Carrier Resolved Photo-Hall Effect: Penemuan Baru Dikepalai Ilmuwan Indonesia

“Kalau bisa masuk artikel di Nature, itu sudah keren banget”, kalimat itu sering dilontarkan oleh salah satu pengajar Pengantar Nanoelektronik di Universitas Indonesia. Kali ini, ada berita yang bisa membuat orang Indonesia turut berasa bangga. Tim peneliti IBM, dikepalai oleh Oki Gunawan, PhD, menemukan fenomena fisika baru, fenomena ini dinamakan Carrier Resolved Photo-Hall Effect. Artikel inipun sudah di terima oleh Nature dan sudah dapat dibaca oleh semua orang. Ini bukan sesuatu yang mudah, perjalanan panjang sudah dilalui oleh bapak Oki Gunawan dan tim, terdapat beberapa pemberitaan dari media online Kompas, sayang sekali jurnalis media tersebut hanya melakukan transliterasi dari sebuah artikel dari media online bahasa Inggris lain sehingga banyak hal  yang hilang dalam terjemahan (baca: https://sains.kompas.com/read/2019/10/24/070300523/tim-fisikawan-indonesia-ungkap-rahasia-140-tahun-dalam-elektronika?page=all).

Artikel blog ini saya tulis karena mengingat perkataan dosen saya waktu kuliah, takjub atas tembusnya artikel ini di Nature. Melihat isinya pun, saya melihat banyak sekali aplikasi di bidang semikonduktor yang dapat terbantu oleh penemuan ini. Melihat bahwa penulis utama dan peneliti utama dari tim IBM ini adalah seorang ilmuwan asal Indonesia memberikan rasa kebanggaan dan motivasi, saya harap teman-teman yang membaca artikel ini bisa ikut termotivasi dengan pencapaian ini.

Sistem Baris Dipol Sejajar (Parallel Dipole Line System)

Seperti yang sering terjadi di dunia Fisika dan sains pada umumnya, penemuan ini dibantu oleh ditemukannya penemuan lain. Pada tahun 2015, tim IBM ini menemukan efek medan magnetik baru, diberi nama efek punuk unta (camelback effect). Efek ini merupakan bagian penting dari penemuan jebakan magnetik baru, yang disebut jebakan magnetik baris dipol sejajar (parallel dipole line). Jebakan magnet ini dapat dikembangkan untuk aplikasi sensor, seperti seismometer atau tiltmeter. Namun saat elemen jebakan magnet ini diputar, dapat menghasilkan osilasi medan magnet murni (sinusoidal), yang searah dan kuat.

camelback
Gambar 1. Efek punuk unta dan sistem baris dipol sejajar

Melihat Detil Pembawa Muatan dengan Efek Foto-Hall

carrier-resolved-photo-all
Gambar 2. Perkembangan dari Hukum Ohm (1827), Efek Hall (1879) hingga Carrier Resolved Photo-Hall Effect (2019)

Selama ini terdapat dua cara untuk mengetahui pergerakan muatan dalam sebuah bahan konduktor/semikonduktor. Hukum Ohm dan Efek Hall adalah kedua cara yang paling umum. Hukum Ohm tidak asing lagi, walaupun kita biasa mengenalnya dengan (V = IR), namun bisa juga kita tuliskan sebagai J = \sigma . E. Dimana jika ada bahan semikonduktor/konduktor yang kita berikan medan listrik tertentu, kita dapat mengukur densitas arusnya, untuk mendapatkan konduktivitas dari bahan tersebut. Dengan Efek Hall , kita dapat menambahkan medan magnet yang menyebabkan adanya gaya Lorentz pada pembawa muatan tersebut sehingga kita dapat mengetahui pergerakan pembawa muatan mayoritas di bahan semikonduktor tersebut. Penemuan baru oleh tim IBM ini menambahkan foton, sebuah eksitasi selain medan listrik dan medan magnet, untuk mendapatkan informasi lebih detil tentang muatan tersebut.

Carrier Resolved Photo-Hall Effect (CRPH) menggunakan osilasi medan magnet (dari perputaran PDL) dan penambahan cahaya atau foton (photon). Seperti yang kita ketahui, jika foton mengenai sebuah bahan semikonduktor, akan menghasilkan sepasang elektron dan lubang (hole). Kedua pembawa muatan (mayoritas dan minoritas), yaitu hole dan elektron masing-masing membuat nilai konduktivitas (\sigma) dan koefisien Hall (H) berubah sesuai dengan jumlah foton yang diterima. Dengan memetakan nilai konduktivitas dan koefisien Hall sebagai fungsi terhadap intensitas cahaya (foton), ditemukan hubungan antara konduktivitas dan koefisien Hall. Informasi yang terkubur dari relasi ini adalah perbedaan mobilitas dari kedua pembawa muatan, yang dapat dijabarkan dengan rumus: \Delta\mu = \frac{d\sigma^2H}{d\sigma}

Dengan efek Hall klasik, kita dapat menemukan densitas pembawa muatan mayoritas dan mobilitasnya, dengan perbedaan mobilitas yang ditemukan oleh pengukuran menggunakan CRPH, tim ini dapat menemukan nilai densitas pemabawa muatan minoritas dan juga mobilitasnya. Selain dari penemuan teori ini, tim IBM melaporkan penggunaan osilasi medan magnet dan metode penguncian frekuensi dan fasa yang dapat menghilangkan frekuensi lain yang hanya berupa derau (noise) dengan deteksi menggunakan lock-in. Selain mobilitas muatan, parameter lain yang dapat ditemukan adalah masa hidup pembawa muatan (carrier lifetime) dan panjang difusi (diffusion length) dari masing-masing pembawa muatan. Hal ini dilakukan dengan mengambil data sebanyak N kali untuk masing-masing jumlah intesitas cahaya yang berbeda.

Kenapa Penemuan ini Penting?

Semua perangkat elektronik yang kita pakai ini adalah hasil dari perjalanan panjang perkembangan teknologi semikonduktor. Semikonduktor adalah bahan yang dapat diatur konduktivitasnya. Bahan ini adalah bahan terpenting dalam semua perangkat elektronik. Untuk mengetahui lebih lanjut fenomena fisika yang terjadi di sebuah bahan semikonduktor, diperlukan beberapa pengukuran parameter-parameter pembawa muatan listrik (charge carrier), mulai dari mobilitas, densitas pembawa muatan, masa hidup rekombinasi pembawa muatan minoritas, dan panjang difusi pembawa muatan ini. Dengan mempunyai metode untuk mendapatkan informasi-informasi ini, karakteristik fisik dari bahan-bahan semikonduktor generasi baru dapat diketahui dengan detil. Bahan semikonduktor baru dapat memberikan jalan bagi perangkat-perangkat elektronik yang lebih baik, mulai dari sel surya, devais optoelektronik lainnya, bahkan untuk pengembangan devais-devais terbaru lainnya.

Akhir kata, penemuan ini memberi pembaharuan dari fenomena elektromagnetik yang berumur 140 tahun, perjalanan panjang dari fenomena Hukum Ohm yang hampir 200 tahun. Saya berharap dengan tulisan ini, teman-teman yang sedang belajar dan ingin mendalami dunia elektronika dapat termotivasi, Terutama untuk junior-junior di Universitas Indonesia yang lanjut mengerjakan Organic Light Emitting Diode maupun Perovskite Solar Cell. Namun secara umum, tulisan ini saya harap juga dapat menjadi uplifting news bagi khalayak umum, bahwa peneliti asal Indonesia mampu menemukan fenomena Fisika yang dapat melanjutkan hukum Ohm dan efek Hall.

MQTT Publisher dan ThingsBoard untuk Sistem Monitoring Kualitas Udara

MQTT adalah salah satu protokol di atas TCP/IP yang cukup favorit digunakan untuk mengirimkan data dari perangkat IoT ke sebuah server. Berkenaan dengan sistem monitoring kualitas udara di Jakarta yang ingin saya kembangkan, MQTT menjadi protokol pilihan dalam pengiriman dari sensor ke ThingsBoard server. ThingsBoard adalah platform IoT yang menyediakan infrastruktur di sisi server, terdiri dari database, MQTT broker dan web server yang juga terdapat dashboard. Kompleksitas di sisi server sudah tidak lagi menjadi permasalahan untuk sistem pemantauan ini, sehingga sisi kompleksitas berada pada pengembangan perangkat sensor dan jaringan penunjang koneksi MQTT nya.

Komunikasi MQTT

Menurut pendapat saya, terdapat dua solusi yang menjamur untuk komunikasi IoT dengan MQTT, yaitu dengan WiFi dan GPRS. ThingsBoard juga sepertinya setuju dengan memberikan SDK Arduino untuk MQTT dengan SIM900 dan ESP8266, yang dapat dibuka di link ini. Komunikasi MQTT dengan GPRS dapat menggunakan berbagai modul GSM 2G yang tersedia dengan harga yang relatif murah. Walaupun pemakaian 2G semakin berkurang dan provider telepon seluler akan mematikan jaringan 2G secepatnya, namun Telkomsel masih akan meneruskan jaringan 2G karena hampir 50% penggunanya masih menggunakan 2G. Untuk sensor dengan umur 1 tahun seperti SDS011, penggunaan modul GSM 2G masih masuk akal.

Penggunaan WiFi juga sudah menjamur, sehingga memasang sensor di sekitar jaringan WiFi juga sangat memungkinkan. WiFi dalam IoT menjadi sangat prevalen akibat pengembangan mikrokontroler ESP8266, dan selanjutnya ESP32. ESP8266 menjadi populer karena ESP8266 merupakan chip dengan WiFi dengan TCP/IP dan dapat digunakan sebagai mikrokontroler. ESP8266 dapat dipasang berbagai SDK, salah satunya adalah Arduino SDK sehingga dapat diprogram layaknya Arduino dengan menambahkan Arduino Core untuk ESP8266 melalui Boards Manager Arduino IDE.

ESP8266/ESP32 atau Arduino Pro Mini

Komunikasi di MQTT dengan Arduino IDE dapat diakses dengan menggunakan library PubSubClient. Keduanya dapat digunakan di ESP8266 maupun Arduino berbasis ATmega328P. Modul GSM800 dapat terkoneksikan dengan mudah dengan Atmega328P karena penggunaan TinyGSM library yang menggunakan Flash memory dan RAM yang rendah. TinyGSM juga dapat digunakan dengan PubSubClient dan ThingsBoard sudah mengembangkan wrapper untuk PubSubClient agar dapat dengan mudah dikoneksikan dengan MQTT broker ThingsBoard. Di sisi lain ESP8266 dapat langsung menggunakan PubSubClient.

Arduino berbasis ATmega328P ProMini maupun ESP8266 dapat dijalankan dengan sinyal digital 3.3V. Sensor BME280, SDS-011, maupun modul GSM yang dipakai menggunakan komunikasi dengan 3.3V. Pro Mini dan ESP8266 merupakan pilihan yang cocok untuk sensor-sensor ini. Perlu dilakukan perbandingan antara solusi Pro Mini + TinyGSM dan ESP8266 untuk mengetahui kelebihan dan kekurangan dari masing-masing pendekatan.

Uji coba selanjutnya yang akan saya bahas di artikel setelah ini adalah bagaimana menghubungkan Pro Mini dan SIM800L dengan ThingsBoard dan/atau ESP8266 dengan ThingsBoard melalui MQTT. Bagian ini merupakan bagian penting yang menentukan pengembangan perangkat keras selanjutnya berdasarkan uji coba konsep yang sudah dilakukan dengan Raspberry Pi dan Python.

SDS011 BME280 and MQTT

Sambil menunggu kedatangan sensor SDS011, saya menulis artikel singkat bagaimana cara untuk mengambil data dari BME280 dan mengirimkannya ke ThingsBoard. Namun terganggu dengan adanya mati listrik hari Minggu dan Senin, sehingga pada hari Senin sensor sudah datang maka saya putuskan untuk menuliskan artikel lengkap percobaan dengan BME280, SDS011, dan MQTT

Modul Python Adafruit untuk BME280

Modul Python untuk BME280 sudah disediakan oleh Adafruit dengan CircuitPython. CircuitPython ini hanya bisa dijalankan di Python 3, Adafruit sudah memiliki tutorial sendiri bagaimana cara menyiapkan CircuitPython di Raspberry Pi. Langkah-langkah detil untuk mempersiapkan Raspberry Pi untuk menggunakan CircuitPython dapat dilihat di link ini, namun saya akan merangkum dengan singkat.

Hal pertama pastikan Raspberry Pi anda sudah diupdate:

# apt update
# apt upgrade

Pastikan bahwa di Raspberry Pi sudah ada PIP untuk Python3

# apt install python3-pip

Untuk menggunakan sensor BME280 dengan I2C maupun SPI pastikan Anda sudah menyalakan I2C dan SPI melalui command line tool:

# raspi-config

Setelah memastikan semua dependencies sudah terinstal di Raspberry Pi, instalasi untuk Python dapat dilakukan dengan command:

# pip3 install adafruit-circuitpython-bme280

Setelah instalasi Adafruit-CircuitPython-BME280, modul adafruit_bme280 sudah dapat diakses dari Python3, semua dependencies dalam Python3 yang dibutuhkan juga sudah terinstalasi. Sensor I2C memiliki address tertentu dan umumnya bisa diubah dengan menggunakan pull-down atau pull-up resistor di pin ADR. BME280 oleh Adafruit memiliki pull up resistor di ADR, sehingga address nya 0x77, lalu modul China yang umum dijual menggunakan pull-down resistor di pin ADR sehingga address nya 0x76. CircuitPython module untuk BME280 yang disediakan Adafruit menggunakan addrses 0x77, namun dapat diubah pada Class initialization dalam script Python. Contoh program ini sudah tersedia di GitHub saya.

SDS-011 dengan Python Serial

SDS011 mengirimkan data dari serial menggunakan USB converter (CH340), driver untuk CH340 sudah tersedia di Linux, sehingga yang diperlukan hanyalah modul Python untuk mengakses data Serial. Karena BME280 menggunakan Python3, maka untuk PySerial digunakan Python3. Instalasi PySerial dapat dilakukan dengan PIP3

# pip3 install PySerial

Setelah instalasi PySerial, koneksikan sensor dengan USB ke Raspberry Pi dan jalankan script yang sudah tersedia di GitHub saya, maka akan terlihat pembacaan sensor PM2.5 dan PM10 di tampilan layar.

Publisher MQTT untuk Python

Setelah data sensor sudah dibaca oleh script Python, module paho-mqtt dapat dipakai untuk mengirimkan data ke MQTT broker, untuk saat ini saya menggunakan ThingsBoard. Untuk mengirimkan telemetry dengan ThingsBoard, yang diperlukan adalah token akses untuk device yang sudah digenerate di ThingsBoard. Pengiriman data telemetri ke ThingsBoard memiliki topic tertentu yakni ‘v1/devices/me/telemetry’, data yang dikirimkan di format dengan JSON. Data ini diterima oleh ThingsBoard dan dapat dibuat Dashboard seperti Gambar di bawah ini.

dashboard.png

Dengan hasil pembacaan dengan dashboard ini, saya mengakhiri tulisan kali ini yang menunjukkan bagaimana sebuah sistem dengan BME280 dan SDS011 dapat mengirimkan informasi realtime tentang kualitas udara menggunakan ThingsBoard dan MQTT.

Sensor PM2.5

Artikel ini termasuk dari seri pembahasan solusi PolusiJakarta. Saat melihat sensor rendah biaya, saya melihat beberapa opsi yang tersedia di Tokopedia, tentu sebelum membuat purwarupa, kita perlu mencari sensor-sensor yang sudah tersedia di pasaran Indonesia terlebih dahulu sebelum memilih sensor-sensor lain.

Sensor SHARP GP2Y1010AU0F

Sensor kualitas udara yang pertama kali saya lihat adalah sensor dari SHARP yaitu GP2Y1010AU0F. Harganya cukup murah, umumnya dibawah 100rb.

 

dust sensor principles
Gambar 1. Sensor SHARP GP2Y1014AU0F dan cara kerjanya

Prinsip nya menggunakan LED infrared dan fototransistor (phototransistor). LED infrared akan menyala dan fototransistor akan membaca cahaya yang sudah dipengaruhi oleh adanya debu partikulat yang masuk melalui lubang sensor. Cara kerja sensor ini sederhana, yang diperlukan adalah LED drive dari mikrokontroler dan pembacaan sinyal analog. Namun kelemahan dari sensor ini adalah tidak dapat membedakan PM10 dan PM2.5, sensor ini mungkin cukup untuk memantau kondisi debu di dalam ruangan.

Sensor Nova SDS011

Sensor kualitas udara ini masih cukup hangat dibicarakan oleh beberapa paper lingkungan, dan banyak tersedia di AliExpress karena merupakan buatan China. Sensor ini tersedia di Tokopedia juga dengan margin yang cukup besar, namun dibandingkan ongkos kirim dan waktu menunggu barang dari China, saya rasa opsi ini cukup menarik.

Gambar 2. Nova PM Sensor

Membaca beberapa paper yang membahas sensor ini, saya menjadi condong untuk memakai sensor ini. Melihat produknya yang sudah memiliki built-in fan dan sudah tersedia TTL-to-USB converter dengan kabelnya, saya cukup yakin untuk memulai pengembangan dengan modul ini, karena hal ini berarti sensor dapat dengan mudah dikoneksikan dengan komputer dan menggunakan program Serial sederhana untuk mendapatkan data.

Awalnya saya cukup ragu dengan adanya built-in fan yang mungkin akan memakan arus yang berlebih, maka saya putuskan untuk membaca datasheet sebelum mengambil keputusan.

Sensor SDS011 ini dapat mengukur PM2.5 dan PM10 dan mengirimkan hasil pembacaannya dengan PWM dan TTL UART. Level tegangan dari sensor ini adalah 5V, disuplai daya 5V dengan arus rating sebesar 70mA. Sensor ini mengeluarkan data setiap 1 detik dan memiliki titik operasional -10 sampai 50 derajat Celsius , kelembaban sampai dengan 70%, tekanan udara 86KPa – 110 KPa.

USB-to-TTL, daya yang masih di bawah 0.5W, dependensi terhadap temperatur, kelembaban, dan tekanan udara. Hal ini memicu saya untuk mencoba sensor ini dengan Raspberry Pi, di mana saya dapat menghubungkan sensor BME280 bersamaan dengan sensor SDS011 ini yang terhubung dengan USB.

Saya memutuskan untuk membeli sensor ini dari Tokopedia, saya harap bisa mulai menggarap sensor ini dan menggunakan BME280 sebagai pembanding dan membuat purwarupa operasional secepat mungkin.

Installing GNU Radio for Software Defined Radio on Ubuntu 18.04

As I mentioned previously on my Frequency Modulation Basics post, I would be taking a practical approach to explain the concept of Frequency Modulation. This tutorial explains how to install the GNU Radio on Ubuntu 18.04 alongside the GNU Radio Companion and the SDR dongle support.

Installing the GNU Radio and GNU Radio Companion

First, we can begin by installing the GNU radio package via APT, but check first if the version in the APT system is up to date. As of the writing of this article, GNU Radio on Ubuntu 18.04’s APT is on 3.7.11 and the current version is on 3.7.13.4. To simplify matters, I will use the Ubuntu 18.04’s APT version until I encounter a bug that will only be fixed on the latest version.

# apt-get install gnuradio

The package installation takes a while, after finishing the GNU Radio 3.7.11-10 is finally installed on the computer. You can access the GNU Radio Companion program via Terminal or via Application Launcher.

$ gnuradio-companion

Now, we can use GNU Radio and the GNU Radio Companion, the next step of this tutorial is to install the RTL SDR package to use with GNU Radio. This will allow us to receive the IQ data from RTL SDR and use the GNU Radio to process the data as we need.

Screenshot from 2019-03-20 09-20-40
Figure 1. GNU Radio Companion Window

Software Defined Radio GNU Radio Module

The Software Defined Radio that we will be using is the ubiquitous and inexpensive RTL2832U based DVB-T Dongles turned to Software Defined Radio. We can use the GNU Radio module developed by Osmocom. To build this GNU Radio block module, we need at least GNU Radio v3.7, which is already installed via the Ubuntu APT.

We can install the GNU Radio Osmocom SDR module from the git repository of osmocom or via the github mirror. Before installing the GNU Radio Source, we first must install the RTL-SDR driver created by Osmocom for RTL2832U-based Software Defined Radio dongles.

RTL2382U Driver

First, we have to install any dependencies and required packages before we can build our GNU Radio Osmocom SDR module. The required packages are cmake and build-essential to make sure we can compile the source and install the module. We also need the libusb-1.0-0-dev for the SDR.

# apt-get update
# apt-get install cmake build-essential libusb-1.0-0-dev

Then, we have to clone the repository, save the cloned repository in the desired place, for example we can put it on the Downloads folder

$ cd ~/Downloads
$ git clone https://github.com/osmocom/rtl-sdr.git

After cloning the repository, we can begin installing first by creating the build file and compiling the source via CMake. After compiling, we can install the rtl_sdr. Use the following commands on the Terminal:

$ mkdir build
$ cd build
$ cmake ../ -DINSTALL_UDEV_RULES=ON -DDETACH_KERNEL_DRIVER=ON
$ make
# make install
# ldconfig

Make sure to have both the build options INSTALL_UDEV_RULES=ON and DETACH_KERNEL_DRIVER=ON. UDEV_RULES is needed to access the dongle as non-root user, and DETACH_KERNEL_DRIVER will detach the default kernel driver for the RTL2832U DVB.

GNU Radio Source

After installing the RTL SDR driver, we need to install the GNU Radio Source module that is provided also by Osmocom. We can also install this automatically via APT-GET since we don’t need  to change any build configuration, use the following command to install the gr-osmosdr package:

# apt-get install gr-osmosdr

After installing, we can access the RTL SDR source on GNU Radio Companion menu under the Sources category.

Screenshot from 2019-03-20 10-58-43
Figure 2. RTL-SDR Source on GNU Radio Companion

That’s it for today’s tutorial, we will explore more about GNU Radio and RTL SDR when I have finished my Frequency Modulation basics series and we will demonstrate the analysis of a real narrow-band and wide-band FM wave on SDR + GNU Radio Companion.

Adding Custom Libraries in KiCad

Saat merancang prototipe PCB, seringkali komponen yang Anda gunakan tidak terdapat library nya di software CAD favorit Anda, sehingga Anda perlu menambahkannya sendiri. Artikel singkat ini akan membahas bagaimana cara membuat library untuk komponen-komponen tersebut. Sebagai contoh saya akan membuat library untuk membantu merancang board dari project LoRa APRS yang sedang saya kembangkan. Saya memiliki modul LoRa dengan nama “HDP14A ver 1.2”, modul ini tidak lazim seperti model yang lebih populer seperti buatan HopeRF ataupun Ai-Thinker. Untuk mencoba menggunakan modul ini, saya perlu membuat library sendiri. Saya akan menunjukkan cara membuat symbol library di KiCad 5 untuk komponen ini.

img_20180819_211330
Gambar 1. Bentuk fisik modul LoRa HPD14A ver 1.2

Create Project

Buka program KiCad dan mulai dengan membuat sebuah Project baru dengan menggunakan shortcut Ctrl+N. Beri nama Project Anda dan letakkan di folder yang Anda inginkan. Setelah membuka Project tersebut, tekan tombol Symbol library editor seperti pada Gambar 2.

Screenshot 2018-08-19 21.24.06
Gambar 2. Tombol Symbol library editor

New Library

Setelah membuka program Symbol library editor Anda dapat membuat library baru. Cara membuat library baru adalah dengan menekan tombol FileNew Library. Sebagai contoh, saya membuat library dengan nama sesuai dengan nama project, yaitu lora-aprs.lib. Setelah menekan tombol Save, Anda dapat memilih untuk menyimpan library ini sebagai library untuk project ini saja atau sebagai library global.

Screenshot 2018-08-19 21.42.02
Gambar 3. Library proyek lora-aprs

Create a Component

Setelah berhasil membuat library, proses selanjutnya adalah membuat komponen, membuat komponen dapat dilakukan dengan menekan tombol Create New Symbol, atau melalui menu Symbol > New Symbol. Setelah itu Anda akan diminta untuk memilih library mana yang akan dipakai untuk menyimpan komponen baru yang akan Anda buat. Anda bisa memilih library yang telah dibuat dan menekan tombol OK.

Screenshot 2018-08-19 22.29.13
Gambar 4. Menambahkan komponen baru pada library lora-aprs

Add Pins on Symbol

Setelah membuat komponen dan menamakannya sesuai dengan nama modul yang saya pakai: HPD14A, proses selanjutnya adalah menambahkan pin pada simbol tersebut. Anda dapat menggunakan menu Place > Pin untuk mulai menambahkan pin pada komponen baru. Selain itu, Anda juga dapat menggunakan Place > Rectangle untuk membuat kotak pada simbol tersebut. Anda bisa mengatur simbol yang Anda buat dengan meletakkan posisi pin sesuai yang Anda inginkan.

Penambahan pin dapat dilihat seperti pada Gambar 5. Anda dapat memasukan orientasi pin, nomor pin, dan nama pin. Selain itu, Anda juga dapat mengganti jenis koneksi pin tersebut, apakah berupa Input, Output, Bidirectional, Power, dll. Setelah berhasil menambahkan pin, Anda dapat mengaturnya supaya memiliki posisi yang sesuai, dan menambahkan kotak dengan Place > Rectangle untuk menghasilkan simbol yang siap pakai.

Screenshot 2018-08-19 22.31.23
Gambar 5. Penambahan pin pada komponen baru

Gambar 6 menunjukkan hasil simbol yang sudah selesai, yakni simbol modul LoRa dengan 16 pin. Pin pada simbol dikelompokkan sesuai dengan fungsi masing-masing pin. Setelah Anda puas dengan bentuk dari simbol yang telah dibuat, Anda dapat menyimpannya dengan Ctrl + S. Komponen ini akan dapat diakses pada project Anda, sehingga Anda dapat memulai membuat desain PCB dengan modul ini.

Screenshot 2018-08-19 22.57.47
Gambar 6. Contoh simbol modul LoRa HPD14A – 433 MHz

Selamat mencoba KiCad!

Adding GitHub Libraries in KiCad

Open Source Library adalah salah satu kelebihan dari KiCad, setiap minggunya, library KiCad di-update melalui GitHub dari KiCad. Artikel ini ditulis untuk menunjukkan cara instalasi library tambahan untuk KiCad, dan sebagai contoh akan menambahkan library dari pihak ketiga seperti Digi-Key ataupun Sparkfun Electronics. Library Digi-Key dan Sparkfun dapat diakses pada tautan di bawah ini:

  1. SparkFun Library: https://github.com/sparkfun/SparkFun-KiCad-Libraries
  2. Digi-Key Library: https://github.com/digikey/digikey-kicad-library

Sebagai contoh, artikel kali ini akan menunjukkan cara menambahkan library Sparkfun pada KiCad 5.0.0 untuk Ubuntu 18.04

Cloning the Library via GitHub

Library dapat diakses melalui GitHub, di mana semua orang dapat membagikan library-nya dan dapat berkontribusi pada library open source yang ada di GitHub. Jika ada tambahan baru di library, menggunakan Git, perbaharuan versi menjadi lebih mudah dan tidak memakan banyak space pada hard disk, karena hanya file tambahan yang diunduh ulang dan bukan keseluruhan file. Untuk mengunduh library Sparkfun pada GitHub, pastikan Anda punya package git dan lakukan command di bawah ini:

$ git clone https://github.com/sparkfun/SparkFun-KiCad-Libraries.git

Setelah selesai mengunduh Anda dapat melihat beberapa folder yang berisi Library dan pelengkap lainnya, dan juga dokumen tambahan. Contoh hasil unduhan library tersebut dapat dilihat pada Gambar 1.

Screenshot from 2018-08-13 21-56-02
Gambar 1. Hasil clone dari repositori library KiCad dari SparkFun

Adding the Library in KiCad

Setelah memiliki Library yang diinginkan, selanjutnya buka program KiCad untuk menambahkan library yang sudah diunduh. Sebelumnya, buat Project baru melalui menu File > New > New Project.

Akses “Environment Variable Configuration” pada menu Preferences > Configure Paths. Tambahkan Environment Variable baru menggunakan tombol “Add”, beri nama “KICAD_SPARKFUN_SYMBOL” dan tunjukkan letak foldernya melalui tombol “Browse”.

Screenshot from 2018-08-13 22-13-56
Gambar 2. Penambahan Environment Variable

Setelah menambahkan Environment Variable, buka Eeschema (Schematic Editor) dan buka menu Preferences > Manage Symbol Libraries. Tekan tombol “Browse Libraries…” dan pilih semua library yang ingin ditambahkan lalu tekan “Open”

Screenshot from 2018-08-13 22-22-33
Gambar 3. Penambahan Library Symbol untuk Pembuatan Skematik

Buka Pcbnew (PCB Layout Editor) dan buka menu Preferences > Manage Footprint Libraries. Lalu, tekan tombol “Browse Libraries…” dan pilih semua folder .pretty yang ingin ditambahkan lalu tekan “OK”

Screenshot from 2018-08-13 22-38-44
Gambar 4. Penambahan Library Footprint untuk Pembuatan PCB Layout

Sekian artikel kali ini untuk menambahkan library pada KiCad, selanjutnya saya akan membahas pembuatan PCB sederhana menggunakan KiCad. Selamat mencoba KiCad!