Elektrologi – Laman 12 – Rekayasa Perangkat Elektronika

Fungsi Ampere pada Adaptor

Apakah fungsi ampere pada adaptor? Apakah pengaruh ampere pada power supply?

Fungsi Ampere pada Adaptor adalah menunjukkan kemampuan arus maksimum pada adaptor tersebut.

Adaptor sering disebut juga dengan trafo atau power supply. Namanya beda-beda, bentuknya juga bermacam-macam, namun fungsinya sama.

Parameter penting pada sebuah adaptor ada 2: tegangan keluaran dalam volt dan kemampuan arus dalam ampere. Adaptor akan menjaga tegangan keluaran sesuai dengan yang disebutkan. Arus yang diberikan oleh adaptor akan otomatis disesuaikan dengan kebutuhan dari beban.

Jadi misal kita pakai adaptor 12 volt 2 ampere, maka tegangan outputnya akan selalu 12 volt (pada adaptor yang bagus). Arus yang dikeluarkan dapat bervariasi dari 0 ampere sampai 2 ampere.

Pengaruh Adaptor Amper Lebih Besar

Misalkan kita memiliki pompa DC 12 volt 3,5 ampere

pompa air sakai input socket, output drat — Pompa air sakai input socket, output drat

Untuk menggerakkan pompa itu , kita perlu power supply / adaptor dengan tegangan 12 volt, dan kemampuan arus sekurang-kurangnya 3,5 ampere. Kalau bisa adaptornya lebih dari 3,5 ampere , karena adaptor yang dijual di pasaran biasanya terlalu optimis, jadi kalau dipaksakan di angka yang disebutkan, umumnya unjuk kerjanya kurang baik.

Maka untuk pompa air di atas, cocok kalau kita pakai power supply 12 volt 5 ampere. Arus yang diberikan akan disesuaikan dengan keperluan pompa. Tidak ada masalah arus lebih karena arus otomatis dibatasi oleh adaptor.

Pengaruh Adaptor Amper Lebih Kecil

Jika arus yang dikeluarkan melebihi kemampuan adaptor, maka pada adaptor yang bagus ada mekanisme untuk membatasi arus atau mematikan adaptor. Ada juga adaptor yang memiliki sekring/ fuse pembatas arus, kalau arus melebihi maka sekring itu akan putus.

Perbandingan power supply omron 12 volt — Perbandingan power supply omron dengan power supply lain

Misal untuk kasus di atas, pompa 12 volt 3,5 ampere.

Dari hasil percobaan, jika kita pasangkan ke power supply / adaptor 2 ampere seperti di atas, maka yang terjadi adalah arus akan dibatasi di 2 ampere, sehingga tegangan output adaptor akan diturunkan, kurang dari 12 volt. Akibatnya pompa 12 V 3,5 A tidak dapat berfungsi. Hal ini menunjukkan pengaman di dalam adaptornya berfungsi baik. Jika adaptornya tidak ada pengaman, maka dapat terjadi kerusakan atau kebakaran.

Untuk amannya, carilah adaptor yang bagus. Adaptor yang bagus jika pemakaian arus melebihi, maka otomatis akan mengurangi tegangannya supaya tidak terjadi kerusakan di adaptor.

Berikut ini contoh power supply / adaptor Thunderin dengan output 12 volt, 5 ampere.

Rangkaian Pengkondisi Sinyal Untuk ADC

Sinyal dari sensor dapat memiliki rentang tegangan besar, rentangan tegangan kecil ataupun tegangan negatif dan positif. ADC pada mikroprosesor umumnya hanya dapat menerima input tegangan positif dengan rentang tegangan terbatas. Untuk itu sinyal dari sensor perlu diperkuat/diperlemah, dan digeser supaya tepat dengan rentang tegangan ADC.

Skema Rangkaian

Berikut ini contoh rangkaian untuk melakukan pengkondisian sinyal tersebut.

Rangkaian Pengkondisi Sinyal ADC dengan 3 buah op-amp — Rangkaian Pengkondisi Sinyal ADC

Dasar Teori

Rangkaian ini terdiri dari 3 bagian:

inverting amplifier
buffer amplifier
summing amplifier

Inverting amplifier

Komponen IC1 berfungsi sebagai inverting amplifier. Menguatkan input dan membalik polaritasnya.

Berikut ini bentuk dasar rangkaian inverting

Buffer amplifier

Detail dan rumus-rumus terkait dapat dipelajar di Inverting Amplifier

Komponen IC2 berfungsi sebagai buffer

Summing amplifier

Detail dan rumus-rumus buffer amplifier dapat dipelajari di Buffer Amplifier

Komponen IC3 berfungsi sebagai summing amplifier / adder / penjumlah.

Detail dan rumus-rumus summing amplifier dapat dipelajari di Summing Amplifier

Cara Kerja

Cara kerja rangkaian adalah sebagai berikut

Rangkaian ini terdiri dari 3 buah op-amp. Op-amp yang digunakan adalah LM358. Power supply plus minus 12 volt, dari DC to DC converter.

IC1 berfungsi sebagai penguat/peredam inverting. Penguatan/peredaman dapat diatur dengan menggunakan potensiometer VR1. Total penguatan/redaman dapat dihitung berdasarkan nilai R1 dan VR1.

Tegangan untuk menggeser naik-turun tegangan dihasilkan oleh VR2. Pada contoh ini sumber tegangan menggunakan power supply -12 volt. Jika diinginkan ketelitian lebih tinggi, sumber tegangan dapat menggukan dioda zener atau sumber tegangan referensi yang lebih baik. Pada contoh ini tegangan penggeser adalah negatif, karena hanya diperlukan penaikan tegangan Jika diinginkan juga penurunan tegangan, maka tegangan referensi yang diperlukan adalah plus minus 12 volt.

IC2 berfungsi sebagai buffer dari VR2. Jika tidak ada IC2, resistansi dari VR2 dapat mempengaruhi penguatan summing amplifier, karena resistansi dari VR2 akan diseri dengan R3.

Sinyal hasil penguatan/peredaman dan sinyal penggeseran dijumlahkan dengan menggunakan IC3. IC3 dikonfigurasikan sebagai op-amp penjumlah inverting.

Pada contoh ini semua resistor yang digunakan sama, 1k ohm untuk memudahkan pembuatan dan perhitungan.

Untuk lebih amannya , pada bagian output perlu dipasang dioda clamp, supaya tegangan output tidak melebihi batas maksimum dan minimum ADC pada mikrokontroler.

Foto Alat

Pada percobaan ini, digunakan sinyal dengan frekuensi 50 Hz dan tegangan amplitudo 1 volt.

Sumber sinyal dengan generator sinyal GW Instek AFG-2012.

Pengukuran sinyal dengan Osiloskop GW Instek GDS-1152-U

Sumber sinyal dari generator sinyal GW Instek AFG 2012 — Generator sinyal

Implementasi rangkaian dengan breadboard, sebagai berikut:

Foto Sinyal

Berikut ini contoh sinyal yang dihasilkan.

Pertama-tama sinyal dengan penggeseran tanpa penguatan.

Sinyal input pada kanal 1, dengan warna kuning. Sinyal output pada kanal 2, dengan warna biru.

Berikut ini sinyal yang diredam, dan digeser naik ke positif.

Berikut ini sinyal dengan penguatan dan penggeseran naik.

Arduino Nano memerlukan tegangan ADC antara 0~5 volt atau 0~1,1 volt, tergantung setting tegangan referensi ADC tersebut. Arduino Nano KW biasanya tegangan VCC nya adalah kurang dari 5 volt, sekitar 4,6 volt. Untuk itu perlu tegangan input ADC antara 0 ~ 4 volt. Berikut ini contoh sinyal (biru) yang sudah cocok untuk rentang tersebut.

Output dari op-amp dibatasi oleh tegangan supply. Percobaan berikut menunjukkan apa yang terjadi jika output mengalami saturasi.

Output (warna biru) mengalami saturasi di 7.12 volt. Tegangan supply positif yang dipakai adalah 9 volt. Datasheet LM358 menunjukkan bahwa LM358 memiliki ‘voltage output swing to rail’ sebesar 1.35 volt sampai 1,61 volt tergantung arus output. Hasil pengukuran menunjukkan jarak antara output ke VCC adalah 1,88 volt, masih di sekitar angka yang ditunjukkan di datasheet LM358.

Referensi

Summing Amplifier
Design of a flexible analog signal conditioning circuit for DSP-based systems.
Datasheet LM358
Wikipedia: Summing Amplifier
Wikipedia: Inverting Amplifier
Wikipedia: Buffer Amplifier

Istilah Impedansi

ada beberapa pengertian impedansi, yg saya ingat 3:

impedansi listrik pada rangkaian listrik, misal resistor + kapasitor + induktor yg dibuat menjadi suatu rangkaian. impedansi ini adalah perbandingan arus & tegangan pada komponen tersebut.
impedansi saluran transmisi, misal pada kabel koaksial, kabel twisted pair. impedansi ini adalah perbandinga L dan C pada kabel tersebut. impedansi ini dikenal juga sebagai ‘impedansi karakteristik’
impedansi pada gelombang elektromagnetik, ini adalah perbandingan kuat medan listrik & medan magnet. impedansi ini dikenal juga sebagai ‘wave impedance’.

Referensi

Impedansi Listrik https://id.wikipedia.org/wiki/Impedansi_listrik
Wave Impedance https://en.wikipedia.org/wiki/Wave_impedance
Electrical Impedance https://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_impedance
Charadcteristic Impedance https://en.wikipedia.org/wiki/Characteristic_impedance
Electrical Impedance https://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_impedance

Definisi Cyber Physical System Secara Bahasa

Berikut ini uraian istilah Cyber Physical System atau “Sistem Fisik Siber” menurut bahasa atau arti kata. Definisi dalam dunia engineering dapat dibaca di artikel “Pengertian Cyber Physical System“

Definisi “Cyber”:

of, relating to, or involving computers or computer networks (such as the Internet)
computer : computer network

Referensi: https://www.merriam-webster.com/dictionary/cyber

Definisi “Siber”

sistem komputer dan informasi
dunia maya
berhubungan dengan internet

Referensi: https://kbbi.kemdikbud.go.id/entri/siber

Definisi “Physical”

of or relating to natural science
having material existence : perceptible especially through the senses and subject to the laws of nature
of or relating to the body

Referensi: https://www.merriam-webster.com/dictionary/physical

Definisi “Fisik”

jasmani, badan
jasmaniah, badaniah

Sumber: https://kbbi.kemdikbud.go.id/entri/fisik

Definisi “System”

a regularly interacting or interdependent group of items forming a unified whole

Referensi: https://www.merriam-webster.com/dictionary/system

Definisi “Sistem”

perangkat unsur yang secara teratur saling berkaitan sehingga membentuk suatu totalitas:
susunan yang teratur dari pandangan, teori, asas, dan sebagainya
metode

Referensi: https://kbbi.kemdikbud.go.id/entri/sistem

Referensi

Pengukuran Kecepatan Putaran Dengan Tachogenerator

Berikut ini foto-foto percobaan pengukuran kecepatan putaran menggunakan motor DC kecil.

Berikut ini tampak atas setting percobaan. Motor DC di sebelah kanan sebagai penggerak, motor DC di atas (tertutup triplek) sebagai pengukur kecepatan.

Berikut ini tampak atas setting percobaan

Berikut ini tampak samping setting percobaan

Berikut ini detail pemasangan motor DC .

Berikut ini tampak atas percobaan

Berikut ini output tegangan pada motor DC demgam setting 100 mV per div dan 50 ms per div.

Berikut ini output tegangan pada motor DC demgam setting 100 mV per div dan 50 ms per div. Arah putaran motor kebalikan dari yang sebelumnya.

Berikut ini percobaan mengukur tegangan pada motor DC kecil pada waktu berputar.

Modul Relay 5 volt HW-316

Modul relay dengan 4 buah relay. Inputnya adalah 5 volt , active low.

Berikut ini rangkaian dalam di modul relay tersebut.

Referensi

Polyethylene Lembaran

Linear Rail Support 8 mm

Linear rail support 8mm, berguna untuk menautkan poros stainless steel 8mm ke suatu permukaan lain.

Komponen ini sering dipakai di printer 3D.

STM32F103C8T Blue Pill Dengan Display LCD 20×4 (I2C)

Berikut ini percobaan menghubungkan STM32F103C8T dengan display LCD 20×4. Antar muka menggunakan komunikasi serial I2C. LCD 20×4 menggunakan protokol serial, sehingga perlu modul I2C. STM32 menggunakan tegangan 3,3 volt, sedangkan LCD 20×4 menggunakan tegangan 5 volt, sehingga perlu level converter antara I2C di ESP32 dan I2C di modul PCF8752. Pada LCD 20×4 dipasang modul serial to paralel PCF8574 untuk menghubungkan protokol I2C ke paralel input/output pada LCD.

Berikut ini blok diagram sistem

Pin I2C dapat dilihat pada daftar pin pada STM32F103 berikut ini.

Komunikasi I2C

Pin I2C yang dipakai adalah PB6 (SCL1) dan PB7 (SDA1).

Tegangan I2C dari STM32 adalah 3,3 volt, sedangkan PCF8574 perlu 5 volt. Untuk itu perlu komponen bi directional logic level converter di antara keduanya.

Power Supply

Pada board Blue Pill sudah terdapat output 5 volt, jadi tegangan 5 volt untuk LCD dapat diambil dari situ.

Software

#include <LiquidCrystal_I2C.h>
// https://circuitdigest.com/microcontroller-projects/stm32-stm32f103c8-i2c-communication-tutorial
// Include the libraries:
// LiquidCrystal_I2C.h: https://github.com/johnrickman/LiquidCrystal_I2C

#include <Wire.h> // Library for I2C communication
#include <LiquidCrystal_I2C.h> // Library for LCD

LiquidCrystal_I2C lcd = LiquidCrystal_I2C(0x27, 20, 4);

void setup() {
  Wire.begin();
  // Initiate the LCD:
  lcd.init();
  lcd.backlight();
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("\nLCD Test");
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}
int counter = 0;
void loop() {
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("Elektrologi");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("IPTEK.WEB.ID");
  lcd.setCursor(0, 2);
  lcd.print("STM32F103C8T BluePill");
  lcd.setCursor(0, 3);
  lcd.print("31 Januari 2021");

  lcd.setCursor(12, 0);
  lcd.print(counter);

  Serial.print("Send data: ");
  Serial.println(counter);

  delay(500);
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
  delay(500);                       // wait for a second
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
  counter++;
}

Referensi

https://circuitdigest.com/microcontroller-projects/stm32-stm32f103c8-i2c-communication-tutorial

Pemrograman STM32 Blue Pill Dengan Arduino dan ST-LINK-V2

Berikut ini uraian untuk melakukan proses upload program menggunakan ST Link V2 dari Arduino IDE. Cara lain adalah menggunakan ST Link Utility.

Hardware

Siapkan hardware berupa board STM32F103C8T dan programmer ST-LINK-V2

Instalasi Arduino IDE

Proses instalasi software untuk board STM32duino dapat dilihat di sini: https://github.com/stm32duino/wiki/wiki/Getting-Started

Konfigurasi Arduino IDE

Pilih Board -> STM32 Boards (STM32duino.com) (in sketchbook) -> Generic STM32F103C series

Pilih variant 64k Flash .

Pilih Upload Method: Tools -> Upload method -> STLink

Pilih port COM yang sesuai. Jika dilihat di Device Manager, akan nampak sebagai “Maple Serial”.

Setelah itu coba jalankan software Blink (File -> Examples -> Basics -> Blink). Jika semuanya lancar, maka LED akan berkedip dengan frekuensi 0,5 Hz.

Referensi

Alternatif Board STM32

Berikut ini survey singkat tentang board STM32 yang dapat dipakai untuk belajar.

Alternatif #1 STM32 Blue Pill

Prosesornya adalah STM32F103C8T6 , board ini dikenal luas sebagai ‘Blue Pill’. Untuk memasukkan program dan debugging dapat menggunakan modul ST-Link-V2.

Harga:

Blue Pill: sekitar Rp 32 ribu
ST LINK V2: sekitar Rp 33 ribu

Alternatif #2 STM32F Discovery

Resource: https://www.st.com/en/evaluation-tools/stm32f4discovery.html

Harga sekitar Rp 400 ribuan, kata kunci “STM32F Discovery Boards”

Alternatif #3 STM32VL Discovery

Prosesor: STM32F100

Resource: https://www.st.com/en/evaluation-tools/stm32vldiscovery.html

Harga: barang susah dicari.

STM32F401

Belum pernah dicoba, harga Rp 60 ribuan.

Perlu ST-Link-V2 untuk upload software

STM32F411CEU6

Prosesor STM32F411CEU6, belum pernah dicoba.

Harga Rp 200 ribuan.

Perlu ST-Link-V2 untuk upload software

Saran

Solusi murah meriah adalah STM32 Blue Pill dengan ST-LINK-V2. Board ini banyak dipakai dan ada banyak versinya, banyak juga resourcenya.

Jika ingin performance yang lebih baik, bisa cari board STM32F4, kalau yang mahal adalah board buatan STM32. Enaknya support lebih jelas dibandingkan board STM32F4 yang 3rd party.

ESP32 Lolin32 Lite Dengan Display LCD 20×4 (serial I2C)

Berikut ini percobaan menghubungkan ESP32 Lolin32 Lite dengan display LCD 20×4. Antar muka menggunakan komunikasi serial I2C. LCD 20×4 menggunakan protokol serial, sehingga perlu modul I2C. ESP32 menggunakan tegangan 3,3 volt, sedangkan LCD 20×4 menggunakan tegangan 5 volt, sehingga perlu level converter antara I2C di ESP32 dan I2C di modul PCF8752. Pada LCD 20×4 dipasang modul serial to paralel PCF8574 untuk menghubungkan protokol I2C ke paralel input/output pada LCD.

Berikut ini blok diagram sistem

Skema Rangkaian

Berikut ini skema rangkaian lengkap.

Arduino Nano pada rangkaian tersebut hanya berfungsi untuk memberikan tegangan 5 volt, karena pada ESP32 Lolin32 Lite tidak ada pin 5V. Jika menggunakan ESP32 Devkit mestinya lebih enak, karena di ESP32 Devkit ada pin 5V. Tegangan 5V ini dapat diganti dengan regulator / adaptor 5V lain.

Komunikasi I2C

ESP32 tidak memiliki pin I2C yang spesifik, jadi kita dapat memilih pin mana yang dipakai sebagai pin untuk I2C (SDA dan SCL). Pada percobaan ini dipilih pin 15 untuk SDA dan pin 13 untuk SCL. Konfigurasi ini dimasukkan di software dalam bentuk parameter I2C_SDA dan I2C SCL yang didefinisikan di awal software.

Semua pin pada ESP32 termasuk pin I2C menggunakan tegangan kerja 3 volt, sedangkan display menggunakan tegangan 5 volt. Untuk itu tegangan kerja PCF8574 disamakan dengan display LCD (5 volt), sedangkan tegangan I2C diubah dari 3 volt (di ESP32) menjadi 5 volt (di PCF8574). Komunikasi harus 2 arah, karena protokol I2C mensyaratkan slave menjawab setiap kali ada pengiriman data. Untuk itu pada jalur I2C digunakan komponen ‘bi directional level converter‘.

Power Supply

Sumber daya ESP32 menggunakan USB charger 5 volt. Pada board ESP32 sudah ada regulator 3,3 volt yang mengubah tegangan supply USB 5 volt menjadi 3,3 volt.

Sumber daya 5 volt untuk LCD dan PCF8574 diberikan melalui sebuah modul Arduino Nano yang dipakai. Seharusnya dapat menggunakan power supply 5 volt apa saja. Kebetulan saja yang tersedia saat ini adalah board Arduino Nano.

Software

Berikut ini software yang dipakai untuk menghasilkan tampilan.

// Demo LCD dengan ESP32 I2C
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
// https://www.makerguides.com/character-i2c-lcd-arduino-tutorial/
// Include the libraries:
// LiquidCrystal_I2C.h: https://github.com/johnrickman/LiquidCrystal_I2C

#include <Wire.h> // Library for I2C communication
#include <LiquidCrystal_I2C.h> // Library for LCD

//LiquidCrystal_I2C lcd = LiquidCrystal_I2C(0x27, 16, 2); // Change to (0x27,16,2) for 16x2 LCD.
LiquidCrystal_I2C lcd = LiquidCrystal_I2C(0x27, 20, 4); 

#define I2C_SDA 15
#define I2C_SCL 13
#define LED_BUILTIN 22 // LED built in pada ESP32 Lolin32 Lite

void setup() {
  Wire.begin(I2C_SDA, I2C_SCL);
  // Initiate the LCD:
  lcd.init();
  lcd.backlight();
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("\nLCD Test");
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}
int counter = 0;
void loop() {

  // Print 'Hello World!' on the first line of the LCD:

  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("Elektrologi");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("iptek.web.id");
  lcd.setCursor(0, 2);
  lcd.print("ESP32 Lolin32 Lite");
  lcd.setCursor(0, 3);
  lcd.print("31 Januari 2021");

  lcd.setCursor(12, 0); 
  lcd.print(counter);

  Serial.print("Send data: ");
  Serial.println(counter);
  delay(500);

  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
  delay(500);                       // wait for a second
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
  counter++;
}

Hasil

Referensi

Arduino UNO Dengan Display LCD 20×4 (serial I2C)

Berikut ini percobaan menghubungkan Arduino UNO (ATmega328) dengan display LCD 20×4. Antar muka menggunakan komunikasi serial I2C. LCD 20×4 menggunakan protokol serial, sehingga perlu modul I2C. Antara Arduino Nano dan LCD 20×4 dipasang modul serial to paralel PCF8574 untuk menghubungkan protokol I2C ke paralel input/output.

Arduino UNO secara praktis sama saja dengan Arduino Nano, jadi cara menyambungnya sama seperti pada artikel “Arduino Nano Dengan Display LCD 20×4 (serial I2C)“.

Berikut fisik penyambungan kabel I2C antara Arduino UNO dengan modul PCF8574.

Sambungan I2C antara Arduino UNO dan LCD 20x4 — Sambungan I2C antara Arduino UNO dan LCD 20×4

// sumber: https://github.com/johnrickman/LiquidCrystal_I2C/blob/master/examples/HelloWorld/HelloWorld.pde
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 20, 4); // set the LCD address to 0x27 for a 16 chars and 2 line display
void setup()
{
  lcd.init();                      // initialize the lcd
  // Print a message to the LCD.
  lcd.backlight();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("Elektrologi");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("iptek.web.id");
  lcd.setCursor(0, 2);
  lcd.print("Arduino UNO");
  lcd.setCursor(0, 3);
  lcd.print("31 Januari 2021");
}


void loop()
{
}

Arduino Nano

Arduino Nano adalah modul berbasis mikrokontroler ATmega328 dalam bentuk rangkaian yang kecil, lengkap, mudah dipasang di breadboard. Modul ini dapat diprogram melalui kabel USB Mini-B.

Spesifikasi

Microcontroller	ATmega328
Architecture	AVR
Operating Voltage	5 V
Flash Memory	32 KB of which 2 KB used by bootloader
SRAM	2 KB
Clock Speed	16 MHz
Analog IN Pins	8
EEPROM	1 KB
DC Current per I/O Pins	40 mA (I/O Pins)
Input Voltage	7-12 V
Digital I/O Pins	22 (6 of which are PWM)
PWM Output	6
Power Consumption	19 mA
PCB Size	18 x 45 mm
Weight	7 g

Daftar Pin pada Arduino Nano

Sumber:

Arduino Nano Dengan Display LCD 20×4 (serial I2C)

Berikut ini percobaan menghubungkan Arduino Nano (ATmega328) dengan display LCD 20×4. Antar muka menggunakan komunikasi serial I2C. LCD 20×4 menggunakan protokol serial, sehinggan perlu modul I2C. Antara Arduino Nano dan LCD 20×4 dipasang modul serial to paralel PCF8574 untuk menghubungkan protokol I2C ke paralel input/output.

Blok diagram sistem adalah sebagai berikut:

Sumber daya dapat menggunakan USB dari komputer ataupun USB charger. Sumber daya dihubungkan ke Arduino Nano menggunakan kabel USB. Arduino Nano dihubungkan ke modul PCF8574 menggunakan komunikasi I2C. Modul PCF8574 dihubungkan ke LCD 20×4 menggunakan komunikasi data paralel.

Berikut ini modul PCF8752 dipasang di bagian belakang LCD:

LCD 20x4 tampak belakang — LCD 20×4 tampak belakang dengan komunikasi serial I2C

Pada modul PCF8574 terdapat potensiometer berwarna biru. Potensiometer ini fungsinya adalah mengatur kontras pada LCD 20×4

Penyambungan memperhatikan daftar pin Arduino Nano sebagai berikut:

Daftar pin Arduino Nano yang lebih detail — Daftar pin Arduino Nano

Kaki yang dipakai pada Arduino Nano adalah SDA (A4) dan SCL (A5). Pin SDA dan SCL pada Arduino Nano sudah tetap, tidak dapat diganti-ganti.

Tegangan kerja Arduino Nano adalah 5 volt. Tegangan kerja LCD 20×4 adalah 5 volt, sehingga dapat langsung menggunakan tegangan 5 volt dari modul Arduino Nano. Tegangan kerja PCF8574 adalah 2,5 volt sampai dengan 6 volt, sehingga aman kalau disambung ke Arduino Nano.

Penyambungan kabel sebagai berikut

Pin pada Modul PCF8752	Pin Arduino Nano
GND	GND
VCC	5V
SDA	SDA (A4)
SCL	SCL (A5)

Sebelum dicoba ke LCD, sebaiknya diuji dulu apakah sambungan I2C sudah betul , menggunakan perangkat lunak I2C Scanner.

Prosedur instalasi library LCD I2C sebagai berikut:

Download library Liquid Crystal I2C buatah John Rickman https://github.com/johnrickman/LiquidCrystal_I2C
Install library tersebut di direktori library Arduino. Biasanya letaknya di Documents/Arduino/libraries atau C:\Users\<USERNAME>\Documents\Arduino\libraries

Contoh program dapat dilihat dari https://github.com/johnrickman/LiquidCrystal_I2C/blob/master/examples/HelloWorld/HelloWorld.pde

Untuk membuat tampilan seperti pada foto, buat program Arduino berikut ini:

// sumber: https://github.com/johnrickman/LiquidCrystal_I2C/blob/master/examples/HelloWorld/HelloWorld.pde
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 20, 4); // set the LCD address to 0x27 for a 16 chars and 2 line display
void setup()
{
  lcd.init();                      // initialize the lcd
  // Print a message to the LCD.
  lcd.backlight();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("Elektrologi");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("iptek.web.id");
  lcd.setCursor(0, 2);
  lcd.print("Arduino Nano");
  lcd.setCursor(0, 3);
  lcd.print("31 Januari 2021");
}


void loop()
{
}

Referensi

LCD 20×4
https://github.com/johnrickman/LiquidCrystal_I2C/tree/master/examples/HelloWorld