Desain Shield PCB ESP32, LED-RGB, dan DHT Projek IoT dengan EAGLE

Praktek membuat PCB (Printed Circuit Board) double layer untuk Projek IoT sederhana yang menghubungkan antara ESP32 dengan LED-RGB yang merepresentasikan Aktuator dan sensor DHT11/22 sebagai perangkat Node-IoT.

PCB adalah suatu board yang mengkoneksikan komponen atau modul elektronik secara konduktif dengan jalur (track), pads, dan via dari lembaran tembaga yang dilaminasikan pada substrat non konduktif. PCB dapat berbentuk 1 layer (single layer), 2 layer (double layer), atau banyak layer (multilayer).

A. Pembuatan Shield Perangkat Node-IoT

Berikut ini panduan pembuatan shield perangkat Node-IoT sederhana dengan tahapan: (1) Membuat skematik rangkaian, (2) Membuat touting (jalur coper/tembaga) antara Modul ESP32 dengan komponen LED-RGB dan modul sensor DHT-11/22, dan (3) Membuat file gerber PCB untuk proses pencetakan ke penyedia jasa pembuatan PCB.

Berikut ini link jasa penyedia percetakan PCB pada Video diatas, baik dari luar maupun dalam negeri.

1. Dari CircuitCustome, untuk Online Gerber Viewer
2. Dari PCBWay, untuk Online Gerber Viewer
3. Contoh File Gerber untuk dicetak

Sangat disarankan untuk mimilih jasa penyedia percetakan PCB dari dalam Negeri, mengingat estimasi waktu pengiriman. Diperbolehkan untuk mencetak ditempat lain. Pastikan sebelum melakukan pembayaran ke penyedia percetakan, lakukan dobule-checking/evaluasi menggunakan online gerber viewer untuk meminimalisir kesalahan.

B. Evaluasi Desain PCB Sebelum Proses Pencetakan

Hal penting yang perlu diperiksa ulang kembali (evaluasi) sebelum melakukan proses pengiriman file gerber ke jasa percetakan PCB.

1. Tidak ada jalur (route) yang membentuk sudut 90 derajat.
2. Tidak ada jalur dan pad saling tumpang tindih (overlap).
3. Tidak ada penempatan jalur ditepi board.
4. Pastikan mencantumkan NPM dan Nama setiap anggota kelompok.

Setelah sesuai, lakukan proses peninjauan kembali melalui online gerber viewer dari penyedia jasa cetak PCB untuk meninjau ulang apakah desain PCB yang telah dilakukan telah sesuai, kemudian lakukan pengiriman file gerber untuk proses pencetakan. 

C. Troubleshooting Software Eagle

Berikut ini pemecahan masalah yang dapat dilakukan secara sistematis umumnya ketika saat pertama kali melakukan instalasi software EAGLE yang dapat dilakukan.

Kendala login aplikasi eagle lambat/gagal membuat akun pada saat proses instalasi. Hal ini dapat diatasi dengan membuat akun terlebih dahulu melalui alamat berikut Manage Autodesk. Selanjutnya buka kembali aplikasi Eagle, pilih sign-in/login menggunakan alamat email dan password yang telah didaftarkan melalui web, bukan sign-up/create new account.

Kendala jika saat pertama kali aplikasi Eagle dijalankan namun tidak dapat di buka atau langsung tertutp (close), lakukan langkah berikut ini. Download 2 (dua) file berikut ini: libeay32.dll dan ssleay32.dll. Kemudian lakukan paste/replace/ganti ke dua file tersebut kedalam folder C:\EAGLE 9.6.x. Cara lain cukup rename file libeay32.dll menjadi libeay32.dll.bak, atau lebih detail dapat merujuk ke tautan berikut EAGLE hangs or crashes after the splash screen.

D. Tugas Projek IoT

Berikut ini aturan pengerjaan projek IoT sederhana untuk Mata Kuliah Praktek IoT yang wajib dilaksanakan sebagai nilai akhir/keseluruhan baik untuk penilaian Ujian Tengah Semester (UTS) maupun Ujian Akhir Semester (UAS).

Maksimal jumlah Mahasiswa dalam 1 (satu) kelompok untuk mencetak 1 (satu) PCB yaitu 5 Mahasisiwa.

RULE-1: Lakukan screenshot Board PCB beserta file gerber oleh setiap Mahasiswa (bukan kelompok) dan wajib dikumpulkan ke dalam Google Drive pengumpulan tugas seperti biasanya. Pastikan pada desain Board PCB telah mencantumkan label NPM (Nomor Pokok Mahasiswa) beserta Nama Panggilannya setiap Mahasiswa. Pada aturan ini, maksimal dikumpul sebelum pertemuan minggu berikutnya.

RULE-2: Pilih salah satu desain PCB dari setiap kelompok untuk dicetak ke penyedia layanan percetakan PCB seperti ke Gerai Cerdas (Online Gerber Viewer). Kemudian kirimkan bukti telah melakukan pemesanan (format bebas) yang dikirimkan ke Group WAG Kelas, dengan mencantumkan NPM dan Nama setiap kelompok, maksimal menginformasikan 1 minggu kemudian setelah RULE-1.

RULE-3: Ketika PCB sudah berhasil dicetak dan sudah diterima, foto hasilnya, baik tampak atas maupun bawah. Kemudian pasang header dan solder untuk setiap module/komponen dan foto kembali baik tampak atas maupun bawah. Kirimkan fotonya, baik foto sebelum di pasang header dan setelah dipasang header ke group kelas dengan mencantumkan NPM dan Nama setiap Mahasiswa kelompok tersebut. Untuk Header Female dapat diminta ke Teknisi cukup diwakilkan dan mengisi nama lengkap saya pada form yang diberikan.

RULE-4: Setelah mengerjakan RULE-3, setiap Mahasiswa (bukan kelompok) Wajib mempersentasikan Projek IoT-nya yang dilengkapi dengan Node-RED yang telah dikerjakan pada saat dikelas. Pada tahapan ini pastikan bahwa perangkat Node telah dikemas/menggunakan PCB dan Node-RED yang dibangun dapat menerima data Sensor DHT dan dapat mengendalikan LED-RGB. Mahasiswa dapat menggunakan ESP32/Sensor DHT/LED-RGB dari kelompok yang sama atau kelompok lain. Namun untuk Shield PCB tidak diperkenankan.

Berikut ini materi yang harus dipaparkan saat persentasi.

1. Konsep Dasar IoT
2. Metode Publish-Subscribe
3. Implementasi Projek yang dikerjakan terkaitan dengan point 1 dan 2

Mekanisme Persentasi. Untuk mengefisiensikan waktu persentasi beserta demo, maka setiap kelompok cukup menyediakan 1 (satu) laptop beserta 1 (satu) alat IoT termasuk dashboard Node-Red yang dibangun dan telah menitipkan file slide persentasinya masing-masing. Namun anggota kelompok lainya, tetap harus menunjukkan dashboard Node-Red yang dibangun, baik menggunakan laptop sendiri atau membuatnya pada tab/flow dilaptop yang digunakan untuk persentasi.

RULE-5: Jika setiap Mahasiswa berhasil sampai RULE-4, maka akan mendapatkan Nilai Akhir Maksimal B. Jika ingin mandapatkan Nilai A, pastikan pada platform Node-RED dapat terhubung ke Database menggunakan MongoDB untuk Operasi minimal menampilkan 5 (lima) data terakhir yg dilengkapi dengan tanggal dari data sensor DHT dan dapat menghapus datanya.

RULE-6: Jika ingin mengerjakan sampai RULE-4 dahulu sangat diperbolehkan dan RULE-5 menyusul sampai akhir waktu perkuliahan (Minggu ke 12).

Bila ada diskusi/kendala, silahkan memberikan tanggapan pada kolom komentar dibawah, atau dapat mendiskusikannya dikelas atau di group perkuliahan bagi yang mengambil M.K terkait bersama saya.