Paper IEEE Electronics Design Contest 2015

IEEE EDC is an electronics design competition that held by IEEE SSCS Indonesia Chapter. The purpose is to push and accelerate the development of human resources in electronics that are ready to be used by related industries. The target of this competition are:

• To push the growth of creativity and innovation in electronics.
• To implement the knowledge and sciences on product development.
• To study the state of the art of the technology.

There are two topics:

1. VLSI Design: Sound-Source Seeker
2. Embedded System: Smart Phone Docking System

Dalam hal ini penulis dan Asti Budianto mengikuti bidang Embedded System dibawah bimbingan dosen pak Rifqi Amalya Fatekha. Alhamdulillah kami diberikan kesempatan untuk lolos dan berkompetisi dengan 4 finalis lainnya dari universitas lain di Institut Teknologi Bandung tanggal 15 Desember 2015.

Untuk Informasi Lomba silahkan

Dibawah ini adalah desain paper yang telah dibuat penulis

DockTer : Docking with IC Tester

Puji Iswandi^1,a dan Asti Budianto^2,b

^1,2Teknik Elektro, Politeknik Negeri Batam, Batam. ^aEmail: pujiiswandi42@gmail.com,

^bEmail: budianto.asti01@gmaill.com

Abstrak- DockTer : Docking with IC Tester merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menguji sirkuit terpadu pada IC (Integrated Circuit) gerbang dasar seri 74XX, menentukan jenis IC, datasheet IC dan menetukan kondisi masing-masing gerbang menggunakan arduino dan android. IC tester ini dibuat karena di Politeknik Negeri Batam khususnya jurusan Teknik Elektro belum memiliki alat yang dapat menguji kondisi IC seri 74XX saat melakukan pratikum menggunakan ic gerbang dasar. Selain itu, mahasiswa sulit mengetahui jenis IC yang digunakan karena label seri IC tidak terlihat lagi oleh mata. IC tester terdiri atas rangkaian peletak IC, arduino, modul bluetooth hc05, docking system dan android. Alat ini dibuat untuk menguji apakah IC yang digunakan masih dalam kondisi baik atau tidak, menentukan jenis IC gerbang dasar yang digunakan, datasheet gerbang dasar yang ditampilkan di layar android melalui docking system dan dapat berfungsi sebagai charger smartphone android. Setiap gerbang akan diberikan masukkan sesuai dengan prinsip kerja IC yang diuji. Penetuan jenis IC tidak menggunakan tombol untuk menyeleksi jenis IC, namun melakukan penjumlahan total output masing-masing gerbang pada IC dengan program. Pada program dilakukan pengetesan input sebagai (low,low), (low,high), (high, low) dan (high,high) seperti tabel kebenaran dan output yang didapat akan dikalikan dengan bilangan 2⁰ sampai 2³. Kombinasi jumlah output bisa digunakan untuk menetukan jenis IC yang diuji. Dengan adanya alat ini, penulis berharap dapat membantu mahasiswa, pelajar atau dosen yang pratikum untuk menetukan jenis IC gerbang dasar, menampilkan datasheet melalui android sebelum digunakan dan dapat digunakan untuk mengecas handphone. Sehingga docking android dan  smarthphone android yang banyak dimiliki masyarakat saat ini dapat memberikan nilai lebih terutama di dunia pendidikan. Penggunaan “DockTer : Docking with IC Tester” ini lebih mudah karna tidak melakukan menekan tombol penyeleksian IC seperti yang dijual di pasaran dan tetap bisa digunakan untuk mengecas smartphone android.

Keywords— Docking android, IC Tester, IC

I.    PENDAHULUAN

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang semakin canggih saat ini sangat berpengaruh terhadap perkembangan sistem kontrol menuju kearah komputasi yang digital. Mulai dari sistem kontrol yang sederhana sampai sistem kontrol yang tersusun rapi secara kompleks. Sistem digital sendiri merupakan sistem yang digunakan dalam pemrosesan sinyal atau data. Sistem digital bekerja dengan prinsip yang jauh berbeda dari sistem analog. Pada sistem ini nilai keluaran yang dihasilkan adalah pasti, karena suatu nilai dinyatakan oleh sejumlah keluaran yang memiliki dua keadaan, yaitu 0 (off) atau 1 (on). Pengenalan sistem digital tersebut dapat dilakukan dengan membuat rangkaian elektronika dengan gerbang dasar. Gerbang dasar tersebut dapat membentuk sebuah keluaran sinyal dengan beberapa masukkan di IC. Ada 7 gerbang logika dasar yang dapat membentuk sebuah sistem elektronika digital yaitu gerbang AND, OR, NOT, NAND, NOR, X-OR dan X-NOR. Semua gerbang dasar tersebut ada di seri 74XX yang biasa dipakai dalam pratikum atau membuat project.

Dalam perkuliahan yang ada di Politeknik Negeri Batam khususnya jurusan Teknik elektro pasti ada melakukan pratikum menggunakan IC gerbang dasar di mata kuliah Elektronika Digital. Dalam pelajaran tersebut mahasiswa akan mempelajari macam-macam IC digital, baik secara teori maupun praktek. Untuk mendapatkan hasil yang sama antara teori digital dan praktek digital, dibutuhkan komponen yang bisa berfungsi dengan baik. Namun ketika praktikum berlangsung, terdapat beberapa kendala yang menyebabkan hasil teori tidak sama dengan hasil pratikum. Faktor terbesar yang sering terjadi ketika pratikum adalah salah dalam merangkai dan memakai komponen yang tidak baik. Ketika melakukan pratikum menggunakan IC gerbang dasar tersebut, ada beberapa kendala yang dirasakan yaitu keluaran yang diiginkan tidak sesuai dengan rangkaian yang telah dibuat karena kita tidak tahu IC mana yang rusak. Selain itu IC gerbang dasar yang digunakan di laboratorium sering hilang nama seri ic nya karena sudah sering digunakan dan tidak bisa dilihat lagi dengan mata dan ditambah lagi banyaknya pelajar atau mahasiswa yang lupa datasheet ic yang akan digunakan dalam pratikum. Hal ini jelas mengganggu proses belajar dan mengajar yang ada di sekolah atau kampus, ditambah lagi jumlah waktu yang disediakan dalam satu pertemuan tatap muka dengan guru atau dosen terbilang sedikit. Sehingga target awal pembelajaran tidak sesuai harapan.

Untuk mengetahui jenis dan kondisi IC tidak cukup dengan pengamatan keadaan fisik saja, namun dibutuhkan pengecekkan IC masing-masing gerbang. Dalam pengecekkan IC masih sangat kesulitan jika dilakukan oleh pelajar atau mahasiswa yang baru belajar elektronika digital. Sehingga di perlukan suatu alat untuk mengecek kondisi IC atau yang biasa disebut IC tester. Dipasaran sudah banyak dijual IC tester untuk menguji IC gerbang dasar atau lainnya. namun harganya terlalu mahal karena IC tester yang dijual di pasaran sudah cukup lengkap untuk mengecek hampir seluruh IC digital dan berbeda jauh kalau kita buat sendiri. Untuk itu perlu dibuat IC tester sendiri yang lebih ekonomis dan memiliki nilai fungsi yang hampir sama dengan IC tester yang dijual di pasaran. Banyak model IC tester yang dibuat sesuai kreaktivitas pembuatnya. Salah satu IC tester yang ada yaitu IC tester yang menggunakan mikrokontroller 89C51 untuk memproses data rangkaian. Selain itu ic tester tersebut menggunakan computer keyboard atau tombol push on atau keypad sebagai tombol penyeleksian IC, ZIF sockets sebagai tempat untuk meletakkan IC yang akan diuji dan 16X2 LCD Display untuk menampilkan kondisi dan jenis IC.^[1]

Dari permasalahan yang terjadi dan beberapa refrensi yang ada, maka penulis membuat IC tester dengan metode lain dan menambahkan beberapa fitur tambahan untuk meningkatkan nilai jual dan nilai fungsinya. Penulis membuat alat yang disebut dengan “DockTer : Docking with IC Tester”. Dengan alat ini kita bisa menguji IC gerbang dasar mirip dengan IC tester yang dijual dipasaran, namun memiliki beberapa inovasi yang bisa mendukung keperluan orang yang pratikum dengan IC gerbang dasar yaitu dapat dihubungkan dengan android untuk mengecek masing-masing gerbang IC dasar dan menampilkan datasheet IC. Alat uji IC ini dibuat menggunakan arduino nano, modul bluetooth hc05, docking system dan android. Dengan memberikan pengetesan input sebagai (low,low), (low,high), (high, low) dan (high,high) pada program seperti tabel kebenaran dan output yang didapat akan dikalikan dengan bilangan 2⁰ sampai 2³. Kombinasi jumlah output bisa digunakan untuk menetukan jenis IC yang diuji. Untuk menguji IC gerbang dasar seri 74XX, kita cukup memasukkan ic kedalam ZIF socket ic sesuai posisinya, kemudian hidupkan Bluetooth smartphone android dan lihat data yang di tampilkan di aplikasi Dockter di android, maka akan di tampilkan kondisi masing-masing gerbang dan datasheet sesuai ic yang di uji. Selain itu alat ini juga dapat digunakan untuk mengecash smartphone android.

II.    DASAR TEORI

                Gerbang logika digunakan untuk mengubah satu atau beberapa input (masukan) menjadi sebuah sinyal output (keluaran) logis. Gerbang logika beroperasi berdasarkan sistem bilangan biner yaitu bilangan yang hanya memiliki 2 kode simbol yakni 0 (low or false) dan 1 (high or true). Bernilai 0 jika tegangan bernilai 0 – 0,8 Vdc dan bernilai 1 jika tegangan bernilai 2 – 5 Vdc. Jika input terhubung dengan ground maka output akan bernilai 0 dan jika input terhubung dengan vcc maka output akan bernilai 1. Ada 7 gerbang logika dasar yaitu AND (7408), OR (7432), NOT (7404), NAND (7400), NOR (7402), X-OR (7486) dan X_NOR (74266). Semua IC gerbang logika seri 74XX bekerja pada tegangan 5VDC dan sesuai dengan tegangan kerja mikrokontroller arduino nano dan sistem docking smartphone. Jumlah kaki di IC seri 74XX adalah 14 kaki dan kaki untuk vcc dan groundnya tetap yaitu di kaki 14 dan 7. Sehingga kita tidak perlu mengganti letak kaki tegangan sumber IC. Untuk mempermudah pengetesan IC kita gunakan ZIF socket IC tester yang diletakkan di sistem docking smartphone.

                Dari variabel input IC akan menghasilkan kombinasi output yang disebut tabel kebenaran. Hasil dari keluaran masing–masing gerbang dikalikan dengan 2³ sampai 2⁰ sehingga menghasilkan jumlah output yang berbeda–beda, hasil dari penjumlahan diproses dengan mikrokontroller arduino nano untuk menentukan kondisi gerbang ataupun jenis IC yang sedang diuji. Untuk mengelolah data dari IC yang diuji digunakan mikrokontroller arduino nano yang memiliki ukuran kecil dan memiliki 14 data digital yang cukup untuk menguji IC gerbang dasar seri 74XX yang membutuhkan 12 pin data. Tegangan operasi arduino nano sama dengan logika gerbang dasar yaitu bekerja ditegangan operasi 5V. Sehingga sistem docking smartphone yang dibuat memiliki ukuran yang kecil, ringan dan mudah dibawa. arduino nano memiliki fasilitas untuk komunikasi dengan komputer, arduino lain atau mikrokontroller lainnya yang tersedia di pin digital 0 (RX) dan pin 1 (TX). Proses pengetesan IC secara umum dapat kita lihat dalam blok diagram di gambar 1. Dimana Arduino nano memproses data dari IC yang berada ZIF socket IC lalu mengirimnya ke smartphone android melalui modul Bluetooth hc05.

Gambar 1. Blok Diagram

                Arduino merupakan mikrokontroler single-board yang bersifat open-source seperti pada Gambar 2 Hardware mikrokontroler arduino diprogram dengan menggunakan bahasa pemrograman wiring-based yang berbasiskan syntax dan library. Pemrograman wiring-based ini tidak berbeda dengan C/C++, tetapi dengan beberapa penyederhanaan dan modifikasi. Untuk memudahkan dalam pengembangan aplikasinya, mikrokontroler Arduino juga menggunakan Integerated Development Environment (IDE) berbasis processing. ^[2]

Gambar 2. Arduino Nano

                Dengan pin RX dan TX kita bisa membuat komunikasi antara arduino nano dengan android melalui modul bluetooth hc05. HC-05 Adalah sebuah modul bluetooth SPP (Serial Port Protocol) yang mudah digunakan untuk komunikasi serial wireless atau tanpa kabel yang mengkonversi port serial ke bluetooth. Modul ini memiliki kemampuan berkomunikasi secara serial dengan protokol standar bluetooth versi 2.0 + EDR (Enchanced Data Rate) 3 Mbps dengan memanfaatkan gelombang radio berfrekuensi 2,4 GHz. Dengan modul ini kita bisa mengirimkan data yang sudah dikelola di arduino nano ke android. Data yang dikirimkan ke android bisa digunakan untuk menentukan jenis IC yang uji dan menentukan kondisi masing–masing gerbang. Password standar yang digunakan adalah 1234. Untuk pengaturan nama bluetooth dan password dapat dilakukan dengan memberikan sinyal pada pin KEY bluetooth HC-05.

                Untuk menampilan hasil data yang telah diproses dengan arduino nano di smartphone, kita harus membuat aplikasi untuk ditampilkan di android. Dalam hal penulis menggunakan app inventor untuk membuat aplikasi android sesuai keinginan. Salah satu fitur dari app inventor adalah membuat program android seperti menyusun puzzle dan kita hanya memasangkan blok – blok tersebut agar saling terhubung. Untuk membuat aplikasi android menggunakan app Inventor bisa dilakukan secara online. Untuk membuat aplikasi android DockTer menggunakan app inventor secara online kita harus masuk ke alamat web dengan bantuan gmail. Setelah membuat file apk secara online, aplikasi android tinggal di install dan dijalankan di smartphone android.

Gambar 3. Desain Aplikasi DockTer di Android

                Untuk menghubungkan hasil data yang diproses di Arduino nano dalam docking system dengan android kita harus mengaktifkan fitur bluetooth yang ada di smartphone android terlebih dahulu. Meskipun data bisa ditampilkan di serial monitor komputer untuk arduino nano, namun penggunaannya belum efisien karna membutuhkan layar komputer. Jadi perlu di tampilkan di layar smartphone android agar mudah dipakai dan mudah dibawa-bawa. Data yang di tampilkan adalah kondisi masing-masing gerbang ic yang di uji, datasheet ic dan gambar ic yang sedang di uji.   

                Desain smartphone docking system yang akan dibuat tetap mengacu kepada smartphone docking yang standard digunakan pada umumnya, pada desain ini dibuat agar docking mampu digunakan oleh beberapa jenis merk dan ukuran smartphone android yang berbeda. Sehingga jumlah penggunaan alat ini tidak tertuju pada salah satu desain atau merk smartphone android tertentu.

Gambar 4. Desain DockTer

                Pada smartphone docking system yang dibuat menggunakan akrilik dan plat alumunium sebagai bahan penyusun utama alat. Didalam DockTer terdapat silicon sebagai perekat antara handphone dengan alas docking system dan penjepit smartphone android yang bisa digeser kekiri dan kekanan. Dengan adanya perekat dan penjepit ini kita bisa meletakkan posisi handphone seperti biasa dan tidak lepas dari docking seandainya kita ingin meletakkan handphone dan docking didalam tas atau tempat lain yang memungkinkan ada guncangan. Posisi colokkan charger untuk handphone diletakkan dibagian bawah seperti Gambar 4 yang berfungsi sebagai alat untuk mengecas handphone. Pada docking ini, posisi colokkan charger dibuat lebih flexible agar mudah mengikuti gerak handphone ketika mengecas, dengan adanya sistem slider bisa membuat posisi colokkan charger bisa digerakkan kekanan atau kekiri tergangtung keinginan. Dengan bentuk yang elegan dan minimalis, docking ini akan lebih diminati oleh orang banyak. Selain itu docking ini juga dilengkapi dengan lampu led biru sebanyak 3 buah agar bentuknya lebih mencolok dan terlihat oleh mata untuk memudahkan mencari posisi kita meletakkan docking dan handphone. Hal ini dikarenakan banyak nya orang yang sering lupa dimana posisi handphone ketika mengecas dengan docking atau powerbank.

                Pada smartphone docking system yang dirancang menggunakan microcontroller arduino nano, modul bluetooth hc05 dan ZIF socket IC tester sebagai tempat peletakan IC, yang mudah dicabut dan dipasang. Peletakkan arduino nano dan modul bluetooth dibuat serapat mungkin dan seaman mungkin sehingga tetap aktif walaupun sering terjadi goncangan atau docking terjatuh. Dengan peletakkan yang baik maka ketahanan alat ini akan lebih lama. Sedangkan ZIF socket IC tester dibuat lebih mudah dijangkau agar pemasangan IC yang akan di tes lebih mudah dan cepat. Dengan socket IC tester, kita akan lebih mudah melepas IC yang telah selesai di uji. Untuk penghubung antara modul bluetooth HC05 dengan microcontroller arduino nano digunakan pcb fiber agar meminimlisir penggunaan kabel dan dihubungkan dengan docking yang terbuat dari akrilik.

III.    HASIL SIMULASI DAN ANALISA

Pada paper ini dibuat sebuah pengujian IC tester menggunakan arduino nano di project board sebelum membuat rangkaian dalam satu kesatuan pada alat DockTer. Dalam pengetesan digunakan juga 4 buah led untuk melihat hasil yang dikeluarkan masing-masing gerbang untuk menyesuaikan antara data hasil terakhir yang ditampilkan di serial monitor komputer dengan output yang ada di arduino nano. Dengan project board kita bisa menghubungkan rangkaian dengan mudah. Setelah pengujian IC mendapatkan hasil yang diinginkan, kemudian dilanjutkan dengan komunikasi data dari arduino nano untuk dikirim ke handphone melalui modul bluetooth hc05.

Gambar 5. Pengetesan Arduino Nano dengan IC Tester di Project Board

Pengetesan dilakukan terhadap 7 IC gerbang dasar yaitu 7432, 7408, 7404, 7400, 7402, 7486 dan 74266. Hasil yang didapatkan sesuai dengan pengujian manual masing-masing gerbang. Dengan metode ini pengujian dapat dilakukan dengan cepat dan mudah. Hal ini dikarenakan letak pin vcc dan ground IC gerbang dasar tetap yaitu di pin 14 dan 7, ditambah lagi jumlah kaki yang sama yaitu 14 pin. Selama pengetesan, pemberian logika input di kaki output atau sebaliknya tidak merusak gerbang pada ic, namun salah pemberian polaritas tegangan pada vcc dan ground bisa mengakibatkan ic terbakar atau rusak. Pada saat pengujian kita bisa menggunakan 12 pin digital yang ada di arduino nano untuk memberikan logika masukkan dan menerima logika keluaran. Untuk menghubungkannya dengan Arduino Nano kita bisa menggunakan jumper langsung atau menambahkan resistor 220 ohm pada masing-masing pin input dan output.

Pada program yang akan dibuat, kita harus bisa mengatur suatu pin sebagai input atau output karena letak pin input atau output IC gerbang dasar berbeda-beda. Setelah bisa mengatur pin, program harus bisa melakukan pengetesan dengan cara memberikan input sebagai (low,low), (low,high), (high, low) dan (high,high) pada program seperti tabel kebenaran dan output yang didapat akan dikalikan dengan bilangan 2⁰ sampai 2³. Dari pengujian tersebut kita dapat menarik kesimpulan setelah membandingkan total output yang terhitung dengan arduino. Sehingga didapat kombinasi jumlah output yang dapat digunakan untuk menetukan jenis ic yang diuji.

Gambar 6. Pseudocode Perhitungan Total Output

                Dari hasil program yang telah dibuat, pengujian IC dapat dilihat di serial monitor komputer seperti yang tertera di gambar 8. Serial monitor akan menampilkan jenis ic yang diuji dan menetukan masing-masing gerbang apakah dalam kondisi baik atau rusak. Untuk memastikan data yang dihasilkan akurat, pengujian dilakukan berkali-kali.

Gambar 7. Hasil pengujian gerbang OR atau 7432

Pengetesan di project board dan menampilkan di serial monitor bertujuan untuk memastikan data yang akan dikirim ke smartphone android adalah benar dan akurat. Dari hasil simulasi yang ditampilkan tersebut kita dapat menentukan jenis IC yang diuji. Data yang diberikan dari hasil pengelolahan arduino nano akan dikirim ke android melalui modul bluetooth HC05 yang berada di docking system yang telah dibuat. Setelah data dikirim, maka data akan ditampilkan di aplikasi DockTer android yang telah dibuat dengan app inventor. Aplikasi DockTer yang telah diinstal dapat menampilkan jenis, kondisi, gambar dan datasheet IC. Saat penggunaan kita harus menghidupkan terlebih dahulu bluetooth di handphone.

Jika kita perhatikan masing-masing gerbang IC dasar, ada 6 gerbang IC dasar yang terbentuk atas 3 pin dan ada 1 gerbang IC dasar yang terbentuk atas 2 pin yaitu IC Not (7404). Dengan melakukan perhitungan total output, maka akan didapat total output masing masing gerbang IC dasar AND=1, NAND=14, XOR=6, OR=7, NOR=8, XNOR=9, NOT=1. Jumlah output AND dan NOT sama, namun letak pin output yang berbeda, sehingga logika program tidak tumpang tindih. Berdasarkan total logika output tersebut kita bisa menentukan IC apa yang sedang diuji dan bagaimana kondisi masing-masing gerbang yang ada didalam IC tersebut. Dalam satu IC terdapat beberapa gerbang dan yang paling banyak adalah 6 gerbang. Setelah kita mengetahui jenis IC, kita juga bisa melihat datasheet IC tersebut melalui aplikasi DockTer di smartphone android.

Hasil rancangan alat dan pengujian berdasarkan jenis IC digital seri 74xx yang ditampilkan di aplikasi android bisa memenuhi kebutuhan orang yang sedang melakukan pratikum elektronika digital. Dengan adanya DockTer diharapkan bisa membantu, menambah minta dan bakat mahasiswa atau pelajar untuk mengembangkan ilmu dibidang digital.

IV.    KESIMPULAN

                Berdasarakan perancangan, pengujian dan analisa yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa:

1. Docking system bisa ditambah nilai fungsinya dalam pembelajaran untuk menentukan jenis IC yang bisa dihubungkan dengan smartphone android tanpa mengurangi fungsinya sebagai smartphone dan tetap bisa digunakan untuk mengecas handphone.

2. Dengan mencari total output yang dihasilkan IC gerbang dasar, kita bisa menentukan jenis IC yang sedang diuji tanpa harus melihat label nama IC. Pengetesan input sebagai (low,low), (low,high), (high, low) dan (high,high) pada program seperti tabel kebenaran dan output yang didapat akan dikalikan dengan bilangan 2⁰ sampai 2³.

3. Hasil dari pengelolahan data yang dilakukan di android bisa kita kirim ke smartphone android melalui modul bluetooth yang telah diatur di program. Di aplikasi DockTer smartphone android bisa ditampilkan datasheet dan gambar IC jika lupa.

4. Untuk melakukan pengembangan yang lebih inovasi dan kreaktif, kita dapat menambahkan rangkaian converter yang memiliki logika sama dengan tegangan 5 volt.  Sehingga kita bisa menambahkan pengujian terhadap gerbang dasar CMOS yang bekerja ditegangan operasi 3-15 VDC.

V. DAFTAR PUSTAKA

[1] Chakraborty, Sudipta., Saunak Bhattacharya, Debabrata Raha. 2014. Low Cost Computerized Digital IC Tester. India : International Journal of Technological Exploration and Learning (IJTEL)

[2] Margelis, Michael. 2011. Arduino Cookbook. USA : O’Reilly Media, Inc.

[3] Tarkunde., Shinde. 2012. Ic Tester Using 89s52 Microcontroller. India : International Journal Of Computational Engineering Research (ijceronline.com) Vol. 2 Issue. 7.

[4] Muhsin. 2004. Elektronika Digital Teori & Soal Penyelesaian. Yogyakarta : Graha Ilmu.

[5] Meier, Reto. 2009. Professional Android™ Application Development . Wiley Publishing, Inc. 



ini dia endingnya :D