Daftar isi Menu Belajar Arduino - BAB 2. Apa itu Arduino & TinkerCAD

 

Apa itu Arduino & TinkerCAD

♔ 2.1 - Mengenal Software Arduino IDE

    Untuk memprogram board Arduino, Anda butuh aplikasi Arduino IDE (Integrated Development Enviroment). Aplikasi ini berguna membuat, membuka dan mengedit source code Arduino (Sketches, para programmer menyebut source code arduino dengan istilah "sketches"). Selanjutnya, jika kita menyebut source code yang berupa intruksi-intruksi yang berisi logika dan algoritma yang akan diupload ke dalam IC mikrokontroller (Arduino).  

 

  

Gambar 2.1 Interface Arduino IDE. 

        Interface Arduino IDE tampak pada gambar 2.1. Bagian-bagian yang ditunjukkan pada anak panah berwarna merah dengan keterangan sebagai berikut :

1. Verify: pada versi sebelumnya dikenal dengan istilah Compile. Sebelum aplikasi diupload ke board Arduino, biasakan untuk memverifikasi terlebih dahulu sketch yang dibuat. Jika ada kesalahan pada sketch, nanti akan muncul error. Proses Verify / Compile mengubah sketch ke binary code untuk diupload ke mikrokontroller. 
2. Upload: tombol ini berfungsi untuk mengupload sketch ke board Arduino. Walaupun Anda tidak mengklik tombol verify, maka sketch akan di-compile. Kemudian langsung diupload ke board. Berbeda dengan tombol verify saja yang hanya untuk memverifikasi source code benar atau tidaknya. 
3. New Sketch: membuka jendela dan membuat sketch baru. 
4. Open Sketch: membuka sketch yang sudah pernah dibuat. Sketch yang dibuat dengan IDE Arduino akan disimpan dengan ekstensi file .ino 
5. Save Sketch: menyimpan sketch, tapi tidak disertai dengan compile. 
6. Serial Monitor: membuka interface untuk komunikasi serial, nanti akan kita diskusikan pada BAB selanjutnya.
7. Konsol: pesan-pesan yang dikerjakan aplikasi dan pesan-pesan tentang sketch akan muncul pada bagian ini.  Contohnya ketika Anda mengcompile sebuah sketch, maka akan muncul pesan bahwa Anda sedang melakukan proses compiling berupa informasi error bagian kode program Anda.
8. Keterangan Aplikasi: pesan-pesan yang dilakukan aplikasi akan muncul disini, misalnya Compiling dan Done Uploading Arduino.
9. Baris Sketch: bagian yang menunjukkan posisi baris kursor yang sedang aktif pada sketch.
10. Informasi Port: bagian ini menginformasikan port yang dipakai oleh board Arduino.  

♔ 2.2 - Apa itu Simulator TinkerCAD

    TinkerCAD adalah platform online yang memungkinkan pengguna merancang dan mensimulasikan model 3D yang dibuat oleh perusahaan digital ternama yakni Atuodesk. Software ini adalah alat gratis yang dapat diakses secara online melalui websitenya : www.tinkercad.com dan dirancang mudah digunakan untuk para pemula dan ahli didunia desian 3D ataupun mikrokontroller (circuit). Dengan TinkerCAD, Anda dapat membuat model 3D objek, bangunan dan lainnya. Lalu, mengekspornya untuk pencetakan 3D atau digunakan dalam proyek lain. 

 

Gambar 2.2. Software TinkerCAD.

        TinkerCAD juga memiliki serangkaian fitur yang menjadikannya ideal untuk para pendidik, seperti rencana pelajaran, tutorial dan ide proyek yang ingin disimulasikan terlebih dahulu sebelum dibuat. Salah-satu hal yang paling menarik tentang Arduino dan TinkerCAD adalah keduanya dapat digunakan bersamaan. TinkerCAD memiliki berbagai komponen elektronik yang dapat digunakan untuk membangun rangkaian elektronika dan perangkat kontrol. Sehingga, dapat disimulasikan dengan simulator Arduino bawaannya. Anda dapat memprogram dan menguji rangkaian yang Anda buat sebelum Anda merangkainya secara fisik di dunia nyata. Lingkungan yang berbasis virtual memudahkan pembuatan prototipe dan menguji ide-ide baru yang berhubungan dengan Arduino di TinkerCAD. 

Gambar 2.3 Contoh Circuit dengan Simulator TinkerCAD.

        Secara keseluruhan, TinkerCAD adalah alat yang canggih untuk simulator dengan bawaan Arduino. Anda dapat berkreasi dan berinovasi tanpa batasan, terkhusus penghobi didunia elektronik dan teknik Anda wajib mencobanya. Jika, Anda ingin mencoba TinkerCAD bisa melalui akun gmail yang sudah terdaftar untuk log-in. Setelahnya, Anda bebas menggunakan fitur-fitur menu yang ada, seperi gambar dibawah ini.

Gambar 2.4 Fitur Menu di Simulator TinkerCAD.

         Bagian-bagian yang ditunjukkan berdasarkan Gambar 2.4 Fitur Menu di Simulator TinkerCAD adalah sebagai berikut :

1. 3D Design: fitur aplikasi online berbasis website di TinkerCAD yang bisa Anda gunakan untuk membuat model objek secara 3D maupun 2D, seperti saat Anda menggunakan software dengan fitur bawaan Autodesk (Inventor, Revit atau AutoCAD). 
2. Circuits: fitur aplikasi online berbasis website di TinkerCAD yang bisa Anda gunakan untuk membuat model rangkaian elektronika dan dapat disimulasikan secara real-time dan online. Sehingga, fitur ini cocok bagi Anda yang bekerja sebagai pendidik dibidang Teknik Listrik atau Elektronika. 
3. Codeblocks: fitur untuk membuka jendela dan membuat sketch baru bagi Anda yang ingin memulai pembelajaran pemrograman dasar bahasa C+. Fitur ini cocok untuk diaplikasikan dalam pembelajaran koding tingkat sekolah dasar atau bahkan tingkat playgrub. Karena basis pemrogramannya seperti Anda memasang sebuah puzzel yang mudah diterapkan. 
4. Sim Lab: fitur yang memungkinkan Anda sebagai pengguna TinkerCAD untuk menerapkan desain 3D dengan menambahkan material dan gravitasi. Fitur ini dapat membantu Anda untuk mempelajari konsep pembelajaran berbasis STEAM dan membangun momentum dengan desain 3D sesaui proyek yang Anda kembangkan di dunia pendidikan. 
5. iPad App: fitur di TinkerCAD yang digunakan untuk membangun aplikasi berupa desain 3D, elektronik dan sketch atau source code di perangkat iPad. Kelebihan fitur ini adalah dapat dijalankan dengan fitur Augmented Reality (AR). 
6. Autodesk Fusion: fitur di TinkerCad sebagai platform perangkat lunak berbasis cloud untuk pemodelan 3D, CAD, CAM, CAE dan PCB yang dapat digunakan untuk desain serta manufaktur produk profesional. Fitur ini memungkinkan Anda untuk membawa desain TinkerCAD Anda ke tingkat berikutnya dengan menggunakan software editing 3D lanjutan, seperti Autodesk (Inventor, Revit atau AutoCAD).
7. Fitur Classroom: tidak hanya ke-enam fitur yang dijelaskan diatas sebagai fitur utama di TinkerCAD. Anda, juga bisa membuat jadwal kelas untuk perencanaan pembelajaran secara online di TinkerCAD dengan memanfaatkan fitur Classroom. Anda bisa mengaturnya untuk bisa di akses oleh semua orang (Public), orang tertentu (Private Class) atau untuk pribadi (Private). Dan masih banyak fitur lainnya yang bisa Anda akses di website TinkerCAD.

♔ 2.3 - Contoh Rangkaian Sederhana LED

      Rangkaian yang biasa dibuat dan diajarkan ke pembelajaran pemula dikalangan dunia robotika atau mikrokontroller (Arduino) adalah rangkaian LED. Anda dapat merangkaian rangkaian sesuai dengan Gambar 2.5. dengan menyiapkan beberapa komponen hardwarenya seperti :

1. Mikrokontroller untuk pengendali LED yakni Arduino UNO
2. LED untuk indikator Output dengan warna hijau dan merah sesuai Gambar 2.5.
3. Resistor bernilai 220 Ohm untuk penahan aliran listrik bila terjadi lonjakan.
4. Papan rangkai untuk menghubungkan  Arduino dengan Resistor dan LED.
5. Beberapa kabel jumper atau praktisi menyebutnya dengan istilah kabel pelangi (warna merah untuk disambungkan ke pin + dan warna hitam untuk disambungkan ke pin - ).

      Setelah semua komponen sudah disiapkan Anda dapat merangkainya dengan sesuai dengan Gambar 2.5. Usahakan dalam merangkai jangan sampai terbalik menghubungkannya antara pin positif (biasa dihubungkan dengan pin 5V) dengan pin negatif (biasa dihubungkan dengan pin 0V atau GND). Jika, terbalik akan terjadi konsleting listrik dan dapat menyebabkan mikrokontroller Arduino UNO Anda berpotensi rusak, selain komponen yang lain seperti LED pada gambar rangkaian dibawah.

 

   

Gambar 2.5 Raingkaian LED Berkedip. 

      Jika, sebagian dari Anda sebagai pemula bertanya "Mengapa harus menyiapkan kabel hubung dengan 2 warna yang berbeda?". Hal ini sudah biasa dialami oleh praktisi pengajar mikrokontroller. Tujuannya antara lain agar dapat membedakan jalur positif dengan jalur negatif pada suatu rangkaian elektronika atau listrik. Sehingga, jika pengguna lain bertanya mengenai konsep rangkaian yang Anda buat dapat secara langsung paham antara kedua jalur tersebut, karena sudah menjadi sebuah pakem di dunia kelistrikan. Pelajari lebih lanjut mengenai rangkaian listrik dasar dengan klik link ini. 

        Di tutorial kali ini, Saya akan menyimulasikan rangkaian pada Gambar 2.5 dengan bantuan simulator TinkerCAD. Tanpa harus menggunakan komponen-komponen yang ada di list diatas dalam dunia nyata. Untuk itu perhatikan bagian 2.4 dan 2.5 pada Artikel ini!.

♔ 2.4 - Merangkai di TinkerCAD

A. Merangkai Rangkaian LED & Arduino di TinkerCAD

    Untuk merangkai Rangkaian LED dengan Arduino yang sesuai dengan Gambar 2.5. di TinkerCAD. Perhatikan langkah-langkah berikut ini:  

• 1.) Buka aplikasi TinkerCAD di website dan log-in dengan akun Anda yang sudah terdaftar. 
• 2.) Tekan tombol fitur menu Circuits untuk masuk ke halaman pembuatan desain rangkaian elektriknya. Lalu scroll ke bawah sampai muncul opsi tombol Start Tinkering dan Join Class seperti pada Gambar 2.6. 

  

Gambar 2.6 Sub Menu Circuits di TinkerCAD.

• 3.) Pilih Start Tinkering, jika Anda tidak mempunyai kode untuk bergabung di kelas yang sudah intsruktur Anda berikan. Pilih Join Class, jika Anda mempunyai kode untuk bergabung di suatu kelas. Untuk kasus ini, pilih Start Tinkering untuk memulai dari awal proses pembuatan rangkian elektrik sesuai Gambar 2.5. 
• 4.) Anda akan dibawa ke fitur menu utama Circuits, seperti pada Gambar 2.7. Pada menu utama Circuits. Klik subMenu Designs -> Circuits -> Tombol "+Creats". Mungkin gambar tidak akan nampak sesuai pada artikel ini (di Monitor Anda akan kosong), karena sebelumnya saya sudah membuat beberapa desain simulasi dengan Arduino.

Gambar 2.7 Sub Menu Circuits di bagian Designs TinkerCAD.

• 5.) Tombol +Create digunakan untuk memulai prosess pembuatan desain rangkaian sesuai fitur Gambar 2.8. Dibagian kanan layar, Anda akan melihat berbagai komponen elektronika yang digunakan dalam simulasi ini (gunakan fitur search untuk memudahkan pencarian komponen).

Gambar 2.8 Interface Sub Menu Circuits TinkerCAD.

• 6.) Pilih berbagai komponen yang dibutuhkan seperti Arduino UNO, Resistor, LED dan Papan Rangkai (Bread Board). Drag satu-bersatu lalu giring ke alas kerja Anda di TinkerCAD untuk memulai proses perangkaian sesuai Gambar 2.5. 
• 7.) Sebelum merangkai komponen atur tatak letak agar terlihat rapi. Jika ingin mengganti posisi arah komponen, klik terlebih dahulu komponen mana yang ingin Anda ubah. Lalu, bisa menggunakan fitur Rotate atau menekan M di keyboard PC Anda.
• 8.) Jika ingin merubah warna LED, klik terlebih dahulu LEDnya. Lalu, klik menu Colour untuk menggantikannya ke warna Green, sesuai pada Gambar 2.9.

Gambar 2.9 Proses Mengganti Warna LED ke Green.

• 9.) Jika ingin merubah nilai tahanan Resistor, klik terlebih dahulu Resistornya. Lalu, ubah nilainya ke 220 Ohm dengan merubah juga satuannya menjadi Ohm, sesuai pada Gambar 2.10.

Gambar 2.10 Proses Mengganti Nilai Tahanan Resistor ke 220Ohm.

• 10.) Untuk penamaan komponen di masing-masing, bisa sesuaikan dengan keinginan Anda. Usahakan memberikan penamaan di bagian "Name" sesederhana mungkin.
• 11.) Jika, semua komponen sudah terpasang dengan benar dan rapi. Saatnya, memulai membuat sketch atau source code untuk menjalankan LED sesuai dengan keinginan Anda. Simak caranya di bagian B. Membuat Source Code LED Berkedip di TinkerCAD dibawah ini.

B. Membuat Source Code LED Berkedip di TinkerCAD  

        Dalam membuat source code untuk rangkaian pada Gambar 2.5. di TinkerCAD. Perhatikan langkah-langkah berikut ini:  

• 1.) Pada interface di menu Circuits yang sudah Anda buka di website TinkerCAD. Silahkankan, pilih menu </ Code di pojok kanan atas layar interface yang bersebelahan dengan menu Start Simulation, sesuai pada Gambar 2.11. 

  

Gambar 2.11 Proses menuju ke fitur Coding.

• 2.) Tombol fitur menu </ Code digunakan untuk menuliskan intruksi-intruksi atau algoritma source code yang ingin Anda buat sesuai rangkaian yang sudah terhubung dengan mikrokontroller Arduino.
• 3.) Tombol fitur menu Start Simulation digunakan untuk memulai simulasi. Catatan: gunakan tombol ini, jika rangkaian elektronika dan source code yang Anda buat sudah jadi 100%. Jika, dalam pembuatan ada yang salah di bagian source code dan Anda menekan tombol Start Simulation. Aplikasi akan secara otomatis menampilkan bagian source code yang salah dengan memblok-nya berupa warna merah.
• 4.) Anda dapat mengkopi - paste program untuk tutorial kali ini sesuai dengan Gambar 2.12.

Gambar 2.12 Proses Pengetikan Coding LED Berkedip.

• 5.) Setelah proses perangkaian dan pemrograman selesai. Anda bisa menjalankan simulasi Anda dengan mengklik tombol Start Simulation. Dan bagi Anda yang masih kesulitan dalam pembuatan kedua bagian diatas, bisa secara langsung bergabung di kelas pembelajaran Arduino Saya. Berikut linknya : Kelas Pembelajaran Arduino Publik. 

♔ 2.5 - Menjalankan Simulasi di TinkerCAD

    Didalam pemrograman source code Arduino , ada beberapa hal yang perlu Anda perhatikan sebagai berikut :  

1. Penulisan source code atau sketch itu case sensitive, artinya tulisan "pinLED" tidak sama dengan "PinLED". Jika terjadi error, coba perhatikan apakah ada penulisan yang keliru. 
2. Jika Anda copy-paste sketch dari suatu file ke Arduino IDE yang ada di simulator TinkerCAD, maka kemungkinan akan ada perubahan whitespace (spasi, tab, blank line). Jika spasi tergantikan dengan karakter tab atau blank line, maka sketch akan error. Silakan Anda cek setiap spasi, jika ukuran space-nya berbeda dengan spasi yang lain, silakan dihapus dan di ganti dengan spasi baru. 
3. Setiap blok kode harus diapit dengan kurung kurawal '{' dan '}'. Jika kurungnya kurang satu, maka akan error. 
4. Setiap ada kurang buka '(' harus ada kurung tutup ')'. Jadi apabila ternyata kurungnya kurang satu, maka akan error. 
5. Penulisan angka tanpa embel-embel koma. Misal Anda ingin menulis 1000, maka tidak perlu menulis dengan 1,000 atau 1.000. Penulisan dengan 1,000 akan terjadi error, sedangkan jika Anda menulis dengan 1.000 akan dianggap bilangan desimal yang bernilai 1. 
6. Setiap baris kode akan ditutup dengan titik koma (semicolon) ';' terkecuali di akhir blok-kode yang ditutup dengan kurung kurawal '}'.
7. Penggunaan double slash '//' digunakan untuk memberikan komentar perbaris kode yang dituliskan.
8. Sedangkan, penggunaan bintang slash '/*' untuk pembuka dan '*/' untuk penutup dari komentar yang Anda buat.
9. Sifat dari pemberian komentar ini hanya sebagai pengingat pengguna mengenai fungsi source kode yang dibuat perbarisnya. Sehingga, komentar ini tidak akan dibaca sebagai kode intruksi dari algoritma pemrograman yang Anda buat.

      Dari source code yang Anda buat untuk menjalankan rangkaian LED Berkedip pada Gambar 2.5. dapat dibagi menjadi 3 bagian utama di Arduino IDE atau simulator TinkerCAD di bagian code Arduino yakni kode program yakni:

• Bagian Deklarasi dan Insisialisasi merupakan bagian yang digunakan untuk memberikan penamaan variabel-variabel yang akan digunakan demi kemudahan dalam penulisan kode program yang nilainya berulang-ulang dan banyak. Didalam contoh penulisan source code kali ini, kita menjabarkan angka 11 dengan variabel LED_Green dan angka 13 dengan variabel LED_Red. Angka 11 dan 13 merupakan urutan pin konektor dalam board Arduino, dimana kita menggunakan bagian konektor pin digital yang artinya jika input/output terhubung ke pin tersebut hanya bisa membaca logika True (1) dan False (0) atau bisa kita katakan benar dan salah. Kemudahan yang dimaksud dalam fungsi ini seperti saat kita ingin merubah konektivitas pin dari board Arduino secara tidak langsung mengharuskan kita merubah source code nya juga. Perlu dicatat bahwa penulisan bagian Deklarasi dan Inisialisasi Variabel diharuskan ditempatkan pada awal program. Sehingga, kita hanya perlu mengganti nilai dari variabel pin tersebut. Maka, tidak perlu lagi mengubah nilai variabel lainnya. Sedangkan untuk 'const int' merupakan bagian inisialisasi variabel yang menjabarkan bahwa nilai variabel tersebut termasuk dalam bilangan bulat atau integer.
•  

• Bagian fungsi void setup() merupakan bagian yang wajib dituliskan dalam source code Arduino dan hanya bekerja sekali. Dimana, fungsinya adalah menjabarkan bagian-bagian komponen input atau output yang terhubung ke arduino dengan menuliskannya pada kode program pinMode( 'pin_Arduino', 'intruksi');. Intruksi disini dimaksudkan apakah pin yang terhubung dengan board Arduino diatur sebagai input atau output.
•  

• Bagian fungsi void loop() merupakan bagian yang wajib pula dituliskan dalam source code Arduino dan bekerja secara terus-menerus. Fungsi ini bekerja sebagai fungsi utama jika Anda pernah belajar bahasa pemrograman C. Artinya segala intruksi yang nantinya Anda inginkan bekerja ke dalam rangkaian elektronika yang terhubung dengan mikrokontroller Arduino Anda dijabarkan dalam serangkaian intruksi yang Anda buat di kolom void loop() ini. Sebagai contoh disini Saya menuliskan source code pada baris 18 sampai 21 dengan maksud sebagai berikut:  

1. dtalWrite(LED_Green, HIGH) : artinya pin LED_Green yang terletak pada board Arduino dengan nomor urut 11 dibagian pin digital akan diset HIGH dimana LED akan diberi tegangan 5 volt atau LED akan menyalah hijau (ON).
2. delay(1000) : artinya berhenti selama sekian milisecond. Karena mikrokontroller bekerja dengan kecepatan akses mikrosecond. Maka, delay disetting dengan orde millisecond (karena 1 detik = 1000 milisecond). Pelajari lebih lanjut soal delay() di link ini.
3. digitalWrite(LED_Green, LOW) : artinya pin LED_Green yang terletak pada board Arduino dengan nomor urut 11 dibagian pin digital akan diset LOW dimana LED akan diberi tegangan 0 volt atau LED akan mati (OFF).

Gambar 2.12 Proses Pengetikan Coding LED Berkedip.

✌ Selamat membaca & semoga bermanfaat ilmunya ✌

    Bagi kalian yang ingin belajar lebih tentang Arduino atau ingin konsultasi mengenai projek-projek yang menggunakan Arduino. Silahkan, hubungi saya lewat Email atau WhatsApp di menu "Contact Me". Sebelum memesan, bisa pastikan dulu lihat profile Curriculum Vitae (CV) saya, ~klik link ini!~.