Pengontrolan tegangan menggunakan PWM pada arduino

Pengontrolan tegangan berfungsi untuk menjaga kestabilan tegangan keluaran ke beban sehingga beban bisa bekerja semestinya. Contohnya jika beban lampu yang intensitas cahayanya bergantung kepada tegangan, maka dengan tegangan yang stabil akan mengeluarkan cahaya yang stabil pula.

Hal yang menyebabkan ketidakstabilan tegangan diantaranya :

  1. Perubahan beban (penambahan dan pengurangan)
  2. Perubahan nilai masukan (input)
  3. Faktor luar seperti interferensi.

Faktor yang mempengaruhi keandalan pengontrolan tegangan :

  1. Kecepatan respon dari pengontrol tegangan terhadap perubahan yang terjadi, semakin cepat semakin baik.
  2. Sistem koreksi yang digunakan, seperti PID, fuzzy
  3. Karakteristik sensor dan beban yang digunakan

Pengontrolan tegangan dengan arduino

Pengendalian tegangan harus memiliki masukan sensor tegangan dan aktuator kontrol tegangan. Pada aplikasi arduino pembacaan tegangan menggunakan ADC dan aktuasi kontrol tegangan menggunakan PWM.

Dalam contoh ini, sistim koreksi tegangan menggunakan metode proporsional, yaitu semakin besar selisih tegangan dan input maka akan semakin besar pula penambahan nilai PWM.

skema sistem kontrol tegangan mengguakan arduino:

Sketch / koding Penngendalian Tegangan dengan PWM:

#define pinSensorTegangan     0
#define pinOutputPWM          9
#define setTegangan           2.5//volt
#define faktorProporsional    0.1

float keluaran;

void setup() {
  pinMode(pinOutputPWM, OUTPUT);
  
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Sumber tegangan stabil (automatic voltage regulator) menggunakan kontrol proporsional");
  Serial.println("https://www.semesin.com/project/");
  Serial.println();

  keluaran = setTegangan;
}

void loop() {
  uint16_t adc = analogRead(pinSensorTegangan);
  float tegangan = map(adc, 0, 1024, 0, 500)/100.0;
  float selisih = setTegangan - tegangan;
  float proporsional = faktorProporsional * selisih;
  
  keluaran += proporsional;
  keluaran = constrain(keluaran, 0, 5);
  byte keluaranPWM = map(keluaran*100, 0, 5*100, 0, 255);
  analogWrite(pinOutputPWM, keluaranPWM);

  //Plot serial, hapus untuk menambah kecepatan
  Serial.print(tegangan);
  Serial.print(", ");
  Serial.print(keluaranPWM);
  Serial.println();
  delay(10);
}

Hasil Plot sinyal PWM (merah) dan tegangan keluaran (biru) terhadap perubahan beban.

Tombol power otomatis arduino

tombol pengunci (self-latching)

Rangkaian kunci tombol otomatis bisa diterapkan dengan bermacam komponen utama, yang umum digunakan adalah dengan menggunakan relay, transistor, mosfet dan SCR.

Penggrendel tombol dengan relay

Dalam sistem listrik rangkaian ini dikenal sebagai DOL (direct on line). Jika tombol ‘nyala’ ditekan maka tegangan akan masuk ke relay melalui tombol ‘padam’, kemudian relay akan aktif dan NO dalam keadaan kontak dan mengunci tegangan tetap masuk ke coil relai dan mengunci posisi relay aktif.

Jika tombol ‘padam’ ditekan dalam keadaan rangkaian aktif, maka suplai  kunci akan terputus dan relay kembali nonaktif.

Pengancing tombol dengan SCR

Masih menggunakan interface yang sama tetapi menggunakan SCR/thyristor 2P4M sebagai penguncinya. Jika tombol ‘nyala ditekan, akan mengalirkan arus ‘gate trigger’ melalui resistor 330 ohmm dan menjadikan SCR dalam keadaan on-state yang selalu aktif walaupun tombol ‘nyala dilepaskan’.

Jika tombol ‘padam’ ditekan, maka suplay arus ke SCR melalui beban outpun akan hilang dan otomatis akan mematikan operasi SCR.

Tombol Vcc otomatis pada arduino menggunakan MOSFET

Tombol power dan arduino bisa dikombinasikan (saling melengkapi) antara pemberi sumber, dan pengunci sumber.

Cara kerjanya adalah pada saat tombol power ditekan, gate pada mosfet akan diberi tegangan 5V, dan menjadikan mosfet menghantarkan GND arduino ke ground sumber.

Sesaat setelah menerima power dari sumber/baterai melalui mosfet, arduino akan menjalankan perintah untuk mengunci kondisi mosfet tetap aktif.

Untuk menonaktifkan mosfetm, cukup dengan menjadikan pin Gate bernilai LOW.

contoh sketch Sumber baterai dengan tombol otomais:

#define pinPower A0
#define pinLED   13

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Power arduino otomatis menggunakan MOSFET");
  Serial.println("https://www.semesin.com/project/");
  Serial.println();
  Serial.println("Jangan beri power supply / catu daya USB");
  Serial.println("Akan dimatikan dalam 10 detik");
  Serial.println();
  
  pinMode(pinPower, OUTPUT);
  pinMode(pinLED, OUTPUT);
  digitalWrite(pinPower, HIGH);
  digitalWrite(pinLED, LOW);

  delay(7000);
  digitalWrite(pinLED, HIGH);//Tanda arduino akan dimatikan 3 detik lagi
  delay(3000);

  //Fungsi mematikan power Vcc
  digitalWrite(pinPower, LOW);
  
}

void loop() {

}

Tombol power otomatis pada arduino menggunakan SCR (hemat energi)

Prinsip kerja power otomatis pada arduino ini adalah ketika tombol ‘power’ ditekan, maka gate dari scr akan diberi trigger untuk mengaktifkan SCR, setelah tombol dilepaskan SCR akan tetap aktif tanpa sumber arus lain. Tidak seperti menggunakan transistor atau mosfet dimana arus dan tegangan harus disuplai dari arduino.

Untuk mematikan power ini, cukup dengan meng-ground-kan / logika LOW pada pin gate.

contoh sketch kunci tombol power otomatis:

#define pinPower A0
#define pinLED   13

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Power arduino otomatis ");
  Serial.println("https://www.semesin.com/project/");
  Serial.println();
  Serial.println("Jangan beri power supply / catu daya USB");
  Serial.println("Akan dimatikan dalam 10 detik");
  Serial.println();
  
  pinMode(pinLED, OUTPUT);
  digitalWrite(pinLED, LOW);

  delay(7000);
  digitalWrite(pinLED, HIGH);//Tanda arduino akan dimatikan 3 detik lagi
  delay(3000);

  //Fungsi mematikan power Vcc
  digitalWrite(pinPower, LOW);
  pinMode(pinPower, OUTPUT);
  
}

void loop() {

}

Kalkulator online persamaan garis lurus antara dua titik

Menghitung persamaan garis linear dengan rumus :

masukkan nilai (x1, y1), (x2, y2) dan nilai x jika ingin mencari nilai y pada titik x tersebut pada kotak berikut :

x1 =
y1 =
x2 =
y2 =
Persamaan garis lurus
Gradien m =
.
Konstanta c =
cari nilai y dengan x =
hasil
y =

 

Persamaan garis lurus adalah garis dalam bentuk matematis berpangkat satu. Persamaan umumnya adalah :

y = mx + c

dimana m = gradien dan c = konstanta.

Gradien adalah kemiringan dari suatu garis dan konstanta adalah ketinggian garis pada x = 0.

Komposisi larutan HCl dan H2O2 (praktek pelarut PCB dengan vixal dan vanish)

Asam Klorida (HCL)

Hidrogen klorida adalah asam kuat yang terdisosiasi dengan air dan sangat korosif, Jika terioniasasi akan melepaskan H+ dan ion Cl-. Massa relatif (Mr) HCL adalah 36,46094 gram/mol.

Tabel konsentrasi HCL beserta molaritasnya

Nomor Konsentrasi (kg HCl/kg) Massa jenis (gram/liter) Molaritas (mol/liter)
1 10% 1048 2.87
2 20% 1098 6.02
3 30% 1149 9.45
4 32% 1159 10.17
5 34% 1169 10.90
6 36% 1179 11.64
7 38% 1189 12.39

Hidrogen Peroksida (H2O2)

Adalah cairan oksidator kuat yang berbau khas keasaman dan mudah larut dalam air. Massa relatif H2O2 =  34,01468 gram/mol dan massa jenis H2O2 = 1.450 gram/liter

Tembaga (Cu)

Massa relatif tembaga (Cu) = 63,546 gram/mol, dan massa jenis tembaga 8.900 gram/liter.

Pada PCB elektronik ketebalan lapisan tembaga berkisar 0,034 mm.

Menghitung campuran HCL + H2O2 untuk Etching PCB

Persamaan kesetimbangan kimia campuran etching H2O2 + HCL:

Cu + 2 HCl + H2O2 = CuCl2 + 2 H2O

Hasil dari reaksi ini adalah CuCl2 (Copper(II) chloride) yang merupakan asam lemah.

Massa relatif dari masing-masing senyawa adalah :

  • Cu = 250.03961
  • HCl = 36.46094
  • H2O2 = 34.01468

Vixal + Vanish sebagai pelarut PCB

Konsentrasi HCl pada vixal adalah 17 %v/v

Konsentrasi H2Opada vanish adalah 5 %v/v

Untuk mendapatkan volume setiap molnya dari tabel molaritas senyawa digunakan rumus :

Jika konsentrasi tidak ada dalam tabel, volume untuk setiap mol digunakan rumus:

dengan formula volume per mol dari persen tersebut diperoleh:

Volume per mol HCl 17% vixal = 36,46094 / (0.17 x 1083) = 0,198 liter.

Volume per mol H2O2 Vanish = 34,01468 / (0.05 x 1450) = 0,469 liter.

Volume per mol tembaga murni = 63,546 / (1 x 8900) = 0,00714 liter atau 63,546 gram.

cat: massa jenis digunakan pendekatan umum.

Jadi dengan campuran :

(2 x 0.18 liter Vixal 17%) + 0.469 liter Vanish 5% akan melarutkan 0,00714 liter tembaga.

Jika ketebalan tembaga pada PCB 0.034 mm maka luas yang akan digerus oleh larutan tersebut adalah :

Luas tembaga = 0,00714 liter / 0.00034 dm = 21 dm² (2100 cm²). cukup untuk 10 lembar PCB kosong.

Namun dalam praktek sering ditemui kendala berikut:

  1. Konsentrasi bahan aktif yang tidak sesuai.
  2. Jenis pelarut bukan air.
  3. Tembaga PCB bukan tembaga murni.
  4. Kontaminan pada pelarut atau di permukaan PCB.

Komunikasi data Bluetooth dengan App Inventor

Bluetooth adalah Sistem jaringan lokal tanpa kabel. Bluetooth telah digunakan secara luas pada perangkat android dan telepon pintar lainnya.

Menghubungkan ke bluetooth server

Untuk mempermudah jalan program app inventor, proses menghubungkan bluetooth ke server dimasukkan kedalam sebuah prosedur.

Prosedur ‘Hubungkan_Bluetooth’ ini bisa dipanggil dengan variabel ‘alamatBluetooth’ yang berisi alamat unik bluetooth. Sebelum dihubungkan prosedur akan mengecek status ‘bluetooth.available’, jika aktif, dilanjutkan dengan pengecekan status ‘bluetooth.IsConnected’, dan mematikan bluetooth jika sedang terkoneksi.

Selanjutnya bluetooth dihubungkan dengan fungsi ‘bluetoothClient.Connect’ dengan variabel alamat yang diberikan.

Pemanggilan bluetooth saat Inisialisasi

Apabila sistem menghubungkan bluetooth dibuat otomatis, maka bluetooth akan dihubungkan keserver dengan alamat yang tersimpan sebelumnya pada database ‘TinyDB’. Pemanfaatan database ini adalah untuk otomatisasi data saat aplikasi app dibuka tanpa perlu disetting ulang, cukup menggunakan settingan terakhir.

Koneksi bluetooth dengan alamat langsung

Jika alamat bluetooth server sudah diketahui, app bisa langsung mengkondisikan tombol sebagai pemanggil prosedur ‘hubungkan_bluetooth’ dengan alamat yang ada pada ‘textbox’.

Menghubungkan bluetooth dengan alamat pada daftar bluetooth

Daftar perangkat bluetooth yang terhubung ke android bisa diambil sebagai referensi alamat. Sebelum digunakan, elemen ‘listPicker’ digunakan sebagai penampung daftar bluetooth yang tersedia.

Apabila item yang ada dalam daftar sudah dpilih, maka akan dipanggil prosedur ‘hubungkan_Bluetooth’ dengan variabel alamat terpilih.

Putuskan hubungan bluetooth

Jika ingin memutuskan bluetooth dari server, cukup menggunakan fungsi ‘BluetoothClient.Disconect’

Cek koneksi bluetooth

Status konksitas bluetooth bisa diketahui dengan fungsi ‘BluetoothClient.IsConnected’

Mengirim data string melalui bluetooth

Untuk mengirim data melalui bluetooth, terlebih dahulu dipastikan koneksi bluetooth dengan fungsi’bluetoothClient.IsConnected’. Dan apabila terhubung, proses pengiriman string dilakukan dengan memanggil fungsi ‘bluetoothClient.SendText’ dengan variabel ‘text’ yang diisi contohnya text dalam ‘textBox’.

Menerima data dari bluetooth

Jika ada data yang dikirim melalui bluetooth, data tersebut bisa dideteksi dengan fungsi ‘bluetoothClient.SendText’ seperti pada block berikut :

Dengan bantuan ‘clock.Timer’, setiap interval waktu dilakukan pengecekan apabila ada data yang diterima lewat bluetooth, kemudian mengambilnya dengan fungsi ‘bluetooth.ReceiveText’.

Namun fungsi diatas memiliki beberapa kelemahan yaitu:

  1. Data yang diterima tidak diparsing, sehingga data apapun yang diterima adalah merupakan deretan String.
  2. Jika dalam satu interval waktu diterima beberapa data, maka data tersebut dianggap suatu kesatuan.
  3. Jika proses pengiriman data berlangsung saat interupsi timer terjadi, maka data tersebut akan terpotong (data tidak utuh).

Untuk menutui itu digunakan algoritma app inventor yang lebih rumit namun mampu berjalan pada jumlah data besar.

Proses pengambilan data dari buffer android dilakukan secara parsial sehingga terhindar dari pemotongan, dengan metode ini dimungkinkan menerima beberapa nilai variabel sekaligus (dalam lalu lintas kecepatan tinggi).

Dalam contoh ini digunakan format ‘namaVariabel’=’nilai’, dalam contoh sketch arduino :

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Koneksi Beluetooth pada Android dengan App Inventor");
  Serial.println("https://www.semesin.com/project/");
  Serial.println();
}

byte variabel1 = 0;
uint16_t variabel2 = 1000L;

void loop() {
  while (Serial.available())
  {
    Serial.write(Serial.read());
  }
  delay(1000);
  Serial.println("var1=" + String(variabel1));
  Serial.println("var2=" + String(variabel2));
  variabel1 += 1;
  variabel2 += 10;
}

Mendeteksi kegagalan bluetooth

Fungsi ‘bluetoothClient.BluetoothError’ akan mendeteksi jika terjadi kegagalan bluetooth seperti kesalahan dalam proses menghubungkan, mengirim atau menerima data. Blok diatas akan mengirimkan pesan kepada pengguna melalui label ‘pesan’.

Design cara komunikasi bluetooth app inventor:

Block lengkap sistem komunikasi bluetooth android:

apk menghubungkan bluetooh dengan app inventor:

Multi screen dengan App Inventor

Aplikasi App Inventor dibuat diatas screen. Screen adalah halaman tempat meletakkan interface, layout dan komponen lainnya.

Tutorial pindah antar screen ini mencakup metode pindah screen yang biasa digunakan.

Layout scroll

Apabila ruang (space) satu screen tidak mencukupi, maka bisa memanfaatkan layout dalam mode scroll baik vertikal maupun horizontal.

Penggunaan layout scroll sangat efektif karena ruang yang disediakan lebih besar.

Banyak Screen App Inventor

Pada aplikasi App Inventor, kita bisa membangun sebuah app dengan lebih dari satu screen. Dengan banyak screen kita bisa mengelompokkan komponen-komponen agar lebih terorganisir.

Screen bertindak sebagai alas tempat komponen. Apabila sebuah screen saat ini (screen induk) membuka screen lainnya (screen anak), maka screen anak akan menimpa screen induk.

Perpindahan antar Screen dengan nilai awal dan nilai balik

Sebuah screen bisa mengirim nilai awal (start value) ke screen anaknya. juga sebaliknya screen anak bisa mengirim hasil (result) ke screen induknya.

Dari contoh diatas :

  1. Button1 adalah tombol untuk membuka ‘screen2’, dengan kontrol ‘open another screen’ dan variabel ‘screenName’ diisi dengan ‘Screen2’, maka ketika button1 ditekan ‘screen2’ akan dibuka diatas ‘screen1’.
  2. Button2 adalah tombol untuk membuka screen3, pemanfaatan fungsi ‘open another screen with start value’ dengan variabel ‘screenName’ dan ‘startValue’ diisi dengan input interface ‘textBox1.text’, maka screen induk akan mengirimkan nilai awal dalam ‘textbox1.text’ ke ‘screen3’.
  3. Fungsi ‘other screen closed’ akan dijalankan saat terdeteksi sebuah screen anak ditutup dan dan kembali ke screen ini (induk). variabel ‘result’ akan memiliki nilai yang dikirim oleh screen anak.

Perpindahan antar screen anak

Pindah atar screen akan bisa dalam dua metode:

  1. Pindah ke screen anak lainnya sebagai screen cucu (tanpa menutup screen sekarang)
  2. Pindah ke screen anak lainnya sebagai ganti anak (dengan menutup screen sekarang).

Pada blok diatas adalah metode pindah antar screen anak sebagai ganti screen sekarang dengan tetap menginduk ke ‘screen1’.

Penggunaan fungsi ‘if’ dengan variabel ‘true’ hanya sebuah trik untuk menempatkan prosedur/fungsi lain dibawah fungsi ‘open another screen’.

Nilai awal dari screen induk

Saat ‘screen3’ dibuka, app akan menjalankan terlebih dahulu fungsi ‘Initialize’. Fungsi ini ditugaskan mengambil nilai awal yang dikirimkan oleh screen induk dalam variabel ‘get start value’ dan menyimpannya kedalam interface ‘textBox1/text’

Mengirim nilai balik ke screen induk

Ada beberapa cara untuk kembali ke screen induk, diantaranya adalah fungsi ‘BackPressed’ atau penggunaan tombol.

Fungsi ‘close screen with value’ berfungsi menutup screen dengan mengirimkan nilai balik dalam variabel ‘result’.

design app inventor banyak screen:

Screenshoot tukar screen app inventor:

apk multi screen app inventor: MultiScreen.apk

Fungsi Waktu App Inventor

Data waktu pada App Inventor berupa tanggal dan waktu yang dinyatakan dalam orde milidetik dari 1 Januari 1970. Data waktu ini bisa digunakan untuk beberapa keperluan diantaranya hitung mundur dan durasi.

Data waktu Sekarang (now)

Interface / modul clock memiliki fungsi ‘now’ yang menyediakan data waktu serta fungsi format datetime guna mendapatkan text waktu yang diinginkan.

Block diatas akan mengganti text pada label1 dengan text waktu sekarang dalam format MM/dd/yyyy hh:mm:ss a. Penggantian dilakukan setiap interval dari clock1 (default 1 detik).

Ambil waktu sistem android

Untuk mengambil data waktu ketika tombol di tekan dengan format tertentu bisa menggunakan block berikut:

Ketika button1 ditekan, text pada label2 akan diganti dengan waktu sekarang dalam format hh:mm.

Edit data waktu dengan TimePicker

TimePicker berfungsi sebagai dialog pengedit waktu dengan nilai default waktu sekarang (now)

Ketika tombol [selesai] pada dialog timePicker ditekan, text pada tombol [TimePicker] akan diganti dengan hasil pengeditan jam dan menit.

Angka dua digit (time pattern) app inventor

Agar tampilan waktu jam:menit terlihat rapi dalam format waktu hh:mm, App inventor 2 belum mengakomodir text pattern (kecuali sensor clock), untuk itu bisa dikombinasikan dengan perhitungan matematis yakni apabila angka kecil dari 10 maka akan ditambahkan ‘0’ diawalnya.

Hitung mundur (Countdown)

Hitung mundur adalah metode penghitungan waktu tunda. Hitung mundur bisa dimanfaatkan untuk berbagai keperluan seperti aktifasi sebuah interface/screen dan sebagainya.

Hitung mundur dengan app inventor diaplikasikan dalam orde mili detik, agar lebih mudah waktu hitung mundur dikonversi menjadi detik dengan fungsi DurationToSeconds.

Untuk perancangan hitung mundur dengan app inventor dibutuhkan variabel waktu mulai dan durasi. Dengan bantuan ‘Clock’ penghitungan dideteksi setiap detik.

Hitung munder dengan metode time epoch ini bisa disetting dalam orde tahunan atau sesuai kebutuhan.

Menghitung durasi dengan app inventor

Durasi / selisih waktu adalah waktu yang dibutuhkan antara dua evenr/trigger, hasilnya diperoleh dengan formula waktu event2 dikurangi waktu event1.

Penghitungan durasi diukur dalam orde mili detik.

Block lengkap fungsi waktu menggunakan app inventor:

Design fungsi waktu dengan app inventor:

Tampilan app fungsi waktu memakai app inventor:

File apk fungsi waktu pada app inventor: FungsiWaktu.apk

Hitung mundur Arduino (volatile countdown)

Hitung mundur volatile (tidak menguap) adalah metode hitung mundur digital yang terus berlangsung walaupun catu daya (power supply) dimatikan. Jadi hitung mundur berlanjut sesuai waktu normal ketika catu daya aktif kembali.

Countdown arduino ini berfungsi sebagai penghitung mundur hingga jangka tahunan karena menggunakan metode epoch time. Waktu acuan yang digunakan adalah waktu RTC (DS1307/DS3231).

Waktu epoch adalah jumlah detik hingga saat ini dari tangga 1 Januari 1970.

Hitung mundur menggunakan Arduino dan RTC memanfaatkan EEPROM untuk menyimpan data-data berikut :

  1. Aktif
  2. Waktu mulai hitung mundur (epoch waktu)
  3. Waktu hitung mundur (dalam detik)

Karena perangkat ini memiliki fitur volatile maka dibutuhkan mekanisme pengujian/pengecekan data waktu yang disimpan yaitu :

  1. Apakah ada hitung mundur yang aktif
  2. Jika aktif apakah epoch waktu sekarang lebih besar dari epoch waktu hitung mundur mulai
  3. jika aktif apakan epoch waktu sekarang kecil dari jumlah epoch waktu mulai ditambah jumlah detik hitung mundur.

jika syarat ini di penuhi maka hitung mundur dengan arduino dilanjutkan.

berikut skema Arduino countdown (berlaku untuk DS1307/DS3231):

koding / sketch arduino hitung mundur:

#include <Wire.h>
#include <TimeLib.h>
#include <DS1307RTC.h>
#include <EEPROM.h>

#define alamatEEPROMCountDownAktif  0
#define alamatEEPROMCountDownMulai  1
#define alamatEEPROMCountDownDetik  5

byte countDownAktif;
uint32_t countDownMulai;
uint32_t countDownDetik;
uint32_t RTCEpoch;
byte detikSebelumnya = 60;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Hitung mundur Arduino (volatile countdown)");
  Serial.println("https://www.semesin.com/project/");
  Serial.println("Entri waktu hitung mundur (dalam detik) :");
  Serial.println();

  countDownAktif = EEPROM.read(alamatEEPROMCountDownAktif);
  if(countDownAktif)
  {
    EEPROM.get(alamatEEPROMCountDownMulai, countDownMulai);
    EEPROM.get(alamatEEPROMCountDownDetik, countDownDetik);
    Serial.println("Hitung mundur aktif");
  }
  
}

void loop() {
  tmElements_t tm;

  if(Serial.available())
  {
    if (RTC.read(tm))
    {
      delay(200);
      countDownDetik = Serial.parseInt();
      countDownMulai = makeTime(tm);
      countDownAktif = true;
      EEPROM.write(alamatEEPROMCountDownAktif, countDownAktif);
      EEPROM.put(alamatEEPROMCountDownDetik, countDownDetik);
      EEPROM.put(alamatEEPROMCountDownMulai, countDownMulai);
      Serial.println("Waktu hitung mundur = " + String(countDownDetik) + " detik");
    }
    else
    {
      Serial.println("Gagal membaca RTC");
    }
  }
  
  if (RTC.read(tm)) 
  {
    if(detikSebelumnya != tm.Second)
    {
      if(countDownAktif)
      {
        RTCEpoch = makeTime(tm);
        uint32_t waktuCountDown = countDownDetik - (RTCEpoch - countDownMulai);
        Serial.println("Hitung mundur : " + String(waktuCountDown) + " detik");
  
        if(RTCEpoch < countDownMulai)
        {
          countDownAktif = false;
          EEPROM.write(alamatEEPROMCountDownAktif, countDownAktif);
          Serial.println("Hitung mundur di matikan karena Waktu RTC salah");
          Serial.println("Entri waktu hitung mundur (dalam detik) :");
        }
        else if(RTCEpoch > (countDownMulai + countDownDetik))
        {
          countDownAktif = false;
          EEPROM.write(alamatEEPROMCountDownAktif, countDownAktif);
          Serial.println("Hitung mundur kadaluarsa");
          Serial.println("Entri waktu hitung mundur (dalam detik) :");
        }
        else if(waktuCountDown == 0)
        {
          countDownAktif = false;
          EEPROM.write(alamatEEPROMCountDownAktif, countDownAktif);
          Serial.println("Hitung mundur berakhir");
          Serial.println("Entri waktu hitung mundur (dalam detik) :");
        }
      }
      detikSebelumnya = tm.Second;
    }
  }
  else
  {
    Serial.println("Gagal membaca RTC");
  }
  delay(100);
}

Keluaran serial monitor hitung mundur berbasis arduino:

Menu LCD Arduino dengan keypad

Aplikasi menu arduino memang menarik namun tidak mudah untuk dibuat. Arduino menggunakan menu merupakan aplikasi yang menampilkan sejumlah pilihan sehingga pengguna bisa memilih/merubah pilihannya.

Menu interaktif lebih cocok digunakan apabila sejumlah pilihan tidak bisa ditampilkan dalam satu halaman. Misalnya menampilkan menu pada LCD karakter 16×2 yang hanya bisa menampung 16 karakter setiap barisnya.

Salah satu menu yang sering digunakan adalah menu-menu makanan dan minuman pada penerapan restoran yang menggunakan sistem digital terkoneksi.

Kelebihan Menu I2C LCD Arduino ini adalah:

  1. Tampilan interaktif bergilir setiap 1 detik dan tampil 5 detik ketika hendak dipilih.
  2. Menggunakan keypad 4×4 sehingga lebih lega.

Video menu interaktif arduino:

Dalam perancangan berbasis arduino ini digunakan komponen berikut :

  1. Arduino Uno
  2. LCD 1602 + I2C
  3. Keypad 4×4

skema menu arduino LCD dan keypad:

koding/sketch menu keypad arduino:

#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <Keypad.h>

const byte ROWS = 4; //four rows
const byte COLS = 4; //three columns
char keys[ROWS][COLS] = {
  {'1', '2', '3', 'A'},
  {'4', '5', '6', 'B'},
  {'7', '8', '9', 'C'},
  {'*', '0', '#', 'D'}
};
byte rowPins[ROWS] = {4, 5, 6, 7};
byte colPins[COLS] = {8, 9, 10, 11};

Keypad keypad = Keypad( makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS );

LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F, 16, 2);

struct daftarMenu {
  char strMenu[17];
  uint32_t harga;
  bool pilihan;
};

char menuUtama[][17] = {
  "0..9 - Pilih    ",
  "* - Pilih       ",
  "# - Batal       ",
  "A - Makanan     ",
  "B - Minuman     ",
  "C - Total/Pesan ",
  "D - Batal       ",
};
daftarMenu menuMakanan[] = {
  {"1 Nasi Goreng   ", 13000L, false},
  {"2 Mie Goreng    ", 8000L, false},
  {"3 Bihun Goreng  ", 8000L, false},
  {"4 Mie Rebus     ", 6000L, false},
  {"5 Gado-gado     ", 13000L, false},
  {"6 Soto Padang   ", 15000L, false},
  {"7 Sate Padang   ", 18000L, false},
};
daftarMenu menuMinuman[] = {
  {"1 Es Campur     ", 6000L, false},
  {"2 Es Tebak      ", 7500L, false},
  {"3 Es Kosong     ", 2000L, false},
  {"4 Jus Jeruk     ", 6000L, false},
  {"5 Jus Pokat     ", 6500L, false},
  {"6 Kopi          ", 4000L, false},
  {"7 Teh Panas     ", 4000L, false},
  {"8 Teh Telur     ", 8000L, false},
};

int8_t indexMenu = -1;
byte menuLevel = 0;
byte menuLevelSebelumnya = -1;

enum ModeMenu {
  modeMenuMakanan,
  modeMenuMinuman,
};
ModeMenu modeMenu;
#define standarWaktuTampil  1000L
#define LihatWaktuTampil    5000L
#define jumlahMakanan       sizeof(menuMakanan)/sizeof(menuMakanan[0])
#define jumlahMinuman       sizeof(menuMinuman)/sizeof(menuMinuman[0])

uint16_t waktuTampil;
unsigned long millisMulai;

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Menu LCD Arduino dengan keypad");
  Serial.println("https://www.semesin.com/project/");

  lcd.begin ();
  lcd.backlight();
  //  tampilanDepan();
  millisMulai = millis();
  resetPilihan();
}

void loop()
{
  char key = keypad.getKey();

  if (key) {
    Serial.println(key);
    switch (key)
    {
      case 'A':
        menuLevel = 1;
        indexMenu = -1;
        modeMenu = modeMenuMakanan;
        break;
      case 'B':
        menuLevel = 1;
        indexMenu = -1;
        modeMenu = modeMenuMinuman;
        break;
      case 'C':
        menuLevel = 2;
        updateMenu();
        break;
      case 'D':
        resetPilihan();
        menuLevel = 0;
        indexMenu = -1;
        updateMenu();
        break;
      case '*':
        if (menuLevel == 2)
        {
          pesananMasuk();
        }
        else
        {
          if (waktuTampil == LihatWaktuTampil)
          {
            if (modeMenu == modeMenuMakanan)
            {
              menuMakanan[indexMenu].pilihan = true;
            }
            else if (modeMenu == modeMenuMinuman)
            {
              menuMinuman[indexMenu].pilihan = true;
            }
            updateMenu();
          }
          else
          {
            waktuTampil = LihatWaktuTampil;
            millisMulai = millis();
          }
        }
        break;
      case '#':
        if (menuLevel == 2)
        {
          menuLevel = 1;
        }
        else
        {
          if (waktuTampil == LihatWaktuTampil)
          {
            if (modeMenu == modeMenuMakanan)
            {
              menuMakanan[indexMenu].pilihan = false;
            }
            else if (modeMenu == modeMenuMinuman)
            {
              menuMinuman[indexMenu].pilihan = false;
            }
            updateMenu();
          }
          else
          {
            waktuTampil = LihatWaktuTampil;
            millisMulai = millis();
          }
        }
        break;
      default:
        indexMenu = key - '1';
        updateMenu();
        millisMulai = millis();
        waktuTampil = LihatWaktuTampil;
        break;
    }
  }

  if (millis() - millisMulai > waktuTampil)
  {
    millisMulai = millis();
    waktuTampil = standarWaktuTampil;
    indexMenu++;
    updateMenu();
    menuLevelSebelumnya = menuLevel;
  }
}
void pesananMasuk()
{
  //Aksi pesanan masuk
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.println("  Terima Kasih  ");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.println("Silahkan tunggu ");
  delay(3000);
  Serial.println("Pesanan masuk!!!");
  menuLevel = 0;
  indexMenu = -1;
}
void updateMenu()
{
  if (menuLevel == 0)
  {
    if (indexMenu == sizeof(menuUtama) / sizeof(menuUtama[0]))
    {
      indexMenu = 0;
    }
    if (menuLevelSebelumnya != menuLevel)
    {
      lcd.clear();
      lcd.print("Selamat Datang");
    }
    tampilMenuUtama(indexMenu);
  }
  else if (menuLevel == 2)
  {
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("Rp. ");
    formatStrHarga(totalPilihan());
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print("* Ya   # kembali");
  }
  else if (modeMenu == modeMenuMakanan)
  {
    if (indexMenu >= jumlahMakanan)
    {
      indexMenu = 0;
    }
    tampilMenuMakanan(indexMenu);
  }
  else if (modeMenu == modeMenuMinuman)
  {
    if (indexMenu >= jumlahMinuman)
    {
      indexMenu = 0;
    }
    tampilMenuMinuman(indexMenu);
  }
}
void resetPilihan()
{
  for (byte i = 0; i < jumlahMakanan; i++)
  {
    menuMakanan[i].pilihan = false;
  }
  for (byte i = 0; i < jumlahMinuman; i++)
  {
    menuMinuman[i].pilihan = false;
  }
}
uint32_t totalPilihan()
{
  uint32_t total = 0;
  for (byte i = 0; i < jumlahMakanan; i++)
  {
    if (menuMakanan[i].pilihan)
    {
      total += menuMakanan[i].harga;
    }
  }
  for (byte i = 0; i < jumlahMinuman; i++)
  {
    if (menuMinuman[i].pilihan)
    {
      total += menuMinuman[i].harga;
    }
  }
  return total;
}
void tampilMenuUtama(byte index)
{
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print(menuUtama[index]);
}
void tampilMenuMakanan(byte index)
{
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print(menuMakanan[index].strMenu);
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Rp. ");
  formatStrHarga(menuMakanan[index].harga);
  if (menuMakanan[index].pilihan)
  {
    lcd.setCursor(15, 1);
    lcd.print("*");
  }
}
void tampilMenuMinuman(byte index)
{
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print(menuMinuman[index].strMenu);
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Rp. ");
  formatStrHarga(menuMinuman[index].harga);
  if (menuMinuman[index].pilihan)
  {
    lcd.setCursor(15, 1);
    lcd.print("*");
  }
}
void formatStrHarga(uint32_t harga)
{
  String strHarga = String(harga);
  uint8_t panjangStr = strHarga.length();
  uint8_t offset = 3 - (panjangStr % 3);
  for (byte i = 0; i < strHarga.length(); i++)
  {
    lcd.print(strHarga[i]);
    if (!((strHarga.length() + i - offset + 1) % 3))
    {
      if (i != strHarga.length() - 1)
      {
        lcd.print('.');
      }
    }
  }
  for (byte i = 0; i < 16 - 5 - strHarga.length(); i++)
  {
    lcd.print(' ');
  }
}

Suara Arduino

Arduino merupakan platform elektronik yang dirancang untuk memudahkan pengontrolan berbagai perangkat.

Hardware arduino mikrokontroller yang memiliki port masukan (input)  dan port keluaran (output). Perangkat keras arduino juga dilengkapi dengan fitur-fitur bawaan chip mikrokontroler atau diprogram secara software, seperti komunikasi serial, SPI, I2C, ADC, TIMER.

Sebagai perangkat digital, arduino juga mampu berperilaku sebagai perangkat multimedia terbatas, yakni hanya sebagai pengontrol melalui protokol yang disediakan. Salah satu perangkat multimedia yang mampu ditangani oleh arduino adalah suara.

Arduino audio / suara bisa dihasilkan dalam 2 metode, yaitu arduino sebagai pembangkit suara dan arduino sebagai pengontrol modul suara.

Suara PWM arduino

Port output arduino mampu melewatkan arus 40mA setiap pinnya, artinya arduno masih mampu membangkitkan suara untuk keperluan headset. Selain keuntungan itu, arduino juga memiliki memory walaupun kapasitasnya kecil, seperti pada arduino uno mampu menampung kurang dari 8detik data PCM 8bit 8KHz yang membutuhkan 8.000 byte flash memory setiap detiknya. Untuk efesiensi memory bisa dengan menurunkan sampling rate atau menggunakan sistem kompresi ADPCM.

prinsip kerja Suara PCM Arduino dengan PWM:

  1. Data suara disimpan dalam memory flash.
  2. Dibutuhkan dua timer, timer1 berfungsi mengatur waktu sampling (misalnya 8KHz, 16KHz dst), dan timer 2 yang berfungsi mengatur PWM Sesuai ukuran bit sampling (misalnya 8bit dan 16 bit).
  3. Data PWM berubah dan dikirim saat timer1 selesai 1 periode sampling.

Keterbatasan PCM arduino adalah : waktu * ukuran sampling tidak bisa melebihi besar clock arduino 16MHz.

Contoh rangkaian suara arduino langsung :

 

Modul Suara WTV020

 

Modul ini menggunakan format suara .ad4 yang disimpan dalam kartu memory microSD (kapasitas terbatas). Pengontrolan menggunakan pin-pin kontrol dengan mode operasi yang tersedia:

  1. MP3 mode
  2. Key mode(3 group of voice)
  3. Key mode(5 group of voice)
  4. Loop play mode
  5. Two line serial mode

Modul suara ISD

Modul ISD menggunakan chip yang memiliki fitur rekam dan membangkitkan suara. terdiri dari beberapa seri dan kapasitas.

Modul mini MP3 TF Player

 

Mini Mp3 TF Player banyak disukai karena murah dan mudah dalam operasionalnya, mampu menggerakkan speaker 0.5Watt, dan menggunakan protokol Serial frame. Data suara disimpan dalam format MP3 / WAV dalam microSD.

Modul Suara VS1053

VS1053 merupakan chip audio player yang powerfull dengan kualitas suara yang bagus. Data suara dalam format MP3 yang disimpan dalam microSD.

Perbandingan modul suara arduino

Masih terdapat beberapa modul suara yang bisa disandingkan dengan arduino, yang disebutkan diatas bisa mewakili yang paling umum digunakan dalam perancangan perangkat multimedia berbasis arduino.

Kualitas suara yang dihasilkan menjadi alasan utama dari pemilihan modul audio untuk arduino, dan menurut penulis kualitas modul VS1053 paling baik dan layak digunakan sebagai media informasi. sedangkan modul lainnya efektif digunakan dalam pengembangan perangkat karena harganya relatif lebih murah.

Kualitas suara bisa ditingkatkan dengan memperhatikan hal berikut:

  1. Filter keluaran suara
  2. Power supply / catu daya yang cukup dan tidak saling menmpengaruhi dengan modu lainnya.
  3. Penggunaan speaker yang sesuai, kalau perlu gunakan box.
  4. Konversi suara mono ke stereo atau sebaliknya menggunakan cara koneksi yang benar.
  5. Konversi suara single supply ke balance double supply atau sebaliknya menggunakan cara konversi yang benar.

Simpan dan ambil data setting menggunakan metode list pada App Inventor

Database tinyDB

Cara menyimpan data input app inventor agar dapat ditampilkan kembali saat app dibuka kembali adalah dengan memanfaatkan media storage seperti TinyDB untuk menyimpan data tersebut. Data-data yang disimpan dalam database TinyDB diberi index/tag tertentu. Untuk mengambil data dari TinyDB dibutuhkan input/tag yang sesuai.

Kegunaan menyimpan data ke dalam database TinyDB adalah supaya data yang telah di entri tidak hilang setelah app ditutup.

List interface / object

Penggunaan interface dalam jumlah besar pada App Iventor sebaiknya menggunakan list, karena dengan list proses pengambilan dan penyimpanan hasil lebih mudah dan memperpendek block.

berikut keterangan block perancangan apk App Inventor:

Tahap awal penggunaan list adalah dengan menginisialisasi-nya sebagai list kosong (empty list) masing-masing kelompok interface (seperti checkbox dan textbox)

Kemudian list-list tersebut ditambahkan item yang bersesuaian, dalam contoh ini checkbox1, checkbox2, checkbox3 ditambahkan dalam list Array_checkbox. dan textbox1, textbox2, textbox3 ditambahkan dalam list Array_textbox.

Selanjutnya prosedur ambil_dari_database dipanggil untuk mengambil data-data yang tersimpan sebelumnya ke dalam masing-masing item list.

Prosedur ini menggunakan metode list dengan memecah item-item dalam variabel Array_checkbox dan Array_textbox.

Prosedur ambil data dari database akan melaksanakan fungsi mengambil data-data dari tinyDB dengan tag checkbox1, checkbox2, checkbox3 dan textbox1, textbox2, textbox3.

Prosedur Simpan_ke_database berfungsi menyimpan data-data yang telah di entry  kedalam database dengan tag/index tertentu.

Contoh penggunaan prosedur simpan_ke_database adalah saat pengguna / user menekan tombol back. Sebelum keluar dari app, terlebih dahulu dipanggil prosedur Simpan_ke_database untuk menyimpan data-data entri interface untuk digunakan kembali saat app dibuka selanjutnya.

blok app Inventor cara menyimpan data dan cara menggunakan list yang digunakan :

Design screen app inventor dengan banyak interface serupa yang di kelompokkan kedalam list yang berguna mempersingkat perulangan block.

dan apk cara menggunakan database app Inventor yang dipakai dalam contoh ini:

SimpanDanAmbilDataSetting.apk

Tampilan seven segment dengan metode scanning menggunakan arduino

Seven segment banyak digunakan sebagai tampilan dari sebuah perangkat, terutama tampilan angka. Seven segment telah tersedia dalam berbagai macam teknologi serta kelebihan masing-masing. Seven segment jenis LED memiliki kelebihan mampu menghasilkan cahaya sendiri sehingga terlihat lebih terang. Sedangkan seven segmen LCD hanya membutuhkan daya kecil untuk operasi-nya.

Setiap segment dari 7segment memiliki paling kurang 8 pin yaitu 7 pin untuk digit, dan 1 pin untuk CA/CC. Untuk membentuk deret angka seven segment digabungkan menjadi beberapa digit. Untuk mengontrol banyak digit seven segment biasanya digunakan metode scanning. Melalui metode scanning ini penggunaan pin menjadi lebih efisien.

Cara menghubungkan seven segment dengan arduino bisa menggunakan transistor array dan BCD to seven segment. Apabila menggunakan seven segment ukuran kecil misalnya ukuran 0.5″, bisa saja seven segment-nya dihubungkan langsung ke arduino seperti contoh berikut:

skema rangkaian seven segment menggunakan arduino:

tata letak seven segment:

sketch atau program scanning seven segment menggunakan arduino:

#include <TimerOne.h>

#define CCorCA            1//0 = CC, 1 = CA
#define jumlah7Segment    4

#define pin1    A0
#define pin2    A1
#define pin3    A2
#define pin4    A3

#define pinA    4
#define pinB    5
#define pinC    6
#define pinD    7
#define pinE    8
#define pinF    9
#define pinG    10
#define pinDot  11

byte pin7Segment[] = {pinA, pinB, pinC, pinD, pinE, pinF, pinG};
byte pin7SegmentCommon[] = {pin1, pin2, pin3, pin4};

const char angka[] = {
  0b00111111,
  0b00000110,
  0b01011011,
  0b01001111,
  0b01100110,
  0b01101101,
  0b01111100,
  0b00000111,
  0b01111111,
  0b01100111,
  0b00000000,//blank
  0b01000000,//strip
  0b01101101,//S
  0b00000100,//i
  0b01011111,//a
  0b01110011,//p

};
#define Seg_blank 10
#define Seg_stip 11
#define Seg_S 12
#define Seg_i 13
#define Seg_a 14
#define Seg_p 15

#define dotBlank 6
#define dotAll   5

volatile byte nilai7Segment[4];
volatile byte lastScanIndex = 0;
volatile byte index7Segment = 0;
volatile byte posisiTitik;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Tampilan 7 Segment metode scanning menggunakan arduino");
  Serial.println("https://www.semesin.com/project/");
  Serial.println();

  pinMode(pin1, OUTPUT);
  pinMode(pin2, OUTPUT);
  pinMode(pin3, OUTPUT);
  pinMode(pin4, OUTPUT);

  pinMode(pinA, OUTPUT);
  pinMode(pinB, OUTPUT);
  pinMode(pinC, OUTPUT);
  pinMode(pinD, OUTPUT);
  pinMode(pinE, OUTPUT);
  pinMode(pinF, OUTPUT);
  pinMode(pinG, OUTPUT);
  pinMode(pinDot, OUTPUT);

  Timer1.initialize(2000);
  Timer1.attachInterrupt( timerIsr );

  nilai7Segment [3] = Seg_S;
  nilai7Segment [2] = Seg_i;
  nilai7Segment [1] = Seg_a;
  nilai7Segment [0] = Seg_p;
  posisiTitik = dotBlank;
  delay(1000);
}

void loop() {
  for (uint16_t i = 0; i < 10000; i++)//0 .. 99.99
  {
    uint32_t BCD = Convert_IntToBCD32(i);
    nilai7Segment [0] = (BCD >> 0) & 0x0F;
    nilai7Segment [1] = (BCD >> 4) & 0x0F;
    nilai7Segment [2] = (BCD >> 8) & 0x0F;
    nilai7Segment [3] = (BCD >> 12) & 0x0F;
    posisiTitik = 2;
    delay(100);
  }
}

void timerIsr()
{
  digitalWrite(pin7SegmentCommon[lastScanIndex], CCorCA ? LOW : HIGH);
  drive7Segment(nilai7Segment[index7Segment]);
  if (posisiTitik == dotAll)
  {
    digitalWrite(pinDot, CCorCA ? LOW : HIGH);
  }
  else if (posisiTitik == dotBlank)
  {
    digitalWrite(pinDot, CCorCA ? HIGH : LOW);
  }
  else
  {
    digitalWrite(pinDot, (index7Segment == posisiTitik) ? CCorCA ? LOW : HIGH : CCorCA ? HIGH : LOW);
  }
  digitalWrite(pin7SegmentCommon[index7Segment], CCorCA ? HIGH : LOW);
  lastScanIndex = index7Segment++;
  if (index7Segment >= jumlah7Segment)index7Segment = 0;
}
void drive7Segment(byte nilai)
{
  byte nilai7Segment = CCorCA ? ~angka[nilai] : angka[nilai];
  for (byte i = 0; i < sizeof(pin7Segment); i++)
  {
    digitalWrite(pin7Segment[i], nilai7Segment & 0x01);
    nilai7Segment >>= 1;
  }
}
uint32_t Convert_IntToBCD32(uint32_t DecimalValue)
{
  uint32_t returnValue = 0;
  //uint32_t LSB_L = DecimalValue;

  while (DecimalValue >= 10000000L)
  {
    DecimalValue -= 10000000L;
    returnValue += 0x10000000;
  }
  while (DecimalValue >= 1000000L)
  {
    DecimalValue -= 1000000L;
    returnValue += 0x01000000;
  }
  while (DecimalValue >= 100000L)
  {
    DecimalValue -= 100000L;
    returnValue += 0x00100000;
  }
  while (DecimalValue >= 10000)
  {
    DecimalValue -= 10000;
    returnValue += 0x00010000;
  }
  while (DecimalValue >= 1000L)
  {
    DecimalValue -= 1000L;
    returnValue += 0x00001000;
  }
  while (DecimalValue >= 100)
  {
    DecimalValue -= 100;
    returnValue += 0x00000100;
  }
  while (DecimalValue >= 10)
  {
    DecimalValue -= 10;
    returnValue += 0x00000010;
  }
  return returnValue + DecimalValue;
}

Library : TimerOne.zip