Modul 3
MODUL III
COMMUNICATION
Pada era sistem tertanam (embedded system) modern, kemampuan perangkat untuk saling berkomunikasi merupakan hal yang fundamental. Komunikasi antar modul, sensor, dan aktuator dilakukan melalui protokol serial yang terstandarisasi, sehingga pertukaran data dapat berlangsung secara efisien dan terstruktur.
Modul ini membahas tiga protokol komunikasi serial yang paling banyak digunakan dalam pengembangan embedded system, yaitu UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter), SPI (Serial Peripheral Interface), dan I2C (Inter-Integrated Circuit). Ketiga protokol tersebut masing-masing memiliki karakteristik, keunggulan, dan kasus penggunaan yang berbeda.
Instrumentasi / Alat
Komponen / Bahan
- STM32F103C8 (Blue Pill) — Mikrokontroler berbasis ARM Cortex-M3, beroperasi pada 3.3V dengan 32 pin GPIO dan clock speed 72 MHz.
Spesifikasi:
- Microcontroller Core : ARM Cortex-M3
- Operating Voltage : 3.3V
- Input Voltage (recommended) : 5V
- Input Voltage (limit) : 2.0V – 3.6V
- Digital I/O Pins : 32 pin
- PWM Digital I/O Pins : 15 channel
- Analog Input Pins : 10 channel (ADC 12-bit)
- DC Current per I/O Pin : 25 mA
- DC Current for 3.3V Pin : 150 mA
- Flash Memory : 64 KB
- SRAM : 20 KB
- Clock Speed : 72 MHz
- Komunikasi : USART, SPI, I²C, USB, CAN
- Pemrograman : SWD, JTAG, USART Bootloader
- STM32 NUCLEO-G474RE — Development board berbasis ARM Cortex-M4F dengan 51 GPIO pin dan clock speed hingga 170 MHz, dilengkapi ST-LINK onboard.
Spesifikasi:
- Microcontroller : STM32G474RE (ARM Cortex-M4F)
- Operating Voltage : 3.3V
- Input Voltage (recommended) : 5V via USB atau 7–12V via VIN
- Input Voltage (limit) : 4.5V – 15V
- Digital I/O Pins : ±51 GPIO
- PWM Digital I/O Pins : Hingga 24 channel (termasuk HRTIM)
- Analog Input Pins : Hingga 24 channel ADC (12-bit / 16-bit dengan oversampling)
- DC Current per I/O Pin : Maks. 20 mA (disarankan ≤ 8 mA)
- DC Current for 3.3V Pin : Hingga ±500 mA
- Flash Memory : 512 KB
- SRAM : 128 KB (termasuk CCM RAM)
- Clock Speed : Hingga 170 MHz
- Onboard Debugger : ST-LINK V3
- Komunikasi : USART, SPI, I²C, USB, CAN FD
- LED — Light Emitting Diode sebagai indikator output visual.
Spesifikasi (LED 5mm Standar):
- Warna : Merah / Hijau / Kuning (tergantung jenis)
- Forward Voltage (Vf) : 1.8V – 2.2V (merah), 2.0V – 3.5V (hijau/biru)
- Forward Current (If) : 10 mA – 30 mA (tipikal 20 mA)
- Maximum Current : 30 mA
- Luminous Intensity : 5 – 500 mcd
- Viewing Angle : 20° – 60°
- Reverse Voltage (max) : 5V
- Operating Temperature : -25°C hingga +85°C
- Resistor yang dibutuhkan (3.3V supply) : (3.3V – 2.0V) / 0.02A = 65 ohm (gunakan 100 ohm)
Spesifikasi:
- Tipe : Common Cathode LED RGB
- Forward Voltage Merah : 1.8V – 2.2V
- Forward Voltage Hijau : 2.8V – 3.5V
- Forward Voltage Biru : 2.8V – 3.5V
- Forward Current : 20 mA per channel
- Maximum Current per Channel : 30 mA
- Luminous Intensity : 2000 – 4000 mcd
- Viewing Angle : 30°
- Pin : 4 pin (R, G, B, GND/common cathode)Spesifikasi:
- Tipe : Tactile Push Button / Toggle Switch
- Tegangan Operasi : 12V DC (max 50V DC)
- Arus Maksimum : 50 mA
- Contact Resistance : < 100 mΩ
- Insulation Resistance : > 100 MΩ
- Life Cycle : > 100,000 kali tekan
- Operating Temperature : -25°C hingga +70°C
- Bounce Time : 5 – 10 ms (perlu debounce di software)
- Buzzer — Komponen output audio sebagai alarm/peringatan.
Spesifikasi:
- Tipe : Active Buzzer (osilator internal)
- Tegangan Operasi : 3.5V – 5.5V DC
- Tegangan Rated : 5V DC
- Konsumsi Arus : < 30 mA
- Frekuensi Suara : 2300 ± 300 Hz
- Sound Pressure Level (SPL) : ≥ 85 dB (pada 10 cm)
- Operating Temperature : -20°C hingga +70°C
- Dimensi : 12mm × 9.5mm
- Sambungan : 2 pin (+ dan -)
- Resistor — Komponen pembatas arus (1k ohm).
Spesifikasi (Resistor 100 ohm, 1/4 Watt):
- Nilai Resistansi : 100 Ω (coklat-hitam-coklat)
- Toleransi : ±5% (gelang emas)
- Daya Maksimum : 0.25 Watt (1/4 W)
- Tegangan Maksimum : 250V
- Suhu Operasi : -55°C hingga +155°C
- Material : Carbon Film
- Sensor LDR
- STM32F103C8 (Blue Pill) — Mikrokontroler berbasis ARM Cortex-M3, beroperasi pada 3.3V dengan 32 pin GPIO dan clock speed 72 MHz.
Spesifikasi:
- Microcontroller Core : ARM Cortex-M3
- Operating Voltage : 3.3V
- Input Voltage (recommended) : 5V
- Input Voltage (limit) : 2.0V – 3.6V
- Digital I/O Pins : 32 pin
- PWM Digital I/O Pins : 15 channel
- Analog Input Pins : 10 channel (ADC 12-bit)
- DC Current per I/O Pin : 25 mA
- DC Current for 3.3V Pin : 150 mA
- Flash Memory : 64 KB
- SRAM : 20 KB
- Clock Speed : 72 MHz
- Komunikasi : USART, SPI, I²C, USB, CAN
- Pemrograman : SWD, JTAG, USART Bootloader
- STM32 NUCLEO-G474RE — Development board berbasis ARM Cortex-M4F dengan 51 GPIO pin dan clock speed hingga 170 MHz, dilengkapi ST-LINK onboard.
Spesifikasi:
- Microcontroller : STM32G474RE (ARM Cortex-M4F)
- Operating Voltage : 3.3V
- Input Voltage (recommended) : 5V via USB atau 7–12V via VIN
- Input Voltage (limit) : 4.5V – 15V
- Digital I/O Pins : ±51 GPIO
- PWM Digital I/O Pins : Hingga 24 channel (termasuk HRTIM)
- Analog Input Pins : Hingga 24 channel ADC (12-bit / 16-bit dengan oversampling)
- DC Current per I/O Pin : Maks. 20 mA (disarankan ≤ 8 mA)
- DC Current for 3.3V Pin : Hingga ±500 mA
- Flash Memory : 512 KB
- SRAM : 128 KB (termasuk CCM RAM)
- Clock Speed : Hingga 170 MHz
- Onboard Debugger : ST-LINK V3
- Komunikasi : USART, SPI, I²C, USB, CAN FD
- LED — Light Emitting Diode sebagai indikator output visual.
Spesifikasi (LED 5mm Standar):
- Warna : Merah / Hijau / Kuning (tergantung jenis)
- Forward Voltage (Vf) : 1.8V – 2.2V (merah), 2.0V – 3.5V (hijau/biru)
- Forward Current (If) : 10 mA – 30 mA (tipikal 20 mA)
- Maximum Current : 30 mA
- Luminous Intensity : 5 – 500 mcd
- Viewing Angle : 20° – 60°
- Reverse Voltage (max) : 5V
- Operating Temperature : -25°C hingga +85°C
- Resistor yang dibutuhkan (3.3V supply) : (3.3V – 2.0V) / 0.02A = 65 ohm (gunakan 100 ohm)
Spesifikasi:
- Tipe : Common Cathode LED RGB
- Forward Voltage Merah : 1.8V – 2.2V
- Forward Voltage Hijau : 2.8V – 3.5V
- Forward Voltage Biru : 2.8V – 3.5V
- Forward Current : 20 mA per channel
- Maximum Current per Channel : 30 mA
- Luminous Intensity : 2000 – 4000 mcd
- Viewing Angle : 30°
- Pin : 4 pin (R, G, B, GND/common cathode)Spesifikasi:
- Tipe : Tactile Push Button / Toggle Switch
- Tegangan Operasi : 12V DC (max 50V DC)
- Arus Maksimum : 50 mA
- Contact Resistance : < 100 mΩ
- Insulation Resistance : > 100 MΩ
- Life Cycle : > 100,000 kali tekan
- Operating Temperature : -25°C hingga +70°C
- Bounce Time : 5 – 10 ms (perlu debounce di software)
- Buzzer — Komponen output audio sebagai alarm/peringatan.
Spesifikasi:
- Tipe : Active Buzzer (osilator internal)
- Tegangan Operasi : 3.5V – 5.5V DC
- Tegangan Rated : 5V DC
- Konsumsi Arus : < 30 mA
- Frekuensi Suara : 2300 ± 300 Hz
- Sound Pressure Level (SPL) : ≥ 85 dB (pada 10 cm)
- Operating Temperature : -20°C hingga +70°C
- Dimensi : 12mm × 9.5mm
- Sambungan : 2 pin (+ dan -)
- Resistor — Komponen pembatas arus (1k ohm).
Spesifikasi (Resistor 100 ohm, 1/4 Watt):
- Nilai Resistansi : 100 Ω (coklat-hitam-coklat)
- Toleransi : ±5% (gelang emas)
- Daya Maksimum : 0.25 Watt (1/4 W)
- Tegangan Maksimum : 250V
- Suhu Operasi : -55°C hingga +155°C
- Material : Carbon Film
- Sensor LDR
Spesifikasi Teknis Push Button Switch
Karakteristik Listrik
Rating Tegangan (Voltage): Menunjukkan batas maksimum tegangan yang bisa ditangani, misalnya 12V DC atau 250V AC.
Rating Arus (Current): Menunjukkan seberapa besar arus yang bisa dialirkan tanpa merusak kontak, biasanya berkisar antara 1A hingga 5A.
Tipe Kontak: Bisa NO (Normally Open), NC (Normally Closed), atau kombinasi keduanya (SPDT / Single Pole Double Throw).
9.Sensor PIR
- PIR Sensor — Passive Infrared Sensor untuk mendeteksi gerakan manusia.
Spesifikasi:
- Nama Komponen : PIR Motion Sensor HC-SR501
- Tegangan Operasi : 4.5V – 20V DC
- Konsumsi Daya : < 65 mA (standby < 50 µA)
- Output : Digital (HIGH = 3.3V, LOW = 0V)
- Jarak Deteksi : 3 – 7 meter (adjustable)
- Sudut Deteksi : ±25° (cone angle)
- Waktu Tunda Output (Tx) : 0.3 detik – 5 menit (adjustable)
- Waktu Penguncian (Ti) : 2.5 detik
- Suhu Operasi : -20°C hingga +80°C
- Dimensi : 32mm × 24mm
- Output Logic HIGH : 3.3V
- Output Logic LOW : 0V
10. Infrared (IR) Sensor — Sensor inframerah untuk mendeteksi objek dalam jarak dekat.
Spesifikasi:
- Nama Komponen : IR Obstacle Sensor FC-51
- Tegangan Operasi : 3.3V – 5V DC
- Konsumsi Arus : 20 mA – 43 mA
- Output : Digital (Active LOW — LOW saat mendeteksi)
- Jarak Deteksi : 2 cm – 30 cm (adjustable via potensiometer)
- Sudut Deteksi : 35°
- Panjang Gelombang Emitter : 950 nm (inframerah)
- Operating Temperature : -25°C hingga +85°C
- Output Logic : Active LOW (0V = terdeteksi, 3.3V = tidak terdeteksi)
- Potensiometer : Ada, untuk mengatur sensitivitas/jarak
Rating Tegangan (Voltage): Menunjukkan batas maksimum tegangan yang bisa ditangani, misalnya 12V DC atau 250V AC.
Rating Arus (Current): Menunjukkan seberapa besar arus yang bisa dialirkan tanpa merusak kontak, biasanya berkisar antara 1A hingga 5A.
Tipe Kontak: Bisa NO (Normally Open), NC (Normally Closed), atau kombinasi keduanya (SPDT / Single Pole Double Throw).
9.Sensor PIR- PIR Sensor — Passive Infrared Sensor untuk mendeteksi gerakan manusia.
Spesifikasi:
- Nama Komponen : PIR Motion Sensor HC-SR501
- Tegangan Operasi : 4.5V – 20V DC
- Konsumsi Daya : < 65 mA (standby < 50 µA)
- Output : Digital (HIGH = 3.3V, LOW = 0V)
- Jarak Deteksi : 3 – 7 meter (adjustable)
- Sudut Deteksi : ±25° (cone angle)
- Waktu Tunda Output (Tx) : 0.3 detik – 5 menit (adjustable)
- Waktu Penguncian (Ti) : 2.5 detik
- Suhu Operasi : -20°C hingga +80°C
- Dimensi : 32mm × 24mm
- Output Logic HIGH : 3.3V
- Output Logic LOW : 0V
10. Infrared (IR) Sensor — Sensor inframerah untuk mendeteksi objek dalam jarak dekat.
Spesifikasi:
- Nama Komponen : IR Obstacle Sensor FC-51
- Tegangan Operasi : 3.3V – 5V DC
- Konsumsi Arus : 20 mA – 43 mA
- Output : Digital (Active LOW — LOW saat mendeteksi)
- Jarak Deteksi : 2 cm – 30 cm (adjustable via potensiometer)
- Sudut Deteksi : 35°
- Panjang Gelombang Emitter : 950 nm (inframerah)
- Operating Temperature : -25°C hingga +85°C
- Output Logic : Active LOW (0V = terdeteksi, 3.3V = tidak terdeteksi)
- Potensiometer : Ada, untuk mengatur sensitivitas/jarak
- PIR Sensor — Passive Infrared Sensor untuk mendeteksi gerakan manusia.
A.Universal Asynchronous Receiver-Transmitter
UART adalah komponen perangkat keras yang menerjemahkan data antara format paralel dan serial. UART bekerja secara asinkron, artinya tidak memerlukan sinyal clock bersama antara pengirim dan penerima , keduanya cukup sepakat pada baud rate yang sama.
Komunikasi UART menggunakan dua jalur: TX (Transmit) dan RX (Receive). Data dikirim dalam bentuk frame yang terdiri atas start bit, 5–9 bit data, parity bit (opsional), dan stop bit.
Fungsi UART, dalam proses pengiriman dan penerimaan data Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART), data dikirim secara bit per bit secara berurutan.
UART memiliki register shift sebagai metode dasar untuk mengkonversi antara bentuk serial dan paralel. Biasanya, UART tidak langsung menghasilkan atau menerima sinyal eksternal yang digunakan antara peralatan yang berbeda.
Oleh karena itu, diperlukan perangkat antarmuka terpisah untuk mengkonversi sinyal tingkat logika dari UART dan level sinyal eksternal.
Setiap karakter dikirim sebagai bit logika mulai rendah, kemudian diikuti sejumlah bit data (biasanya 7 atau 8, kadang-kadang 5), sebuah bit paritas opsional, dan satu atau beberapa bit logika berhenti tinggi.
Kemudian, dalam 5-8 bit berikutnya tergantung pada kode yang digunakan, mewakili karakter. Setelah bit data mungkin ada bit paritas.
Satu atau dua bit berikutnya selalu berada dalam keadaan tanda (logika tinggi, yaitu ‘1’) dan disebut stop bit. Stop bit ini menandakan bahwa karakter yang dikirim telah selesai.
Karena dimulai dengan bit logika rendah (0) dan berakhir dengan bit logika tinggi (1), selalu ada pembatasan yang jelas antara karakter sebelumnya dan karakter berikutnya.
B.Inter-Integrated Circuit
I2C (Inter-Integrated Circuit) adalah salah satu protokol komunikasi serial yang banyak digunakan dalam dunia elektronik dan mikrokontroler. Protokol ini dirancang untuk memungkinkan perangkat elektronik berkomunikasi satu sama lain dengan menggunakan dua jalur utama, yaitu SCL (Serial Clock Line) dan SDA (Serial Data Line). I2C pertama kali dikembangkan oleh Philips Semiconductor (sekarang NXP Semiconductors) dan kini menjadi standar yang diadopsi secara luas.
Bagaimana I2C Bekerja?
I2C menggunakan pendekatan master-slave di mana satu perangkat berfungsi sebagai master (pengendali utama) yang mengatur komunikasi, sementara perangkat lainnya bertindak sebagai slave (pengikut). Dalam satu bus I2C, dapat terdapat lebih dari satu master, tetapi ini jarang digunakan karena menambah kompleksitas.
Komunikasi pada I2C dilakukan melalui dua kabel utama:
- SCL (Serial Clock Line): Mengirim sinyal clock untuk sinkronisasi data.
- SDA (Serial Data Line): Mengirimkan data antara perangkat master dan slave.
Data dikirim dalam bentuk bit, dan setiap perangkat pada bus memiliki alamat unik sehingga master dapat memilih perangkat tertentu untuk berkomunikasi.
Proses Komunikasi I2C
- Start Condition: Master menginisiasi komunikasi dengan menarik jalur SDA ke logika rendah (low) sementara SCL tetap tinggi.
- Alamat Slave: Master mengirimkan alamat 7-bit atau 10-bit dari slave yang ingin diakses, diikuti oleh bit baca/tulis.
- Acknowledgment (ACK): Slave yang sesuai dengan alamat tersebut merespons dengan menarik SDA ke logika rendah.
- Transfer Data: Data dikirimkan dari master ke slave atau sebaliknya.
- Stop Condition: Master menghentikan komunikasi dengan mengembalikan jalur SDA ke logika tinggi (high) saat SCL juga tinggi.
Keunggulan I2C
- Efisiensi Kabel: Hanya memerlukan dua jalur untuk menghubungkan banyak perangkat.
- Dukungan Multi-Perangkat: Memungkinkan hingga 128 perangkat (dengan alamat 7-bit) dihubungkan pada satu bus.
- Kecepatan yang Cukup Cepat: Mendukung kecepatan hingga 3.4 Mbps (mode High-Speed).
- Kesederhanaan Protokol: Mudah diimplementasikan menggunakan mikrokontroler.
Kelemahan I2C
- Jarak Pendek: Karena keterbatasan resistansi pull-up, bus I2C hanya ideal untuk jarak pendek.
- Kompleksitas untuk Banyak Master: Jika terdapat lebih dari satu master, diperlukan pengaturan tambahan.
- Kecepatan Terbatas: Dibandingkan SPI, kecepatan I2C lebih rendah.
Contoh Penggunaan I2C
I2C banyak digunakan dalam perangkat elektronik modern, seperti:
- Sensor: Menghubungkan sensor suhu (seperti DS3231), sensor jarak (seperti VL6180X), atau sensor tekanan.
- Display: Mengontrol layar OLED atau LCD.
- EEPROM: Menyimpan data pada memori eksternal.
Bus master melakukan konfigurasi clock untuk memulai komunikasi, dengan catatan frekuensi atau kecepatan transfer data antara SPI master device dan slave device harus sama yang biasanya bisa mencapai beberapa MHz. Master device akan memilih perangkat slave device dengan mengeluarkan logika 0, kemudian master device akan menunggu proses yang telah dijadwalkan di master device itu sendiri seperti uratan interupsi timer, konversi analog ke digital (ADC) dan lain sebagainya. Setelah periode tersebut selesai, maka master device akan mengeluarkan clock yang pertanda akan dimulainya proses komunikasi serial.
Setiap dilakukan satu clock SPI, maka akan terjadi komunikasi full duplex antara master device dengan slave device. Master device mengirimkan satu bit pada line MISO, kemudian slave device akan membacanya. Setelah itu, pada line MISO slave device akan mengirimkan data kembali ke master device dan master device akan membacanya. Urutan ini akan bertahan meskipun kita tidak menggunakan komunikasi Full Duplex atau hanya menggunakan satu line komunikasi saja (seperti simplex).
Transmisi data akan melibatkan dua shift register dari beberapa ukuran data yang diberikan seperti 8 bit, 10 bit atau pun 12 bit yang sering digunakan yaitu 8 bit shift register. Keduanya akan terkoneksi dalam topologi ring secara virtual. Biasanya data yang dikirimkan akan bergeser satu per satu dari bit pertama hingga bit ke delapan. Setelah register bergeser keluar, berarti master device dan slave device sudah bertukar data. Kemudian akan bergantian slave device dan master device. Jika data yang dikirim banyak, maka shift register akan diisi ulang dengan data yang baru. Kemudian proses pengirimannya pun diulang. Proses pengiriman akan dihentikan jika master device mengirim sinyal toggle untuk mengakhiri pemilihan slave device.
Ketika clock dari master memberikan tanda ke slave device, shift register akan menggeser data di bit A0 dari master, menempati bit ke 7 dari slave device. Kemudian bit B0 dari slave device akan menempati bit ke 7 dari master device. Begitulah proses berulang dan terjadi setiap ada clock dari master.
Ketika clock ke 3 dari master device yang mengakibatkan shift register menggeser nilai dari slave di bit B2 berpindah menempati bit ke 7 dari master device. Kemudian bit A2 dari master device akan bergeser 1 bit ke bit 7 dari slave device. Hal ini akan berjalan sesuai dengan perintah clock dari master. Data dari tiap bit baik dari master maupun slave device akan bergeser 1 bit sesuai dengan clock dari master. Selanjutnya kita akan melihat apa yang terjadi saat clock mencapai hitungan ke 8.
4.1 STM32 NUCLEO-G474RE
STM32 NUCLEO-G474RE adalah papan pengembangan berbasis mikrokontroler STM32G474RET6 yang dikembangkan oleh STMicroelectronics. Board ini mengintegrasikan antarmuka ST-LINK debugger/programmer secara onboard sehingga pengguna dapat langsung melakukan pemrograman dan debugging tanpa perangkat tambahan.
Spesifikasi utama:
- Microcontroller: STM32G474RE (ARM Cortex-M4F)
- Operating Voltage: 3.3V
- Input Voltage (recommended): 5V via USB atau 7–12V via VIN
- Digital I/O Pins: ±51 GPIO
- PWM Digital I/O Pins: Hingga 24 channel
- Analog Input Pins: Hingga 24 channel ADC (12-bit/16-bit)
- Flash Memory: 512 KB
- SRAM: 128 KB
- Clock Speed: Hingga 170 MHz
Bagian-bagian pendukung STM32 NUCLEO-G474RE:
- RAM 128 KB: Digunakan sebagai memori sementara untuk menyimpan variabel, buffer, stack, dan heap selama program berjalan.
- Flash Internal 512 KB: Bersifat non-volatile, menyimpan program permanen meskipun catu daya dimatikan.
- Crystal Oscillator: Menggunakan osilator internal HSI (High Speed Internal) sebagai sumber clock utama secara default, tanpa memerlukan kristal eksternal.
- Regulator Tegangan: Memastikan pasokan tegangan stabil ke mikrokontroler.
- Pin GPIO: Antarmuka input dan output digital yang fleksibel.
4.2 STM32F103C8
STM32F103C8 adalah mikrokontroler berbasis ARM Cortex-M3 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 seperti USART, SWD, dan JTAG.
Spesifikasi utama:
- Microcontroller: ARM Cortex-M3
- Operating Voltage: 3.3V
- Input Voltage (recommended): 5V
- Input Voltage (limit): 2–3.6V
- Digital I/O Pins: 32
- PWM Digital I/O Pins: 15
- Analog Input Pins: 10 (resolusi 12-bit ADC)
- DC Current per I/O Pin: 25 mA
- Flash Memory: 64 KB
- SRAM: 20 KB
- Clock Speed: 72 MHz
Bagian-bagian pendukung STM32F103C8:
- RAM 20 KB SRAM on-chip: Memungkinkan mikrokontroler menjalankan berbagai aplikasi serta menyimpan data sementara selama eksekusi program.
- Flash Internal 64 KB: Digunakan untuk menyimpan firmware dan program pengguna secara permanen tanpa memerlukan media penyimpanan eksternal.
- Crystal Oscillator Eksternal: Menggunakan kristal 8 MHz yang bekerja bersama PLL untuk meningkatkan frekuensi clock hingga 72 MHz.
- Regulator Tegangan Internal: Mendukung tegangan operasi 2.0V hingga 3.6V.
- Pin GPIO (37 pin): Dapat dihubungkan ke berbagai perangkat eksternal seperti sensor, motor, LED, serta mendukung antarmuka UART, SPI, dan I²C.
4.3 Sensor LDR
Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) adalah salah satu jenis resistor yang dapat mengalami perubahan resistansinya apabila mengalami perubahan penerimaan cahaya. Modul sensor cahaya bekerja manghasilkan output yang mendeteksi nilai intensitas cahaya. Perangkat ini sangat cocok digunakan untuk project yang berhubungan dengan cahaya seperti nyala mati lampu.
Spesifikasi Sensor Cahaya LDR
1. Supply : 3.3 V – 5 V (arduino available)
2. Output Type: Digital Output (0 and 1)
3. Inverse output
4. Include IC LM393 voltage comparator
5. Sensitivitasnya dapat diatur
6. Dimensi PCB size: 3.2 cm x 1.4 cm
Modul sensor cahaya ini memudahkan Anda dalam menggunakan sensor LDR (Light Dependent Resistor) untuk mengukur intensitas cahaya. Modul LDR ini memiliki pin output analog dan pin output digital dengan label AO dan DO pada PCB. Nilai resistansi LDR pada pin analog akan meningkat apabila intensitas cahaya meningkat dan menurun ketika intensitas cahaya semakin gelap. Pada pin digital, pada batas tertentu DO akan high atau low, yang dikendalikan sensitivitas nya menggunakan on-board potensiometer.
• Input Voltage: DC 3.3V - 5V
• Output: Digital - Sensitivitas bisa diatur, dan analog
• Ukuran PCB : 33 mm x 15 mm
LDR atau Light Dependent Resistor merupakan salah satu komponen jenis resistor dengan nilai resistansi yang terus berubah sesuai intensitas cahaya yang mengenai sensor. Semakin banyak cahaya yang mengenai sensor LDR, maka akan semakin menurun nilai resistansinya. Nah, semakin sedikit cahaya yang mengenai sensor (gelap), maka nilai resistansinya akan semakin besar, jadi arus listrik yang mengalir akan terhambat.
Pada umumnya, sensor LDR mempunyai nilai resistansi sebesar 200 KOhm di tengah kegelapan dan akan turun menjadi 500 Ohm saat terkena banyak cahaya. Oleh karena itu, menjadi hal biasa apabila komponen elektronika yang peka cahaya ini sering digunakan untuk lampu alarm, kamar tidur, penerangan jalan dan lain sebagainya.
LDR memiliki peran sebagai sensor cahaya di dalam aneka rangkaian elektronika seperti saklar otomatis berdasarkan cahaya. Jadi jika sensor terkena cahaya, maka arus listrik akan mengalir (ON) dan jika sensor berada di dalam kondisi minim cahaya alias gelap, maka aliran listrik akan terhambat (OFF). LDR sering digunakan untuk sensor lampu kamar tidur, penerangan jalan otomatis, alarm dan lain sebagainya
4.4 Infrared (IR) Sensor (FC-51)
Sensor inframerah (IR) adalah sensor yang bekerja berdasarkan prinsip pemantulan cahaya inframerah. Sensor ini terdiri dari dua komponen utama yaitu IR LED (infrared transmitter) yang memancarkan cahaya inframerah dan fotodioda atau fototransistor (infrared receiver) yang mendeteksi pantulan cahaya tersebut.
4.4.1 Prinsip Kerja IR Sensor
IR LED memancarkan cahaya inframerah secara terus-menerus pada panjang gelombang sekitar 950 nm yang tidak terlihat oleh mata manusia. Ketika cahaya inframerah mengenai permukaan objek di depan sensor, sebagian cahaya dipantulkan kembali ke arah sensor. Fotodioda penerima mendeteksi intensitas cahaya pantul tersebut dan mengubahnya menjadi sinyal listrik.
Jika intensitas cahaya pantul yang diterima cukup kuat (ada objek dekat), komparator pada IC LM393 yang terdapat di modul FC-51 membandingkan tegangan fotodioda dengan tegangan referensi dari potensiometer. Jika tegangan fotodioda melampaui referensi, output komparator berubah ke LOW (active low), menandakan objek terdeteksi.
4.4.2 Faktor yang Mempengaruhi Deteksi
Warna dan tekstur permukaan objek sangat mempengaruhi kemampuan deteksi IR sensor. Permukaan berwarna putih atau terang memantulkan hampir seluruh cahaya inframerah sehingga mudah terdeteksi dari jarak jauh. Sebaliknya, permukaan berwarna hitam atau gelap menyerap sebagian besar cahaya inframerah sehingga hanya bisa terdeteksi dari jarak sangat dekat atau bahkan tidak terdeteksi sama sekali.
Cahaya ambient terutama sinar matahari juga dapat mengganggu kerja IR sensor karena sinar matahari mengandung komponen inframerah yang kuat. Penggunaan IR sensor di luar ruangan atau di bawah cahaya matahari langsung dapat menyebabkan false detection.
4.5 PIR SENSOR
The PIR Sensor adalah komponen elektronik yang banyak digunakan dalam deteksi gerakan. Sensor ini dapat mendeteksi perubahan radiasi inframerah (yaitu, panas) dari tubuh manusia, hewan, atau sumber panas lainnya. Sensor ini sering disebut sebagai sensor gerak inframerah. PIR detektor atau PIR Sensor gerak. Karena tidak memancarkan sinyal apa pun secara mandiri, melainkan hanya menerima dan mengukur energi inframerah secara pasif di lingkungan sekitar, sensor ini juga disebut sensor "pasif".
Dibandingkan dengan sensor inframerah aktif (yang perlu memancarkan cahaya inframerah dan mendeteksi pantulan untuk merasakan objek), PIR Sensor gerak hanya perlu mendeteksi perubahan panas alami dan tidak memancarkan sinyal apa pun. Hal ini tidak hanya membuat PIR Sensor lebih hemat daya, tetapi juga mengurangi alarm palsu yang disebabkan oleh pantulan cahaya atau perubahan lingkungan. Selain itu, PIR Sensor memiliki banyak keuntungan lainnya.
Keuntungan PIR Sensor
1. PIR Sensor ini dapat secara sensitif menangkap sinyal pergerakan sumber panas seperti tubuh manusia dan hewan. Sensor ini memiliki tingkat alarm palsu yang rendah, kemampuan anti-interferensi yang kuat, dan dapat bekerja secara stabil di berbagai lingkungan.
2. The PIR Sensor memiliki struktur sederhana, membutuhkan sedikit komponen dan memiliki biaya produksi rendah.
3. Ketika terjadi pergerakan, PIR Sensor ini dapat merespons dalam waktu yang sangat singkat. Hal ini membuatnya sangat cocok untuk skenario otomatis yang memerlukan deteksi waktu nyata.
4. The PIR Sensor tidak terpengaruh oleh faktor eksternal seperti cahaya dan debu, dan dapat beroperasi normal dalam lingkungan yang gelap, cahaya yang kuat, atau lingkungan yang kompleks.
PIR Sensor banyak digunakan dalam bidang elektronika dan otomasi modern karena banyak kelebihannya. IHal ini dapat ditemukan di berbagai perangkat seperti alarm keamanan, lampu otomatis, perangkat rumah pintar, pintu otomatis, dan mesin penjual otomatis. Setiap kali Anda melihat lampu menyala secara otomatis, kemungkinan besar sensor gerak inframerah bekerja tanpa suara. Jadi, apa itu? Sensor PIR's prinsip kerja?

Komentar
Posting Komentar