MODUL PENGONTROL TIRAI DAN LAMPU DASAR PANGGUNG DENGAN SUARA MENGGUNAKAN ARDUINO R3

MODUL PENGONTROL TIRAI DAN LAMPU DASAR PANGGUNG DENGAN SUARA MENGGUNAKAN ARDUINO R3

Ady Septian Nugroho¹, Lailatul Septiani², Muhammad Iqbal Kresno Usodo³, Samuel Beta⁴

Mahasiswa¹ dan Dosen⁴Program Studi Teknik Elekrtonika Jurusan Teknik Elektro

Politeknik Negeri Semarang

Jalan Prof. Soedarto, Tembalang, Semarang, Indonesia

E-mail :¹adyseptian9@gmail.com;²lailatulseptiani77@gmail.com ;³iqbalkresno123@gmail.com; ⁴sambetak2@gmail.com

· Abstrak—Model Pengontrol tirai dan lampu dasar panggung ini merupakan model kontrol menggunakan Bluetooth. Model Pengontrol tirai ini dapat memudahkan manusia dalam kegiatan sehari-hari, manusia tidak perlu repot membuka tirai setiap hari karna alat ini akan bekerja secara otomatis dengan suara. Model panggung ini mempermudah membuka tirai dan setting pencahayaan pada panggung. Pada pembuatan alat ini menggunakan komponen-komponen yang telah dibagi dalam tiga bagian utama, yaitu masukan, proses dan luaran. Komponen masukannya yaitu: suara, Kemudian pada bagian proses atau pengolahan data yang digunakan Mikrokontroler ARDUINO UNO R3 tipe ini memiliki Bluetooth Specification v2.0+EDR, Frequency:  2.4GHz ISM band, Modulation:  GFSK(Gaussian Frequency Shift Keying), Emission power:  ?4dBm, Class 2,  Sensitivity:  ?-84dBm at 0.1% BER, Speed: Asynchronous:  2.1Mbps(Max) / 160 kbps, Synchronous: 1Mbps/1Mbps, Security:  Authentication and encryption, Profiles:  Bluetooth serial port, Power supply: +3.3VDC 50mA, Working temperature: -20 ~ +75 Centigrade, Dimension: 3.57cm x 1.52cm.  Ini cukup untuk digunakan dalam mengontrol komponen yang banyak dalam model alat ini. Pada bagian luaran yaitu: motor langkah (Stepper) untuk pengendali pergerakan tirai.

Kata kunci :ARDUINO UNO R3, Bluetooth, Stepper Motor.

Abstract - Model controller basic stage curtain and lights a control model using the Voice. The curtain controller models can facilitate people in daily activities, people no longer need to open the curtains every day because these tools will work automatically with Voice. This stage models facilitate opening the curtains and setting the stage lighting. In making this tool using components that have been divided into three main parts, namely input, process and output. Component inputs, namely: the Bluetooth (voice), then in the process or processing data used Microcontroller ARDUINO UNO R3 this type has Bluetooth Specification v2.0+EDR, Frequency:  2.4GHz ISM band, Modulation:GFSK(Gaussian Frequency Shift Keying), Emission power:  ?4dBm, Class 2,  Sensitivity:  ?-84dBm at 0.1% BER, Speed:

Asynchronous:  2.1Mbps(Max) / 160 kbps, Synchronous: 1Mbps/1Mbps, Security:  Authentication and encryption, Profiles:  Bluetooth serial port, Power supply: +3.3VDC 50mA, Working temperature: -20 ~ +75 Centigrade, Dimension: 3.57cm x 1.52cm., programmable via USB. It's enough to be used in the control of many components in the model this tool. On the outcome, namely: a stepper motor (stepper) for controlling the movement of a curtain.

Keywords: ARDUINO UNO R3, Bluetooth, Stepper Motor.

I. PENDAHULUAN

Sistem kendali secara otomatis di bidang ilmu pengetahuan dan teknologi belakangan ini berkembangan dengan pesat. Dengan adanya kemajuan di bidang ilmu pengetahuan dan teknologi menghasilkan inovasi baru yang berkembang menuju lebih baik. Hal ini dapat dilihat jangkauan aplikasinya mulai dari rumah tangga hingga peralatan yang canggih pada panggung pentas seni.

Model Pengontrol tirai dan lampu dasar panggung ini merupakan model kontrol menggunakan Suara. Alat ini menggunakan 1 buah motor Stepper sebagai penggerak utama, 1 buah bluetooth sebagai masukan, dan 1 buah board ARDUINO UNO R3 sebagai programable kontrol gerak alat berdasarkan perintah yang dibuat.

Kami membuat suatu model untuk mempermudah membuka tirai dan setting pencahayaan pada panggung.

II. TEORI DASAR SISTEM

A. Driver Motor Stepper

Rangkaian driver motor stepper merupakan rangkaian “open collector”, dimana output rangkaian ini terhubung dengan ground untuk mencatu lilitan-lilitan motor stepper. Arus keluaran mikrokontroler tidak dapat menggerakkan motor stepper. Maka diperlukan driver untuk mencatub arus motor stepper. Dengan menggunakan chip IC ULN2003 sebagai stepper motor driver. ULN2003 adalah sebuah IC yang berupa darlington array sebanyak 7 buah. Berikut ini adalah gambar IC ULN 2003. ULN2003 mempunyai arus keluaran sampai 500 mA. Pada saat ketujuh driver tersebut ON, IC ini dapat mencatu daya sampai 230 W (350 mA x 95 V). ULN2003 mempunyai resistor input serial yang dapat dipilih untuk operasi TTL atau CMOS 5 V.

Gambar 2.3 Pengendali Motor Langkah (Stepper Motor)

Tabel 2.1 Pengendali Motor Langkah (Stepper Motor)

Step	A	B	C	D
1	1	0	0	0
2	0	1	0	0
3	0	0	1	0
4	0	0	0	1

B. Motor Stepper

Motor stepper adalah perangkat elektromekanis yang bekerja dengan mengubah pulsa elektronis menjadi gerakan mekanis diskrit. Motor stepper bergerak berdasarkan urutan pulsa yang diberikan kepada motor. Karena itu, untuk menggerakkan motor stepper diperlukan pengendali motor stepper yang membangkitkan pulsa-pulsa periodik. Penggunaan motor stepper memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan penggunaan motor DC biasa. Keunggulannya antara lain adalah :

1. Sudut rotasi motor proporsional dengan pulsa masukan sehingga lebih mudah diatur.

2. Motor dapat langsung memberikan torsi penuh pada saat mulai bergerak.

3. Posisi dan pergerakan repetisinya dapat ditentukan secara presisi.

4. Memiliki respon yang sangat baik terhadap mulai, stop dan berbalik (perputaran).

5. Sangat realibel karena tidak adanya sikat yang bersentuhan dengan rotor seperti pada motor DC.

6. Dapat menghasilkan perputaran yang lambat sehingga beban dapat dikopel langsung ke porosnya.

7. Frekuensi perputaran dapat ditentukan secara bebas dan mudah pada range yang luas.

Gambar 2.4 Bentuk fisik Motor Stepper28BYJ-48

Spesifikasi:

· Model No: 28BYJ-48.

· Unipolar Stepper with 0.1" Spaced 5-pin Cable Connector.

· 8 Steps Per Revolution.

· 1/64 Geared Down Reduction.

· 5V DC Suggested Operation.

· Weight: 37 g.

· Dimensions: 28mm diameter, 20mm tall not including 9mm shaft with 5mm diameter.

· 9" / 23 cm long cable.

· Holding Torque: 150 gram-force*cm, 15 N*mm/ 2 oz-force*in.

· Shaft: 5mm diameter flattened.

C. LED (Light Emitting Dioda)

LED (Light Emitting Dioda) adalah dioda yang dapat memancarkan cahaya pada saat mendapat arus bias maju (forward bias). LED (Light Emitting Dioda)  dapat memancarkan cahaya karena menggunakan dopping galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda diata dapat menhasilkan cahaya dengan warna yang berbeda. LED (Light Emitting Dioda) merupakann salah satu jenis dioda, sehingga hanya akan mengalirkan arus listrik satu arah saja. LED akan memancarkan cahaya apabil diberikan tegangan listrik dengan konfigurasi forward bias. Berbeda dengan dioda pada umumnya, kemampuan mengalirkan arus pada LED (Light Emitting Dioda) cukup rendah yaitu maksimal 20 mA. Apabila LED (Light Emitting Dioda)  dialiri arus lebih besar dari 20 mA maka LED akan rusak, sehingga pada rangkaian LED dipasang sebuah resistor sebgai pembatas arus. Simbol dan bentuk fisik dari LED (Light Emitting Dioda) dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 2.5 Simbol dan bentuk fisik LED

D. Arduino Uno

Arduino Uno adalah papan mikrokontroler berbasis ATmega328 yang memiliki 14 pin digital input/output (di mana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, clock speed 16 MHZ, koneksi USB, jack listrik, header ICSP, dan tornbol reset. Board ini menggunakan daya yang terhubung ke komputer dengan kabel USB atau daya eksternal dengan adaptor AC-DC atau baterai.

Spesifikasi Arduino Uno :

Mikrokontroler ATmega328

Catu Daya 5V

Teganan Input (rekomendasi) 7-12V

Teganan Input (batasan) 6-20V

Pin I/O Digital 14 (of which 6 provide PWM output)

Pin Input Analog 6

Arus DC per Pin I/O 40 mA

Arus DC per Pin I/O untuk PIN 3.3V 50 mA

Flash Memory 32 KB (ATmega328) dimana 0.5 KB digunakan oleh bootloader

SRAM 2 KB (ATmega328)

EEPROM 1 KB (ATmega328)

Clock Speed 16 MHz

Mikrokontroler kita membuat program untuk mengendalikan berbagai komponen elektronika. Program yang kita buat dengan bahasa pemrograman didownload ke mikrokontroler, yang kemudian mikrokontroler akan bekerja sesua dengan program yang kita buat.

Dan dengan Arduino Uno itu sendiri lebih memudahan pernggunanya untuk membuat berbagai hal yang berkaitan dengan mikrokontroler, karena didalamnya sudah tersedia yang dibutuhkan oleh mikrokontroler.

Contohnya yang dapat dibuat dengan Arduino antara lain, untuk membuat robot, mengontrol motor stepper, pengatur suhu, mesin gate turnstile, display LCD, dan masih banyak lagi contoh yang lainnya. 

Gambar 8. Arduino UNO

E. Bluetooth HC-05

Bluetooth Module HC-05 merupakan module komunikasi nirkabel pada frekuensi 2.4GHz dengan pilihan koneksi bisa sebagai slave, ataupun sebagai master. Sangat mudah digunakan dengan mikrokontroler untuk membuat aplikasi wireless. Interface yang digunakan adalah serial RXD, TXD, VCC dan GND. Built in LED sebagai indikator koneksi bluetooth. 

Tegangan input antara 3.6 ~ 6V, jangan menghubungkan dengan sumber daya lebih dari 7V. Arus saat unpaired sekitar 30mA, dan saat paired (terhubung) sebesar 10mA. 4 pin interface 3.3V dapat langsung dihubungkan ke berbagai macam mikrokontroler (khusus Arduino, 8051, 8535, AVR, PIC, ARM, MSP430, etc.). Jarak efektif jangkauan sebesar 10 meter, meskipun dapat mencapai lebih dari 10 meter, namun kualitas koneksi makin berkurang.

Bluetooth protocal:  Bluetooth Specification v2.0+EDR

Frequency:  2.4GHz ISM band

Modulation:  GFSK(Gaussian Frequency Shift Keying)

Emission power:  ?4dBm, Class 2

Sensitivity:  ?-84dBm at 0.1% BER

Speed: Asynchronous:  2.1Mbps(Max) / 160 kbps, Synchronous: 1Mbps/1Mbps

Security:  Authentication and encryption

Profiles:  Bluetooth serial port

Power supply: +3.3VDC 50Ma

Working temperature: -20 ~ +75 Centigrade

Dimension: 3.57cm x 1.52cm

III. METODOLOGI PENELITIAN

A. Langkah-langkah Perancangan

Langkah perancangan alat ini yaitu perancangan elektronik yang meliputi semua tahap dari pengerjaan yang berhubungan

langsung dengan rangkaian, diantaranya adalah:

1. Membuat gambaran permasalahan sistem model pengontrol tirai dan lampu dasar panggung yang sesungguhnya agar dapat di implementasikan pada alat ini. Menentukan algoritma yang sesuai untuk menyelesaikan masalah yang terjadi pada sistem.

2. Membuat konsep untuk memilih komponen yang akan digunakan dalam perancangan model pengontrol tirai dan lampu dasar panggung.

1. Pemodelan sistem berdasarkan komponen yang telah ditentukan.

2. Analisis dan pengujian alat agar dapat bekerja sesuai dengan yang diinginkan.

A. Perancangan Blok Diagram

Model Pengontrol Tirai dan Lampu dasar panggung dengan suara menggunakan ARDUINO UNO R3 merupakan sistem yang terintegrasi dari beberapa komponen penunjang, yang mana komponen penunjang tersebut terbagi menjadi 3 bagian yaitu, bagian input yaitu Bluetooth, kemudian yang kedua adalah bagian unit pemproses disini penulis menggunakan Mikrokontroler ARDUINO UNO R3 sebagai kontroler utama,  untuk bagian ketiga adalah bagian  output  bagian ini merupakan bagian yang dikontrol oleh mikrokontroler yaitu motor stepper, sedangkan bagian yang terakhir adalah bagian supply  tegangan dan arus untuk sistem.

Gambar 3.1 Blok Diagram Rancang Bangun Sistem berdarkan I/O Komponen

B. Cara Kerja Sistem

Perancangan proses alur kerja sistem diharapkan mampu menjadikan sistem pengontrolan tirai dan lampu dasar panggung menggunakan suara yang dibuat dapat berjalan dengan baik. Alur kerja sistem yang dibuat sebagai garis besarnya saja untuk mempermudah dalam penulisan kode program dan pembuatan  flowchart  sistem nantinya. Sistem akan bekerja jika ARDUINO UNO R3 telah mendapatkan  supply  tegangan dan arus sebesar 5 volt. Berikut penjelasan cara kerja sistem :

1. Saat bluetooth menginisialisasi suara “ buka “ maka tirai terbuka.

2. Saat bluetooth menginisialisasi suara “ tutup “maka tirai tertutup.

3. Saat bluetooth menginisialisasi suara “ satu “ maka tampil lampu variasi 1.

4. Saat bluetooth menginisialisasi suara “ dua “ maka tampil lampu variasi 2.

5. Saat bluetooth menginisialisasi suara “ tiga “ maka tampil lampu variasi 3.

6. Saat bluetooth menginisialisasi suara “ empat “ maka tampil lampu variasi 4.

7. Saat bluetooth menginisialisasi suara “ lima “ maka tampil lampu variasi 5.

8. Saat bluetooth menginisialisasi suara “ enam “ maka tampil lampu variasi 6.

9. Saat bluetooth menginisialisasi suara “ tujuh “ maka tampil lampu variasi 7.

10. Saat bluetooth menginisialisasi suara “ delapan “ maka tampil lampu variasi 8.

11. Saat bluetooth menginisialisasi suara “ sembilan “ maka semua lampu mati.

12. Model pengontrolan tirai dan lampu dasar panggung pada model ini merupakan bagian sistem yang memanfaatkan penggunaan motor stepper sebagai penggerak.

C. Flowchart Sistem

Alur kerja program akan  menjelaskan aliran kerja perangkat software dalam mengendalikan kerja hardware, sehingga dapat dikatakan bahwa perangkat software memberikan  peranan yang besar pada sistem, telah dijelaskan sebelumnya bahwa program yang digunakan oleh penulis adalah program ARM NUC120RD2BN dengan metode NUVOTON. Alur kerja alat atau flowchart merupakan bahan acuan bagi penulis didalam proses pembuatan kode-kode program.  Gambar  3.2adalah gambar flowchart sistem.

Gambar 3.2 Flowchart Sistem kartu parkir jurusan menggunakan sensor warna

D. Pemodelan Sistem Kontrol Tirai dan Lampu dasar panggung dengan Suara

Pada tahap perancangan rangkaian, proses dimulai dari pemodelan panggung yakni pembuatan kotak dan pemilihan komponen elektronika yang digunakan. Berupa miniatur panggung berukuran 40 cm x 30 cm x 25 cm. Pada model panggung ini terdapat 3 led sebagai lampu pencahayaan atas panggung dan 5 led sebagai lampu pencahayaan dasar panggung. Penggerak tirai ini dirancang dengan menggunakan satu buah motor stepper yang bekerja otomatis berdasarkan suara yang diinisialisasi. Dengan memanfaatkan penggunaan bluetooth untuk membentuk satu sistem kompleks (Identifikasi dan Otomatisasi) diantara keduanya.. Berdasarkan komponen - komponen penyusun model tirai dan lampu dasar panggung maka bagan model panggung dapat digambarkan seperti dibawah ini.

Gambar 3.3 Hasil Perancangan Pemodelan Sistem Kontrol Tirai dan Lampu dasar panggung

I. PENGUJIAN DAN ANALISA

A. Proses Kerja Kontrol Tirai Panggung

Setelah melaksanakan proses pengerjaan alat, dihasilkan dua buah kotak untuk menjalankan alat ini. Kotak yang pertama adalah digunakan sebagai wadah berbagai rangkaian-rangkaian elektronika seperti driver motor stepper serta tempat untuk meletakan mikrokontroler ARDUINO UNO R3.

Gambar 3.4 Kotak Pengendali / rangkaian elektronika

              1. Saat bluetooth menginisialisasi suara “ buka “ maka tirai terbuka.

Gambar 3.5 Hasil Bluetooth menginisialisasi suara “ buka “ maka tirai akan membuka

2. kemudian saat bluetooth menginisialisasi suara “ tutup “ maka tirai akan menutup.

Gambar 3.6 Hasil Bluetooth menginisialisasi suara “ tutup “ maka tirai akan menutup

B. Proses Pengujian Lampu Variasi dengan Suara

Pada model panggung ini menggunakan bluetooth untuk membuka menutup tirai panggung dan variasi lampu dasar panggung. Suara yang digunakan untuk variasi lampu yaitu suara satu sampai sembilan. Berikut adalah tampilan lampu variasi saat Bluetooth menginisialisasi  suara :

1.  Hasil Bluetooth menginisialisasi suara “ satu “ maka lampu tampil variasi 1.

2. Hasil Bluetooth menginisialisasi suara “ dua “ maka tampil lampu variasi 2

3. Hasil Bluetooth menginisialisasi suara “ tiga “tampil lampu variasi 3.

4. Hasil Bluetooth menginisialisasi suara “ empat “ maka tirai akan membuka tampil lampu variasi 4.

5. Hasil Bluetooth menginisialisasi suara “ lima “ maka tampil lampu variasi 5.

6. Hasil Bluetooth menginisialisasi suara “ enam “tampil lampu variasi 6.

7. Hasil Bluetooth menginisialisasi suara “ tujuh “tampil lampu variasi 7. 

8. Hasil Bluetooth menginisialisasi suara “ delapan “ semua lampu akan tampil variasi 8. 

9. Hasil Bluetooth menginisialisasi suara “ sembilan “ semua lampu akan mati.

I. SIMPULAN

Berdasarkan perancangan dan pengujian “Model Pengontrol Tirai dan Lampu dasar panggung dengan Suara menggunakan ARDUINJO UNO R3” dapat dapat disimpulkan sebagai berikut:

1. Rancang bangun Model Pengontrol Tirai dan Lampu dasar panggung dengan Suara menggunakan ARDUINO UNO R3 berhasil beroperasi dengan baik.

2. Struktur Rancang bangun dapat dibuat dengan mengkombinasikan    mikrokontroller, Suara dan motor stepper.

3. Struktur mikrokontroller dengan pin yang dapat berfungsi sebagai jalur input/output memudahkan perancangan dan pengolahan data untuk pengendalian sistem secara menyeluruh.

daftar pustaka

[1] Workshop Indonesia., Training Nuvoton NuMicro, Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember, 2014.

[2] Bishop,Owen, Dasar-Dasar Elektronika, Jakarta : Erlangga, 2004.

[3]  Dheni Hamdani, Mohammad Iqbal, Skom.,MMSI (2007) “Alat Pembuka Dan Penutup Tirai Otomatis Dengan Mengunakan Sensor Cahaya”.

[4] Azizah Noor Ahmad, Andhi Darmawan (2011) “Purwarupa Sistem Otomasi Buka Tutup Tirai Berbasis Light Dependent Resistor”.

[5] Eko Sugiharto, Muhammad Ichsan Ansory, Vinasthika Andewi Hermawati, (2012) “Pengontrol Tirai dengan RF Remote”.

Nama Penulis Ady Septian Nugroho. Penulis dilahirkan di Salatiga, tanggal 9 September 1996. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN 01 Rowosari Kab.Semarang, SMP 9 Salatiga, dan SMA Negeri 3 Salatiga. Tahun 2014 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2014 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. 3.32.14.3.02. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa melalui via email: adyseptian9@gmail.com

Nama Penulis Lailatul Septiani. Penulis dilahirkan di Kendal, tanggal 24 September  1996. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN 01 Wonoplumbon, SMPN 23 Semarang, dan SMAN 13 Semarang. Tahun 2014 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2014 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. 3.32.14.3.12 Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa melalui via email: lailatulseptiani77@gmail.com

Nama Penulis Muhammad Iqbal Kresno Usodo. Penulis dilahirkan di Semarang pada tanggal 16 Agustus 1996. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN 01 Boyolali, SMPN 3 Boyolali, dan SMAN 1 Boyolali. Tahun 2014 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2014 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. 3.32.14.3.15. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, dapat menghubungi email: iqbalkresno123@gmail.com

Lihat Program                     -- klik disini

Lihat Power Point               -- klik disini

Lihat Laporan                      -- klik disini

Lihat Diagram Pengawatan -- klik disini
Lihat Jurnal                         --klik disini