatkan di depan
sebuah backplate.Susunan dari elemen ini membentuk sebuah kapasitor yang
Universitas Sumatera Utara
16
biasa disebut juga kondenser.Kapasitor memiliki kemampuan untuk menyimpan
muatan maupun tegangan.
Ketika elemen tersebut terisi dengan muatan, medan listrik akan terbentuk
di antara diafragma dan backplate, yang dimana besarnya itu proporsional
terhadap ruang yang terbentuk diantaranya. Variasi akan lebar space antara
diafragma dengan backplate terjadi dikarenakan adanya pergerakan diafragma
relatif terhadap backplate yang disebabkan oleh adanya tekanan suara yang
mengenai diafragma. Hal ini akan menghasilkan sinyal elektrik dari gelombang
suara yang masuk ke condenser microphone.
Gambar 2.2.Skema dari Condeser Microphone
2.1.1 Karakteristik dari Condeser Mic
Susunannya lebih kompleks dibanding dengan jenis microphone lainnya
seperti dibanding dengan dynamic Microphone
Pada frekuensi tinggi, akan menghasilkan suara yang lebih halus dan
natural, serta sensitivitas yang lebih tinggi
Mudah akan mencapai respon frekuensi flat dan memiliki range frekuensi
yang lebih luas
Ukurannya lebih kecil dibanding dengan jenis tipe mikrophone lainnya
Universitas Sumatera Utara
17
Pada pasaran sudah dijual sensor suara menggunakan condeser mic ini dalam
bentuk modul, sehingga mudah dan praktis dalam penggunaannya.
Gambar 2.3.Modul Sensor Suara
2.1.2. Spesifikasi dari Modul Sensor Suara
Sensitivitas dapat diatur (pengaturan manual pada potensiometer)
Condeser yang digunakan memiliki sensitivitas yang tinggi
Tegangan kerja antara 3.3V – 5V
Terdapat 2 pin keluaran yaitu tegangan analog dan Digital output
Sudah terdapat lubang baut untuk instalasi
Sudah terdapat indikator led
2.2. Mikrokontroler Arduino Uno R3
Arduino adalah sebuah board mikrokontroller yang berbasis ATmega328.
Arduino memiliki 14 pin input/output yang mana 6 pin dapat digunakan sebagai
output PWM, 6 analog input, crystal osilator 16 MHz, koneksi USB, jack power,
kepala ICSP, dan tombol reset. Arduino mampu mensupportmikrokontroller;
dapat dikoneksikan dengan komputer menggunakan kabel USB.
Universitas Sumatera Utara
18
Arduino memiliki kelebihan tersendiri disbanding board mikrokontroler
yang lain selain bersifat open source, arduino juga mempunyai bahasa
pemrogramanya sendiri yang berupa bahasa C. Selain itu dalam board arduino
sendiri sudah terdapat loader yang berupa USB sehingga memudahkan kita ketika
kita memprogram mikrokontroler didalam arduino.
Sedangkan pada kebanyakan board mikrokontroler yang lain yang masih
membutuhkan rangkaian loader terpisah untuk memasukkan program ketika kita
memprogram mikrokontroler. Port USB tersebut selain untuk loader ketika
memprogram, bisa juga difungsikan sebagai port komunikasi serial.
Bahasa pemrograman arduino merupakan bahasa C yang sudah
disederhanakan syntax bahasa pemrogramannya sehingga mempermudah kita
dalam mempelajari dan mendalami mikrokontroller.
Tabel 2.1 Deskripsi Arduino
Mikrokontroler ATmega 328
Tegangan pengoprasian 5 V
Tegangan Input yang disarankan 7 – 12 V
Batas Tegangan Input 6 – 20 V
Jumlah pin I/O Digital 14 Pin digital ( 6 diantaranya
menyediakan keluaran PWM
Jumlah pin input Anlag 6 pin
Arus Dc tiap pin I/O 40mA
Arus Dc untuk pin 3,3 V 50mA
Memor Flash 32 KB (ATmega 328) sekitar 0,5
Universitas Sumatera Utara
19
digunakan oleh boarder
SRAM 2 KB (ATmega 328)
EPROM 1 KB (Atmega 328)
2.2.1. Input & Output
Setiap 14 pin digital pada arduino dapat digunakan sebagai input atau
output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead().
Input/output dioperasikan pada 5 volt.Setiap pin dapat menghasilkan atau
menerima maximum 40 mA dan memiliki internal pull-up resistor (disconnected
oleh default) 20-50K Ohm.Beberapa pin memiliki fungsi sebagai berikut :
1 Serial : 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan
mengirim (TX) TTL data serial. Pin ini terhubung pada pin yang
koresponding dari USB ke TTL chip serial.
2 Interupt eksternal : 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasikan untuk trigger
sebuah interap pada low value, rising atau falling edge, atau perubahan
nilai.
3 PWM : 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Mendukung 8-bit output PWM dengan