Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan dari pembahasan yang dilakukan dari tugas akhir ini serta saran apakah rangkaian ini dapat dibuat lebih efisien dan dikembangkan perakitannya pada suatu metode lain yang mempunyai sistem kerja yang sama.
DAFTAR PUSTAKA
Berisi tentang judul beserta pengarang dari buku-buku yang digunakan untuk menunjang terselesaikannya tugas akhir ini.
LAMPIRAN
Berisi data-data penunjang dari komponen atau rangkaian.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 MIKROKONTROLER
Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol atau pengendali rangkaian elektronik dan umumnya dapat menyimpan program didalamnya. Mikrokontroler adalah mikroprosesor yang telah dilengkapi dengan memori, IO, dan peripheral dalam satu chip .Penggunaan mikrokontroler lebih menguntungkan dibandingkan penggunaan mikroprosesor. Hal ini dikarenakan dengan mikrokontroler tidak perlu lagi penambahan memori dan I/O eksternal selama memori dan I/O internal masih bisa mencukupi. Selain itu proses produksinya secara masal, sehingga harganya menjadi lebih murah dibandingkan mikroprosesor.
Pada sebuah chip mikrokontroler umumnya memiliki fitur-fitur sebagai berikut:
1.Central processing unit mulai dari processor 4-bit yang sederhana hingga processor kinerja tinggi 64-bit.
2.Input/output antarmuka jaringan seperti serial port (UART).
3.Antarmuka komunikasi serial lain seperti IC, serial peripheral interface and controller area network untuk sambungan sistem.
4.Periferal seperti timer dan watchdog.
5.RAM untuk menyimpan data.
6.ROM, EPROM, EEPROM atau flash memory untuk menyimpan program dikomputer.
7.Pembangkit clock biasanya berupa resonator rangkaian RC.
8.Pengubah analog ke digital.
Dengan kelengkapan tersebut sebuah mikrokontroler dapat melakukan komputasi juga pegontrolan suatu sistem secara mandiri . Namun diperlukan rangkaian tambahan untuk melakukan eksekusi program yang ada di dalam mikrokontroler tersebut. Rangkaian ini biasa disebut dengan rangkaian sistem minimum mikrokontroler.
Sistem minimum atau yang biasa disingkat sismin. Merupakan suatu rangkaian dasar pada rangkaian mikrokontroler yang merupakan syarat minimum dari suatu mikrokontroler untuk bekerja. Rangkaian sistem minimum pada dasarnya terdiri dari komponen kristal, kapasitor nonpolar dan rangkaian suplai tegangan.
Perhatikan gambar :
Gambar 2.1 sistem minimum
Gambar 2.2 rangkaian sistem minimum
Rangkaian sistem minimum berfungsi sebagai pengatur clock pada mikrokontroler. Rangkaian ini sebagai rangkaian penabuh yang digunakan untuk satuan frekuensi pada mikrokontroler. Juga berfungsi sebagai rangkaian minimum untuk melakukan pemrograman mikrokontroler. Komponen yang berfungsi untuk membangkitkan frekuensi ini adalah komponen kristal. Ada berbagai tipe mikrokontroler yang beredar di pasaran, dalam tugas akhir ini digunakan mikrokontroler ATmega 328P.
2.1.1 ATMEGA 328P
AT-Mega 32P merupakan jenis mikrokontroler yang memiliki performa tinggi dengan konsumsi daya rendah. Mikrokontroler ini merupakan mikrokontroler seri 8 bit yang dimiliki oleh Atmel AVR .ATMega328 memiliki beberapa fitur antara lain :
a) 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.
b) 32 x 8-bit register serba guna.
c) Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz.
d) 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.
e) Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanent karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.
f) Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.
g) Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width Modulation) output.
h) Master / Slave SPI Serial interface.
Mikrokontroller ATmega 328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan kerja dan parallelism. Instruksi – instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program.
Konsep inilah yang memungkinkan instruksi – instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU (Arithmatic Logic unit) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X ( gabungan R26 dan R27 ), register Y ( gabungan R28 dan R29 ), dan register Z ( gabungan R30 dan R31 ). Hampir semua instruksi AVR memiliki format 16-bit. Setiap alamat memori program terdiri dari instruksi 16-bit atau 32-bit. Selain register serba guna di atas, terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik memory mapped I/O selebar 64 byte. Beberapa register ini digunakan untuk fungsi khusus antara lain sebagai register control Timer/
Counter, Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM, dan fungsi I/O lainnya.
Register – register ini menempati memori pada alamat 0x20h – 0x5Fh. Pada gambar 2.3 dapat dilihat PIN MAP ATmega 328P.
Gambar 2.3 Pin Map ATmega 328P
Berikut ini adalah tampilan architecture ATmega 328 :
Gambar 2.4 Architecture ATMega 328p
2.2 SENSOR
Sensor adalah transduser yang berfungsi untuk mengolah variasi gerak, panas, cahaya atau sinar, magnetis, dan kimia menjadi tegangan serta arus listrik.
Transduser sendiri memiliki arti mengubah, resapan dari bahasa latin traducere Bentuk perubahan yang dimaksud adalah kemampuan merubah suatu energi kedalam bentuk energi lain. Sensor yang sering menjadi digunakan dalam berbagai rangkaian elektronik antara lain sensor cahaya atau sinar, sensor suhu, serta sensor tekanan.
2.2.1 JENIS ULTRASONIK
Modul sensor Ultrasonik ini dapat mengukur jarak antara 3 cm sampai 300 cm.
Keluaran dari modul sensor ultrasonik Ping ini berupa pulsa yang lebarnya merepresentasikan jarak. Lebar pulsanya yang dihasilkan modul sensor ultrasonik ini bervariasi dari 115 uS sampai 18,5 mS. Secara prinsip modul sensor ultrasonik ini terdiri dari sebuah chip pembangkit sinyal 40KHz, sebuah speaker ultrasonik dan sebuah mikropon ultrasonik. Speaker ultrasonik mengubah sinyal 40 KHz menjadi suara sementara mikropon ultrasonik berfungsi untuk mendeteksi pantulan suaranya. Bentuk sensor ultrasonik diperlihatkan pada gambar 2.4.
Gambar 2.5 Sensor Ultrasonik
Fungsi Pin-pin HC-SR04
1. VCC = 5V Power Supply. Pin sumber tegangan positif sensor.
2. Trig = Trigger/Penyulut. Pin ini yang digunakan untuk membangkitkan sinyal ultrasonik.
3. Echo = Receive/Indikator. Pin ini yang digunakan untuk mendeteksi sinyal pantulan ultrasonik.
4. GND = Ground/0V Power Supply. Pin sumber tegangan negatif sensor.
Karakteristik HC-SR04
Tegangan sumber operasi tunggal 5.0 V
Konsumsi arus 15 mA
Frekuensi operasi 40 KHz
Minimum pendeteksi jarak 0.02 m (2 cm)
Maksimum pendeteksian jarak 4 m
Sudut pantul gelombang pengukuran 15 derajat
Minimum waktu penyulutan 10 mikrodetik dengan pulsa berlevel TTL
Pulsa deteksi berlevel TTL dengan durasi yang bersesuaian dengan jarak deteksi
Dimensi 45 x 20 x 15 mm
Diagram Waktu HC-SR04
HC-SR04 memerlukan sinyal logika „1‟ pada pin Trig dengan durasi waktu 10 mikrodetik (us) untuk mengaktifkan rentetan (burst) 8x40KHz gelombang ultrasonik pada elemen Pembangkitnya. Selanjutnya pin Echo akan berlogika „1‟
setelah rentetan 8×40 KHz tadi, dan otomatis akan berlogika „0‟ saat gelombang pantulan diterima oleh elemen Pendeteksi gelombang ultrasonik.
Gambar 2.6 Diagram Waktu HC-SR04.
Kita lihat secara seksama cara kerja sensor ultrasonic dengan cara memantulkan gelombang ke sebuah objek kemudian data yang di pantulkan
menentukan jarak dari sensor ke objek.
Gambar 2.7 Ilustrasi cara kerja sensor
2.3 LCD(Liquid Crystal Display)
Liquid Crystal Display (LCD) adalah komponen yang dapat menampilkan tulisan. Salah satu jenisnya memiliki dua baris dengan setiap baris terdiri atas enam belas karakter. LCD seperti itu biasa disebut LCD 16x2.
Gambar 2.8 LCD (Liquid Crystal Display)
Modul LCD memiliki karakteristik sebagai berikut:
Terdapat 16 x 2 karakter huruf yang bisa ditampilkan.
Setiap huruf terdiri dari 5×7 dot-matrix cursor.
Terdapat 192 macam karakter.
Terdapat 80 x 8 bit display RAM (maksimal 80 karakter).
Memiliki kemampuan penulisan dengan 8 bit maupun dengan 4 bit.
Dibangun dengan osilator lokal.
Satu sumber tegangan 5 volt.
Otomatis reset saat tegangan dihidupkan.
Bekerja pada suhu 0oC sampai 55oC.
LCD memiliki 16 pin dengan fungsi pin masing-masing seperti yang terlihat pada table 2.1.
Pengatur kontras, menurut datasheet, pin iniperlu dihubungkan dengan pin vss melalui resistor Variabel. mengaktifkan data write dan read 7-14 D0-D7 Input/Ou
tput
Data Bus
2.3.1 Cara kerja LCD
Pada aplikasi umumnya RW diberi logika rendah “0”.Bus data terdiri dari 4bit atau 8 bit. Jika jalur data 4 bit maka yang digunakan ialah DB4 sampai dengan DB7. Sebagaimana terlihat pada table deskripsi, interface LCD merupakan sebuah parallel bus, dalam hal ini sangat memudahkan dan sangat cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari atau ke LCD. Kode ASCII yang ditampilkan sepanjang 8bit dikirim ke LCD secara 4bit atau 8bit pada satu waktu
Jika mode 4bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk membuat sepenuhnya 8bit (pertama dikirim 4bit MSB lalu 4bit LSB dengan pulsa clock EN setiap nibblenya). Jalur control EN digunakan untuk memberitahu LCD bahwa mikrokontroler mengirimkan data ke LCD. Untuk mengirim data ke LCD program harus menset EN ke kondisi high “1” dan kemudian menset dua jalur control lainnya (RS dan R/W) atau juga mengirimkan data ke jalur data bus. Saat jalur lainnya sudah siap, EN harus diset ke “0” dan tunggu beberapa saat, dan set EN kembali ke high “1”. Ketika jalur RS berada dalam kondisi low “0”, data yang dikirimkan ke LCD dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti bersihkan layar, posisi kursor dll). Ketika RS dalam kondisi high atau “1”, data yang dikirimkan adalah data ASCII yang akan ditampilkan dilayar.
Misal, untuk menampilkan huruf “A” pada layar maka RS harus diset ke
“1”. Jalur control R/W harus berada dalam kondisi low (0) saat informasi pada data bus akan dituliskan ke LCD. Apabila R/W berada dalam kondisi high “1”, maka program akan melakukan query data dari LCD. Instruksi pembacaan hanya satu, yaitu Get LCD status, lainnya merupakan instruksi penulisan, Jadi hamper setiap aplikasi yang menggunakan LCD, R/W selalu di set ke “0”. Jalur data dapat terdiri 4 atau 8 jalur.Mengirimkan data secara parallel baik 4bit atau 8bit merupakan 2 mode operasi primer.
Untuk membuat sebuah aplikasi interface LCD, menentukan mode operasi merupakan hal yang paling penting. Mode 8bit sangat baik digunakan ketika kecepatan menjadi keutamaan dalam sebuah aplikasi dan setidaknya minimal tersedia 11 pin I/0 (3pin untuk control, 8pin untuk data).Sedangkan mode 4bit minimal hanya membutuhkan 7bit (3pin untuk control, 4 pin untuk data). Bit RS digunakan untuk memilih apakah data atau instruksi yang akan ditransfer antara mikrokontroler dan LCD. Jika bit ini diset (RS = 1), maka byte pada posisi kursor LCD saat itu dapat dibaca atau ditulis. Jika bit ini di reset (RS = 0), merupakan instruksi yang dikirim ke LCD atau status eksekusi dari instruksi terakhir yang dibaca.
Tabel 2.2 Operasi Dasar LCD
RS R/W Operasi
0 0 Input Instruksi ke LCD
0 1 Membaca Status Flag (DB7) dan alamat counter (DB0 ke DB6)
1 0 Menulis Data
1 1 Membaca Data
Tabel 2.3 Konfigurasi LCD
Pin Bilangan biner Keterangan
RS
0 Inisialisasi
1 Data
RW
0 Tulis LCD / W (write) 1 Baca LCD / R (read)
E
0 Pintu data terbuka 1 Pintu data tertutup
Gambar 2.9 Konfigurasi Pin LCD
BAB III
PERANCANGAN SISTEM
3.1 UMUM
Perancangan merupakan suatu tahap yang sangat penting didalam penyelesaian pembuatan suatu alat ukur. Pada perancangan dan pembuatan alat ini akan ditempuh beberapa langkah yang termasuk kedalam langkah perancangan antara lain pemilihan.
komponen yang sesuai dengan kebutuhan serta pembuatan alat. Dalam perancangan ini dibutuhkan beberapa petunjuk yang menunjang pembuatan alat seperti buku buku teori, data sheet atau buku lainnya dimana buku petunjuk tersebut memuat teori- teori perancangan maupun spesifikasi komponen yang akan digunakan dalam pembuatan alat, melakukan percobaan serta pengujian alat.
3.2 TUJUAN PERANCANGAN
Tahap terpenting dalam pembuatan suatu alat adalah perancangan.Hal- hal yang perlu diperhatikan dalam perancangan suatu alat meliputi prinsip kerja rangkaian, spesifikasi komponen yang terdapat pada rangkaian sehingga tidak terjadi kerusakan pada saat pemasangan komopnen.Tujuan perancangan adalah untuk memudahkan dalam pembuatan suatu alat serta mendapatkan suatu alat yang baik seperti yang diharapkan dengan memperhatikan penggunaan komponen dengan harga ekonomis serta mudah didapat dipasaran. Selain itu, itu perancangan juga bertujuan untuk membuat solusi dari suatu permasalahan dengan penggabungan prinsip- prinsip elektronik dan mekanik, serta dengan literatur dengan produk yang ada.
3.3 DIAGRAM BLOK
Diagram blok sangat efektif untuk menyederhanakan sistem yang rumit agar mudah dimengerti. Dalam tugas akhir ini sistem terdiri atas blok diagram yang terlihat pada gambar 3.1.
Gambar 3.1 Blok Diagram
Adapun fungsi masing masing blok diagram pada gambar 3.1 adalah sebagai berikut :
1. Blok Sensor
Berfungsi sebagai inputan data ke mikrokontroler yang kemudian akan diproses untuk melakukan kerja tertentu
2. Blok Mikroprosesor
Berfungsi sebagai pemroses sinyal sensor dan pengontrol yang memiliki tujuan tertentu yang terdiri atas mikrokontroler dan sistem minimum 3. Blok PSU
Berfungsi sebagai Power Supply untuk menyuplai tegangan ke mikrokontroler.
4. Blok LCD Display
Berfungsi sebagai penampil hasil yg sudah diolah dari sensor.
3.4 FLOWCHART SISTEM
Gambar 3.2 Flowchart Sistem
3.5 RANGKAIAN LCD DAN MIKROKONTROLER
Rangkaian LCD dan mikrokontroler dapat dilihat pada gambar 3.3.
Gambar 3.3 Rangkaian LCD dan ATmega 328P
3.6 RANGKAIAN SENSOR DAN MIKROKONTROLER Rangkaian sensor dan mikrokontroler dapat dilihat pada gambar 3.4.
Gambar 3.4 Rangkaian Sensor dan ATmega 328P
3.7 RANGKAIAN KESELURUHAN SISTEM
Rangkaian keseluruhan sistem dapat dilihat pada gambar 3.5.
Gambar 3.5 Rangkaian Keseluruhan Sistem
BAB IV
PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA RANGKAIAN
4.1 PENGUJIAN MIKROKONTROLER
Pengujian mikrokontroler dapat dilakukan dengan membuat rangkaian seperti gambar 4.1 lalu menghubungkan rangkaian ke komputer via USB dan memasukan program awal seperti berikut :
void setup() {
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
delay(1000);
}
Gambar 4.1 Rangkaian pengujian Mikrokontroler ATmega 328P
Hasil yang di tampilkan pada pengujian rangkaian diatas Led akan menyala secara periodik setiap 1 detik.
4.2 PENGUJIAN LCD
Pengujian LCD dilakukan dengan memasukkan program kedalam mikrokontroler sebagai berikut :
#include <LiquidCrystal.h>
const int rs = 12, en = 11, d4 = 5, d5 = 4, d6 = 3, d7 = 2;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);
void setup() { lcd.begin(16, 2);
lcd.print("hello, world!");
}
void loop() {
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(millis() / 1000);
}
Hasil yang di tampilkan pada layar LCD adalah sebagai berikut :
Gambar 4.2 Hasil Pengujian LCD display
4.3 PENGUJIAN SENSOR
Pengujian sensor dilakukan dengan memasukkan program dibawah ini kemudian hasil output sensor ultrasonik akan di baca oleh mikrokontroller dan data dibaca melalui monitoring port pada laptop. Berikut adalah program yang di upload pada mikrokontroller.
void setup () {
Serial.begin(9600);
}
void loop () {
int sensorValue = analogRead(A0);
Serial.println(sensorValue);
delay(1);
}
Pada layar akan tampil hasil pembacaan seperti berikut :
Gambar 4.3 Hasil Monitoring Sensor pada port COM 3
Apabila jarak berubah maka pembacaan sensor akan berubah pula. Kemudian data ini akan dicatat dan dibandingkan dengan data dari alat pembanding atau
perhitungan secara matematis. Berikut data sensor dengan data perhitungan Jarak pada sensor.
Tabel 4.1 Hasil Pembacaan Sensor NO
PEMBACAAN (CM) RALAT RALAT
JARAK SENSOR
1 2 cm 2 cm 0 0
2 4 cm 3 cm 1 -1
3 6 cm 5 cm 1 -1
4 8 cm 7 cm 1 -1
5 10 cm 9 cm 1 -1
Berikut gambar proses kalibrasi sensor :
Gambar 4.4 Proses Kalibrasi
4.4 PENGUJIAN RANGKAIAN KESELURUHAN
Setelah alat dikalibrasi dan dilakukan pengujian ulang maka didapat hasil pengujian sebagai berikut :
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Seluruh rangkaian NO
PEMBACAAN (mL) RALAT RALAT
(%) SENSOR Volume Air
1 110 100 10 10
2 191 200 9 4.5
3 275 300 25 8.3
4 405 400 5 1.25
5 488 500 12 2.4
Rata – rata ralat 0.73
4.5 TAMPILAN ALAT
Berikut Gambar Tampilan Keseluruhan alat :
Gambar 4.5 Tampilan Alat
4.6 PROGRAM BEJANA UKUR VOLUME AIR DENGAN
MENGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK BERBASIS AT-MEGA 328P
#define trigPin 13
#define echoPin 12
#include <LiquidCrystal.h>
// initialize the library by associating any needed LCD interface pin // with the arduino pin number it is connected to
const int rs = 7, en = 6, d4 = 5, d5 = 4, d6 = 3, d7 = 2;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);
void setup() {
float hasil, distance;
long duration;
digitalWrite(trigPin, LOW); // Added this line delayMicroseconds(2); // Added this line digitalWrite(trigPin, HIGH);
delayMicroseconds(10); // Added this line digitalWrite(trigPin, LOW);
duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
distance = (duration/2) / 29.1;
if (distance<=18 && distance >= 0) {
hasil = abs((18 - distance)*74);
}
lcd.clear();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Volume:");
lcd.setCursor(8,0);
lcd.print(hasil);
lcd.setCursor(8,1);
lcd.print("mL");
//lcd.setCursor(0,1);
//lcd.print(distance);
//lcd.setCursor(8,1);
//lcd.print("cm");
delay(1000);
//delay(500);
}
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5. KESIMPULAN
Dari perancangan dan pengujian alat dapat disimpulkan hal hal sebagai berikut :
1. Hasil pengujian alat memiliki akurasi 99% hal ini dapat dikatakan cukup akurat.
2. Sensor ultrasonik berfungsi dengan baik dalam membaca jarak.
3. Sensor ultrasonic mampu membaca jarak dengan error maksimum 10%.
5.2 SARAN
Untuk Pengembangan selanjutnya perlu diperhatikan hal – hal sebagai berikut : 1. Sebaiknya dalam kalibrasi dapat dilakukan dengan alat
pembanding yang lebih akurat sehingga hasil sensor dapat dikatakan atau di jamin pembacaan data sebenarnya
2. Perancangan alat dibuat lebih baik lagi sehingga lebih mudah dalam penggunaan dan dapat diaplikasikan kepada peralatan umum.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Sumardi,” MIKROKONTROLER belajar AVR mulai dari nol”. Edisi pertama . Yogyakarta: Graha Ilmu, 2013.
[2]..Atmel,”ATmega328/P”.microchip,November 2016 [online].Tersedia : http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-42735-8-bit-AVR-Microcontroller-ATmega328-328P_Summary.pdf [diakses 20 april 2018].
[3] ..https://depokinstruments.com/2016/02/23/hc-sr04-ultrasonic-sensor/