PEMBUKA PINTU LOCKER 4 PINTU MENGGUNAKAN KEYPAD

Isnaini Mustaqimah¹, Rezky Saiful Hidayat¹, Samuel BETA.²

¹Mahasiswa dan ²Dosen Program Studi Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro,

Politeknik Negeri Semarang

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

E-mail : isnaininen@gmail.com, dayatrezky@gmail.com, sambetak2@gmail.com

Intisari -- Dalam membuka dan menutup pintu locker dibutuhkan alat yang dapat bekerja secara otomatis yaitu dengan menggunkan keypad. Maka dalam penelitian ini dibuatlah aplikasi ARM NUC120 menggunakan masukan keypad 4x4 dengan luaran LCD 16x2, Limit sitch, servo dan LED.

Kata Kunci : ARM NUC120, Keypad 4x4, LCD 16x2, Limit Switch, Servo, LED

Abstract— In opening and closing the locker door needed a tool that can work automatically, namely by using the keypad. So in this study made NUC120 ARM applications using 4x4 keypad input to output LCD 16x2, Limit switch, servo and LED.

Keyword : ARM NUC120, Keypad 4x4, LCD 16x2, Limit Switch, Servo, LED

1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Seiring dengan perkembangan teknologi dan ilmu pengetahuan, akhir-akhir ini bidang elektronika mengalami kemajuan yang pesat. Dengan kemajuan tersebut, membuat manusia selalu berusaha memanfaatkan teknologi yang ada untuk mempermudah kehidupannya. Di era ini masih banyak terdapat pengunci pintu Locker yang menggunakan pengunci konvensional, oleh karena itu kami membuat indikator buka dan tutup pintu locker otomatis menggunakan keypad sebagai modul pembelajaran.

1.2 Tujuan

Tujuan pembuatan alat ini adalah :

1. sebagai modul pembelajaran.

2. Sebagai alat pembuka dan penutup pintu menggunakan keypad.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang, akan ditentukan beberapa rumusan masalah, yaitu :

1. Bagaimana cara kerja keypad?

2. Bagaimana cara memasukkan sandi sebagai pembuka dan penutup pintu locker?

1.3 Pembatasan Masalah

Adapun yang membatasi alat ini adalah :

1. Membuka dan menutup 4 pintu locker menggunakan keypad (sandi)

2. Menggunakan 8 LED sebagai indikator buka dan tutup pintu, serta motor servo sebagai pengunci locker

1.4 Metodologi

Target proyek ini menjalankan program yang dapat diimplementasikan langsung terhadap alat. Langkah - langkah pembuatan Proyek ARM dapat didefinisikan sebagai berikut :

1. Studi pustaka alat dan bahan

2. Perancangan perangkat lunak dan program

3. Implementasi program

4. Pengujian perangkat lunak dan perangkat keras

5. Analisa

6. Laporan

2. TINJAUAN PUSTAKA

Penjelasan dan uraian teori penunjang yang digunakan dalam membuat alat ini diperlukan untuk mempermudah pemahaman tentang cara kerja rangkaian maupun dasar-dasar perencanaan pembuatan alat.

2.1 ARM NUC120

Prosesor ARM sering kali ditemukan pada hampir disemua smart phone ataupun tablet. Prosesor ini terkenal memiliki pemrosesan data yang cepat serta hemat daya. Prosesor ARM Cortex-M0 didesain khusus untuk digunakan pada aplikasi mikrokontroler. Sehingga membuat mikrokontroler yang berbasiskan ARM Cortex-M0 sangat cocok untuk pengembangan aplikasi berbasis mikrokontroler.

ARM NUC120 Board merupakan modul pengembangan mikrokontroler NUC120RD2BN yang berbasis CPU ARM Cortex-M0 dari Nuvoton. Modul ini dapat bekerja dengan kecepatan CPU sampai dengan 48 MHz. Modul ini juga telah dilengkapi dengan bootloader internal, sehingga tidak diperlukan lagi device program eksternal. Pemrograman melalui bootloader bisa dilakukan dengan menggunakan koneksi USB.

Spesifikasi :

Berbasis mikrokontroler NUC120RD2BN (64 KB APROM, 8 KB SRAM, 4 KB Data Flash, CPU ARM Cortex-M0).
Terintegrasi dengan cystal eksternal 12 MHz.
Terintegrasi dengan osilator 32.768 kHz sebagai sumber clock RTC.
Memiliki 1x port USB.
Memiliki 1 port RS-485.
Memiliki 3 kanal UART dengan level tegangan TTL 3.3VDC / 5VDC.
Tersedia port USB yang berfungsi untuk antarmuka serial sekaligus menuliskan program mikrokontroler, sehingga tidak membutuhkanprogrammer eksternal.
Memiliki port Serial Wire Debug untuk proses debuging dan programming.
Memiliki 45 jalur GPIO.
Terintegrasi dengan sensor suhu internal.
Memiliki port input 8 kanal ADC 10-bit.
Bekerja pada level tengan 3,3VDC / 5VDC dengan arus maksimum 800mA.
Input catu daya untuk board : 6,5VDC - 12VDC / 3,3VDC - 5VDC.

Perlengkapan :

1x DT-ARM NUC120 Board.
1x Kabel USB.
1x DVD yang berisi kumpulan manual, skema rangkaian, prosedur testing , program pendukung, serta situs offline Innovative Electronics.

CaraPengoperasian:

1. Menerapkan perangkat lunak CooCox CoIDE pada komputer.

2. Menerapkan perangkat lunak NuMicro ISP Programming Tool pada computer.

3. Mengatur konfigurasi konektor pada board NUC120RD2BN untuk menetukan sumber, antaralain:

Pengaturan Konektor PSU-SLCT(J3),VOUT_SLCT(J4), dan USB-PWR(J5)
	· Vin dari catudaya sebesar 6-12V dan masuk ke terminal J2. · Tegangan Operasi VCC di PORT GPIO = 3.3VDC.
	· Vin dari catudaya sebesar 6-12V dan masuk ke terminal J2. · Tegangan Operasi VCC di PORT GPIO = 5VDC.
	· Vin dari catudaya sebesar 3.3-5V dan masuk ke terminal J1. · Tegangan Operasi VCC di PORT GPIO = Vin · J4 diabaikan.
	· Vin dicatudayakan dari USB. · Tegangan Operasi VCC di PORT GPIO = 5VDC. · J3 dan J4 diabaikan.

4. Mengatur konfigurasi jumper pada board NUC120RD2BN menjadi mode pemrograman dengan USB, antaralain:

5. Membuat program pada CooCox CoIDE.

6. Mengunggah program yang telah jadi ke NUC120RD2BN melalui NuMicro ISP Programming Tool, antara lain:

· Menghubungkan dengan cara mengklik seperti gambar dibawah.

· Memasukkan program.

· Mengunggah program.

7. Memulai pengoperasian program cara mengubah konfigurasi konektor menjadi,

8. Menekan tombol reset maka program mulai berjalan.

2.2 Keypad 4x4

Keypad berfungsi sebagai interface antara perangkat (mesin) elektronik dengan manusia atau dikenal dengan istilah HMI (Human Machine Interface). Matrix keypad 4×4 memiliki konstruksi atau susunan yang simple dan hemat dalam penggunaan port mikrokontroler. Konfigurasi keypad dengan susunan bentuk matrix ini bertujuan untuk penghematan port mikrokontroler karena jumlah key (tombol) yang dibutuhkan banyak pada suatu sistem dengan mikrokontroler. Konstruksi matrix keypad 4×4 untuk mikrokontroler dapat dibuat seperti pada gambar berikut.

Konstruksi matrix keypad 4×4 diatas cukup sederhana, yaitu terdiri dari 4 baris dan 4 kolom dengan keypad berupas saklar push buton yang diletakan disetiap persilangan kolom dan barisnya. Rangkaian matrix keypad diatas terdiri dari 16 saklar push buton dengan konfigurasi 4 baris dan 4 kolom. 8 line yang terdiri dari 4 baris dan 4 kolom tersebut dihubungkan dengan port mikrokontroler 8 bit. Sisi baris dari matrix keypad ditandai dengan nama Row1, Row2, Row3 dan Row4 kemudian sisi kolom ditandai dengan nama Col1, Col2, Col3 dan Col4. Sisi input atau output dari matrix keypad 4×4 ini tidak mengikat, dapat dikonfigurasikan kolom sebagi input dan baris sebagai output atau sebaliknya tergantung programernya.

2.3 LCD

LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik.

Pin, kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu LCD (Liquid Cristal Display) diantaranya adalah :

Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan menggunakan LCD (Liquid Cristal Display) dapat dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit.
Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan jenis data yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low menunjukan yang masuk adalah perintah, sedangkan logika high menunjukan data.
Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data, sedangkan high baca data.
Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.
Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini dihubungkan dengan trimpot 5 Kohm, jika tidak digunakan dihubungkan ke ground, sedangkan tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt.

2.4 LED

Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya.

LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.

LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).

2.5 LIMIT SWITCH

Limit switch (saklar pembatas) adalah saklar atau perangkat elektromekanis yang mempunyai tuas aktuator sebagai pengubah posisi kontak terminal (dari Normally Open/ NO ke Close atau sebaliknya dari Normally Close/NC ke Open). Posisi kontak akan berubah ketika tuas aktuator tersebut terdorong atau tertekan oleh suatu objek. Sama halnya dengan saklar pada umumnya, limit switch juga hanya mempunyai 2 kondisi, yaitu menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik. Dengan kata lain hanya mempunyai kondisi ON atau Off.

Namun sistem kerja limit switch berbeda dengan saklar pada umumnya, jika pada saklar umumnya sistem kerjanya akan diatur/ dikontrol secara manual oleh manusia (baik diputar atau ditekan). Sedangkan limit switch dibuat dengan sistem kerja yang berbeda, limit switch dibuat dengan sistem kerja yang dikontrol oleh dorongan atau tekanan (kontak fisik) dari gerakan suatu objek pada aktuator, sistem kerja ini bertujuan untuk membatasi gerakan ataupun mengendalikan suatu objek/mesin tersebut, dengan cara memutuskan atau menghubungkan aliran listrik yang melalui terminal kontaknya.

2.6 MOTOR SERVO

Motor servo adalah sebuah perangkat atau aktuator putar (motor) yang dirancang dengan sistem kontrol umpan balik loop tertutup (servo), sehingga dapat di set-up atau di atur untuk menentukan dan memastikan posisi sudut dari poros output motor. motor servo merupakan perangkat yang terdiri dari motor DC, serangkaian gear, rangkaian kontrol dan potensiometer. Serangkaian gear yang melekat pada poros motor DC akan memperlambat putaran poros dan meningkatkan torsi motor servo, sedangkan potensiometer dengan perubahan resistansinya saat motor berputar berfungsi sebagai penentu batas posisi putaran poros motor servo.

Motor servo dikendalikan dengan memberikan sinyal modulasi lebar pulsa (Pulse Wide Modulation / PWM) melalui kabel kontrol. Lebar pulsa sinyal kontrol yang diberikan akan menentukan posisi sudut putaran dari poros motor servo. Sebagai contoh, lebar pulsa dengan waktu 1,5 ms (mili detik) akan memutar poros motor servo ke posisi sudut 90⁰. Bila pulsa lebih pendek dari 1,5 ms maka akan berputar ke arah posisi 0⁰ atau ke kiri (berlawanan dengan arah jarum jam), sedangkan bila pulsa yang diberikan lebih lama dari 1,5 ms maka poros motor servo akan berputar ke arah posisi 180⁰ atau ke kanan (searah jarum jam). Lebih jelasnya perhatikan gambar dibawah ini.

Ketika lebar pulsa kendali telah diberikan, maka poros motor servo akan bergerak atau berputar ke posisi yang telah diperintahkan, dan berhenti pada posisi tersebut dan akan tetap bertahan pada posisi tersebut.

Jika ada kekuatan eksternal yang mencoba memutar atau mengubah posisi tersebut, maka motor servo akan mencoba menahan atau melawan dengan besarnya kekuatan torsi yang dimilikinya (rating torsi servo). Namun motor servo tidak akan mempertahankan posisinya untuk selamanya, sinyal lebar pulsa kendali harus diulang setiap 20 ms (mili detik) untuk menginstruksikan agar posisi poros motor servo tetap bertahan pada posisinya.

3. METODE PEMBUATAN ALAT

Dalam perancangan dalam pembuatan penelitian ini yaitu pembuka dan penutup pintu locker, terdiri atas perancangan mekanik (hardware) yang meliputi perancangan elektrik, dan perancangan perangkat lunak(software). Perancangan ini mempunyai gambaran perancangan hardware, yang didalamnya ada beberapa rangkaian elektrik yang medukung alat ini.

Gambar 3.1 Perancangan alat

1. Perancangan hardware

Perancangan dan pembuatan elektrik ini meliputi perangkaian Keypad, LCD dan LED. Keypad ini memiliki 8 buah pin output. LCD menggunakan 8 buah pin, 1 buah pin sebagai VCC dan 1 pin sebagai ground. LED yang digunakan adalah 8 buah, 4 buah limit switch dan 4 buah motor servo.

2. Perancangan software

Untuk diagram alir, program aplikasi COOCOX menggunakan masukan keypad 4x4, keluaran LCD 16x2, 8 buah LED, 2 buah limit switch, dan 4 buah motor servo.

Gambar 3.2 Diagram Alir

4. PENGUJIAN ALAT

Dalam proyek yanng kami buat, perlu diuji untuk menentukan keakuratan alat sebagai alat deteksi, adapun langkah - langkah cara pengujian yang akan kami lakukan adalah :

1. Mengupload program ke alat yang dibuat, apakah sudah sesuai dengan yang diinginkan atau belum.

2. Menguji alat sesuia cara kerja

5. KESIMPULAN

1. Keypad 4x4 digunakan untuk memilih locker dan memasukkan sandi

2. Penggunaan output LCD sebagai tampilan utama

3. Penggunaan output LED sebagai indikator buka tutup pintu locker.

4. Penggunaan limit switch digunakan untuk mengetahui keadaan pintu membuka atau menutup

5. Motor servo digunakan untuk pengunci pintu locker

6. DAFTAR PUSTAKA

[1]http://www.innovativeelectronics.com/index.php?pg=ie_pdet&idp=40

[2] http://elektronika-dasar.web.id/lcd-liquid-cristal-display/

[3]http://teknikelektronika.com/pengertian-led-light-emitting-diode-cara-kerja/

[4] http://elektronika-dasar.web.id/matrix-keypad-4x4-untuk-mikrokontroler/

[5] http://trikueni-desain-sistem.blogspot.co.id/2014/04/Limit-Switch.html

[6] http://trikueni-desain-sistem.blogspot.co.id/2014/03/Pengertian-Motor-Servo.html

7. BIODATA

Nama penulis: Isnaini Mustaqimah. Penulis dilahirkan di Kendal, 23 Maret 1996. Tahun 2013 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMK N 2 Kendal. 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. 3.32.14.1.09.

Nama penulis Rezky Saiful Hidayat Penulis dilahirkan di Purworejo, 29 Juni 1996. Tahun 2014 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMK Pembaharuan-PN 2 Purworejo. 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. 3.32.14.1.1

PROGRAM DAN LAMPIRAN:

Silakan unduh program dan lampiran melalui tautan di bawah ini:

1. Program Utama

2. Lybrary lcd.c

3. Lybrary keypad_locker.c

4. jurnal

5. Laporan

6. Powerpoint

7. Datasheet Keypad 4x4

8. Datasheet Motor Servo

9. Datasheet LED
10. Rangkaian Skematik