Selasa, 02 Januari 2024

MODUL 2 : APLIKASI I/O SEDERHANA (melibatkan timer/interrup/ADC) untuk kontrol air kolam ikan





KONTROL KOLAM IKAN

1. Pendahuluan
[Kembali]

    Dalam era kemajuan teknologi yang pesat, keselamatan dan kontrol mutu air dalam kolam ikan menjadi fokus utama. Salah satu tantangan krusial adalah menjaga kualitas air agar tetap optimal untuk kehidupan ikan. Untuk mengatasi permasalahan ini, penggunaan teknologi sensor menjadi kunci utama. Sensor air, sensor sentuhan, dan sensor turbiditas memainkan peran penting dalam menciptakan solusi yang dapat memonitor, mengontrol, dan memastikan kondisi air kolam ikan tetap dalam batas yang aman bagi kehidupan ikan.

    Dalam eksperimen ini, kami akan mengeksplorasi bagaimana penggabungan sensor air, sensor sentuhan, dan sensor turbiditas dapat membentuk sistem cerdas yang efektif dalam mengelola kualitas air di kolam ikan. Dengan bantuan teknologi Arduino yang terus berkembang, sistem ini tidak hanya mampu memberikan informasi awal terkait perubahan kualitas air, tetapi juga memberikan respons cepat dan tepat guna. Melalui sistem ini, kita dapat memastikan lingkungan yang lebih sehat dan stabil bagi kehidupan ikan dalam kolam, sehingga mendorong kita untuk menciptakan lingkungan yang lebih aman dan terkelola dengan baik dalam budidaya ikan.

2. Tujuan [Kembali]
  1. Memahami prinsip dasar input dan output pada mikrokontroler.
  2. Mampu memahami kontrol air kolam ikan berbasis sensor
  3. Mampu memahami simulasi proteus yang dihubungkan kedalam proteus
3. Alat dan Bahan [Kembali]
A. Alat
  • Power Supply
B. Bahan

  • Motor DC


  • Arduino Uno


  • Sensor Hujan 


  • MCP79411




  • Touch Sensor




4. Dasar Teori [Kembali]


  • Motor DC

Motor terdiri atas 2 bagian utama yaitu stator dan motor. Pada stator terdapat lilitan (winding) atau magnet permanen, sedangkan rotor adalah bagian yang dialiri dengan sumber arus DC. Arus yang melalui medan magnet inilah yang menyebabkan rotor dapat berputar. Arah gaya elektromagnet yang ditimbulkan akibat medan magnet yang dilalui oleh arus dapat ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan.



          


Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur:
• Tegangan dinamo : meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan
• Arus medan : menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan.

Mekanisme Kerja Motor D

Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama
  • Arus listrik dalam medan magnet akan menimbulkan gaya.
  • Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran/loop, maka kedua sisi loop yaitu pada sudut kanan medan magnet akan mendapat gaya pada arah yang berlawanan.
  • Pasangan gaya menghasilkan torsi untuk memutar kumparan.
  • Motor- motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putar yang lebih seragam dari medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan

 

  • Rain Sensor

        Sensor hujan adalah jenis sensor pendetaksi terjadinya hujan atau tidak, yang dapat difungsikan dalam segala aplikasi dalam kehidupan sehari-hari. Dipasaran sensor ini dijual dalam bentuk module sehingga hanya perlu menyediakan kabel jumper.

        Prinsip kerja module sensor ini yaitu pada saat ada air hujan turun dan mengenai panel sensor maka akan terjadi proses elektrolisasi oleh air hujan. Dan karena air hujan termasuk dalam golongan cairan elektrolit yang dimana cairan tersebut akan menghantarkan arus listrik.

        Pada sensor hujan ini terdapat ic komparator yang dimana output dari sensor ini dapat berupa logika high dan low (on atau off). Serta pada modul sensor ini terdapat output yang berupa tegangan pula. Sehingga dapat dikoneksikan ke pin khusus Arduino yaitu Analog Digital Converter.

        Dengan singkat kata, sensor ini dapat digunakan untuk memantau kondisi ada tidaknya hujan di lingkungan luar yang dimana output dari sensor ini dapat berupa sinyal analog maupun sinyal digital. Grafik dari rain sensor yaitu resistansi linear dengan intensitas hujan. semakin banyak intensitas hujan yang mengenai sensor, maka akan semakin turun resistansi dari sensor dan menyebabkan arus mengalir dan sensor ON.

        Sensor mulai mendeteksi dari 188 - 245 tetes/menit. Kemudian, jarak antara sensor dari ON ke OFF adalah rentangan 2- 5 menit, sebagai waktu yang dibutuhkan sensor untuk mengetahui hujan sudah berhenti.


Spesifikasi:

         Vin : DC 5V 9V.

         Radius : 180 derajat.

         Jarak deteksi : 5 7 meter.

         Output : Digital TTL.

         Memiliki setting sensitivitas.

         Memiliki setting time delay.

         Dimensi : 3,2 cm x 2,4 cm x 2,3 cm.

         Berat : 10 gr.

  • MCP79411

MCP79411 adalah modul Real-Time Clock (RTC) yang diproduksi oleh Microchip Technology. Real-Time Clocks adalah perangkat elektronik yang melacak waktu dan tanggal saat ini bahkan ketika sistem utama dimatikan. Berikut adalah gambaran dasar tentang MCP79411 dan prinsip-prinsip dasarnya:

Modul RTC MCP79411:

  1. Fitur:

    • Real-Time Clock/Calendar.
    • Temperature-Compensated Crystal Oscillator (TCXO).
    • Antarmuka I2C.
    • SRAM yang Dijaga oleh Baterai.
    • Alarm dan Timer.
    • Timekeeping saat terjadi kegagalan daya.
    • Trim Digital.
  2. Antarmuka I2C:

    • MCP79411 berkomunikasi dengan mikrokontroler atau perangkat lain menggunakan protokol komunikasi serial I2C.
    • Ini memungkinkan integrasi mudah ke dalam berbagai sistem berbasis mikrokontroler.
  3. Real-Time Clock:

    • Fungsi inti MCP79411 adalah menjaga waktu dan tanggal yang akurat.
    • Ini mencakup osilator kristal untuk menghasilkan pulsa jam.
    • Temperature-Compensated Crystal Oscillator membantu menjaga akurasi timekeeping di berbagai rentang suhu.
  4. Kompensasi Suhu:

    • TCXO mengompensasi perubahan suhu yang dapat memengaruhi akurasi timekeeping.
    • Fitur ini penting untuk aplikasi yang mungkin terpapar suhu yang bervariasi.
  5. Alarm dan Timer:

    • MCP79411 umumnya menyediakan alarm dan timer yang dapat memicu peristiwa tertentu atau membangunkan mikrokontroler pada interval yang telah ditentukan.
  6. Backup Baterai:

    • MCP79411 seringkali menyertakan SRAM yang dijaga oleh baterai, memungkinkan perangkat untuk mempertahankan informasi timekeeping selama pemadaman daya.
  7. Timekeeping saat Terjadi Kegagalan Daya:

    • Modul dapat mendeteksi kegagalan daya dan beralih ke sumber daya cadangan, memastikan timekeeping tanpa gangguan.
  8. Trim Digital:

    • Fungsionalitas trim digital membantu mengkalibrasi jam untuk meningkatkan akurasi dari waktu ke waktu.

Koneksi Dasar:

  • Hubungkan modul MCP79411 ke mikrokontroler menggunakan bus I2C.
  • Gunakan perpustakaan atau kode yang sesuai untuk berkomunikasi dengan MCP79411 melalui antarmuka I2C.
  • Konfigurasi MCP79411 dengan pengaturan timekeeping, alarm, dan fitur lain yang diinginkan.

Implementasi:

  1. Inisialisasi:

    • Atur komunikasi I2C dengan mikrokontroler.
    • Konfigurasikan MCP79411 dengan pengaturan yang diperlukan.
  2. Timekeeping:

    • Baca dan perbarui waktu dan tanggal saat ini sesuai kebutuhan.
  3. Alarm dan Timer:

    • Konfigurasikan alarm atau timer untuk memicu tindakan tertentu dalam sistem Anda.
  4. Backup Baterai:

    • Pastikan bahwa baterai cadangan terhubung dan berfungsi untuk menjaga timekeeping tanpa gangguan selama pemadaman daya.
  5. Trim Digital (jika diperlukan):

    • Kalibrasi jam untuk meningkatkan akurasi dari waktu ke waktu, jika diperlukan.

Ketika menggunakan MCP79411, lihat lembar data dan catatan aplikasi yang disediakan oleh Microchip untuk informasi terperinci tentang pengaturan register, opsi konfigurasi, dan panduan penggunaan. Selalu ikuti praktik yang direkomendasikan untuk operasi yang akurat dan dapat diandalkan dalam aplikasi spesifik Anda.

  • Touch Sensor


Touch Sensor atau Sensor Sentuh adalah sensor elektronik yang dapat mendeteksi sentuhan. Sensor Sentuh ini pada dasarnya beroperasi sebagai sakelar apabila disentuh, seperti sakelar pada lampu, layar sentuh ponsel dan lain sebagainya. Sensor Sentuh ini dikenal juga sebagai Sensor Taktil (Tactile Sensor). Seiring dengan perkembangan teknologi, sensor sentuh ini semakin banyak digunakan dan telah menggeser peranan sakelar mekanik pada perangkat-perangkat elektronik.

Berdasarkan fungsinya, Sensor Sentuh dapat dibedakan menjadi dua jenis utama yaitu Sensor Kapasitif dan Sensor Resistif. Sensor Kapasitif atau Capacitive Sensor bekerja dengan mengukur kapasitansi sedangkan sensor Resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya.

Sensor Kapasitif

Sensor sentuh Kapasitif merupakan sensor sentuh yang sangat populer pada saat ini, hal ini dikarenakan Sensor Kapasitif lebih kuat, tahan lama dan mudah digunakan serta harga yang relatif lebih murah dari sensor resistif. Ponsel-ponsel pintar saat ini telah banyak yang menggunakan teknologi ini karena juga menghasilkan respon yang lebih akurat.

Berbeda dengan Sensor Resistif yang menggunakan tekanan tertentu untuk merasakan perubahan pada permukaan layar, Sensor Kapasitif memanfaatkan sifat konduktif alami pada tubuh manusia untuk mendeteksi perubahan layar sentuhnya. Layar sentuh sensor kapasitif ini terbuat dari bahan konduktif (biasanya Indium Tin Oxide atau disingkat dengan ITO) yang dilapisi oleh kaca tipis dan hanya bisa disentuh oleh jari manusia atau stylus khusus ataupun sarung khusus yang memiliki sifat konduktif.

Pada saat jari menyentuh layar, akan terjadi perubahaan medan listrik pada layar sentuh tersebut dan kemudian di respon oleh processor untuk membaca pergerakan jari tangan tersebut. Jadi perlu diperhatikan bahwa sentuhan kita tidak akan di respon oleh layar sensor kapasitif ini apabila kita menggunakan bahan-bahan non-konduktif sebagai perantara jari tangan dan layar sentuh tersebut.

Sensor Resistif

Tidak seperti sensor sentuh kapasitif, sensor sentuh resistif ini tidak tergantung pada sifat listrik yang terjadi pada konduktivitas pelat logam. Sensor Resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya. Karena tidak perlu mengukur perbedaan kapasitansi, sensor sentuh resistif ini dapat beroperasi pada bahan non-konduktif seperti pena, stylus atau jari di dalam sarung tangan.

Sensor sentuh resistif terdiri dari dua lapisan konduktif yang dipisahkan oleh jarak atau celah yang sangat kecil. Dua lapisan konduktif (lapisan atas dan lapisan bawah) ini pada dasarnya terbuat dari sebuah film. Film-film umumnya dilapisi oleh Indium Tin Oxide yang merupakan konduktor listrik yang baik dan juga transparan (bening).

Cara kerjanya hampir sama dengan sebuah sakelar, pada saat film lapisan atas mendapatkan tekanan tertentu baik dengan jari maupun stylus, maka film lapisan atas akan bersentuhan dengan film lapisan bawah sehingga menimbulkan aliran listrik pada titik koordinat tertentu layar tersebut dan memberikan signal ke prosesor untuk melakukan proses selanjutnya.

Gambar Grafik Sensor Sentuh

5. Percobaan [Kembali]

A. Prosedur
1. Download semua library yang diperlukan dari blog
2. Buka aplikasi proteus dan buat rangkaian sesuai percobaan
3. Masukkan library ke masing-masing rangkaian 
4. Buka aplikasi arduino ide dan masukkan kodingan lalu compile
5. Masukkan kodingan arduino pada rangkaian proteus
6. Jika semua sudah selesai, Jalankan rangkaian 

B. Diagram Blok



C. Rangkaian Simulasi dan Prinsip kerja


D. Flowchart dan Listing Program

Flowchart :




Listing Program :



E. Video Demo

G. Video Simulasi



H. Download

- Rangkaian Simulasi [Klik Disini]
- Video Simulasi [Klik Disini]
- HTML [Klik Disini]
- Program [Klik Disini]

Download Library
Library PIR Sensor [Klik Disini]
Library Touch Sensor [Klik Disini]
- Library Vibration Sensor [Klik Disini]
- Library Arduino [Klik Disini]

Download Datasheet
Datasheet PIR Sensor [Klik Disini]
Datasheet Touch Sensor [Klik Disini]
- Datasheet Vibration Sensor [Klik Disini]
- Datasheet Arduino [Klik Disini]


Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Entri yang Diunggulkan

MODUL 4

Modul 4 [menuju akhir] [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] DAFTAR ISI 1. Pendahuluan 2. Tujuan 3. Alat dan Bahan 4. Dasar Teori 5. Percobaan Percob...