MODUL 1

[menuju akhir]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

Percobaan

Percobaan

a. Prosedur

b. Handware

c. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

d. Flowchart dan Listing Program

e. Video Simulasi

f. Download File

Ruang kendali pada Rumah Tahanan

Pendahuluan [KEMBALI]

Ruang kendali pada Rumah Tahanan memainkan peran integral dalam memastikan keamanan, tata kelola, dan pengawasan yang efektif di lingkungan penahanan. Fasilitas ini dirancang dengan canggih untuk menanggulangi tantangan keamanan yang kompleks di dalamnya. Ruang kendali menjadi pusat pengendalian di mana teknologi dan personil keamanan bekerja bersinergi untuk menjaga keamanan dan menjalankan operasional sehari-hari.

Pentingnya ruang kendali tidak hanya terletak pada pengawasan fisik, tetapi juga pada pengelolaan data, identifikasi individu, dan respons terhadap situasi darurat. Sistem yang terintegrasi dengan baik dan personil yang terlatih adalah kunci keberhasilan dalam menciptakan lingkungan yang aman dan teratur di rumah tahanan.

TUJUAN [KEMBALI]

Memenuhi tugas Mikrroprosesor dan Mikrokontroler
Menjelaskan prinsip kerja Sensor gas Sensor flame dan sensor getar
Mensimulasikan rangkaian

ALAT DAN BAHAN [KEMBALI]

1. Alat

1. Power Supply

2. Voltmeter DC

2. Bahan

1. Arduino

Spesifikasi :

2. Sensor Gas

Spesifikasi :

3. Sensor Getar

Spesifikasi :

4. LCD

Spesifikasi :

5. Flame Sensor

6. Ground

7. PCF8574

8. Potensiometer

Spesifikasi :

Type: Rotary a.k.a Radio POT
Available in different resistance values like 500Ω, 1K, 2K, 5K, 10K, 22K, 47K, 50K, 100K, 220K, 470K, 500K, 1 M.
Power Rating: 0.3W
Maximum Input Voltage: 200Vdc
Rotational Life: 2000K cycles

9. Switch

Spesifikasi :

10. Jumper

DASAR TEORI [KEMBALI]

1. Arduino

Kontruksi

Arduino adalah platform perangkat keras (hardware) yang dirancang untuk memudahkan pengembangan dan prototyping proyek-proyek elektronik. Ini terdiri dari papan sirkuit cetak berukuran kecil yang dilengkapi dengan mikrokontroler dan sejumlah pin input/output yang dapat digunakan untuk menghubungkan sensor, aktuator, dan komponen elektronik lainnya.

Mikrokontroler pada papan Arduino adalah otak utama yang mengontrol berbagai komponen yang terhubung dengannya. Papan Arduino biasanya dilengkapi dengan berbagai macam varian mikrokontroler dari berbagai produsen, seperti ATmega yang diproduksi oleh Microchip Technology. Meskipun demikian, Arduino lebih sering dikaitkan dengan platform open-source yang dikelola oleh Arduino.cc.

Arduino memiliki beberapa komponen utama yang membentuk papan sirkuit mikrokontroler. Berikut adalah penjelasan tentang komponen-komponen utama Arduino:

Mikrokontroler: Ini adalah otak utama dari Arduino yang melakukan semua operasi pengolahan data dan kontrol. Arduino menggunakan mikrokontroler sebagai pusat kendali, yang berfungsi untuk membaca input, menjalankan kode program, dan mengontrol output. Beberapa varian Arduino menggunakan mikrokontroler dari berbagai produsen, seperti ATmega yang diproduksi oleh Microchip Technology.
Pin I/O: Arduino memiliki sejumlah pin input/output (I/O) yang digunakan untuk menghubungkan sensor, aktuator, dan komponen lainnya. Pin ini bisa berfungsi sebagai input untuk membaca data dari sensor atau output untuk mengontrol aktuator. Ada pin digital dan pin analog. Pin digital dapat berupa input atau output dengan nilai logika 0 (LOW) atau 1 (HIGH), sementara pin analog digunakan untuk membaca nilai analog seperti sensor suhu atau cahaya.
Papan Sirkuit: Papan Arduino adalah substrat fisik tempat semua komponen terhubung. Papan ini biasanya terbuat dari bahan tahan lama dan dilengkapi dengan jalur tembaga yang menghubungkan komponen-komponen elektronik.
Konektor USB: Banyak varian Arduino dilengkapi dengan konektor USB. Ini memungkinkan Anda untuk menghubungkan papan Arduino ke komputer, sehingga Anda dapat mengunggah kode program ke mikrokontroler dan berkomunikasi dengan papan melalui koneksi serial.
Catu Daya: Arduino memerlukan catu daya untuk beroperasi. Ini bisa berasal dari komputer melalui kabel USB atau dari sumber daya eksternal seperti baterai atau adaptor listrik. Beberapa papan Arduino memiliki regulator tegangan yang memungkinkan papan menerima berbagai tingkat tegangan masukan.
Konektor Listrik: Arduino umumnya memiliki pin header atau konektor yang memungkinkan Anda untuk menghubungkan kabel atau kawat ke pin I/O. Ini memudahkan Anda dalam menghubungkan sensor, aktuator, dan komponen lainnya ke papan Arduino.
Kristal Osilator: Kristal osilator digunakan untuk menghasilkan sinyal osilasi yang diperlukan oleh mikrokontroler untuk menjalankan perhitungan waktu dan operasi lainnya.
Tombol Reset: Tombol reset memungkinkan Anda untuk mengulang proses booting papan Arduino atau menghentikan eksekusi program yang sedang berjalan.
Indikator LED: Beberapa varian Arduino memiliki indikator LED yang terhubung ke pin tertentu. LED ini dapat diatur dalam kode program untuk memberi tahu status atau kondisi papan, seperti aktif atau dalam mode tidur.

Semua komponen ini bekerja bersama-sama untuk menciptakan platform Arduino yang kuat dan serbaguna untuk mengembangkan berbagai proyek elektronik dan pemrograman.

2. Sensor Gas

Gas Sensor (MQ2) adalah sensor yang berguna untuk mendeteksi kebocoran gas baik pada rumah maupun industri. Sensor ini sangat cocok untuk mendeteksi H2, LPG, CH4, CO, Alkohol, Asap atau Propane. Karena sensitivitasnya yang tinggi dan waktu respon yang cepat, pengukuran dapat dilakukan dengan cepat. Sensitivitas sensor dapat disesuaikan dengan potensiometer.

gambar grafik

3. Vibration Sensor

Sensor module SW-420 adalah sensor untuk mendeteksi getaran, cara kerja sensor ini adalah dengan menggunakan 1 buah pelampung logam yang akan bergetar ditabung yang berisi 2 elektroda ketika modul sensor menerima getaran / shock. Terdapat 2 output yaitu digital output (0 dan 1) dan analog output (tegangan) [2].

3. LCD

LCD (Liquid Crystal Display) adalah jenis tampilan visual yang menggunakan kristal cair untuk menghasilkan gambar. LCD bekerja berdasarkan sifat optis dari kristal cair yang dapat dikendalikan untuk memblokir atau mengizinkan cahaya melalui mereka.Layar LCD terdiri dari sel-sel piksel yang dapat mengubah orientasi kristal cairnya untuk mengatur jumlah cahaya yang melewati setiap piksel.Banyak LCD memerlukan sumber cahaya belakang (backlight) untuk membuat gambar terlihat. Backlight dapat menggunakan lampu fluoresen atau lampu LED. Prinsip kerja

Prinsip kerja Liquid Crystal Display (LCD) melibatkan penggunaan lapisan kristal cair yang dapat diatur untuk mengendalikan transmitansi cahaya. LCD terdiri dari dua substrat kaca yang menyandwich lapisan kristal cair di antara mereka. Setiap substrat dilapisi dengan elektroda transparan, dan lapisan kristal cair memiliki kemampuan untuk mengubah orientasi molekulnya secara responsif terhadap medan listrik yang diaplikasikan. Ketika tegangan diterapkan pada elektroda, molekul kristal cair mengalami perubahan orientasi, mengubah sifat optik dan transmitansi cahaya melalui lapisan tersebut. Dengan mengatur orientasi molekul pada setiap piksel menggunakan rangkaian elektroda yang terorganisir secara teratur, LCD mampu menampilkan gambar atau teks dengan mengontrol jumlah cahaya yang melewati setiap piksel.

4. Flame sensor

Dalam suatu proses pembakaran pada pembangkit listrik tenaga uap, flame detector dapat mendeteksi hal tersebut dikarenakan oleh komponen-komponen pendukung dari flame detector. Sensor nyala api ini mempunyai sudut pembacaan sebesar 60 derajat, dan beroperasi normal pada suhu 25 – 85 derajat Celcius. Adapun unit flame detector dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

1. Pin1 (pin VCC): Suplai tegangan dari 3.3V ke 5.3V

2. Pin2 (GND): Ini adalah pin ground

3. Pin3 (AOUT): Ini adalah pin keluaran analog (MCU.IO)

4. Pin4 (DOUT): Ini adalah pin keluaran digital (MCU.IO)

Spesifikasi

1. Keluaran = Digital (D0)

2. Output Digital: 0 dan 1

3. Tegangan operasi: 3.3V hingga 5V

4. Format keluaran: Output digital (TINGGI / RENDAH)

5. Rentang deteksi panjang gelombang: 760nm hingga 1100nm

6. Menggunakan komparator LM393

7. Sudut deteksi: sekitar 60 derajat

8. Sensitivitas yang dapat disesuaikan melalui potensiometer

9. Arus Keluaran Maksimum: 15 mA

10. Indikator lampu LED: daya (merah) dan output switching digital (hijau)

11. Api yang lebih ringan mendeteksi jarak 80cm

Cara kerja flame detector mampu bekerja dengan baik untuk menangkap nyala api untuk mencegah kebakaran, yaitu dengan mengidentifikasi atau mendeteksi nyala apiyang dideteksi oleh keberadaan spectrum cahaya infra red maupun ultraviolet dengan menggunakan metode optic kemudian hasil pendeteksian itu akan diteruskan ke Microprosessor yang ada pada unit flame detector akan bekerja untuk membedakan spectrum cahaya yang terdapat pada api yang terdeteksi tersebut dengan sistem delay selama 2-3 detik pada detektor ini sehingga mampu mendeteksi sumber kebakaran lebih dini dan memungkinkan tidak terjadi sumber alarm palsu.

Pada sensor ini menggunakan tranduser yang berupa infrared (IR) sebagai sensing sensor. Tranduser ini digunakan untuk mendeteksi akan penyerapan cahaya pada panjang gelombang tertentu, yang memungkinkan alat ini untuk membedakan antara spectrum cahaya pada api dengan spectrum cahaya lainnya seperti spectrum cahaya lampu, kilatan petir, welding arc, metal grinding, hot turbine, reactor, dan masih banyak lagi.

5.Potensio Meter

Pada dasarnya bagian-bagian penting dalam Komponen Potensiometer adalah :

· Penyapu atau disebut juga dengan Wiper

· Element Resistif

· Terminal

6. PCF8574

Ekspander input/output (I/O) 8-bit ini untuk dua saluran bus dua arah (I2C) dirancang untuk 2,5-V hingga 6-V pengoperasian VCC. Perangkat PCF8574 menyediakan tujuan umum ekspansi I/O jarak jauh untuk sebagian besar mikrokontroler keluarga melalui I Antarmuka 2C [jam serial (SCL), data serial (SDA)]. Perangkat ini memiliki fitur I/O kuasi-dua arah 8-bit port (P0–P7), termasuk output terkunci dengan kemampuan penggerak arus tinggi untuk menggerakkan LED secara langsung. Setiap I/O kuasi-dua arah dapat digunakan sebagai input atau output tanpa menggunakan kontrol arah data sinyal. Saat dihidupkan, I/O tinggi. Dalam mode ini, hanya sumber arus ke VCC yang aktif.

Jenis-jenis Potensiometer

1. Potensiometer Slider, yaitu Potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara menggeserkan Wiper-nya dari kiri ke kanan atau dari bawah ke atas sesuai dengan pemasangannya. Biasanya menggunakan Ibu Jari untuk menggeser wiper-nya.

2. Potensiometer Rotary, yaitu Potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara memutarkan Wiper-nya sepanjang lintasan yang melingkar. Biasanya menggunakan Ibu Jari untuk memutar wiper tersebut. Oleh karena itu, Potensiometer Rotary sering disebut juga dengan Thumbwheel Potentiometer.

3. Potensiometer Trimmer, yaitu Potensiometer yang bentuknya kecil dan harus menggunakan alat khusus seperti Obeng (screwdriver) untuk memutarnya. Potensiometer Trimmer ini biasanya dipasangkan di PCB dan jarang dilakukan pengaturannya.

Fungsi-fungsi Potensiometer

· Sebagai pengatur Volume pada berbagai peralatan Audio/Video seperti Amplifier, Tape Mobil, DVD Player.

· Sebagai Pengatur Tegangan pada Rangkaian Power Supply

· Sebagai Pembagi Tegangan

· Aplikasi Switch TRIAC

· Digunakan sebagai Joystick pada Tranduser

· Sebagai Pengendali Level Sinyal

PERCOBAAN [KEMBALI]

a) Prosedur

Download library yang diperlukan pada bagian download dalam blog.
Buka proteus yang sudah diinstal untuk membuat rangkaian.
Tambahkan komponen seperti Arduino, sensor, dan perangkat lainnya lalu susun menjadi rangkaian.
Buka Arduino IDE yang sudah diinstal.
Di Arduino IDE, pergi ke menu "File" > "Preferences".Pastikan opsi
"Show verbose during compile" dicentang untuk mendapatkan informasi detail saat kompilasi.
Salin kode program Arduino pada blog kemudian tempelkan program tadi ke Arduino IDE.
Kompilasikan kode dengan menekan tombol "Verify" di Arduino IDE.
Cari dan salin path file HEX yang dihasilkan selama proses kompilasi.
Kembali ke Proteus dan pilih Arduino yang telah Anda tambahkan di rangkaian.
Buka opsi "Program File" dan tempelkan path HEX yang telah Anda salin dari Arduino IDE.
Jalankan simulasi di Proteus.

b) Diagram blok

c) Rangkaian Simulasi dan Prinsip kerja

Rangkaian saat mati

Rangkaian Saat hidup

Terdapat tiga sensor yaitu vibration sensor, gas sensor, dan flame sensor, serta terdapat 8 switch spdt, dan motor, apabila sensor vibration mendeteksi adanya getaran, maka sensor ini akan berlogika high, dan muncul tulisan pada lacar LCD bahwa gempa terdeteksi, kemudian apabila gas sensor berlogika high maka akan muncul tulisan pada layar LCD bahwa asap terdeteksi, lalu apabila flame sensor berlogika high maka akan muncul tulisan terjadi kebakaran pada layar LCD. masing masing switch berfungsi untuk membuka pintu, apabila switch 1 berlogika high maka akan memutar motor yang akan membuka pintu 1, lalu ketika pintu 1 terbuka maka muncul tulisan pada layar LCD "pintu 1 terbuka", begitu juga untuk switch 2 untuk pintu 2 dan seterusnya sampai switch 8 untuk pintu 8,

d) Flowchart dan Program

Flowchart

Program Aktive Function Flowchart

Listing Code

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

const int vibrationSensorPin = 2; // Pin untuk sensor getaran
const int gasSensorPin = 3; // Pin untuk sensor gas
const int flameSensorPin = 4; // Pin untuk sensor flame
const int doorSwitchPins[] = {5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12}; // Pin untuk 8 tombol switch SPDT
const int motorPin = 13; // Pin untuk motor
const int numDoors = 8;

// Specify the I2C address for  LCD module
const int lcdAddress = 0x27; // Adjust this based on your LCD address
// Specify the columns and rows of your LCD
const int lcdColumns = 16;
const int lcdRows = 2;

LiquidCrystal_I2C lcd(lcdAddress, lcdColumns, lcdRows); // Alamat I2C dan konfigurasi pin LCD

void setup() {
  Serial.begin(9600);

  Wire.begin(); // Initialize I2C commuyournication

  // Inisialisasi pin untuk sensor getaran
  pinMode(vibrationSensorPin, INPUT);

  // Inisialisasi pin untuk sensor gas
  pinMode(gasSensorPin, INPUT);

  // Inisialisasi pin untuk sensor flame
  pinMode(flameSensorPin, INPUT);

  // Inisialisasi pin untuk tombol switch pintu
  for (int i = 0; i < numDoors; ++i) {
    pinMode(doorSwitchPins[i], INPUT_PULLUP);
  }

  // Inisialisasi pin untuk motor
  pinMode(motorPin, OUTPUT);

  lcd.init(); // Initialize the LCD with the default address
  lcd.backlight(); // Turn on the backlight
  lcd.print("Initializing...");
}

void loop() {
  // Baca nilai dari sensor getaran
  int vibrationValue = digitalRead(vibrationSensorPin);

  // Baca nilai dari sensor gas
  int gasValue = digitalRead(gasSensorPin);

  // Baca nilai dari sensor flame
  int flameValue = digitalRead(flameSensorPin);

  // Baca input dari tombol switch pintu
  for (int i = 0; i < numDoors; ++i) {
    if (digitalRead(doorSwitchPins[i]) == HIGH) {
      openDoor(i + 1); // Karena array dimulai dari 0, tambahkan 1
      delay(200); // Debouncing
    }
  }

  // Tampilkan informasi di LCD berdasarkan deteksi sensor
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("Gempa: ");
  lcd.print(vibrationValue == HIGH ? "Terdeteksi" : "Normal");

  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Asap: ");
  lcd.print(gasValue == HIGH ? "Terdeteksi" : "Normal");

  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Kebakaran: ");
  lcd.print(flameValue == HIGH ? "Terdeteksi" : "Normal");

  delay(1000); // Interval pemantauan
}

void openDoor(int doorNumber) {
  // Implementasikan logika untuk membuka pintu berdasarkan nomor pintu
  Serial.print("Membuka pintu ");
  Serial.println(doorNumber);

  // Logika kontrol motor untuk membuka pintu
  digitalWrite(motorPin, HIGH);
  delay(2000); // Tunggu 2 detik (sesuaikan dengan kebutuhan)
  digitalWrite(motorPin, LOW);

  // Tampilkan informasi di LCD bahwa pintu terbuka
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("Pintu ");
  lcd.print(doorNumber);
  lcd.print(" terbuka");

  delay(2000); // Tampilkan informasi selama 2 detik
}