Alternatif Solusi dengan IoT: Solusi #3

Menggunakan NodeMCU

Jadi pilihan ketiga ini adalah pilihan yang terbaik menurut saya. Mengapa? Karena dengan menggunakan NodeMCU, rangkaian menjadi lebih praktis, tidak memerlukan kabel ke komputer, koneksi kontrol ke alat penggerak dilakukan secara nirkabel. Berikut ini langkah-langkah pembuatan alat penggerak kamera menggunakan NodeMCU.

1. Siapkan rangkaian NodeMCU seperti berikut.

Ada 4 jenis komponen yang diperlukan dalam rangkaian di atas:
NodeMCU
Driver Motor (bisa L298 atau lainnya )
Motor Encoder
Limit Switch (LS1, LS2)
Keterangan rangkaian:
NodeMCU digunakan untuk membaca data posisi Encoder, mengirimkan datanya melalui Wi-Fi ke MQTT Broker, dan menerima data dari MQTT Broker melalui Wi-Fi untuk menggerakkan Motor.
Driver Motor digunakan untuk menguatkan sinyal NodeMCU agar mampu menggerakkan Motor.
Motor digunakan untuk menggerakkan kamera dan sensor Encoder memberikan data posisi.
Limit Switch LS1 dan LS2 ditempatkan di ujung-ujung rel, digunakan sebagai pembatas gerakan kamera, menghentikan Motor, dan khusus untuk LS1, digunakan sebagai titik 0 Encoder.
Koneksi kaki I/O NodeMCU:
D0 terhubung ke LS1, yang memutus/hubungkan D0 ke Ground
D1 terhubung ke LS2, yang memutus/hubungkan D1 ke Ground
D2 terhubung ke ENA L298
D3 terhubung ke IN1 L298
D4 terhubung ke IN2 L298
D5 terhubung ke output C1 Encoder
D6 terhubung ke output C2 Encoder

2. Buat program NodeMCU seperti berikut.

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
#define ENCODER_DO_NOT_USE_INTERRUPTS
#include <Encoder.h>
Encoder myEnc(D5, D6);
const char* ssid = "Oyeoye";
const char* password = "12345678";
const char* mqtt_server = "broker.mqttdashboard.com";
WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);
unsigned long waktu = 0;
char pwm[4];
char posisi[5];
int out_maks = 50;
int out_min = -50;
int setpoin = 500;
float err0 = 0;
float error = 0;
float err_d = 0;
float err_i = 0;
float pid = 0;
float kp = 0.2;
float ki = 0.2;
float kd = 0.5;
int dead_maks = 10;
int dead_min = -10;
int ena = 0;
long output = 0;
long output1 = 0;
void setup_wifi() {
delay(10);
Serial.println();
Serial.print("Connecting to ");
Serial.println(ssid);
WiFi.mode(WIFI_STA);
WiFi.begin(ssid, password);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
delay(500);
Serial.print(".");
}
randomSeed(micros());
Serial.println("");
Serial.println("WiFi connected");
Serial.println("IP address: ");
Serial.println(WiFi.localIP());
}
void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
if (strcmp(topic, "posisiKamera") == 0) {
posisi[0] = (char)payload[0];
posisi[1] = (char)payload[1];
posisi[2] = (char)payload[2];
posisi[3] = (char)payload[3];
posisi[4] = '\0';
setpoin = atoi(posisi);
}
if (strcmp(topic, "pwmKamera") == 0) {
pwm[0] = (char)payload[0];
pwm[1] = (char)payload[1];
pwm[2] = (char)payload[2];
pwm[3] = '\0';
out_maks = atoi(pwm);
out_min = -out_maks;
}
}
void reconnect() {
while (!client.connected()) {
Serial.print("Attempting MQTT connection...");
String clientId = "ESP8266Client-";
clientId += String(random(0xffff), HEX);
if (client.connect(clientId.c_str())) {
client.subscribe("posisiKamera");
client.subscribe("pwmKamera");
}
}
}
void setup() {
pinMode(BUILTIN_LED, OUTPUT);
Serial.begin(115200);
setup_wifi();
client.setServer(mqtt_server, 1883);
client.setCallback(callback);
myEnc.write(0);
analogWriteRange(255);
pinMode(D2,OUTPUT);
pinMode(D3,OUTPUT);
pinMode(D4,OUTPUT);
}
void loop() {
if (!client.connected()) reconnect();
output = myEnc.read();
client.loop();
if (millis() - waktu > 50) {
waktu = millis();
error = setpoin - output;
err_i = error + err_i;
if (err_i > out_maks) err_i = out_maks;
if (err_i < out_min) err_i = out_min;
pid = (error * kp) + (err_i * ki) + (err_d * kd);
err_d = error - err0;
err0 = error;
if (error < dead_maks and error > dead_min) pid = 0;
ena = abs(pid);
if (ena > 255) ena = 255;
if (ena < 0) ena = 0;
analogWrite(D2, ena);
if (pid < 0) {
digitalWrite(D3, 1);
digitalWrite(D4, 0);
}
if (pid > 0) {
digitalWrite(D3, 0);
digitalWrite(D4, 1);
}
if (output != output1) {
String enkoder = String(output);
client.publish("enkoderKamera", (char*) enkoder.c_str());
output1 = output;
}
}
}

Keterangan program NodeMCU:
Program di atas memerlukan koneksi ke WiFi. Silahkan mengganti kode ssid dan password yang diwarnai merah di atas dengan ssid dan password WiFi yang digunakan.
Program di atas pada intinya membaca data posisi dari Encoder, kemudian membandingkannya dengan data posisi dari kontrol (yang diterima dari MQTT Broker), yang nilai selisih pembandingannya digunakan untuk mengatur gerakan Motor DC melalui Driver L298.
Karena penggunaan selisih pembandingan ternyata menghasilkan motor berosilasi cukup besar, maka dalam program di atas diterapkan kontrol PID, yang bisa membuat motor berhenti ketika mencapai target posisi yang diinginkan.
Ada 3 variabel untuk mengatur motor DC melalui Driver L298, yaitu in1, in2 dan ena. Variabel in1 dan in2 digunakan untuk mengatur arah putaran. Apabila in1 = 1 dan in2 = 0, maka arah putaran akan searah jarum jam (cw), sebaliknya apabila in1 = 0 dan in2 = 1, maka arah putaran akan berlawanan jarum jam (ccw). Variabel ena digunakan untuk mengatur besarnya kecepatan, yang dibuat dengan sinyal PWM. Semakin besar nilai PWM (dari 0 - 255) diberikan, semakin besar kecepatan yang dihasilkan.
Di samping sensor Encoder dan Driver Motor, ada 2 buah Limit Switch (LS1 dan LS2), yang digunakan untuk menghentikan motor, dan khusus untuk LS1, apabila aktif, akan mereset nilai Encoder, menggunakan instruksi myEnc.write(0).
Kemudian ketika motor berhenti karena menabrak Limit Switch, maka agar motor bisa digerakkan ke arah yang berlawanan, maka penghentian motor dilakukan dengan membuat 0, variabel arah (in1 atau in2) yang saat itu sedang bernilai 1.
File unduhan:
Teman-teman bisa mengunduh file program NodeMCU di atas, di link ini: program NodeMCU
Program NodeMCU di atas memerlukan library PubSubClient dan Encoder. Teman-teman bisa mengunduh file library PubSubClient di: PubSubClient dan Encoder di: Encoder

Upload Program:

Untuk mengupload program di atas ke board NodeMCU, teman-teman perlu mengatur pilihan Board di menu Tools, di ESP8266 Boards, dan pilih NodeMCU 1.0, seperti berikut:

Apabila pilihan Board ESP8266 belum muncul, teman-teman perlu mengunduh tambahan Board tersebut di Boards Manager. Namun sebelum membuka Boards Manager, isi kolom Additional Boards Manager URLs, yang ada di Preferences di menu File, dengan alamat:

https://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json