Apakah itu Arduino?

Artikel ini membahas tentang Arduino, bagian bagian pentingnya, sebagai salah satu platform alternatif untuk mengembangkan sistem otomasi selain PLC.

Sistem Otomasi pada skala industri memang lazimnya menggunakan PLC atau Industrial Control lain sebaggi kendali utama yang secara performa, kehandalan, kemudahan dan ketahanan terhadap lingkungan sudah teruji. Namun pada skala tertentu yang lebih kecil kita kadang hanya memiliki budget yang kecil. Misalnya tahapan riset dan pengembangan, menumbuhkan innovasi dan kreatifitas dalam ranah otomasi. Oleh karena itu diperlukan plat form yang terjangkau, mudah digunakan tetapi tetap efektif sebagai sistem kendali.

Arduino mulai dikenal banyak di Indonesia beberapa tahun belakangan, menjadi solusi efektif bagi para mahasiswa yang tengah mengerjakan tugas akhir untuk merancang sebuah alat dengan biaya rendah, menjadi platform yang tepat bagi developer pemula sebagai pintu masuk ke arah embedded device dikarenakan penggunaannya cukup mudah dan berbasis open source. Penggunaan hingga pemprogramannya yang telah didesain sedemikian rupa mudah sehingga bahkan orang yang tidak mengerti prinsip dari mikrokontrol atau elektronika dapat menggunakannya.

“Arduino is an open-source electronics platform based on easy-to-use hardware and software”, demikian menurut website aslinya. Arduino berbentuk sebuah development board dari mikrokontroller yang telah dibentuk sedemikian rupa sehingga membuat pemasangan dan pemprogramnnya sangat mudah dilakukan (easy-to-use). Arduino bersifat open source, sehingga bahkan kita sendiri dapat membuat hardware Arduino menggunakan board yang telah tersebar di internet, tidak perlu beli dari negara aslinya, Italia. Bahkan telah banyak toko-toko online yang menjual clone dari Arduino dengan harga jual bisa sepertiga dari aslinya.

Arduino terdiri dari dua bagian, yaitu hardware dan software. Hardware Arduino secara tampilan fisik terdiri dari:

• Mikrokontroller, disertai rangkaian minimum yang ditanam pada board Arduino,
• Socket DC 5V, sebagai sumber tegangan Arduino,
• USB port, digunakan untuk memprogram dari PC maupun komunikasi,
• Pin-pin yang terhubung dengan mikrokontroller: digital I/O, analog input, PWM I/O.
• Tombol reset.

Untuk memberikan gambaran mengenai apa saja yang terdapat di dalam sebuah microcontroller, pada gambar berikut ini diperlihatkan contoh diagram blok sederhana dari microcontroller ATmega328 (dipakai pada Arduino Uno).

Blok-blok di atas dijelaskan sebagai berikut:

• Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) adalah antar muka yang digunakan untuk komunikasi serial seperti pada RS-232, RS-422 dan RS-485.
• 2KB RAM pada memory kerja bersifat volatile (hilang saat daya dimatikan), digunakan oleh variable-variabel di dalam program.
• 32KB RAM flash memory bersifat non-volatile, digunakan untuk menyimpan program yang dimuat dari komputer. Selain program, flash memory juga menyimpan bootloader.
• Bootloader adalah program inisiasi yang ukurannya kecil, dijalankan oleh CPU saat daya dihidupkan. Setelah bootloader selesai dijalankan, berikutnya program di dalam RAM akan dieksekusi.
• 1KB EEPROM bersifat non-volatile, digunakan untuk menyimpan data yang tidak boleh hilang saat daya dimatikan. Tidak digunakan pada papan Arduino (red: namun bisa diakses/diprogram oleh pemakai dan digunakan sesuai kebutuhan).
• Central Processing Unit (CPU), bagian dari microcontroller untuk menjalankan setiap instruksi dari program.
• Port input/output, pin-pin untuk menerima data (input) digital atau analog, dan mengeluarkan data (output) digital atau analog.

Setelah mengenal bagian-bagian utama dari microcontroller ATmega sebagai komponen utama, selanjutnya kita akan mengenal bagian-bagian dari papan Arduino itu sendiri. Dengan mengambil contoh sebuah papan Arduino tipe USB, bagian-bagiannya dapat dijelaskan sebagai berikut:

 

1. Power USB

Board Arduino dapat didukung dengan menggunakan kabel USB dari komputer Anda. Yang perlu Anda lakukan adalah menghubungkan kabel USB ke koneksi USB (1).

2. Power (Barrel Jack)

Board Arduino dapat didukung langsung dari listrik AC power supply dengan menghubungkannya ke Barrel Jack (2).

3. Voltage Regulator

Fungsi regulator tegangan untuk mengontrol tegangan diberikan ke papan Arduino dan menstabilkan tegangan DC yang digunakan oleh prosesor dan elemen lainnya.

4. Crystal Oscillator

Osilator kristal membantu Arduino dalam menangani masalah waktu. Bagaimana Arduino menghitung waktu? Jawabannya adalah, dengan menggunakan osilator kristal. Jumlah dicetak di atas kristal Arduino adalah 16.000H9H. Ini memberitahu kita bahwa frekuensi 16.000.000 Hertz atau 16 MHz.

5. Arduino Reset

Anda dapat mengatur ulang board Arduino Anda, yaitu, memulai program Anda dari awal. Anda dapat mengatur ulang board UNO dalam dua cara. Pertama, dengan menggunakan tombol reset (17) di papan. Kedua, Anda dapat menghubungkan tombol reset eksternal ke Arduino pin berlabel RESET (5).

6, 7, 8, 9. Pins (3.3, 5, GND, Vin)

• 3.3V (6) – Pasokan 3,3 Output volt

• 5V (7) – Pasokan 5 Output volt

• Sebagian besar komponen yang digunakan dengan papan Arduino bekerja dengan baik dengan 3,3 volt dan 5 volt.

• GND (8) (Ground) – Ada beberapa pin GND pada Arduino, apapun yang dapat digunakan untuk ground sirkuit Anda.

• Vin (9) – pin ini juga dapat digunakan untuk daya board Arduino dari sumber daya eksternal, seperti power supply AC.

10. Analog pins

Board Arduino UNO adalah lima pin input analog A0 melalui A5. pin ini dapat membaca sinyal dari sensor analog seperti sensor kelembaban atau sensor suhu dan mengubahnya menjadi nilai digital yang dapat dibaca oleh mikroprosesor.

11. Main microcontroller

Setiap board Arduino adalah mikrokontroler sendiri (11). Anda dapat menganggap itu sebagai otak dari board Anda. IC utama (integrated circuit) pada Arduino sedikit berbeda dari board ke board. Mikrokontroler biasanya Perusahaan ATMEL. Anda harus tahu apa IC papan adalah sebelum loading sebuah program baru dari Arduino IDE. Informasi ini tersedia di bagian atas IC. Untuk rincian lebih lanjut tentang pembangunan IC dan fungsi, Anda dapat merujuk pada lembar data.

12. ICSP pin

Sebagian besar, ICSP (12) adalah AVR, header pemrograman kecil untuk Arduino terdiri dari mosi, miso, SCK, RESET, VCC, dan GND. Hal ini sering disebut sebagai SPI (Serial Peripheral Interface), yang dapat dianggap sebagai “perluasan” dari output. Sebenarnya, Anda bekerja keras perangkat output ke master dari bus SPI.

13. Power LED indicator

LED ini harus menyala ketika Anda pasang Arduino Anda ke sumber listrik untuk menunjukkan bahwa forum Anda diaktifkan dengan benar. Jika lampu ini tidak menyala, maka ada sesuatu yang salah dengan koneksi.

14. TX and RX LEDs

Di forum Anda, Anda akan menemukan dua label: TX (transmit) dan RX (menerima). Mereka muncul di dua tempat pada board Arduino UNO. Pertama, pada pin digital 0 dan 1, untuk menunjukkan pin bertanggung jawab untuk komunikasi serial. Kedua, TX dan RX dipimpin (13). TX dipimpin berkedip dengan kecepatan yang berbeda saat mengirim data serial. Kecepatan berkedip tergantung pada baud rate yang digunakan oleh dewan. berkedip RX selama proses penerimaan.

15. Digital I/O

Board Arduino UNO adalah 14 digital I / O pin (15) (dimana 6 memberikan PWM (Pulse Width Modulation) output. Pin ini dapat dikonfigurasi untuk bekerja sebagai input pin digital untuk membaca nilai logika (0 atau 1) atau sebagai digital output pin untuk drive modul yang berbeda seperti LED, relay, dll pin berlabel “~” dapat digunakan untuk menghasilkan PWM.

16. AREF

AREF singkatan Analog Referensi. Kadang-kadang, digunakan untuk mengatur tegangan referensi eksternal (antara 0 dan 5 Volt) sebagai batas atas untuk pin input analog.

Sumber : http://belajararduandroid.blogspot.com/2018/03/bagian-papan-arduino.html

 

Jenis mikrokontroller yang digunakan, dimensi, jumlah pin, dan tipe USB yang digunakan dibedakan berdasarkan tipe board Arduino itu sendiri. Detail tipe Arduino bisa dilihat di website https://www.arduino.cc/en/Main/Products. Selain itu, ada berbagai aksesoris/ module tambahan yang dapat dipasangkan dengan Arduino sebagai tambahan peripheral, seperti shield LCD, Ethernet, Bluetooth, dll. Module tersebut dibuat ada yang disediakan langsung oleh Arduino maupun dari produsen lain dan dibuat sehingga kompatibel dengan Arduino, baik pemprogramannya (disediakan library) maupun pemasangannya.

Untuk dapat memprogram Arduino, terdapat sebuah software bernama Arduino IDE. Arduino IDE berisi halaman tempat kita membuat program (biasa disebut sketch) kemudian upload ke Arduino melalui USB port yang terhubung dengan PC, dimana pada mikrokontrollernya telah ditanamkan bootloader sehingga memprogramnya cukup dengan komunikasi serial USB.

Baru-baru ini telah dikembangkan software baru bernama Arduino Web Editor, dimana menggunakan web browser (firefox, chrome, dll) yang membuka website https://create.arduino.cc/editor sebagai editor program, kemudian menginstall plug-in bernama Arduino Create Agent untuk menghubungkan browser dengan USB port Arduino.

Arduino sebagai platform mikrokontroller memang mudah dan menarik untuk dipelajari, karena kita tidak terlibat langsung dengan pengaturan register-register yang biasanya terdapat pada mikrokontroller, sehingga cocok digunakan untuk pemula serta kebutuhan yang instant. Namun, bagi yang benar-benar berminat menekuni dunia mikrokontroller Arduino kurang cocok dijadikan alat pembelajaran, karena tidak mewakili konsep mikrokontroller secara mendalam.

Pada materi selanjutnya akan membahas tentang bagaimana memprogram Arduino menggunakan Arduino IDE.

 

 

Anda dapat menyaksikan simulasi logika program PLC di Playlist Video berikut