MODUL 1

MODUL 1

Modul 1

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

3. Alat dan Bahan

Percobaan ...

GENERAL INPUT DAN OUTPUT

1. Pendahuluan [Kembali]

Input adalah semua data dan perintah yang dimasukkan ke dalam memori untuk diproses lebih lanjut oleh mikroprosesor. Sebuah perangkat input adalah komponen piranti keras yang memungkinkan user atau pengguna memasukkan data ke dalam mikroprosesor. Output adalah data hasil yang telah diproses. Perangkat output adalah semua komponen piranti keras yang menyampaikan informasi kepada orang-orang yang menggunakannya.

Output digital terdiri dari dua buah logika, yaitu kondisi logika HIGH dan kondisi logika LOW. Untuk menghasilkan output kita dapat menggunakan sintaks digitalWrite(pin,nilai); yang sebelumnya pin sudah diset ke mode OUTPUT, lalu parameter kedua adalah set nilai HIGH atau LOW. Apabila pin diset dengan nilai HIGH, maka voltase pin tersebut akan diset ke 5V atau 3.3V dan bila pin diset ke LOW, maka voltase pin tersebut akan diset ke 0V.

2. Tujuan [Kembali]

a) Memahami cara penggunaan input dan output digital pada mikrokontroler
b) Menggunakan komponen input dan output sederhana dengan STM32 NUCLEO G474RE
c) Menggunakan komponen Input dan Output sederhana dengan STM32F103C8

3. Alat dan Bahan [Kembali]

A. ALAT

1. STM32F103C8

2. STM32 NUCLEO-G474RE

B. BAHAN

1. Touch Sensor

2. PIR Sensor

3. Float Switch

4. Flame Sensor

5. LED

6. Buzzer

7. Resistor

8. Relay

9. Push Button

4. Dasar Teori [Kembali]

1. STM32F103C8
Seri STM32F103xx berkinerja menengah menggabungkan inti RISC 32-bit Arm® Cortex® - M3 berkinerja tinggi yang beroperasi pada frekuensi 72 MHz, memori tertanam berkecepatan tinggi (memori Flash hingga 128 Kbytes dan SRAM hingga 20 Kbytes), dan berbagai macam I/O dan periferal yang terhubung ke dua bus APB. Semua perangkat menawarkan dua ADC 12-bit, tiga timer 16-bit serbaguna ditambah satu timer PWM, serta antarmuka komunikasi standar dan canggih: hingga dua I2C dan SPI, tiga USART, sebuah USB, dan sebuah CAN.
Perangkat ini beroperasi dengan catu daya 2,0 hingga 3,6 V. Perangkat ini tersedia dalam rentang suhu –40 hingga +85°C dan rentang suhu yang diperluas –40 hingga +105°C. Serangkaian mode hemat daya yang komprehensif memungkinkan perancangan aplikasi berdaya rendah. STM32F103C8 adalah mikrokontroler yang dikembangkan oleh STMicroelectronics. Mikrokontroler ini sering digunakan dalam pengembangan sistem tertanam karena kinerjanya yang baik, konsumsi daya yang rendah, dan kompatibilitas dengan berbagai protokol komunikasi. Pada praktikum ini, kita menggunakan STM32F103C8 yang dapat diprogram menggunakan berbagai metode, termasuk komunikasi serial (USART), SWD (Serial Wire Debug), atau JTAG untuk berhubungan dengan komputer maupun perangkat lain. Adapun spesifikasi dari STM32F4 yang digunakan dalam praktikum ini adalah sebagai berikut:

2. STM32 NUCLEO-G474RE
Papan STM32 Nucleo-64 menyediakan cara yang terjangkau dan fleksibel bagi pengguna untuk mencoba konsep baru dan membangun prototipe dengan memilih dari berbagai kombinasi fitur kinerja dan konsumsi daya yang disediakan oleh mikrokontroler STM32. Untuk papan yang kompatibel, SMPS internal atau eksternal secara signifikan mengurangi konsumsi daya dalam mode Run.
STM32 NUCLEO-G474RE merupakan papan pengembangan (development board) berbasis mikrokontroler STM32G474RET6 yang dikembangkan oleh STMicroelectronics. Board ini dirancang untuk memudahkan proses pembelajaran, pengujian, dan pengembangan aplikasi sistem tertanam (embedded system), baik untuk pemula maupun tingkat lanjut. STM32 Nucleo-G474RE mengintegrasikan antarmuka ST-LINK debugger/programmer secara onboard sehingga pengguna dapat langsung melakukan pemrograman dan debugging tanpa perangkat tambahan. Adapun spesifikasi dari STM32 NUCLEO-G474RE adalah sebagai berikut:

3. Touch Sensor
Modul touch sensor atau sensor sentuh ini menggunakan IC touch-sensing capacitive TTP223B. Dengan sebuah sentuhan pada area sentuh, sinyal HIGH akan dihasilkan. Dalam kondisi standby, modul menghasilkan sinyal LOW yang hemat energi.
Modul touch ini dapat dipasang di bawah permukaan plastik, kaca dan bahan non-logam lainnya untuk menutupi permukaan sensor. Selain itu, jika kita dapat mengatur posisi yang tepat untuk sentuhan, kita juga dapat menyembunyikannya di dalam dinding, meja dan bagian tombol tersembunyi lainnya.

SPESIFIKASI :
Konsumsi daya yang rendah
Bisa menerima tegangan dari 2 ~ 5.5V DC
Dapat menggantikan fungsi saklar tradisional
Dilengkapi 4 lobang baut untuk memudahkan pemasangan
Tegangan kerja : 2v s/d 5.5v (optimal 3V)
Output high VOH : 0.8 VCC (typical)
Output low VOL : 0.3 VCC (max)
Arus Output Pin Sink (VCC 3V, VOL 0.6V) : 8 mA
Arus Output pin pull-up (VCC=3V, VOH=2.4V) : 4 mA
Waktu respon (low power mode): max 220 ms
Waktu respon (touch mode): max 60 ms
Ukuran: 24 mm x 24 mm x 7.2 mm
Grafik Touch Sensor

4. PIR Sensor
Sensor Inframerah Pasif (sensor PIR) atau sensor gerak PIR adalah jenis sensor yang mengukur radiasi inframerah yang dipancarkan dari objek dan dengan demikian mengidentifikasinya sebagai objek bergerak atau diam. Jenis sensor gerak ini hanya merupakan penerima gelombang inframerah dan tidak memancarkan sinar inframerah seperti yang dilakukan pada sensor Inframerah Aktif.

Spesifikasi PIR sensor :

Jangkauan deteksi: hingga 7 meter
Sudut deteksi: 110 derajat
Tegangan operasi: DC 4,5V - 12V DC
Sinyal keluaran: Keluaran digital 3.3V
Waktu tunda: dapat disesuaikan dari 0,3 detik hingga 5 menit
Suhu pengoperasian: -15°C hingga +70°C
Sensitivitas: Dapat disesuaikan

Grafik respon sensor PIR :

5. Float Switch
Float switch level sensor adalah sebuah unit saklar diskret yang menggunakan komponen pelampung sebagai inisiator perubahan dari saklar tersebut. Posisi level cairan dalam tangki digunakan untuk menginisiasi perubahan kontak saklar. Float switch level sensor dapat dibagi menjadi 2 kategori yaitu horizontal dan vertikal. Pada tugas akhir ini digunakan vertikal float switch level sensor, prinsip kerja sensor ini adalah menggunakan reed switches didalam batang dan magnet didalam pelampung yang berada disekeliling batang. Saat cairan mengangkat pelampung maka magnet akan mengaktifkan atau menonaktifkan reed switch.

6. Flame Sensor
Flame sensor atau sensor api merupakan alat pendeteksi kebakaran melalui adanya nyala api yang muncul secara tiba-tiba. Besarnya nyala api yang terdeteksi yaitu nyala api dengan panjang gelombang 760 nm hingga 1.100 nm. Transduser yang digunakan dalam mendeteksi nyala api yaitu infrared. Biasanya sensor api ini digunakan pada ruangan di perkantoran, apartemen atau perhotelan. Namun sering juga digunakan dalam pertandingan robot. Sensor ini berfungsi sebagai mata dari robot untuk mendeteksi nyala api. Dengan meletakkan sensor api sebagai mata, diharapkan robot bisa menemukan posisi lilin yang menyala. Sensor api memiliki manfaat yang cukup besar. Salah satu diantaranya yaitu bisa meminimalisir adanya alarm palsu sebagai sebuah tanda akan terjadinya kebakaran. Sensor ini dirancang khusus untuk menemukan penyerapan cahaya pada gelombang tertentu.

Spesifikasi sensor flame:
- Jangkauan spektrum : 760 - 1100 (nm)
- Sudut yang terdeteksi : 0° - 60°
- Catu Daya : 3,3V - 5,3V
- Temperatur Kerja : -25°C sampai 85°C
- Dimensi : 27,3 x 15,4 (mm)

Grafik respon sensor:



7. LED
LED, atau Light Emitting Diode, adalah perangkat semikonduktor yang mengubah listrik menjadi cahaya. LED bekerja berdasarkan prinsip dioda yang, ketika dialiri arus listrik, akan memancarkan cahaya. Dibandingkan dengan sumber cahaya tradisional seperti bohlam dan lampu neon, LED lebih efisien secara energi, memiliki umur pakai yang lebih panjang, dan menghasilkan lebih sedikit panas.

Secara struktural, LED terdiri dari chip semikonduktor yang ditempatkan di dalam kapsul yang berfungsi sebagai lensa. Chip ini biasanya dibuat dari bahan semikonduktor seperti gallium arsenide atau gallium phosphide. Ketika arus listrik mengalir melalui chip ini, elektron bergerak dan bergabung dengan elektron "lubang", menghasilkan foton atau partikel cahaya. Warna cahaya yang dihasilkan tergantung pada bahan semikonduktor yang digunakan dan energi yang dihasilkan oleh elektron ketika bergabung.

LED memiliki berbagai aplikasi, mulai dari penerangan rumah dan kendaraan, tampilan layar elektronik, hingga dalam bidang medis dan pertanian. Kelebihan utama LED adalah efisiensi energinya yang tinggi, umur pakai yang panjang, ketahanan terhadap goncangan, dan kemampuannya menghasilkan cahaya dalam berbagai warna tanpa menggunakan filter.


Spesifikasi :

* Superior weather resistance
* 5mm Round Standard Directivity
* UV Resistant Eproxy
* Forward Current (IF): 30mA
* Forward Voltage (VF): 1.8V to 2.4V
* Reverse Voltage: 5V
* Operating Temperature: -30℃ to +85℃
* Storage Temperature: -40℃ to +100℃
* Luminous Intensity: 20mcd

8. Buzzer
Buzzer merupakan komponen elektronika yang dapat menghasilkan getaran suara berupa gelombang bunyi. Buzzer akan menghasilkan getaran suara ketika diberikan sejumlah tegangan listrik dengan taraf tertentu sesuai dengan spesifikasi bentuk dan ukuran buzzer elektronika itu sendiri. Buzzer sering digunakan sebagai alarm karena penggunaannya yang cukup mudah yaitu dengan memberikan tegangan input maka buzzer akan menghasilkan getaran suara berupa gelombang bunyi yang dapat di dengar oleh manusia.
Setiap buzzer memerlukan input berupa tegangan listrik yang kemudian diubah menjadi getaran suara atau gelombang bunyi yang memiliki frekuensi dengan kisaran antara 1 - 5 KHz. Jenis buzzer yang sering digunakan dan ditemukan dalam rangkaian adalah buzzer dengan jenis Piezoelectric (Piezoelectric Buzzer). Hal ini dikarenakan Piezoelectric Buzzer memiliki berbagai kelebihan diantaranya yaitu lebih murah, relatif lebih ringan dan lebih mudah penggunaannya ketika diaplikasikan dalam rangkaian elektronika. Buzzer memiliki 2 buah kaki yaitu positif dan negatif. Secara sederhana, kita bisa menggunakannya dengan memberikan tegangan positif dan negatif 3V - 12V.

9. Resistor
Resistor merupakan komponen penting dan sering dijumpai dalam sirkuit Elektronik. Boleh dikatakan hampir setiap sirkuit Elektronik pasti ada Resistor. Tetapi banyak diantara kita yang bekerja di perusahaan perakitan Elektronik maupun yang menggunakan peralatan Elektronik tersebut tidak mengetahui cara membaca kode warna ataupun kode angka yang ada ditubuh Resistor itu sendiri.

Seperti yang dikatakan sebelumnya, nilai Resistor yang berbentuk Axial adalah diwakili oleh Warna-warna yang terdapat di tubuh (body) Resistor itu sendiri dalam bentuk Gelang. Umumnya terdapat 4 Gelang di tubuh Resistor, tetapi ada juga yang 5 Gelang.
Gelang warna Emas dan Perak biasanya terletak agak jauh dari gelang warna lainnya sebagai tanda gelang terakhir. Gelang Terakhirnya ini juga merupakan nilai toleransi pada nilai Resistor yang bersangkutan.

Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di Tubuh Resistor :
Tabel Kode Warna Resistor

Perhitungan untuk Resistor dengan 4 Gelang warna :

Cara menghitung nilai resistor 4 gelang :
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2
Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)
Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Contoh :
Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105
Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai Resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

Perhitungan untuk Resistor dengan 5 Gelang warna :

Cara Menghitung Nilai Resistor 5 Gelang Warna
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-3
Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)
Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Contoh :
Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5
Gelang ke 4 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105
Gelang ke 5 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai Resistor tersebut adalah 105 * 105 = 10.500.000 Ohm atau 10,5 MOhm dengan toleransi 10%.

Contoh-contoh perhitungan lainnya :
Merah, Merah, Merah, Emas → 22 * 10² = 2.200 Ohm atau 2,2 Kilo Ohm dengan 5% toleransi
Kuning, Ungu, Orange, Perak → 47 * 10³ = 47.000 Ohm atau 47 Kilo Ohm dengan 10% toleransi
Cara menghitung Toleransi :
2.200 Ohm dengan Toleransi 5% =
2200 – 5% = 2.090
2200 + 5% = 2.310
ini artinya nilai Resistor tersebut akan berkisar antara 2.090 Ohm ~ 2.310 Ohm

10. Relay
Relay merupakan komponen elektronika berupa saklar atau switch elektrik yang dioperasikan secara listrik dan terdiri dari 2 bagian utama yaitu Elektromagnet (coil) dan mekanikal (seperangkat kontak Saklar/Switch). Komponen elektronika ini menggunakan prinsip elektromagnetik untuk menggerakan saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Berikut adalah simbol dari komponen relay.
Fungsi Relay
Seperti yang telah di jelaskan tadi bahwa relay memiliki fungsi sebagai saklar elektrik, namun jika di aplikasikan ke dalam rangkaian elektronika, relay memiliki beberapa fungsi yang cukup unik. Berikut beberapa fungsi saat di aplikasikan ke dalam sebuah rangkaian elektronika.
1. Mengendalikan sirkuit tegangan tinggi dengan menggunakan bantuan signal tegangan rendah.
2. Menjalankan logic function atau fungsi logika.
3. Memberikan time delay function atau fungsi penundaan waktu.
4. Melindungi motor atau komponen lainnya dari korsleting atau kelebihan tegangan.
Cara Kerja Relay
Setelah mengetahui pengertian serta fungsi dari relay, anda juga harus mengetahui cara kerja atau prinsip kerja dari relay. Namun sebelumnya anda perlu mengetahui bahwa pada sebuah relay terdapat 4 bagian penting yaitu electromagnet (coil), Armature, Switch Contact Point (saklar) dan spring. Untuk lebih jelasnya silahkan lihat gambar di bawah ini

11. Push Button
Push button switch (saklar tombol tekan) adalah perangkat / saklarsederhana yang berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik dengan sistem kerja tekan unlock (tidak mengunci). Sistem kerja unlock disini berarti saklar akan bekerja sebagai device penghubung atau pemutus aliran arus listrik saat tombol ditekan, dan saat tombol tidak ditekan (dilepas), maka saklar akan kembali pada kondisi normal. Karena sistem kerjanya yang unlock dan langsung berhubungan dengan operator, push button switch menjadi device paling utama yang biasa digunakan untuk memulai dan mengakhiri kerja mesin di industri. Secanggih apapun sebuah mesin bisa dipastikan sistem kerjanya tidak terlepas dari keberadaan sebuah saklar seperti push button switch atau perangkat lain yang sejenis yang bekerja mengatur pengkondisian On dan Off.

5. Percobaan [Kembali]

Komentar