Kendali Korden Dengan Joystick Berbasis Arduino Uno R3

Kendali Korden Dengan Joystick

Berbasis Arduino Uno R3

Agus Widodo¹, Inge Dyah Ariesta², Luki Anida Mustagfirotul Ulya³, Tiana Asri Maulani⁴, Samuel Beta⁵

Jl. Prof. H. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang, 50275

Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Semarang

Jln. Prof. Sudarto, SH, Ds. Tembalang Semarang 50275

E-mail : aguswidodo1996@gmail.com¹, Ingeariesta25@gmail.com 

², lukianida50@gmail.com³, Tiayana11@gmail.com ⁴, sambetak2@gmail.com⁵

Intisari ─ Untuk mempermudah mengendalikan korden dengan mengatur perputaran sudut korden, maka dalam proyek ini dibuatlah aplikasi Arduino menggunakan masukan joystick, limit Switch dan luaran berupa 2 buah motor dc dan lampu AC, menggunakan joystick sebagai masukan digunakan untuk menentukan gerakan korden, untuk menggerakan korden digunakan motor dc 1, dan untuk mengatur buka tutup korden digunakan motor dc 2, sedangkan Arduino sebagai kontroler dan pemroses sinyal. Limit Switch digunakan sebagai batasan jika korden telah tertutup dan lampu akan menyala.

Kata Kunci : Arduino, Joystick,Limit Switch , Motor DC,Lampu AC.

Abstract ─ To make it easier to control the curtains to adjust the rotation angle of the curtains, so this project was made applications Arduino using feedback joystick,limit switch and outputs in the form of two pieces of dc motor and AC lamp, using a joystick as an input used to determine the movement of the curtain, to drive the drapery use dc motor 1 and to organize open and closed drapery used dc motor 2, while the Arduino as a controller and signal processing.Limit switch used for as limitation if the curtain have to closed and the light will be turning on.

Keywords: Arduino, Joystick,Limit Switch , Motor DC,Lampu AC.

  

  I.          PENDAHULUAN

1.1    Latar Belakang

    Perkembangan teknologi saat ini sangatlah cepat, didukung dengan banyak kebutuhan manusia yang sangat banyak dan kebutuhan untuk mengerjakan sesuatu,Dengan adanya teknologi kinerjamanusia yang semula dikerjakan secaramanualdapat dikerjakan secara otomatis dengan bantuan teknologi. Dalam kehidupan kita sehari-hari dirumah, kita pasti melakukan banyak sekali kegiatan, diantaranya adalah membuka dan menutup korden jendela setiap hari dengan menghampiri jendela tersebut. Mungkin kita sudah terbiasa dengan kegiatan membuka dan menutup korden jendela dengan menghampiri jendela, tetapi ada kalanya kita ingin hal rutin tersebut dapat dikerjakaan secara otomatis, tanpa harus membuka dan menutupnya dengan menghampirinya. Oleh karena itu penulis mencoba membuat solusi alternatif dengan membuat Kendali Korden Dengan Joystick Berbasis Arduino Uno, dengan menggunakan masukan yang berupa joystick sehingga dapat mengatur putaran korden dan menggeser korden tanpa perlu menghampiri korden yang terpasang di jendela.

1.2    Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas akan ditentukan beberapa rumusan masalah yaitu :

1.         Bagaimana cara kerja joystick sebagai masukan ?

2.         Bagaimana cara kerja motor dc sebagai keluaran ?

3.         Apa pengaruh motor dc 1 dan motor dc 2 ?

4.         Bagaimana cara kerja limit switch?

5.         Bagaimana cara kerja lampu AC sebagai keluaran?

1.3    Tujuan

Adapun tujuan dari pembuatan alat ini yaitu

1.   Mempermudah pengaturan korden dengan sistem elektronik

2.   Mengatur perputaran sudut korden sesuai keinginan.

3.   Mengaplikasikan Arduino Uno sebagai kontroler dan pemroses sinyal

4.   Mengaplikasikan joystick sebagai masukan dalam perintah menggerakkan korden

5.  Mengaplikasikan Limit Switch sebagai masukan untuk batas penutupan korden sehingga lampu dapat menyala.

   II.          TINJAUAN PUSTAKA

Untuk mengetahui berbagai komponen dan peralatan yang dibutuhkan, maka disusunlah tinjauan pustaka sebagai acuan dalam merancang dan membuat aplikasi menggunakan mikrokontroler Arduino ini.

1.   ARDUINO UNO

         Arduino Uno adalah papan sirkuit berbasis mikrokontroler AT Mega 328. IC (integrated circuit) ini memiliki 14 input/output digital (6 output untuk PWM), 6 analog input, resonator kristal keramik 16 MHz, Koneksi USB, soket adaptor, pin header ICSP, dan tombol reset. Hal inilah yang dibutuhkan untuk mensupport mikrokontrol secara mudah terhubung dengan kabel power USB atau kabel power supply adaptor AC ke DC atau juga battery. Uno berbeda dari semua board mikrokontrol diawal-awal yang tidak menggunakan chip khusus driver FTDI USB-to-serial. Sebagai penggantinya penerapan USB-to-serial adalah ATmega16U2 versi R2 (versi sebelumnya- AT mega 8U2). Versi Arduino Uno Rev.2 dilengkapi resistor ke  8U2 ke garis ground yang lebih mudah diberikan ke mode DFU.

Untuk keunggulan board Arduino Uno Revision 3 antara lain:

1.    1.0 pinout

ditambahkan pin SDA dan SCL di dekat pin AREF dan dua pin lainnya diletakkan dekat tombol RESET, fungsi IOREF melindungi kelebihan tegangan pada papan rangkaian. Keunggulan perlindungan ini akan kompatibel juga dengan dua jenis board yang menggunakan jenis AVR yang beroperasi pada tegangan kerja 5V dan Arduino Due tegangan operasi 3.3V

2.    Rangkaian RESET yang lebih mantap.

3.    Penerapan ATmega 16U2 pengganti 8U2.

Gambar 1. Arduino Uno R3

Spesifikasi       :

Microcontroller	ATmega328
Operating Voltage	5V
Input Voltage (recommended)	7-12V
Input Voltage (limits)	6-20V
Digital I/O Pins	14 (of which 6 provide PWM output)
Analog Input Pins	6
DC Current per I/O Pin	40 mA
DC Current for 3.3V Pin	50 mA
Flash Memory	32 KB (ATmega328) of which 0.5 KB used by bootloader
SRAM	2 KB (ATmega328)
EEPROM	1 KB (ATmega328)
Clock Speed	16 MHz
Length	68.6 mm
Width	53.4 mm
Weight	25 g

2.   Joystick

Joystick merupakan alat masukan komputer yang berwujud tuas atau tongkat yang dapat bergerak ke segala arah, sedangkan games paddle biasanya berbentuk kotak atau persegi terbuat dari plastik dilengkapi dengan tombol-tombol yang akan mengatur gerak suatu objek dalam komputer. Alat ini dapat mentransmisikan arah sebesar dua atau tiga dimensi ke komputer. Joystick umumnya digunakan sebagai pelengkap untuk memainkan permainan video yang dilengkapi lebih dari satu tombol.

Merupakan sebuah tuas kendali umumnya dikonfigurasi sehingga memindahkan gerakan sinyal tongkat kiri atau kanan sepanjang sumbu X, dan bergerak ke depan (atas) atau belakang (bawah) gerakan sinyal sepanjang sumbu Y.

Gambar 2. Joystick

3.   Motor DC

      Motor DC adalah motor listrik yang memerlukan suplai tegangan arus searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi gerak mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Motor arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung/direct-unidirectional. Motor DC memiliki 3 bagian atau komponen utama untuk dapat berputar sebagai berikut.

Bagian Atau Komponen Utama Motor DC Kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi ruang terbuka diantara kutub-kutub dari utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau  lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet. Current Elektromagnet atau Dinamo. Dinamo yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan beban.

Gambar 3. Motor DC

4.   Modul Relay

Relay adalah suatu peranti yang menggunakan elektromagnet untuk mengoperasikan seperangkat kontak sakelar.  2 Channel Relay  adalah modul 2 buah relay dalam 1 board, modul relay SPDT (Single Pole Double Throw) yang memiliki ketahanan yang baik terhadap arus dan tegangan yang besar. Dengan arus sink 15 mA bisa langsung dari pin mikrokontroler, dengan   Rangkaian proteksi (isolasi, arus kickback) sebagai pengaman , LED indikator untuk menandakan channel yang aktif, Interface standard TTL logic langsung dikendalikan mikrokontroler (Arduino , 8051, AVR, PIC, DSP, ARM, ARM, MSP430, TTL logic).

Apabila kumparan coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya elektromagnet yang kemudian menarik armature untuk berpindah dari posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi terbuka atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, armature akan kembali lagi ke posisi awal (NC). Coil yang digunakan oleh relay untuk menarik kontak poin ke posisi tertutup pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.

Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :

·         Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi tertutup.

·         Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi terbuka.

Gambar 5. Relay

5. Modul Driver Motor DC

MODULE DUAL-H BRIDGE L298 dapat mengontrol 2 buah motor DC atau 1 Motor Stepper Bipolar. Driver motor ini menggunakan IC L298 sebagai driver utama dengan panas yang kecil.

Gambar 6. Driver Motor DC

Prinsip Kerja Rangkaian H . Bridge 

A = B = '0'

   Karena input A dan B mempunyai logika yg sama '0' (0V), maka kedua transistor TIP31 (Q1 & Q2) tidak akan mendapat picuan pada basisnya sehingga transistor bersifat cut-off atau transistor bersifat seperti saklar yg terbuka. Dari rangkaian diatas terlihat pula bahwa kedua TIP 32 (Q3 & Q4) bergantung pada TIP31 dimana basis kedua TIP32 terhubung pada kolektor TIP 31. Jadi, apabila tidak ada arus yg mengalir pada kolektor TIP 31 maka basis TIP 32 juga tidak akan terpicu akibatnya motor tidak akan berputar atau berhenti.

A = '0'; B = '1'

            Saat input A diberi logika '0' (0V) dan input B diberi logika '1' (5V) maka Q2 akan saturasi sedangkan Q1 tetap cut-off. Karena Q2 bersifat saturasi atau seperti saklar yang tertutup maka basis Q3 akan mendapat picuan sehingga Q3 juga bersifat saturasi. Akibatnya arus akan mengalir dengan urutan seperti berikut : Vs - Q3 - motor - Q1 - ground, sehingga motor akan berputar searah jarum  jam. 

A = 1; B = 0

            Saat input A diberi logika '1' (5V) dan input B diberi logika '0' (0V) maka Q1 akan saturasi sedangkan Q2 cut-off. Akibatnya Q4 juga akan menjadi saturasi karena basis Q4 mendapat picuan dari Q1. Sehingga arus akan mengalir dengan urutan seperti berikut : Vs – Q4 - motor – Q1 - ground dan motor akan berputar berlawanan arah jarum jam.

A = B ='1'

Jika kedua input diberi logika '1' secara bersamaan maka akan mengakibatkan semua transistor dalam kondisi saturasi. Secara logika motor tidak akan berputar karena tidak ada beda potensial pada ujung – ujung konektornya. Namun hal ini akan menyebabkan timbulnya panas yang berlebihan pada semua transistor sehingga dapat menyebabkan kerusakan. Oleh karena itu hal ini harus dihindari.

Penerapan rangkaian H. Bridge ini banyak digunakan pada pengaturan motor DC untuk menggerakkan motor secara putar kanan dan putar kiri dengan menggunakan transistor sebagai saklar.

6.      Lampu AC 5 Watt

Lampu adalah adakan sebuah lampu pijar di mana sebuah filamen wolfram disegel di dalam sampul transparan kompak yang diisi dengan gas lembam dan sedikit unsur halogen seperti iodin atau bromin. Putaran halogen menambah umur dari bola lampu dan mencegah penggelapan kaca sampul dengan mengangkat serbuk wolfram dari bola lampu bagian dalam kembali ke filamen. Lampu halogen dapat mengoperasikan filamennya pada suhu yang lebih tinggi dari lampu pijar biasa tanpa pengurangan umur. Lampu ini memberikan efisiensi yang lebih tinggi dari lampu pijar biasa (10-30 lm/W), dan juga memancarkan cahaya dengan suhu warna yang lebih tinggi.

Prinsip operasi

Fungsi dari halogen dalam lampu adalah untuk membalik reaksi kimia penguapan wolfram dari filamen. Pada lampu pijar biasa, serbuk wolfram biasanya ditimbun pada bola lampu. Putaran halogen menjaga bola lampu bersih dan keluaran cahaya tetap konstan hampir seumur hidup. Pada suhu sedang, halogen bereaksi dengan wolfram yang menguap, halida wolfram(V) bromin yang terbentuk dibawa berputar oleh pengisi gas lembam. Pada suatu saat ini akan mencapai daerah bersuhu tinggi (filamen yang memijar), di mana ini akan berpisah, melepaskan wolfram dan membebaskan halogen untuk mengulangi proses. Untuk membuat reaksi tersebut, suhu keseluruhan bola lampu harus lebih tinggi daripada lampu pijar biasa. Bola lampu harus dibuat dari kuarsa leburan atau gelas dengan titik lebur tingi seperti alumina. Karena gelas kuarsa sangat kuat, tekanan gas dapat ditingkatkan, sehingga mengurangi laju penguapan dari filamen, memungkinkan untuk beroperasi pada suhu yang lebih tinggi untuk umur yang sama, sehingga menambah efisiensi dan keluaran cahaya. Wolfram yang diuapkan dari bagian filamen yang lebih panas tidak selalu dikembalikan pada tempatnya semula, jadi bagian tertentu dari filamen menjadi sangat tipis dan akhirnya gagal. Regenerasi juga mungkin dilakukan dengan fluorin, tetapi reaksi kimianya terlalu kuat sehingga bagian lain dari bola lampu ikut direaksikan.

7.      Limit Switch

Limit switch merupakan jenis saklar yang dilengkapi dengan katup yang berfungsi menggantikan tombol. Prinsip kerja limit switch sama seperti saklar Push ON yaitu hanya akan menghubung pada saat katupnya ditekan pada batas penekanan tertentu yang telah ditentukan dan akan memutus saat saat katup tidak ditekan. Limit switch termasuk dalam kategori sensor mekanis yaitu sensor yang akan memberikan perubahan elektrik saat terjadi perubahan mekanik pada sensor tersebut. Penerapan dari limit switch adalah sebagai sensor posisi suatu benda (objek) yang bergerak. Simbol limit switch yang di tunjukan pada gambar berikut.

Gambar 8. limit switch

Limit switch umumnya digunakan untuk Memutuskan dan menghubungkan rangkaian menggunakan objek atau benda lain. Menghidupkan daya yang besar, dengan sarana yang kecil. Sebagai sensor posisi atau kondisi suatu objek. Prinsip kerja limit switch diaktifkan dengan penekanan pada tombolnya pada batas/daerah yang telah ditentukan sebelumnya sehingga terjadi pemutusan atau penghubungan rangkaian dari rangkaian tersebut. Limit switch memiliki 2 kontak yaitu NO (Normally Open) dan kontak NC (Normally Close) dimana salah satu kontak akan aktif jika tombolnya tertekan.  Konstruksi dan simbol limit switch dapat dilihat seperti gambar di bawah. Konstruksi Dan Simbol Limit Switch Saklar Push ON Saklar merupakan komponen elektronika yang berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan dua titik atau lebih dalam suatu rangkaian elektronika. Salah satu jenis saklar adalah saklar Push ON yaitu saklar yang hanya akan menghubungkan dua titik atau lebih pada saat tombolnya ditekan dan pada saat tombolnya tidak ditekan maka akan memutuskan dua titik atau lebih dalam suatu rangkaian elektronika.

 

III.     PERANCANGAN ALAT

3.1 Perangkat Keras dan Rangkaian Elektronika

Adapun komponen yang digunakan adalah :

1.   Arduino Uno R3

2.   Joystick

3.   Motor DC (2 buah)

4.   Driver motor

5.   Modul Relay

6.   Modul Driver Motor

7.   Limit Switch

8.   Lampu AC 5 Watt

3.2 Blok Diagram Hubungan

      Komponen Utama

      Berikut ini adalah diagram blok aplikasi ARDUINO UNO R3 menggunakan masukan joystick dengan keluaran motor dc.

Gambar 9. Diagram Blok 

3.3 Diagram Alir

 Gambar 10. Diagram Alir Sistem

Gambar 12. Diagram Alir Program

3.4 Pengawatan  

Gambar 13. Pengawatan

 VI. PEMBAHASAN

4.1 Cara Kerja Alat

Analog joystick akan mendapatkan tegangan sumber 5 volt kemudian mengalir melalui dua buah pembagi tegangan, output ini disebut x-axis dan y-axis yang akan berubah tegangannya apabila joystick digerakkan baik ke atas, bawah, kanan ataupun kiri, output ini berupa sinyal analog yang kemudian masuk ke  Arduino. Dalam kasus ini untuk memudahkan pembacaan perlu dilakukan pengkondisian sinyal berupa ADC, ADC ini sudah jadi satu dengan Arduino sehingga tidak perlu tambahan komponen lain.

Kemudian output dari Arduino ini diproses menuju modul driver motor DC yang berupa IC L298D. Driver ini kemudian akan menggerakkan motor DC baik secara forward maupun reverse.

Terdapat limit switch sebagai batas korden telah tertutup, input limit switch yang digunakan NO ( Normally Open) dan C (comm) , setelah korden menutup sepenuhnya, input limit switch di proses agar lampu AC 5 Watt menyala.

4.2       Hasil Percobaan

 

Pada proyek kali ini cuma bisa menggerakkan korden dengan joystick sumbu x-axis dan y axis yaitu geser kanan dan kiri korden serta buka tutup korden  menggunakan keluaran motor dc.

VIDEO dokumentasi Proyek Arduino 

 

V.  PENUTUP

Kesimpulan :

Setelah melakukan percobaan, maka didapatkan kesimpulan yaitu sebagai berikut :

1.   Joystick sebagai masukan berfungsi untuk menentukan gerakan pada keluaran motor dc untuk menggerakkan korden.

2.   Motor DC 1 digunakan sebagai keluaran untuk menggeser korden baik geser  

      kanan ataupun geser kiri dan Motor DC 2 sebagai keluaran penggerak buka tutup         korden,

3.   Gerakan Motor DC  ditentukan oleh posisi joystick, Saat joystick geser kanan kiri maka  Motor DC 1 akan forward / reverse. Saat Joystick geser atasbawah , maka motor DC 2 akan forward / reverse.

4.  Limit Switch digunakan saklar sentuh (batas ketika korden telah tertutup sepenuhnya) , aktif rendah dengan menggunakan input pull up.

5.   Saat limit switch ON (LOW) maka lampu akan menyala.

Referensi

[1] http://mazayamari.blogspot.co.id

[2] http://belajararm.blogspot.co.id

[3] http://fitri-fitriani27.blogspot.com

Nama penulis : Agus Widodo. Penulis lahir di Grobogan tanggal 24 Agustus 1996. Telah menempuh pendidikan formal di SDN 3 Candisari (lulus tahun 2008), SMPN 7 Purwodadi (lulus tahun 2011), SMKN 1 Purwodadi (lulus tahun 2014). Saat ini sedang menempuh pendidikan diploma (D3) di Politeknik Negeri Semarang (Polines) pada Program Studi D3 Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.14.0.02 Apabila ada kritik, saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini bisa menghubungi melalui email :

Aguswidodo1996@gmail.com 

Nama penulis : Inge Diah Ariesta. Penulis lahir di Semarang tanggal 25 Maret 1996. Telah menempuh pendidikan formal di SDN Bulusan 01 Semarang (lulus tahun 2008), SMPN 27 Semarang (lulus tahun 2011), SMAN 4 Semarang (lulus tahun 2014). Saat ini sedang menempuh pendidikan diploma (D3) di Politeknik Negeri Semarang (Polines) pada Program Studi D3 Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.14.0.11 Apabila ada kritik, saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini bisa menghubungi melalui email :

Ingeariesta25@gmail.com 

Nama penulis : Luki Anida Mustagfirotul Ulya. Penulis lahir di Salatiga, 21 April 1997. Telah menempuh pendidikan formal di SD N Karanggondang (lulus tahun 2008), SMP N 3 Pabelan (lulus tahun 2011), SMK Telekomunikasi Tunas Harapan (lulus tahun 2014). Saat ini sedang menempuh pendidikan diploma (D3) di Politeknik Negeri Semarang (Polines) pada Program Studi D3 Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.14.0.14. Apabila ada kritik, saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini bisa menghubungi melalui email : lukianida50@gmail.com

Nama penulis : Tiana Asri Maulani. Penulis lahir di Grobogan, 5 Januari 1996. Telah menempuh pendidikan formal di SD N Medani (lulus tahun 2008), SMP N 1 Tegowanu (lulus tahun 2011), SMKN 5 Semarang (lulus tahun 2014). Saat ini sedang menempuh pendidikan diploma (D3) di Politeknik Negeri Semarang (Polines) pada Program Studi D3 Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.14.0.23. Apabila ada kritik, saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini bisa menghubungi melalui email : Tiayana11@gmail.com

===========================================================

LAMPIRAN :

1. Gambar Pengawatan                            => Klik Download
2. Download File Laporan.DOCx            => Klik Download
3. Download File Laporan.PDF               => Klik  Download
3. Download Jurnal.PDF                          => Klik Download
4. Download Jurnal.DOCx                       => Klik Download
5. Download File.PPTx                            => Klik Download
6. Download Program tiraijoystick.ino    => Klik Download
7. Download Diagram Alir Global           => Klik Download
8. Download Diagram Alir Detail            => Klik  Download

=======================================================================