DIY Rekayasa

Pra-syarat

Sebelum anda melaksanakan kegiatan percobaan di laboratorium komputer, berikut ini beberapa pra-syarat yang harus anda penuhi:

1. Pelajari tentang komponen LED dan Resistor, meliputi simbol, kegunaan dan cara pemasangannya.
2. Pelajari mengenai komponen Breadboard, khususnya dalam hal hubungan antar lubang-lubang didalamnya.
3. Pelajari tentang pengetahuan dasar mengenai microcontroller, dan Board Arduino UNO.
4. Pelajari prosedur melaksanakan kegiatan percobaan di laboratorium,

Tujuan

1. Mempelajari dasar-dasar microcontroller dan cara pemrogramannya.
2. Realisasi kendali dasar menggunakan board microcontroller.
3. Implementasi sistim kendali otomatis elektronik menggunakan board microcontroller.

Peralatan

1. Board Arduino UNO R3 -- 1 unit
2. Breadboard 400 Holes (Half+) -- 1 buah
3. LED -- 5 buah
4. Resistor 220Ω -- 5 buah
5. Kabel jumper tipe male-to-male -- 6 buah

Teori Singkat

Board Arduino UNO merupakan papan microcontroller dengan 14 buah pin digital didalamnya yang bisa diprogram untuk berbagai keperluan. Bahasa pemrograman untuk Board Arduino disebut sketch. Struktur dasar sebuah sketch terdiri dari dua buah fungsi pokok, yaitu setup() dan loop(). Fungsi yang pertama diperlukan untuk melakukan inisialisasi pin-pin, pemakaian library, mendeklarasikan variabel dsb. Fungsi ini dieksekusi hanya sekali saja.
Fungsi kedua untuk mengeksekusi perintah-perintah pemrograman dan melaksanakannya terus-menerus secara berulang-ulang. Disinilah letak kendali itu sebenarnya. Berikut struktur dasar sebuah sketch:
void adalah perintah untuk mendeklarasikan sebuah fungsi. Berikut contoh sketch sederhana untuk mengendalikan pin 8:
Pada contoh diatas, pin 8 diatur/ditetapkan sebagai titik keluaran (output) dengan perintah pinMode dan ditulis kondisi logika (LOW ataukah HIGH) untuk pin tersebut dengan perintah digitalWrite.

Prosedur

1. Lakukan pengawatan komponen-komponen sesuai yang diminta seperti tampak dalam gambar berikut ini:
   
2. Hubungkan board Arduino ke komputer.
3. Jalankan program aplikasi Arduino, dan tulislah sketch berikut ini untuk mengendalikan LED-1.
   
4. Lakukan verifikasi guna memastikan tidak ada kesalahan dalam penulisan sketch, setelah itu upload sketch ke Board Arduino dan perhatikan hasil output yang diperlihatkan oleh LED-1.
5. Lakukan penyuntingan terhadap sketch sebagai berikut:
   
6. Upload-ulang sketch anda untuk melihat hasil outputnya pada seluruh LED.
7. Simpan file sketch anda.

Kesimpulan

1. Tariklah suatu kesimpulan sesuai hasil kegiatan percobaan yang telah dilakukan.

Pertanyaan Lisan

1. Apa ciri fisik yang diberikan untuk kaki LED yang menunjukkan polaritas positif?
2. Penulisan kode program bersifat case-sensitive, apakah maksudnya?
3. Jelaskan secara singkat kegunaan dari perintah pinMode, digitalWrite dan delay?

Hasil yang Diharapkan

Setelah menyelesaikan kegiatan percobaan peserta didik diharapkan mampu:

1. Merealisasikan dasar-dasar pemrograman microcontroller.
2. Mengimplementasikan sistim kendali elektronik otomatis sederhana menggunakan microcontroller.

Umumnya rangkaian elektronika dirakit pada sebuah papan rangkaian tercetak atau lebih dikenal sebagai PCB (Printed Circuit Board). Sebelum dapat dipakai, PCB harus direncanakan layoutnya terlebih dahulu, dicetak, dan baru kemudian komponen-komponen dapat dipasang untuk dilakukan penyolderan. Untuk keperluan praktis dalam pembuatan purwarupa rangkaian elektronik, dapat digunakan Breadboard.

Kegunaan Breadboard

Ini merupakan papan yang berfungsi sebagai media dalam melakukan pengawatan rangkaian elektronika dan microcontroller dengan tanpa menyolder.

Contoh Salah Satu Jenis Breadboard

Hubungan Antar Lubang pada Breadboard

Sebuah breadboard mengandung banyak lubang (holes). Lubang-lubang inilah tempat menancapkan komponen-komponen untuk dilakukan pengawatan. Hal pokok yang harus anda ketahui mengenai Breadboard adalah bagaimana cara lubang-lubang itu saling terhubung satu dengan lainnya. Hubungan antar lubang-lubang itu ditunjukkan oleh skema berikut ini:

Skema Hubungan Antar Lubang pada Breadboard

Lubang-lubang pada sisi atas dan sisi bawah yang ditandai dengan garis merah dan biru, biasanya dipakai untuk hubungan catudaya (+) dan (-), sedangkan lubang-lubang di bagian tengah dipakai untuk menghubungkan satu komponen dengan komponen lainnya. Berikut ini contoh pengawatan pada Breadboard:

Contoh Pengawatan Komponen-Komponen pada Breadboard

Jenis-Jenis Breadboard

Breadboard Transparan

Breadboard transparan bisa dilihat dengan jelas hubungan antar lubang-lubangnya, sehingga sangat membantu dalam melakukan pengawatan dan melacak kesalahan.

Bentuk Breadboard Transparan

Tiny Breadboard

Jenis breadboard ini memiliki ukuran kecil sehingga jumlah lubang yang tersedia juga sedikit dari breadboard ukuran normal.

Contoh Tiny Breadboard

BB-301 Breadboard

Breadboard jenis ini memiliki 270 lubang. Berikut salah satu bentuknya:

Breadboard BB-301

Board Arduino UNO R3 termasuk salah satu produk papan microcontroller populer yang memakai komponen utama berupa chip ATMEGA-238. Board ini dilengkapi pin-pin digital, pin-pin input analog, dan pin-pin tegangan. Selain itu terdapat pula port USB untuk menghubungkan Board Arduino ke komputer untuk diprogram.

Board Arduino UNO R3

Bagian-bagian pada Board Arduino UNO

Berikut ini bagian-bagian yang terdapat pada Board Arduino UNO R3:

Bagian-bagian pada Board Arduino UNO R3

Catudaya untuk Arduino UNO

Untuk keperluan pengoperasian Board Arduino, tersedia jeck catudaya. Melalui jeck ini bisa diberikan tegangan listrik dc sebesar 12 Volt (maksimal). Namun ketika anda menghubungkan Board ini ke komputer, maka catudaya eksternal melalui jeck tersebut untuk sementara bisa ditiadakan sebab Board Arduino akan mendapatkan suplai tegangan sebesar 5 Volt dari jalur USB.

Menghubungkan Board Arduino UNO ke Komputer

Software IDE Arduino 

Untuk keperluan pemrograman tersedia software IDE Arduino. Software ini tersedia gratis dan bisa diunduh di situs resmi Arduino yaitu http://arduino.cc/en/Main/Software.

Menyesuaikan Jenis Board

Didalam software IDE Arduino tersedia daftar jenis Board Arduino yang bisa kita pilih sesuai dengan jenis Board yang kita hubungkan ke komputer pada saat itu. Daftar tersebut bisa dibuka sub-menu Board pada menu Tools.

Daftar Jenis Board Arduino

Menyesuaikan Serial Port

Board Arduino akan memakai serial port (COM) dalam berkomunikasi dengan komputer. Umumnya komputer akan mendeteksi secara otomatis ketika Board Arduino dihubungkan kepadanya, dan akan menginstalasi driver yang dibutuhkan. Serial port dapat disesuaikan pada sub-menu Serial Port pada menu Tools.

Daftar Serial Port

Penulisan Sketch

Sketch adalah sebutan untuk kode pemrograman Arduino. Sebuah sketch dapat ditulis, diverifikasi, disimpan dan diunggah ke board Arduino melalui ikon-ikon yang tersedia berikut:

Ikon-Ikon untuk Penyimpanan, Verifikasi dan Penggunggahan Sketch

Anda sudah mempelajari tentang Dioda, bukan? Nah, terdapat salah satu jenis dioda yang mampu memancarkan cahaya. Komponen itu biasa disebut LED, singkatan dari Light Emitting Diode yang artinya dioda yang memancarkan cahaya. LED memancarkan cahaya ketika mendapatkan tegangan-bias maju (forward bias). Warna cahaya yang dipancarkan bergantung kepada jenis bahan semikonduktor yang dipakai.

Contoh LED Hijau Ukuran 5mm

Simbol dan Polaritas Kaki-Kaki LED

Sedikitnya LED memiliki dua kaki, yaitu kaki anoda (+) dan kaki katoda(-), dengan demikian pemasangan LED harus memperhatikan polaritas kaki-kaki tersebut. Berikut simbol dan polaritas kaki-kaki pada LED:

Simbol dan Polaritas Kaki-kaki LED

Jenis-Jenis LED

LED Jenis DIP

DIP singkatan untuk Dual-Inline Package. Terdapat beberapa ukuran untuk LED jenis ini, yaitu diameter 3mm, 5mm, 8mm dan 10mm. Warna cahaya yang dipancarakan bisa satu warna, dua warna dan tiga warna. Contoh pemakaian LED jenis DIP adalah pada lampu pengatur lalu-lintas, lampu sign mobil dsb.

Contoh LED Jenis DIP

LED Jenis SMD

SMD singkatan untuk Surface Mounted Device. LED SMD memiliki ukuran sangat kecil yaitu 3,8mm x 2,5mm, dengan kebutuhan daya yang kecil pula. Selain itu, pancaran cahaya yang dihasilkannya menyebar secara lembut. Contoh penerapan LED SMD adalah pada lampu hemat energi.

Contoh Beberapa Ukuran LED SMD

LED Jenis HPL

HPL singkatan untuk High Power LED atau LED berdaya tinggi. Sesuai dengan namanya, LED HPL memapu menghasilkan pancaran cahaya dengan intensitas tinggi. Daya yang dihasilkan dari puluhan watt hingga ratusan watt. itulah sebabnya LED jenis ini sering dipakai dalam lampu penerangan skala besar.

Contoh Lampu Proyek dengan HPL

LED Jenis COB

COB singkatan untuk Chip On Board. berarti LED jenis ini tersusun pada sebuah papan rangkaian. jenis LED ini banyak dipakai pada lampu penerangan ruangan, lampu kabin pada kendaraan dsb.

Contoh Lampu 10Watt dengan LED COB

Punya aki kering yang rusak? Jangan tergesa-gesa dibuang, sebab barangkali saja masih bisa diperbaiki. Contoh pemakaian aki kering adalah pada sepeda motor matic. Disebut aki kering sebab larutan elektrolitnya tidak berupa cairan melainkan seperti gel. Konon aki ini bersifat sekali pakai, sehingga jika sudah rusak tinggal dibuang saja. Padahal tidak demikian halnya. Dengan sedikit trik, kita dapat memperbaikinya.

Contoh Aki Kering pada Sepeda Motor Matic

Pembongkaran

Aki kering sudah dikemas sedemikian rapat sehingga sulit untuk dibuka. Pemutup dapat kita buka secara paksa dengan cara digergaji. Jika anda perhatikan bagian atas aki terdapat penutup dengan tulisan peringatan "DO NOT OPEN". Mula-mula kita gergaji bagian atas tersebut.

Penggergajian Bagian Atas Penutup Aki

Kemudian, gergaji bagian samping dan belakang dari penutup tersebut:

Penggergajian Bagian Samping Penutup Aki

Sekarang bagian penutup dapat kita lepaskan dari wadah aki.

Pelepasan Bagian Penutup Aki

Anda akan lihat bahwa wadah aki terbagi dalam enam ruang, dimana setiap ruang berisi satu sel aki. Sel-sel tersebut dihubung secara seri. Selain itu pada pemutup atas terdapat lubang-lubang yang diberi penutup karet. Nantinya anda bisa tambahkan zuur (air aki) melalui lubang-lubang ini.

Lubang-Lubang Pengisian pada Aki Kering

Setiap sel mampu menghasilkan tegangan listrik 2 Volt, sehingga 6 sel akan menghasilkan 6 x 2 Volt = 12 Volt. Perhatikan diagram blok berikut:

Diagram Blok Rangkaian Seri Sel-Sel pada Aki Kering

Pada gambar diagram diatas tampak bahwa sel 1 memiliki kutub A dan B, kutub-kutub pada sel 2 adalah C dan D, demikian seterusnya.

Susunan Sel-Sel pada Aki Kering

Pengujian

Untuk pengujian digunakan alat yang sangat sederhana dan murah, yaitu memakai LED (anda bisa menggantinya dengan lampu biasa 12 Volt). LED membutuhkan tegangan sekitar 1,5 Volt, jadi sudah mencukupi untuk pengujian sel-sel aki. LED memiliki kaki anoda (+) dan kaki katoda (-). Untuk keperluan pengujian hubungkan kaki katoda LED dengan kabel secukupnya.

LED untuk Menguji Sel Aki Kering

Pengujian Setiap Sel pada Aki

Langkah pertama pengujian adalah menguji setiap sel secara individual yang ada pada aki kering. Sebelum melaksanakan pengujian sebaiknya lakukan pembersihan pada kutub-kutub sel. Berikut contoh cara pengujian sel 1:

1. Hubungkan kaki katoda LED ke titik A (kutub negatif aki)
2. Hubungkan kaki anoda LED ke titik B

Pengujian Sel 1 dengan LED

Jika LED menyala berarti sel 1 dalam keadaan baik, namun jika sebaliknya maka sel 1 rusak.

Hasil Pengujian Baik

Berikut tabel pedoman dalam pengujian sel-sel aki kering:

Tabel Pedoman Pengujian Sel Aki Kering

Pengujian Sambungan Antar Sel Aki

Berdasarkan pengalaman, kerusakan aki kering lebih sering terjadi karena putusnya sambungan antara satu sel dengan sel lainnya karena aus (korosi). Berikut pedoman pengujiannya:

Tabel Pedoman Pengujian Sambungan Antar Sel Aki Kering

Langkah Perbaikan

Jika ditemukan salah satu sambungan antar sel yang terputus, maka perbaikan dapat dilakukan dengan cara menyolder bagian sambungan itu.

Penyelesaian Akhir

Setelah perbaikan selesai dilaksanakan, selanjutnya adalah memasang kembali penutup dengan cara memakai perekat yang memadai. Usahakan penutupan rapat secara sempurna. Setelah itu bila diperlukan dapat ditambahkan zuur (air aki) untuk memperbaiki kinerja aki kering terebut.