Dalam dunia kelistrikan dan elektronik, dikenal besaran W (watt) dan Wh (watt-hour). Arti dari besaran tersebut adalah sebagai berikut:
W (watt) adalah satuan daya.
W (watt-hour) atau (watt-jam) adalah satuan energi. Secara rumus, energi adalah daya x waktu, atau E=P x t.
Contoh penggunaan satuan daya:
pada motor listrik, untuk menyatakan kekuatan motor. Pada motor bakar seperti mesin disel dan mesin bensin, dipakai juga satuan tenaga kuda / PK
pada lampu, untuk menyatakan listrik yang dikonsumsi. Biasanya makin tinggi nilai watt nya, maka makin terang lampu tersebut.
Contoh penggunaan satuan energi (Wh) / (watt-hour)
pada batere, menyatakan jumlah energi yang disimpan pada sebuah batere
Satuan energi yang standar adalah J (joule), namun seringkali dipakai juga adalah Wh (watt-hour) dan juga Ah (ampere hour) pada tegangan tertentu.
Berikut ini contoh power bank yang menuliskan kapasitas energinya dalam berbagai satuan:
16000 mAh (3.6 volt) . mAh (milli-ampere-hour) bukan satuan energi, maka supaya dapat dipakai untuk mengukur energi, mesti diketahui berapa tegangan kerjanya. Pada kasus ini, tegangan kerja adalah 3.6 volt sehingga dapat dihitung daya dari arus-tegangan-waktu.
57.6 Wh
Powerbank 1600 mAh
Berikut ini contoh aki motor yang menuliskan kapasitasnya dalam Ah (5 Ah). Diketahui tegangan kerjanya adalah 12 volt, sehingga energi tersimpan pada aki tersebut dapat dihitung.
Aki motor 12 volt 5 Ah
Berikut ini contoh lampu LED
Tertulis 18W, 6500K 2000lm 150 mA 220-240 VAC. Artinya lampu tersebut memerlukan daya sebesar 18 watt. Biasanya suatu lampu makin besar dayanya, maka makin terang.
Energi yang dipakai lampu tersebut dapat diukur dengan menggunakan kWh meter, baik kWh biasa (elektromekanik) maupun kWh elektronik. Berikut ini contoh kWh elektromekanik yang biasa dipakai di rumah-rumah, terutama untuk meteran listrik pasca-bayar.
kWh meter biasa
Berikut ini meteran listrik pra-bayar, yang di dalamnya terdapat kWh meter elektronik.
Meteran listrik pra-bayar
Berikut ini contoh kWh meter elektronik yang bukan untuk meteran prabayar.
Pada suatu rangkaian elektronika, jika diperlukan suatu sakelar yang dikendalikan secara listrik , maka salah satu cara yang umum adalah menggunakan relay mekanik sebagai sakelar. Relay mekanik menggunakan suatu kumparan untuk menghasilkan medan magnet, dan medan magnet ini menggerakkan suatu sakelar mekanik.
Relay
Relay mekanik tidak dapat dihubungkan langsung ke suatu mikrokontroler, karena arus output dari mikrokontroler tidak cukup kuat untuk menggerakkan relay tersebut. Pada umumnya dapat digunakan transistor BJT ataupun MOSFET untuk memperkuat sinyal dari output mikrokontroler supaya dapat menggerakkan relay. Berikut ini contoh rangkaian transistor NPN yang dipakai untuk menggerakkan relay.
Relay dikendalikan transistor NPN
Relay mekanik cukup mudah digunakan, namun memiliki beberapa kekurangan:
ada komponen yang bergerak secara mekanik, sehingga ada potensi lama kelamaan aus dan rusak
fungsi sakelar relatif lambat dibandingkan dengan komponen semikonduktor
dimensi cukup besar dibandingkan komponen semikonduktor.
Sebagai alternatif relay mekanik, dapat digunakan komponen semikonduktor yang difungsikan seperti relay sebagai sakelar. Berikut ini beberapa alternatif sakelar menggunakan komponen semikonduktor
Optocoupler Triac
Berikut ini rangkaian pengganti relay dengan menggunakan kompnen utama TRIAC dan Opto-triac
Rangkaian Triac dengan Optotriac
Opto triac berfungsi mengisolasi rangkaian batere 5 volt dengan rangkaian jala-jala listrik di sebelah kanan. Jika LED di dalam opto-triac menyala, maka opto-triac akan bersifat konduktif. Triac berfungsi sebagai sakelar. Kelebihan utama Triac adalah dapat berfungsi sebagai sakelar pada tegangan AC, tidak seperti transistor bipolar (BJT) ataupun MOSFET yang hanya dapat dilewati arus searah.
Resistor 33 ohm dan kapasitor 33 nF berfungsi sebagai snubber, yaitu untuk membuang lonjakan tegangan yang muncul pada beban terutama pada beban induktif seperti motor dan solenoid.
Batere 5 volt berfungsi sebagai sumber tegangan untuk menyalakan LED pada optotriac. Pada rangkaian sesungguhnya, batere 5 volt ini dapat diganti dengan mikrokontroler seperti Arduino atau ATmega.
Modul Solid State Relay (SSR)
Untuk praktisnya, umumnya rangkaian optotriac dan Triac dikemas dalam 1 kemasan yang kompak sebagai suatu modul, yang dikenal sebagai Solid State Relay (SSR).
Berikut ini contoh modul SSR yang ukurannya relatif besar, dapat menangani arus beban sampai dengan 40 ampere AC, dengan input kendali cukup fleksibel, berupa tegangan DC dari 3 volt sampai 32 volt.
Pada penggunaan SSR, perlu diperhatikan beban yang dipakai DC atau AC, karena SSR untuk AC hanya dapat dipakai untuk arus bolak-balik, terutama karena di dalamnya menggunakan komponen utama Triac yang hanya berfungsi baik pada arus bolak-balik.
Modul SSR yang lebih kecil juga ada, seperti OMRON G3MB berikut ini.
SSR Omron G3MB-202P
Modul SSR ini juga dijual sebagai modul yang sudah disolder, sehingga pengguna cukup menyambungkan kabel ke terminal yang sudah disediakan.
Modul SSR Omron G3MB202P
Rangkaian di dalam SSR pada umumnya menggunakan komponen semikonduktor Triac. Berikut ini contoh rangkaian SSR berbasis TRIAC (sumber)
Rangkaian SSR berbasis Triac
Rangkaian di atas mirip dengan rangkaian “Optocoupler Triac”, namun rangkaian ini sudah dilengkapi dengan beberapa fitur pengamanan:
Pada input DC dipasang D1 sebagai pengaman jika polaritas tegangan masuk terbalik
TR1 dan R2 berfungsi sebagai pengaman terhadap tegangan lebih dari input. Jika tegangan input tinggi, maka arus pada R2 tinggi, sehingga TR1 akan ON, dan dengan demikian mengurangi arus yang mengalir pada LED. Jika tidak ada TR1, ada kemungkinan LED akan rusak jika tegangan masuk terlalu tinggi
R1 berfungsi sebagai resistor pembatas arus pada LED
Dioda TVS (Transient Voltage Suppresion) berfungsi menekan tegangan lebih yang muncul pada AC Supply dan beban, terutama jika SSR ini dipakai untuk mengendalikan beban dengan sifat induktif.
RC Snubber berfungsi mengurangi tegangan lebih dari AC supply dan beban (LOAD).
Meskipun SSR umumnya menggunakan komponen utama Triac, ada juga yang menggunakan MOSFET. Berikut ini contoh rangkaian SSR berbasis MOSFET (sumber)
Rangkaian Solid State Relay berbasis MOSFET (sumber)
Contoh MOSFET SSR adalah PVT412 dari International Rectifier.
Berikut ini keuntungan SSR dibandingkan relay elektromekanik
SSR tidak menggunakan kumparan, sehingga otomatis SSR tidak menghasilkan medan magnet di sekitar SSR. Medan magnet dari relay elektromagnetik dapat mengganggu rangkaian lain.
SSR tidak menggunakan kontak mekanik, sehingga tidak timbul loncatan api seperti pada relay elektromekanik
SSR tidak bersuara
SSR seluruhnya menggunakan semikonduktor, tidak ada komponen mekanik, sehingga tidak ada masalah aus pada komponen mekanik
Tidak ada masalah ‘contact bounce’ yang muncul pada sakelar mekanik
SSR lebih cepat
SSR dapat dibuat supaya hanya melakukan fungsi sakelar ketika tegangan 0 pada kontak (zero crossing), sehingga mengurangi lonjakan tegangan (voltage spike)
SSR lebih kecil untuk ukuran arus yang sama
Berikut ini kekurangan SSR dibandingkan relay elektromekanik
Ada resistansi pada SSR ketika ON, sehingga SSR menghasilkan panas ketika sedang dalam kondisi ON
Ada arus bocor pada SSR ketika kondisi OFF. Hal ini berpengaruh pada keselamatan.
Sakelar SSR berfungsi sangat cepat, sehingga dapat menimbulkan interferensi
SSR jika rusak umumnya menjadi ON / short circuit, sedangkan relay umumnya ketika rusak menjadi OFF. Hal ini berpengaruh pada keselamatan.
Transistor BJT Sebagai Sakelar
Jika tidak diperlukan isolasi antara input dengan output, maka dapat digunakan transistor BJT (Bipolar Junction Transistor) ataupun MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) tanpa menggunakan optocoupler.
Berikut ini contoh transistor NPN yang dipakai sebagai sakelar.
Penguat output digital dengan transistor NPN
Untuk dapat mengoperasikan transistor BJT sebagai sakelar, perlu diperhatikan bahwa transistor ada dalam 2 kondisi : ON dan OFF. Untuk transistor menjadi ON, maka arus basis pada transistor harus cukup besar. Pada rangkaian di atas, supaya transistor ON, maka dari mikrokontroler (pin OUT) perlu diberi tegangan tinggi (5 volt atau 3.3 volt). Nilai resistor pada basis perlu dipilih supaya transistor berada dalam kondisi saturasi. Untuk transistor menjadi OFF, dapat dilakukan dengan mengirimkan tegangan rendah pada basis transistor.
Untuk perhitungan detail, perlu memperhatikan karakteristik BJT yang dipakai, misalnya dengan menggunakan diagram karakteristik V-I pada transistor.
Transistor MOSFET Sebagai Sakelar
Berikut ini contoh rangkaian MOSFET kanal n sebagai sakelar.
Output Digital Mikrokontroler Dengan MOSFET
MOSFET hanya memerlukan tegangan pada gate (G), tidak memerlukan arus pada gate, jadi berbeda dengan transistor yang memerlukan arus pada basis. Pada rangkaian di atas, MOSFET akan aktif (sakelar = ON) jika diberi tegangan tinggi dari mikrokontroler pada pin OUT. Tegangan yang dberikan harus lebih tinggi dari tegangan ambang pada gate MOSFET (Vth).
Untuk perhitungan detail, perlu memperhatikan karakteristik MOSFET yang dipakai, misalnya dengan menggunakan diagram karakteristik V-I pada transistor.
Power Functions Medium Motor adalah salah satu jenis motor listrik dari LEGO. Motor ini menggunakan kabel pita dengan 4 kabel untuk sambungan ke power supply 9 volt.
Power Functions Medium Motor
Motor ini secara umum berfungsi baik, namun salah satu kelembahannya adalah sambungan kabelnya, karena sering ditekuk-tekuk, maka akhirnya kabel mudah putus di bagian sambungan antara kabel ke motor.
Sambungan kabel yang putus
Solusinya sebenarnya mudah: bongkar motornya, potong kabelnya sedikit, kemudian disambung ulang.
Prosedur membuka motor ini banyak di youtube. Proses pertama adalah membuka 1 sekrup di bagian bawah, kemudian mencongkel kaitan plastik di casing.
Motor Lego setelah dibuka
Setelah itu proses membongkar solderan kabel
Proses membongkar solderan kabel
Setelah itu kabel dipotong di bagian yang terputus.
Kemudian proses menyolder ulang
Terakhir proses menutup kembali casingnya. Jangan lupa sekrup dipasang lagi.
Sekrup casing motor Lego Medium
Bagian blok konektor lego juga bisa putus dengan sebab yang sama: kabel yang tertekuk berulang kali ketika digunakan. Solusinya sama: buka casingnya, potong kabel sedikit, kemudian dipasang lagi.
Kotak sambungan yang sudah berhasil dibuka
Kotak sambungan ini tidak menggunakan solderan, hanya menggunakan konektor khusus yang ditusukkan ke kabel pita. Logam di konektor akan menembus isolator plastik, dan terhubung ke kabel di bagian dalam. Prosesnya mudah, namun perlu berhati-hati supaya tidak salah.
Pemasangan kabel dibantu dengan obeng minus
Demikian proses perbaikan kabel pada motor Lego Medium. Lumayan dibandingkan membeli produk baru, karena modul motor saja yang paling murah harganya sudah sekitar Rp 750 ribu.
Di dalam modul motor ada komponen menarik, dengan tulisan “R030”
Setelah dicek, ternyata komponen ini adalah resistor PTC (Positive Temperature Coefficient) yang berfungsi untuk pembatas arus. Nama lengkapnya: “PTC Resettable Fuse 0.3A (hold) 0.6A (trip) 60 volt 40A 0.5 Watt“. Fungsi alat ini untuk pembatas arus yang mengalir pada motor sampai di 0.3 ampere saja. Arus pada motor dapat membesar terutama kalau motor diberi beban sangat berat sehingga tidak dapat berputar. Pada kondisi ini arus dapat membesar sehingga dapat menyebabkan motor dan kabel menjadi panas dan membahayakan pemakai.
Mikrokontroler/mikroprosesor berbasis ESP32 mempunyai fitur on-chip-debugging dengan protokol JTAG. Supaya ESP32 ini dapat didebug, maka perlu ada komponen JTAG Adapter. Petunjuk pemilihan JTAG adapter terdapat di artikel “Selecting JTAG Adapter“. Cara termudah adalah menggunakan board ESP32-WROVER-KIT yang sudah mempunyai JTAG adapter di dalamnya. Cara lain adalah menambahkan JTAG adapter pada board ESP32 yang belum dilengkapi dengan JTAG Adapter. Daftar JTAG Adapter yang dapat dipakai dapat dilihat antara lain di artikel “Debug Adapter Hardware“.
Pada tulisan ini diuraikan cara menyambungkan ESP32 ke JTAG Adapter berbasis FT2232HL.
Cara termudah melakukan debugging pada ESP32 adalah menggunakan board ESP32-WROVER-KIT yang sudah ada JTAG Adapter built-in di dalamnya. Sayangnya harga board ini agak mahal (sekitar USD 50). Jika Espressif sendiri menggunakan FT2232 untuk JTAG Adapter, nampaknya kemampuan FT2232 cukup bagus sebagai debugger.
Harga board ESP32 yang murah sekitar USD 7, sedangkan breakout board untuk FT2232 harganya sekitar USD 7, jadi dengan USD 14 sudah memperoleh ESP32 lengkap dengan JTAG debugger. Hanya saja perlu merangkai sendiri ESP32 dengan FT2232.
Hardware
Berikut ini teknik penyambungan ESP32 ke FT2232 menurut beberapa sumber.
#1 Analisis Skematik ESP32 WROVER KIT
Contoh cara menyambungkan antara ESP32 dengan FT2232 dapat dilihat dari skematik ESP32 WROVER KIT di situs Espressif. Berikut ini adalah pin JTAG pada ESP32, yaitu:
MTCK
MTDI
MTDO
MTMS
EN
Pin JTAG pada ESP32
Berikut ini adalah bagian dari skematik ESP32 WROVER KIT, khususnya yang tersambung ke JTAG. Pin yang dipakai adalah ADBUS0, ADBUS1, ADBUS2, ADBUS3, ACBUS1, yang tersambung ke sinyal TCK, TDI, TDO, TMS dan R_RST
Pin JTAG pada FT2232HL
Tabel berikut berisi hasil analisis daftar pin dan sinyal JTAG pada skematik ESP32 WROVER KIT tersebut:
Pin FT2232HL
Sinyal
Sinyal
Pin ESP32
ADBUS0
TCK
MTCK
R_IO13
ADBUS1
TDI
MTDI
R_IO12
ADBUS2
TDO
MTDO
R_IO15
ADBUS3
TMS
MTMS
R_IO14
ACBUS2
RST
EN
R_nTRST
#2 Situs PlatformIO
Penyambungan JTAG juga dijelaskan di situs PlatformIO sebagai berikut:
FT2232H Mini-Module Pin
Board JTAG Pin
Description
GND [CN2-2]
GND
Digital ground
AD0 [CN2-7]
TCK
JTAG Return Test Clock
AD1 [CN2-10]
TDI
Test Data In
AD2 [CN2-9]
TDO
Test Data Out
AD3 [CN2-12]
TMS
Test Mode State
AC2 [CN2-20]
RESET
Connect this pin to the (active low) reset input of the target CPU (EN for ESP32)
Modul FT2232 yang dipakai pada artikel tersebut adalah “FT2232H Mini Module” yang diproduksi oleh FTDI.
FT2232H Mini Modul
Produk breakout board serupa juga dibuat oleh CJMCU seperti pada foto berikut:
CJMCU-2232HL
#3 Forum Platformio
Sebagai perbandingan, berikut ini daftar koneksi JTAG ke ESP32 menurut artikel forum PlatformIO (Debugging ESP32 – How), modul FT2232 yang digunakan adalah “FTDI2232 minimodule”:
To debug ESP32 using FTDI2232 minimodule, here is the required connection: FTDI AD0 -> ESP32 GPIO13 (TCK) FTDI AD1 -> ESP32 GPIO12 (TDI) FTDI AD2 -> ESP32 GPIO15 (TDO) FTDI AD3 -> ESP32 GPIO14 (TMS) FTDI AC2 -> ESP32 EN (RST) FTDI GND -> ESP32 GND
Penggunaan FT2232H sebagai JTAG juga dijelaskan secara ringkas di datasheet FT2232H sebagai berikut:
Konfigurasi pin FT2232H
Software
Setelah mendapatkan kepastian cara menyambungkan hardware JTAG debugger, selanjutnya adalah setting software untuk melakukan debugging.
Status saat ini baru melakukan studi software apa saja yang perlu disiapkan. Beriktu ini penjelasan software untuk debugging ESP32:
Penggunaan software debugger Eclipse/Command Line: https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/latest/api-guides/jtag-debugging/using-debugger.html https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/latest/api-guides/jtag-debugging/configure-other-jtag.html
Penggunaan Debugger dengan PlatformIO: http://docs.platformio.org/en/latest/plus/debug-tools/minimodule.html
Debugging ESP32 secara umum: https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/latest/api-guides/jtag-debugging/
Hasil debugging menyusul.
Kesimpulan
Kesimpulan sementara ini:
Menurut studi literatur, ESP32 dapat didebug dengan hardware FT2232HL, dengan biaya total USD 14, lebih murah daripada harus memakai ESP WROVER KIT seharga USD 50.
Penyambungan antara ESP32 dan FT2232 dijelaskan di beberapa situs, dengan isi konsisten.
Proses debugging belum dilakukan, namun dari pengalaman selama ini, isi artikel di situs Espressif cukup lengkap dan mudah diikuti. Nampak bahwa Espressif cukup serius mengusahakan agar produk ESP32nya mudah dipakai oleh ‘orang biasa’.
Berikut ini adalah beberapa contoh kit pelatihan kendali motor DC untuk keperluan laboratorium. Metode pencarian adalah melalui search dengan kata kunci “DC motor control trainer”. Tujuan survey ini untuk membandingkan dengan modul praktikum kendali motor DC yang dibuat sendiri.
Quanser Engineering Trainer, DC Motor Control
Contoh pertama adalah Quanser Engineering Trainer , DC Motor Control. Produk ini dipakai oleh Lund University.
Photograph Of The QET DC Motor Control Trainer (DCMCT)Screen Capture Of The QICii SoftwareScreen Capture Of The Haptic Ball And Beam System
Pengembangan suatu sistem elektronika melibatkan beberapa pekerjaan yang berbeda. Ada beberapa versi ruang lingkup pengembangan sistem elektronika menurut para ahli.
Berikut ini menurut buku Jens Lienig,Hans Bruemmer, Fundamentals of Electronic System Design.
Model Jens & Hans ini ruang lingkupnya luas, dari bagian terluar dari sistem elektronik, sampai ke dalam . Namun demikian tidak dibahas hal-hal yang terlalu spesifik , seperti misalnya mengenai model perangkat lunak untuk sistem yang menggunakan sistem mikroprosesor.
Berikut ini lebih spesifik ke sistem embedded, menurut buku Lee & Seshia, Introduction to Embedded Systems, a cyber-physical systems approach. Sistem embedded secara ringkasnya adalah sistem yang di dalamnya menggunakan komputer/mikroprosesor sebagai salah satu komponen utama, namun komputer/mikroprosesor ini tidak nampak.
Model dari Lee & Seshia ini nampaknya fokus ke mikroprosesor dan teknik pembuatan software di dalamnya. Tidak dibahas permasalahan hardware lainnya.
Berikut ini menurut buku Peter Marweddel, Embedded System Design, Foundations of Cyber-Physical Systems, and the Internet of Things, 3rd Edition.
Model dari Peter Marwedel ini sedikit lebih luas daripada model Lee & Seshia, namun masih lebih sempit dibandingkan model Jens & Hans.
Kesimpulan sementara:
Secara umum sistem elektronika perlu memperhatikan model Jens & Hans
Jika sistem elektronika yang dibuat menggunakan mikroprosesor & perangkat lunak, perlu menggunakan model Lee & Seshia atau model Peter Marwedel untuk detail di perangkat lunaknya.
Rotary Encoder 400 pulse , poros 6 mm Jumlah pulse sebenarnya bisa berapa saja, makin banyak maka makin teliti. Jika untuk kendali kecepatan saja, cukup yang 2 output: A dan B Jika untuk posisi, lebih enak kalau pakai yang 3 output: A, B dan Z, supaya tidak repot untuk melakukan reset posisi
Dua buah Pelat Aluminium 5mm sebagai momen inersia Ukuran dan tebal dapat disesuaikan dengan keinginan, misalnya berapa momen inersia yang diinginkan untuk kit percobaan tersebut. Dapat dicari dengan kata kunci “plat aluminium 5 mm” Contoh: https://www.tokopedia.com/endoshop88/plat-aluminium-5-x-150-x-300 Plat aluminium ini juga mesti dihubungkan ke poros 8 mm, jadi sebaiknya didiskusikan dulu dengan bengkel mekanik yang akan mengerjakannya. Biasanya perlu tambahan poros aluminium untuk menyambungkan plat aluminium ini ke poros stainless steel 8 mmm
Harga dan ketersediaan komponen di setiap toko dapat berubah sewaktu-waktu. Sebaiknya dicek di berbagai toko untuk mendapatkan harga termurah.
Ongkos kirim bervariasi tergantung penjual dan jarak pengiriman
Ukuran dapat dimodifikasi, misal ukuran shaft disebutkan 8 mm, namun dapat juga memakai ukuran lain.
Harga dudukan belum disertakan. Pada contoh menggunakan alas kayu supaya mudah, namun jika ingin lebih bagus dapat juga menggunakan dudukan dari plat aluminium atau besi.
Memancing pompa air sumur dangkal relatif mudah. Tekniknya adalah:
Cari lubang untuk memancing pada pompa tersebut
Buka lubang tersebut. Ada yang dapat dibuka dengan tangan, ada yang perlu alat khusus seperti obeng atau tang.
Isi air ke dalam lubang tersebut. Kalau mau rapi bisa pakai corong kecil supaya air tidak tumpah dan berceceran
Tutup kembali sampai rapat
Selesai
Berikut ini penampakan pompa Wasser PW131e. Ada 2 lubang di bagian atas. Lubang yang besar adalah untuk air keluar dari pompa, sedangkan lubang yang kecil adalah untuk memancing pompa tersebut.
Pompa Wasser PW131e
Supaya praktis kita dapat memasukkan air untuk memancing menggunakan corong kecil. Pemasangan pipa keluaran air juga harus memperhatikan keperluan memancing tersebut, jangan sampai lubang kecil untuk memancing tersebut terhalang oleh pipa keluaran air.
Pompa Wasser PW131e
Berikut ini contoh untuk pompa air otomatis Sanyo tipe P-H137AC. Lubang pancingan ditandai dengan kotak warna merah.
Pompa air Sanyo P-H137AC
Di foto lain ada orang yang memasang lubang pancingan air menghadap ke samping, sehingga nampaknya perlu pakai corong atau selang kecil supaya tidak tumpah. Nampaknya cara di bawah ini keliru, karena seharusnya lubang pancingan itu dipakai untuk tabung pompa air warna putih.
Pompa air Sanyo P-H137AC
Berikut ini contoh penempatan lubang pancing yang kurang tepat. Lokasi lubang pancing tertukar dengan posisi tangki pompa. Ukuran lubang tangki pompa dan lubang pancing memang sama, sehingga mudah tertukar. Secara fungsi tidak masalah, namun jadinya lebih sulit untuk memancing pompa dengan lubang pancing yang menghadap ke samping.
Berikut ini lubang pemancingan air untuk pompa air otomatis Sanyo P-H75A. (ditandai lingkaran merah)
Pompa air otomatis Sanyo P-H75A
Berikut ini lokasi pancingan air untuk pompa air Shimizu PS-128 BIT. (ditandai lingkaran merah). Lokasinya mudah dicapai, namun untuk membukanya tidak bisa pakai tangan saja, mesti pakai obeng atau tang.
Berikut ini lokasi lubang pancing untuk Wasser PW131E. Modelnya sama dengan Shimizu PS-128 BIT.
Berikut ini lokasi lubang pancing untuk Wasser PW-139 EA. Untuk membuka lubang pancing ini perlu alat bantu obeng atau tang.
Breakout board MCP4725 tampak atasBreakout board MCP4725 tampak bawah
MCP4725 adalah Digital to Analog Converter 12 bit dengan antarmuka digital dengan protokol I2C. Komponen ini sangat bermanfaat jika kita ingin menambahkan kemampuan output analog pada suatu sistem mikroprosesor/mikrokontroler yang belum memiliki kemampuan DAC di dalamnya. Mikrokontroler tanpa DAC misalnya adalah Arduino Nano (ATMega328) dan STM32F103C8T (Blue Pill).
Modul MCP4725 yang banyak nampaknya adalah hasil kloning dari modul MCP4725 buatan Sparkfun, mengingat penampilannya sangat mirip.
Modul MCP4725 buatan SparkfunSkema modul MCP4725 versi Sparkfun
Pada modul MCP4725 tersebut ada jumper yang dapat dikonfigurasi:
SJ1 untuk mengaktifkan atau menonaktifkan pull up resistor I2C berukuran 4k7. Defaultnya adalah pull up resistor terhubung. Jika ingin diganti/ditiadakan, maka jalur pada PCB mesti dipotong dengan cutter.
SJ2 untuk memilih alamat I2C dari modul MCP4725 pada pin 0. Defaultnya adalah terhubung ke GND , sehingga alamat pada I2C adalah 1100000 (4 bit ‘1100’ adalah 4 bit device code, 2 bit berikutnya ’00’ adalah A2 dan A1, 0 terakhir sesuai dengan input A0)
Percobaan MCP4725 Dengan Arduino Nano
Tahap pertama, aktifkan library MCP4725 dari Adafruit. Penjelasan library ini terdapat di https://github.com/adafruit/Adafruit_MCP4725
Berikut ini beberapa konverter USB-Serial ‘FTDI’. FTDI tanda kutip karena ada kemungkinan barang-barang ini adalah imitasi (counterfeit).
USB Serial konverter ini diperlukan jika kita menggunakan mikroprosesor/mikrokontroler yang mempunyai port serial dengan output TTL 3,3 volt ataupun 5 volt, dan ingin kita hubungkan ke komputer dengan menggunakan kabel USB.
Cara lain adalah menggunakan konverter TTL 3,3 volt atau 5 volt ke RS232, namun ini hanya cocok untuk sambungan ke komputer desktop yang memiliki port serial RS232. Jika mau ke laptop misalnya, maka perlu konverter lagi dari RS232 ke USB, namun cara ini lebih repot.
Versi berikut ini menurut penjualnya menggunakan FT232BL. Tulisan pada chipnya juga sesuai.
Versi berikut ini menurut penjualnya adalah menggunakan komponen FT232RL, namun jika dilihat di IC nya tidak ada tulisan apapun. Blank saja.
Konverter USB Serial dengan anotasi pin utama
Pin-pin utama (DTR, RX, TX, VCC,CTS, GND) sudah diberi pin yang sudah disolder. Pin-pin lain tersedia lubangnya di PCB modul, dan siap untuk disolder jika perlu.
Berikut ini adalah pengujian, apakah pin TX yang disebutkan benar-benar TX. Percobaannya adalah output TX disambungkan ke LED melalui resistor 1k, kemudian dihubungkan ke GND. Kemudian di PC desktop dikirim data menggunakan software RealTerm. Dari pengujian nampak LED tersebut berkedip sesuai dengan pengiriman data, sehingga dapat disimpulkan pin TX benar-benar berfungsi sebagai TX, bukan RX>
Petir dapat merusak perangkat elektronik melalui sambaran langsung maupun sambaran tidak langsung. Untuk mengatasi sambaran langsung perlu penangkal petir , supaya petir mengenai penangkal petir dan menjauhi perangkat. Gelombang elektromagnetik dari petir masih dapat merusak walaupun perangkat tidak terkena secara langsung. Untuk mengatasi imbas petir, perlu perangkat surge arrester / surge protector.
Beberapa macam surge arrester yang dijual di pasaran:
PCB spark gap, dibuat dengan membuat jalur khusus pada PCB
Perlindungan Imbas Petir Dengan Surge Protector di PCB
Spark gap adalah jalur PCB yang sengaja dibuat berdekatan, sehingga jika ada tegangan lebih maka akan terjadi loncatan arus di antara kedua jalur tersebut. Teknik ini mudah dan murah, namun tidak seefektif menggunakan surge arrester.
spark gap
Berikut ini komponen diskrit surge arrester, dapat langsung dipasang di PCB untuk proteksi input.
Perlindungan Imbas Petir Dengan Surge Arrester Jala-Jala Listrik
Berikut ini proteksi surge protector untuk jala-jala listrik 220 volt 1 fasa. Perangkat ini cocok untuk dipakai di jaringan rumah yang menggunakan instalasi 2 kabel 1 fasa.
Surge Arrester Schneider Electric A9L15687
Pemakaian surge arrester jala-jala cukup sederhana, kabel netral (N) dan live (L) serta ground (D) disambung ke surge arrester tersebut. Jika ada imbas petir di kabel N maupun L, maka imbas petir itu akan diserap oleh surge arrester dan dibuang ke ground (tanah).
Pemasangan surge arrester jala-jala listrik
Surge Arrester Kabel Koaksial 50 ohm
Berikut ini surge arrester/surge protector untuk kabel koaksial 50 ohm, dengan konektor tipe N. Biasanya dipakai untuk menyambungkan antena luar dengan impedansi 50 ohm, seperti antena penerima sinyal ADSB.
Surge Protector TP-Link TL-ANT24SP
Antena yang dipasang di luar rumah (outdoor antena) sangat mungkin terpapar gelombang imbas dari petir, jadi untuk amannya maka perlu dipasang surge arrester sebelum masuk ke dalam rumah.
Antena di luar rumah
Jika ada beberapa antena di luar rumah, maka masing-masing perlu dipasangi surge arrester terpisah. Supaya rapi, dapat dibuatkan kotak untuk menampung semua surge arrester tersebut. Berikut ini contoh pemasangan surge arrester untuk beberapa antena [sumber]
Panel surge arrester untuk kabel koaksial
Surge Protector Kabel Koaksial 75 ohm
Berikut ini contoh surge protector untuk kabel 75 ohm seperti yang dipakai di antena TV dan kabel internet.
Manual Towe coaxial transmission surge protector
Surge Protector Ethernet UTP RJ-45
Berikut ini proteksi untuk kabel ethernet UTP (unshielded twisted pair).
Ubiquiti ETH-SP ethernet surge protector
Proteksi kabel UTP ini terutama diperlukan jika menggunakan antena WiFi luar rumah (outdoor).
Proteksi antena luar WiFi
Berikut ini surge arrester ethernet tipe ETH-SP-G2 buatan Ubiquiti
Mikroprosesor dapat menerima input analog maupun digital. Pada input analog, tentunya terjadi perubahan dari analog ke digital dengan menggunakan ADC (Analog to Digital Converter). Namun sebelum masuk ke ADC, ada beberapa proses yang perlu diperhatikan, di antaranya:
Level shift, karena pada umumnya input analog berbentuk sinyal AC yang negatif dan positif, sedangkan kebanyakan ADC hanya menerima sinyal positif. Sinyal yang ada negatif dan positif ditambah dengan suatu nilai, sehingga semua sinyal menjadi bernilai positif. Jika ADC dapat menerima sinyal positif, maka level shift ini tidak diperlukan.
Penguat (amplifier) atau peredam (attenuator), untuk memperkuat atau memperlemah sinyal agar rentang tegangan sinyal analog yang masuk dan rentang tegangan ADC cocok
Clipper / clamp. ADC hanya dapat menerima tegangan pada rentang tertentu tanpa merusaknya. Misal pin ATMega328 pada Arduino hanya dapat menerima tegangan maksimal VCC+0,7 volt dan minimal GND-0,7 volt. Untuk itu perlu ada rangkaian yang dapat memotong sinyal masuk jika melebihi batas tersebut. Sebenarnya sinyal dari penguat/peredam seharusnya sudah berada dalam rentang tegangan ADC, namun pada kondisi tertentu, sinyal input kadang-kadang dapat naik-turn di luar jangkauan yang normal. Jika kita tidak yakin 100% bahwa tegangan akan berada pada rentang tersebut, maka lebih aman jika dipasang clipper / clamp.
Filter anti aliasing / Low Pass Filter. Frekuensi sinyal input harus kurang dari 1/2 frekuensi sampling supaya tidak terjadi aliasing.
Tegangan referensi. ADC memerlukan tegangan referensi, ada yang tegangan referensi didapat dari luar mikroprosesor, ada juga mikroprosesor yang sudah menggunakan tegangan referensi built in.
Sample & Hold. Jika perubahan sinyal input sangat cepat dibandingkan dengan kecepatan konversi pada ADC, maka tegangan input perlu ditahan (hold) dengan suatu rangkaian , supaya tegangan input ADC tidak berubah-ubah selama konversi berlangsung.
Multiplexer, jika 1 ADC dipakai untuk beberapa kanal input yang berbeda. Khusus untu multiplexer dibahas di artikel “Antar Muka Input Analog Multi Kanal“
Surge Arrester. Khusus jika ada resiko sambaran petir tidak langsung, maka pada input analog perlu dipasang surge arrester untuk meredam imbas sambaran petir tidak langsung tersebut.
Pemrosesan sinyal input ADC
Level Shift
Level shift pada prinsipnya adalah rangkaian penjumlah (adder) berbasis op-amp. Rangkaian level shift ini dapat disatukan dengan amplifier/attenuator, dengan mengatur besarnya penguatan yang diperlukan. Berikut contoh level shift yang mengubah sinyal analog dengan rentang -5 sampai +5 menjadi rentang 0 sampai 3,3 volt.
Output dari rangkaian analog dapat memiliki level tegangan di luar kemampuan ADC, untuk itu tegangan yang masuk ke bagian ADC perlu dijaga supaya tidak terlalu tinggi dan juga tidak terlalu rendah.
Berikut ini contoh rangkaian clamp berbasis diode schottky
Rangkaian proteksi input ADC dengan diode schottky
Berikut contoh rangkaian berbasis op amp yang membatasi sinyal analog menjadi rentang 0 volt sampai dengan 4,096 volt dengan op-amp LT6015.
Berikut ini beberapa percobaan pemrograman untuk mengakses input/output periferal pada mikroprosesor ESP32. Percobaan dilakukan pada board Lolin32 Lite, namun dapat dilakukan juga pada board ESP32 tipe lain.
Jenis percobaan yang umum pada mikroprosesor di antaranya sebagai berikut:
Input digital
Output digital
Input analog (dengan Analog to Digital Converter / ADC)
Output analog (dengan Digital to Analog converter / DAC)
Port serial (input output)
Interupsi timer
Interupsi eksternal / pin
Percobaan Port Digital
under construction
Percobaan Port Serial
Pada ESP32 terdapat 3 buah port serial: UART0, UART1 dan UART2. UART0 sudah tersambung melalui chip USB Serial CH340 pada board Lolin32 Lite, sehingga jika ingin menggunakan UART0 cukup dengan menyambungkan kabel USB dari PC ke konektor mikro USB pada ESP32. Port UART0 ini dipakai untuk melakukan upload program dan juga sebagai input/output default dari ESP32. Output ke port UART0 dari program di ESP32 dapat dilakukan dengan fungsi input/output standar seperti printf().
Pin-pin untuk UART0 pada ESP32 adalah U0TXD sebagai TX dan U0RXD sebagai RX. Level tegangan TX dan RX di sini adalah 3.3 volt.
Pin TX dan RX UART0 terhubung ke ESP32
Pin TX dan RX ini terhubung ke IC CH340C yang kemudian terhubung ke port USB (pin D+ dan D-)
Konverter TX/RX (TTL 3.3 volt) ke USBSkema port USB pada Lolin32 Lite
Port UART2 dan UART3 dapat diaktifkan jika perlu. Pin yang dipakai dapat dipilih dan diatur menggunakan software. Jika UART2 dan UART3 tidak digunakan, pin-pin nya dapat dipakai sebagai fungsi lain, misalkan sebagai GPIO input/output digital.
Pin UART2 dan UART3 menggunakan level TTL, sehingga jika ingin dihubungkan ke PC dapat menggunakan konverter USB ke Serial. Perlu dipilih komponen USB to Serial yang dapat menggunakan level tegangan 3.3 volt. Skema pemasangan konverter adalah sebagai berikut:
interkoneksi port serial UART2 dan UART3
Pin TX dihubungkan dengan RX , pin RX dihubungkan dengan TX, kedua pin GND dihubungkan. Pin 5 volt / 3,3 volt jangan dihubungkan , kecuali memang ESP32 mau diberi daya dari modul USB-Serial.
Perhatikan bahwa mesti menggunakan modul USB-Serial dengan tegangan kerja 3m3 volt. Ada modul USB-Serial yang dapat bekerja pada tegangan 5 volt maupun 3,3 volt, dan dapat diatur menggunakan jumper.
Chip USB to Serial yang umum di pasaran antara lain:
FTDI based, misal FT232. Biasanya paling mahal, namun enaknya adalah drivernya sudah built in di Windows maupun Mac OSX
CH340 based, ini biasanya lebih murah dibandingkan FTDI
Prolific based
Berikut ini modul USB to Serial berbasis CH340. Modul ini tidak ada setting tegangan.
Konverter USB to Serial berbasis CH340
Berikut ini modul USB to Serial berbasis FTDI (FT232RL). Modul ini ada setting tegangan kerja antara 3,3 volt dan 5 volt.
Konverter USB to Serial berbasis FTDI FT232RL
Pin pada modul USB-Serial cukup banyak, namun yang umum dihubungkan cukup GND, TX dan RX.
