m3 - communication
1. Pendahuluan[kembali]
- Asistensi dilakukan 1x
- Praktikum dilakukan 1x
2. Tujuan [kembali]
Memahami cara penggunaan protokol komunikasi UART, SPI, dan I2C pada Development Board yang digunakan
Memahami cara penggunaan komponen input dan output yang berkomunikasi secara UART, SPI, dan I2C pada Development Board yang digunakan
3. Alat dan Bahan [kembali]
4. Dasar Teori [kembali]
A. UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter)
UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) adalah bagian perangkat keras komputer yang menerjemahkan antara bit-bit paralel data dan bit-bit serial. UART biasanya berupa sirkuit terintegrasi yang digunakan untuk komunikasi serial pada komputer atau port serial perangkat periperal. Cara Kerja Komunikasi UART
B. I2C (Inter-Integrated Circuit)
Inter Integrated Circuit atau sering disebut I2C adalah standar komunikasi serial dua arah menggunakan dua saluran yang didisain khusus untuk mengirim maupun menerima data. Sistem I2C terdiri dari saluran SCL (Serial Clock) dan SDA (Serial Data) yang membawa informasi data antara I2C dengan pengontrolnya. Cara Kerja Komunikasi I2C:
Serial Peripheral Interface (SPI) merupakan salah satu mode komunikasi serial synchronous berkecepatan tinggi yang dimiliki oleh STM32F407VGT6 dan Raspberry Pi Pico. Komunikasi SPI membutuhkan 3 jalur utama yaitu MOSI, MISO, dan SCK, serta jalur tambahan SS/CS. Melalui komunikasi ini, data dapat saling dikirimkan baik antara mikrokontroler maupun antara mikrokontroler dengan perangkat periferal lainnya.
- MOSI (Master Output Slave Input) Jika dikonfigurasi sebagai master, maka pin MOSI berfungsi sebagai output. Sebaliknya, jika dikonfigurasi sebagai slave, maka pin MOSI berfungsi sebagai input.
- MISO (Master Input Slave Output) Jika dikonfigurasi sebagai master, maka pin MISO berfungsi sebagai input. Sebaliknya, jika dikonfigurasi sebagai slave, maka pin MISO berfungsi sebagai output.
- SCLK (Serial Clock) Jika dikonfigurasi sebagai master, maka pin SCLK bertindak sebagai output untuk memberikan sinyal clock ke slave. Sebaliknya, jika dikonfigurasi sebagai slave, maka pin SCLK berfungsi sebagai input untuk menerima sinyal clock dari master.
- SS/CS (Slave Select/Chip Select) Jalur ini digunakan oleh master untuk memilih slave yang akan dikomunikasikan. Pin SS/CS harus dalam keadaan aktif (umumnya logika rendah) agar komunikasi dengan slave dapat berlangsung.
Cara Kerja Komunikasi SPI:
1) STM32 NUCLEO-G474RE
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:
1. RAM (Random Access Memory)
RAM (Random Access Memory) pada STM32 NUCLEO-G474RE digunakan sebagai memori sementara untuk menyimpan data selama program berjalan. Mikrokontroler STM32G474RET6 memiliki RAM sebesar 128 KB yang berfungsi untuk menyimpan variabel, buffer data, stack, dan heap.
2. Memori Flash Eksternal
STM32 NUCLEO-G474RE tidak menggunakan memori flash eksternal. Seluruh program dan data permanen disimpan pada memori Flash internal mikrokontroler STM32G474RET6 dengan kapasitas 512 KB. Memori flash ini bersifat non-volatile, sehingga data dan program tetap tersimpan meskipun catu daya dimatikan.
3. Crystal Oscillator
STM32 NUCLEO-G474RE menggunakan osilator internal (HSI – High Speed Internal) sebagai sumber clock utama secara default. Penggunaan clock internal ini membuat board dapat beroperasi tanpa memerlukan crystal oscillator eksternal. Clock berfungsi sebagai sumber waktu untuk mengatur kecepatan kerja CPU dan seluruh peripheral.
4. Regulator Tegangan
Untuk memastikan pasokan tegangan yang stabil ke mikrokontroler.
5. Pin GPIO (General Purpose Input/Output):
Pin GPIO pada STM32 NUCLEO-G474RE digunakan sebagai antarmuka input dan output digital yang fleksibel.
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. 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:
1. RAM (Random Access Memory)
STM32F103C8 dilengkapi dengan 20KB SRAM on-chip. Kapasitas RAM ini memungkinkan mikrokontroler menjalankan berbagai aplikasi serta menyimpan data sementara selama eksekusi program.
2. Memori Flash Internal
STM32F103C8 memiliki memori flash internal sebesar 64KB atau 128KB, yang digunakan untuk menyimpan firmware dan program pengguna. Memori ini memungkinkan penyimpanan kode program secara permanen tanpa memerlukan media penyimpanan eksternal.
3. Crystal Oscillator
STM32F103C8 menggunakan crystal oscillator eksternal (biasanya 8MHz) yang bekerja dengan PLL untuk meningkatkan frekuensi clock hingga 72MHz. Sinyal clock yang stabil ini penting untuk mengatur kecepatan operasi mikrokontroler dan komponen lainnya.
4. Regulator Tegangan
STM32F103C8 memiliki sistem pengaturan tegangan internal yang memastikan pasokan daya stabil ke mikrokontroler. Tegangan operasi yang didukung berkisar antara 2.0V hingga 3.6V.
5. Pin GPIO (General Purpose Input/Output)
STM32F103C8 memiliki hingga 37 pin GPIO yang dapat digunakan untuk menghubungkan berbagai perangkat eksternal seperti sensor, motor, LED, serta komunikasi dengan antarmuka seperti UART, SPI, dan I²C.
E. Komponen Lainnya
Resistor
Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed
Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film
tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk
spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan
toleransi yang lebih rendah.
Cara menghitung nilai resistor:
Tabel warna
Contoh :
Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka
gelang ke-2; atau kalikan 105
Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 10^5 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.
Relay
Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara
listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang
terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal
(seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik
untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low
power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai
contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu
menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk
menghantarkan listrik 220V 2A.
Ada besi atau yang disebut dengan nama inti besi dililit
oleh sebuah kumparan yang berfungsi sebagai pengendali. Sehingga kumparan
kumparan yang diberikan arus listrik maka akan menghasilkan gaya
elektromagnet. Gaya tersebut selanjutnya akan menarik angker untuk pindah
dari biasanya tutup ke buka normal. Dengan demikian saklar menjadi pada
posisi baru yang biasanya terbuka yang dapat menghantarkan arus listrik.
Ketika armature sudah tidak dialiri arus listrik lagi maka ia akan kembali pada
posisi awal, yaitu normal close.
Fitur:
1. Tegangan pemicu (tegangan kumparan) 5V
2. Arus pemicu 70mA
3. Beban maksimum AC 10A @ 250 / 125V
4. Maksimum baban DC 10A @ 30 / 28V
LED
Light Emiting Diode (LED) adalah komponen yang dapat memancarkan cahaya.LED terbuat dari bahan semi konduktor yang merupakan keluarga dioda.
Spesifikasi :
Klasifikasi tegangan LED menurut warna yang dihasilkan
Buzzer
Buzzer listrik adalah sebuah komponen elektronika yang dapat
mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara.
Simbol:
Buzzer dapat bekerja dengan baik dalam menghasilkan
frekuensi kisaran 1-5 KHz hingga 100 KHz untuk aplikasi ultrasound. Tegangan
operasional buzzer yang umumnya berkisar 3-12 V.
Cara Kerja Buzzer
Tegangabn Listrik yang mengalir ke buzzer akan menyebabkan
gerakan mekanis, gerakan tersebut akan diubah menjadi suara atau bunyi yang
dapat didengar oleh manusia.
Push Button
Push button switch (saklar tombol tekan) adalah perangkat / saklarsederhana yang berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik dengan sistem kerja tekan unlock (tidak mengunci). Sistem kerja unlock disini berarti saklar akan bekerja sebagai device penghubung atau pemutus aliran arus listrik saat tombol ditekan, dan saat tombol tidak ditekan (dilepas), maka saklar akan kembali pada kondisi normal. Karena sistem kerjanya yang unlock dan langsung berhubungan dengan operator, push button switch menjadi device paling utama yang biasa digunakan untuk memulai dan mengakhiri kerja mesin di industri. Secanggih apapun sebuah mesin bisa dipastikan sistem kerjanya tidak terlepas dari keberadaan sebuah saklar seperti push button switch atau perangkat lain yang sejenis yang bekerja mengatur pengkondisian On dan Off.
Sensor PIR
Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang digunakan
untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah. Sensor PIR bersifat pasif,
artinya sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima
radiasi sinar infra merah dari luar.
Konfigurasi Pin:
Spesifikasi:
Touch Sensor
Touchpad bekerja dengan cara mendeteksi sentuhan jari-jari manusia melalui sensor capacitance yang terletak pada permukaan dan memanjang membentuk sumbu vertikal dan horizontal. Touchpad tidak dapat mendeteksi sentuhan benda lainnya selain jari manusia karena posisi sentuhan ditentukan melalui kombinasi cara kerja antara sensor capacitance sumbu vertikal dan horizontal.
Konfigurasi pin :
Spesifikasi :
- Tegangan
kerja: 2v s/d 5.5v (optimal 3v)
- Output
high VOH: 0.8VCC (typical)
- Output
low VOL: 0.3VCC (max)
- Arus
Output Pin Sink (@ VCC 3V, VOL 0.6V): 8mA
- Arus
Output pin pull-up (@ VCC=3V, VOH=2.4V): 4mA
- Waktu
respon (low power mode): max 220ms
- Waktu
respon (touch mode): max 60ms
- Ukuran:
24x24x7.2mm
Grafik Respon Sensor :
Flame Sensor
Tingkat potensi risiko kebakaran dari setiap jenis bahan
semakin meluas mengingat semakin canggihnya teknologi penginderaan api atau
teknologi Flame Sensing. Pada umumnya bahan bakar industri yang tergolong mudah
terbakar antara lain: bensin, hidrogen, belerang, alkohol, LNG/LPG, minyak
tanah, kertas, disel, kayu, jet bahan bakar, tekstil, ethylene, dan pelarut.
Teknologi Flame Sensing yang umum digunakan adalah teknologi
Visual Flame Imaging, UV atau ultraviolet, MSIR atau Multi-Spectrum Infrared,
dan UV/IR yang merupakan gabungan dari ultraviolet/infrared. Keempat teknologi
tersebut dirancang berdasarkan dengan deteksi radiasi line-of-sight yang
berasal dari visible, UV, hingga IR spectral bands oleh percikan api.
Untuk memilih di antara empat teknologi tersebut, penting
sekali untuk memenuhi persyaratan mengenai aplikasi pemantauan api, termasuk di
dalamnya adalah jangkauan deteksi, durasi waktu merespon, FOV (Field of View),
dan kekebalan terhadap false alarm tertentu, serta self diagnostik.
Grafik respon sensor
Float Switch
Float switch level sensor adalah sebuah unit saklar diskret
yang menggunakan komponen pelampung sebagai inisiator perubahan dari saklar
tersebut. Posisi level cairan dalam tangki digunakan untuk menginisiasi
perubahan kontak saklar. Float switch level sensor dapat dibagi menjadi 2
kategori yaitu horizontal dan vertikal. Pada tugas akhir ini digunakan vertikal
float switch level sensor, prinsip kerja sensor ini adalah menggunakan reed
switches didalam batang dan magnet didalam pelampung yang berada disekeliling
batang. Saat cairan mengangkat pelampung maka magnet akan mengaktifkan atau
menonaktifkan reed switch.
Komentar
Posting Komentar