Modul 2 - ADC PMW dan INTERRUPT
PWM atau Modulasi Lebar Pulsa merupakan teknik yang digunakan untuk mengendalikan daya yang dikirimkan ke suatu beban dengan cara mengatur lebar pulsa sinyal digital dalam satu periode tertentu. Teknik ini banyak diaplikasikan dalam pengendalian kecepatan motor, pengaturan kecerahan lampu LED, hingga konversi sinyal digital ke analog secara sederhana. Dengan memanfaatkan PWM, sistem dapat mengontrol perangkat dengan presisi tinggi menggunakan sinyal biner yang hanya mengenal dua kondisi yaitu aktif dan tidak aktif.
Di sisi lain, ADC atau Pengubah Analog ke Digital memegang peranan penting sebagai jembatan antara dunia analog dan digital. Hampir seluruh sinyal yang ada di alam bersifat analog seperti suhu, tekanan, cahaya, dan suara sementara mikrokontroler hanya mampu memproses data dalam bentuk digital. Oleh karena itu, ADC hadir sebagai komponen kritis yang menerjemahkan besaran analog menjadi nilai numerik yang dapat diolah oleh sistem digital, sehingga memungkinkan berbagai aplikasi sensor bekerja secara optimal.
Sementara itu, Interrupt atau interupsi merupakan mekanisme yang memungkinkan sebuah prosesor untuk menghentikan sementara eksekusi program utama guna merespons suatu kejadian atau kondisi tertentu yang bersifat mendesak. Tanpa mekanisme interrupt, sistem harus terus-menerus melakukan polling atau pemeriksaan berkala terhadap setiap kondisi yang mungkin terjadi, yang tentunya sangat tidak efisien. Dengan adanya interrupt, sistem menjadi jauh lebih responsif dan efisien dalam menangani berbagai kejadian secara real-time.
a) Memahami cara penggunaan PWM, ADC, dan Interrupt pada Development Board yang digunakan
b) Memahami cara menggunakan komponen input dan output yang mengimplementasikan PWM, ADC, dan Interrupt pada Development Board yang digunakan
1. STM32 NUCLEO G474RE
2. STM32F103C8
3. Driver Motor L298
4. PIR Sensor
5. LED
6. Fan DC
7. Resistor
8. LDR Sensor
9. Adaptor
10. Breadboard
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-G474REPapan 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. PIR SensorSensor 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 :
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
3. 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 :
4. Float SwitchFloat 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.
5. LEDLED, 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
6. BuzzerBuzzer 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.
7. ResistorResistor 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.
* 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
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-2Masukkan 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 = 1Gelang ke 2 : Hitam = 0Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105Gelang 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 WarnaMasukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-3Masukkan 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 = 1Gelang ke 2 : Hitam = 0Gelang ke 3 : Hijau = 5Gelang ke 4 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105Gelang 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% toleransiKuning, Ungu, Orange, Perak → 47 * 10³ = 47.000 Ohm atau 47 Kilo Ohm dengan 10% toleransiCara menghitung Toleransi :2.200 Ohm dengan Toleransi 5% =2200 – 5% = 2.0902200 + 5% = 2.310ini artinya nilai Resistor tersebut akan berkisar antara 2.090 Ohm ~ 2.310 Ohm
10. Heart Beat SensorSensor heart beat atau sensor detak jantung adalah perangkat elektronik yang dirancang untuk mendeteksi dan mengukur detak jantung seseorang secara non-invasif. Sensor ini bekerja berdasarkan prinsip fotoplestimografi (PPG), yakni sebuah teknik pengukuran yang memanfaatkan perubahan volume darah dalam pembuluh kapiler yang terjadi setiap kali jantung memompa darah. Karena sifatnya yang praktis, tidak memerlukan kontak invasif dengan tubuh, dan mampu memberikan hasil pengukuran yang cukup akurat, sensor heart beat telah banyak diaplikasikan dalam berbagai bidang, mulai dari perangkat kesehatan wearable seperti smartwatch, alat monitoring detak jantung pribadi, hingga sistem pemantauan pasien secara klinis di lingkungan rumah sakit.
Prinsip kerja yaitu sensor heart beat terdiri dari dua komponen utama, yaitu LED sebagai pemancar cahaya dan fotodioda atau fototransistor sebagai penerima cahaya. Ketika sensor ditempelkan pada bagian tubuh seperti ujung jari atau pergelangan tangan, LED akan memancarkan cahaya yang kemudian menembus lapisan kulit dan mengenai pembuluh darah kapiler di bawahnya. Setiap kali jantung berdetak, volume darah dalam pembuluh kapiler tersebut akan meningkat secara ritmis, sehingga menyebabkan lebih banyak cahaya yang diserap oleh darah dan lebih sedikit cahaya yang dipantulkan atau diteruskan ke fotodioda. Perubahan intensitas cahaya yang diterima fotodioda ini kemudian diubah menjadi sinyal listrik analog yang bervariasi sesuai dengan irama detak jantung. Sinyal analog tersebut selanjutnya dikuatkan, difilter untuk menghilangkan noise, lalu dikonversi menjadi data digital oleh ADC agar dapat dibaca dan diproses lebih lanjut oleh mikrokontroler.
Spesifikasi:
Catu Daya: 3 ~ 5V
Pin: VCC, GND, Analog Out
Antarmuka: Analog
LED Wavelength: 609nm
Magnification: 330
Diameter: 16mm
11. Push ButtonPush 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.
Perhitungan untuk Resistor dengan 4 Gelang warna :
Sensor heart beat atau sensor detak jantung adalah perangkat elektronik yang dirancang untuk mendeteksi dan mengukur detak jantung seseorang secara non-invasif. Sensor ini bekerja berdasarkan prinsip fotoplestimografi (PPG), yakni sebuah teknik pengukuran yang memanfaatkan perubahan volume darah dalam pembuluh kapiler yang terjadi setiap kali jantung memompa darah. Karena sifatnya yang praktis, tidak memerlukan kontak invasif dengan tubuh, dan mampu memberikan hasil pengukuran yang cukup akurat, sensor heart beat telah banyak diaplikasikan dalam berbagai bidang, mulai dari perangkat kesehatan wearable seperti smartwatch, alat monitoring detak jantung pribadi, hingga sistem pemantauan pasien secara klinis di lingkungan rumah sakit.
Prinsip kerja yaitu sensor heart beat terdiri dari dua komponen utama, yaitu LED sebagai pemancar cahaya dan fotodioda atau fototransistor sebagai penerima cahaya. Ketika sensor ditempelkan pada bagian tubuh seperti ujung jari atau pergelangan tangan, LED akan memancarkan cahaya yang kemudian menembus lapisan kulit dan mengenai pembuluh darah kapiler di bawahnya. Setiap kali jantung berdetak, volume darah dalam pembuluh kapiler tersebut akan meningkat secara ritmis, sehingga menyebabkan lebih banyak cahaya yang diserap oleh darah dan lebih sedikit cahaya yang dipantulkan atau diteruskan ke fotodioda. Perubahan intensitas cahaya yang diterima fotodioda ini kemudian diubah menjadi sinyal listrik analog yang bervariasi sesuai dengan irama detak jantung. Sinyal analog tersebut selanjutnya dikuatkan, difilter untuk menghilangkan noise, lalu dikonversi menjadi data digital oleh ADC agar dapat dibaca dan diproses lebih lanjut oleh mikrokontroler.
Spesifikasi:
Catu Daya: 3 ~ 5V
Pin: VCC, GND, Analog Out
Antarmuka: Analog
LED Wavelength: 609nm
Magnification: 330
Diameter: 16mm
5. Percobaan[Kembali]
Comments
Post a Comment