LED - LANDASAN TEORI - RANCANGAN ALAT UKUR KETEBALAN KAYU DENGAN SENSOR HC-SR04 BERBASIS ARDUIN

BAB II LANDASAN TEORI

2.10 LED

Led adalah jenis dioda yang memancarkan cahaya.Komponen ini biasa digunakan pada lampu senter atau lampu emergensi. Seperti hal nya dioda yang hanya mengalirkan arus listrik dari satu arah, led juga demikian. Itulah sebab nya, pemasangan led dirangkaian elektronika harus tidak terbalik. Dengan kata lain, led tidak berfungsi jika dipasang terbalik.Led yang umum dipakai berkaki dua. Salah satu kaki berkutub + (disebut anoda) dan yang lain adalah – (disebut katoda).

Namun, tidak tanda + atau – secara eksplisit.Pembedanya, led mempunyai kaki dengan panjang berbeda. Kaki yang panjang adalah anoda dan yang pendek adalah katoda.Sekiranya anda menemukan kaki led yang sudah terpotong sehingga kedua panjang kaki tidak bias dibedakan, indikasi yang menyatakan anoda atau katoda masih bias dilakukan.

Gambar 2.10 Bentuk Fisik LED

BAB III

PERANCANGAN ALAT DAN PEMBUATAN SISTEM

3.1. Diagram Blok Rangkaian

Arduino uno

Suplay

Display

HCSR-04

Gambar 3.1 Diagram Blok Dari Rangkaian Fungsi Setiap Blok

Blok Suplay : Sebagai Sumber Tegangan sensor HCSR-04 : Sebagai Pembaca ketebalan kayu

arduino uno : Sebagai media pengkonversi waktu, dan mengkonversi data menjadi jarak.

Blok display : Sebagai output tampilan instruksi dari arduino.

3.2 Prinsip Kerja Alat

Alat ukur tingkat keasaman ini menggunakan Sensor HCSR-04 berbasis Arduino sebagai pusat kendalinya, Sensor HCSR-04 sebagai sensor sedangkan LCD sebagai penampil-nya. Alat ini bekerja secara otomatis dengan merespon berapa besar ketebalan kayu yang dideteksi Sensor HCSR-04 oleh. Arduino

kemudian memproses dan memberikan output yang telah diprogram sebelumnya.

Hasil pengukuran ini kemudian ditampilkan pada LCD..

3.3 Rangkaian LCD

LCD adalah suatu display dari bahan cairan kristal yang pengobrasiannya menggunakan sistem dot matriks. LCD banyak digunakan sebagai display alat-alat elektronika seperti kalkulator, multitester digital, jam digital dan sebagainya.

Gambar 3.2 LCD 2x16 karakter

Gambar 3.3 Skematik Rangkaian LCD

Dari gambar 3.2, Rangkaian LCD dapat dengan mudah dihubungkan dengan mikrokontroler Arduino Uno. LCD yang digunakan dalam percobaan adalah LCD 2 x 16, lebar display 2 baris 16 kolom, yang mempunyai 16 pin konektor, sehingga hanya mampu menampilkan angka, huruf, dan simbol sebanyak 2 baris dan disetiap baris mampu menampilkan 16 karakter. Pin-pin pada LCD terhubung langsung ke pin-pin Arduino. Dimana pin VSS dan VDD pada LCD terhubung ke pin VCC dan GND Arduino, pin VEE terhubung ke resistor variabel untuk mengatur kecerahan

LCD, pin RS terhubung ke pin 7, pin RW terhubung ke pin ground, pin E terhubung ke pin 6, kaki D4 dan D5 terhubung ke pin 5 dan 4, kaki D6 dan D7 terhubung ke pin 3 dan 8.Skematik LCD terhubung ke Arduino.

3.4 Prosedur Penelitian

Langkah-langkah dalam Perancangan Alat Ukur Ketebalan Kayu Dengan Menggunakan Sensor HCSR-04 Dan Tampilan LCD Berbasis Arduino terdapat 6 hal yaitu perancangan konsep, menyiapkan alat dan bahan dalam perancangan alat ukur ketebalan kayu, merancang hardware alat ukur ketebalan kayu seperti rangkaian arduino, LED, resistor, LCD, Trimpot dan Sensor HCSR-O4.

Merancang program (software) dan mendownload program ke arduino.

Melakukan percobaan pengukuran hasil dari pengukuran Ketebalan kayu dan membuat laporan penelitian.

3.5 Diagram Alir (Flowchart) Alat Ukur ketebalan Kayu

Tidak

Keterangan : Pada proses inisialisasi pin, arduino akan membaca sensor HC-SR04 dengan echo mengirimkan sinya digital dan trigger menerima pantulan sinyal digital tersebut maka dapat diketahui berapa ketinggian benda . ketinggian benda terukur di kurangkan dengan total ketinggian kayu. Hasil yang didapat ditampilkan ke LCD dengan satuan centimeter (cm).

BAB IV

PENGUJIAN DAN HASIL RANGKAIAN

Pengujian pengukuran dilakukan terhadap beberapa sampel, dimana hasil pengukuran yang terbaca berupa panjang pantulan signal digital. Nilai yang terbaca akan dikonversikan menjadi logika 0/1 dan logika ini akan di hitung menggunakan pencacah yg terdapat pada arduino, kemudian nilai tersebut akan dikonversikan menjadi satuan jarak dalam satuan centimeter. Pengujian ini dilakukan di :

Tempat : Gedung Unit 8 FMIPA-USU Tanggal : 18 Juni 2018

Waktu / Pukul : 15.15 – 15.45 WIB

Pengujian dilakukan dengan metode pengukuran langsung dari suatu titik yang diukur ke titik akhir dengan membandingkan nilai pada standar dengan penunjukan pada alat ukur yang akan diuji. Standar berupa mistar dengan ketelitian hingga 0.5 milimeter dan maximal pengukuran sampai 30 cm. Pengujian pengukuran dilakukan sebanyak 3 kali.

Dibawah ini merupakan tabel data hasil percobaan alat pada interval jarak 2, 5, dan 6 centimeter dan hasil pengukuran di hitung untuk mencari nilai rata – ratanya untuk mendapatkan nilai ketepatan dari hasil pengukuran.

4.1 Data Percobaan

Data percobaan dari hasil pengukuran Alat Ukur Ketebalan Kayu dengan Menggunakan Sensor HCSR-04 dan Tampilan LCD Berbasis Arduino Uno yang dibandingkan dengan Mistar.

Tabel 4.1 Data Pecobaan Hasil Pengukuran

Pengujian keseluruhan sistem alat ukur ketebalan kayu pada sampel dengan menghitung persentase Kesalahan Relatif (KR) hasil pengukuran alat yang telah dibuat dari hasil pengukuran alat pembanding ketebalan kayu, adapun rumus yang digunakan adalah:

% KR =

Percobaan Sampel 1:

Percobaan Sampel 2:

Percobaan Sampel 3:

Percobaan Sampel 4 :

Percobaan Sampel 5 :

Sampel Alat Standar Ketebalan Kayu (cm)

Alat Ketebalan Kayu Yang dibuat (cm)

1. 4 4.2

2. 6 6.2

3. 8 8.2

4. 10 10

5. 15 15

4.2 Pengujian Keseluruhan

// ---

// Example NewPing library sketch that does a ping abo ut 20 times per second.

// ---

#include <NewPing.h>

#include <LiquidCrystal.h>

// initialize the library with the numbers of the interface pins LiquidCrystal lcd(2,3,4,5,6,7,8);

#define TRIGGER_PIN A4 // Arduino pin tied to trigger pin on the ultrasonic sensor.

#define ECHO_PIN A5 // Arduino pin tied to echo pin on the ultrasonic sensor.

#define MAX_DISTANCE 200 // Maximum distance we want to ping for (in centimeters). Maximum sensor distance is rated at 400-500cm.

NewPing sonar(TRIGGER_PIN, ECHO_PIN, MAX_DISTANCE); // NewPing setup of pins and maximum distance.

double a[3];

void setup() {

Serial.begin(9600); // Open serial monitor at 115200 baud to see ping results.

// set up the LCD's number of columns and rows:

lcd.begin(16, 2);

lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print("PROJEK AKHIR 2");

lcd.setCursor(0, 1);

lcd.print("METROLOGI & INST");

delay(3000);

lcd.clear();

lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print("STEVANY");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("LOURENTIA");

delay(3000);

lcd.clear();

lcd.setCursor(4, 0);

lcd.print("ALAT UKUR");

lcd.setCursor(4,1);

lcd.print("KETEBALAN");

delay(2000);

lcd.clear();

}

void loop() {

float uS = sonar.ping(); // Send ping, get ping time in microseconds (uS).

float jarak=(uS/US_ROUNDTRIP_CM);

//Serial.print(uS / US_ROUNDTRIP_CM); // Convert ping time to distance in cm and print result (0 = outside set distance range)

int tinggi=(32-jarak);

if (tinggi<-0.00) tinggi=0.00;

lcd.setCursor(3, 0);

lcd.print ("ketebalan");

lcd.setCursor(4, 1);

lcd.print (tinggi);

lcd.print (" cm ");

delay(2000);

lcd.clear();

}

Gambar 4.1 Aplikasi Arduino

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Hasil pengukuran menunjukkan rata - rata pada interval jarak 4,6,8,10 dan 15 centimeter , untuk satuan centimeter kesalahan rata - rata pada setiap interval tidak lebih dari 1 %. Batas minimal pengukuran hanya mencapai ketelitian 1 centimeter pada alat uji.

2. Alat ukur ketebalan kayu ini menggunakan sensor HCSR-04 berbasis Arduino Uno sebagai pusat kendalinya, sensor HCSR-04 sebagai sensor jarak yang akan mengukur ketebalan kayu sedangkan LCD sebagai penampil-nya.

3. Alat ini bekerja secara otomatis dengan merespon berapa besar tebal kayu yang dideteksi oleh sensor HCSR-04 berbasis Arduino-Uno kemudian diproses dan memberikan output yang telah diprogram sebelumnya. Hasil pengukuran ini kemudian ditampilkan pada LCD.

5.2 Saran

1. Disarankan alat uji ini dikembangkan menggunakan android

2. Untuk perancangan alat berikutnya disarankan untuk menggunakan sensor yang lebih sensitif dan fokus terhadap jarak.

3. Disarankan untuk membuat rangkaian lebih baik dan program yang lebih spesifik sehingga dapat di aplikasikan ke penggunaan yang lain.

DAFTAR PUSTAKA

Tarigan, Pernantin. 2011. Sistem Tertanam (Embedded System). Graha Ilmu.

Yogyakarta.

Canara Dani.2012.Artikel sensor ultrasonic.UNY.Yogyakarta Hidayat Dayat.2015. Pengertian Arduino Uno.Surabaya Wesly.2008.Prinsip Kerja HCSR-04.Jakarta

http://eprints.uny.ac.id/6833/1/ARTIKEL...pdf Diakses pada tanggal 20 Desember 2017

https://www.google.com/search?q=prinsip+kerja+HCSR-04&ie=utf-8&oe=utf-8 Diakses pada tanggal 26 Desember 2017

http://dayatarduino.blogspot.co.id/2015/01/pengertian-arduino-uno.html Diakses pada tanggal 20 Desember 2017

http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/61952/3/Chapter%20II.pdf Diakses pada : 29 Juni 2018

http://www.arduino.web.id/2012/03/belajar-arduino-dan-lcd.html Diakses pada : 29 Juni 2018

https://ryankudeta.wordpress.com/2012/12/17/pengertian-photodioda/

Diakses pada : 29 Juni2018

http://elektronika-dasar.web.id/operasional-amplifier-op-amp-ic-lm741/

Diakses pada : 01 Juli 2018

http://science-student14.blogspot.co.id/2015/03/pengertian-dan-penjelasan-tentang.html

Diakses pada : 01 Juli 2018

http://ulaslistrik.blogspot.co.id/2015/12/relay-adalah-saklar-elektronikyang.html Diakses pada : 02 Juli 2018

https://id.wikipedia.org/wiki/Transistor Diakses pada : 03 Juli 2018

LAMPIRAN I

(DATA SHEET

ARDUINO-UNO)

DATA SHEET ARDUINO

Arduino

Arduino is an open-source electronics design platform. The Arduino board is specially designed for programming and prototyping with Atmel microcontrollers.

An arduino interacts with physical world via sensors. Using arduino; electric equipments can be designed to respond to change in physical elements like temperature, humidity, heat or even light. [5] This is the automation process. For example, reading a humidity sensor and turning on and off of an automatic irrigation system. There several types of arduino boards. The open-source Arduino environment allows one to write code and load it onto the Arduino board's memory. The development environment is written in Java and based on Processing, AVR-GCC, and other open source software. [5] The Arduino programming language is an implementation of Wiring, a similar physical computing platform, which is based on the Processing multimedia programming environment. The arduino software is published as open source tools, available for extension by experienced programmers. The language can be expanded through C++ libraries, and people wanting to understand the technical details can make the leap from Arduino to the AVR C programming language on which it's based. Similarly, AVR-C code can be added directly into the Arduino programs if one so wishes.

Types of arduino boards Legacy Versions

Arduino legacy versions include Arduino NG, Diecimila, and the Duemilanove.

These arduinos use ATMEGA168 chips. They require manual selection of either USB or battery power.[5] For Arduino NG one is required to hold the rest button on the board for a few seconds before uploading a program on to it.

Figure 2.14 Different types of arduino

Arduino Uno

This is the most common arduino type. This arduino type uses ATmega328 AVR microcontroller.

Figure 2.15 Parts of arduino uno ATmega328 is more preferred due to the following features:

a. Have three 8-bit bi-directional I/O ports with internal pull-up resistors.[5]

b. 32K Bytes of flash memory.

c. 1K Bytes EEPROM d. 2K Bytes of RAM

e. 2 instruction words/vector.

f. 8-channel 10-bit successive approximation ADC g. Programmable Serial USART

h. 23 Programmable I/O Lines i. Operating Voltage 1.8 - 5.5Ve.t.c

Figure 2.16 Atmega 328 microcontroller pin configuration

2.2.3.2 Arduino Mega 2560

This is regarded as an advancement of arduino uno. It has more memory than arduino uno. It has a total of 54 input pins of which 16 are analog inputs. It has a larger PCB board than arduino. Overall it is more powerful than arduino uno. This arduino board is based on ATmega2560.

2.2.3.3 Arduino LilyPad

This arduino board is designed for wearable applications. It is usually sewn on fabric. This board requires the use of a special FTDI-USB TTL serial programming cable. Arduino LilyPad is used to design "smart" wearable.

2.2.3.4 Arduino Mega ADK

This arduino board is specifically designed to interact with android devices.

The system has three major parts; humidity sensing part, control section and the

3.1.1 Control Unit: ATMega328 microcontroller on arduino platform

ATMega328 microcontroller on arduino platform was selected the control unit of the microcontroller. Arduino Uno was selected from the expansive arduino family.

Arduino Uno has a total of 20 inputs pins of which 14 are digital and 6 are analog inputs. [5] The digital pins can be used as either inputs or outputs and also 6 of the 14 pins can be utilized as PMW. The board has a 16 MHz ceramic resonator, a USB connection and a power jack.

Figure 3.1 Arduino Uno

In the design of the system analog pins were selected as the arduino input and digital pin was selected as the arduino output pins.

Other important pins on the arduino board are shown in the table below.

AREF Analog Reference pin

GND(Digital side) Digital Ground

Vin Input voltage (external power source) 5V Regulated power to the microcontroller 3.3V 3.3V generated by the on-board FTDI chip

GND Ground

Table 3-1 Important pins in arduino

The pins on the arduino were selected as shown below.

Pin Connections Digital pin 8 LED Pin indicating Soggy soil Digital pin 9 LED Pin indicating Moist soil Digital pin 10 LED Pin indicating Dry soil

Analog Pin 4 Connection to Soil Moisture Sensor

VCC 5VDC

GND Ground

Table 3-2 Selected pins on arduino

LAMPIRAN II

(DATA SHEET SENSOR

HC-SR04)

DATA SHEET SENSOR HC-SR04

Ultrasonic Ranging Module HC - SR04 Product features:

Ultrasonic ranging module HC - SR04 provides 2cm - 400cm non-contact measurement function, the ranging accuracy can reach to 3mm. The modules includes ultrasonic transmitters, receiver and control circuit. The basic principle of work:

(1) Using IO trigger for at least 10us high level signal

(2) The Module automatically sends eight 40 kHz and detect whether there is a pulse signal back.

(3) IF the signal back, through high level , time of high output IO duration is the time from sending ultrasonic to returning. Test distance = (high level time×velocity of sound (340M/S) / 2,

Wire connecting direct as following:

5V Supply

The Timing diagram is shown below. You only need to supply a short 10uS pulse to the trigger input to start the ranging, and then the module will send out an 8 cycle burst of ultrasound at 40 kHz and raise its echo. The Echo is a distance object

that is pulse width and the range in proportion .You can calculate the range through the time interval between sending trigger signal and receiving echo signal.

Formula: uS / 58 = centimeters or uS / 148 =inch; or: the range = high level time * velocity (340M/S) / 2; we suggest to use over 60ms measurement cycle, in order to prevent trigger signal to the echo signal.

Picture. Timing Diagram

LAMPIRAN III

(DATA SHEET LCD)

DATA SHEET LCD

LCD (Liquid Crystal Display) screen is an electronic display module and find a wide range of applications. A 16x2 LCD display is very basic module and is very commonly used in various devices and circuits. These modules are preferred over seven segments and other multi segment LEDs. The reasons being: LCDs are economical; easily programmable; have no limitation of displaying special & even custom characters (unlike in seven segments), animations and so on.

A 16x2 LCD means it can display 16 characters per line and there are 2 such lines.

In this LCD each character is displayed in 5x7 pixel matrix. This LCD has two registers, namely, Command and Data.

The command register stores the command instructions given to the LCD. A command is an instruction given to LCD to do a predefined task like initializing it, clearing its screen, setting the cursor position, controlling display etc. The data register stores the data to be displayed on the LCD. The data is the ASCII value of the character to be displayed on the LCD. Click to learn more about internal

3 Contrast adjustment; through a variable resistor VEE

4 Selects command register when low; and data register when high

Read/write 6 Sends data to data pins when a high to low pulse is given Enable 7

8-bit data pins

DB0

8 DB1

9 DB2

10 DB3

11 DB4

12 DB5

13 DB6

14 DB7

15 Backlight VCC (5V) Led+

16 Backlight Ground (0V) Led-

LAMPIRAN IV

(PROGRAM ALAT)

PROGRAM

// ---

// Example NewPing library sketch that does a ping abo ut 20 times per second.

// ---

#include <NewPing.h>

#include <LiquidCrystal.h>

// initialize the library with the numbers of the interface pins LiquidCrystal lcd(2,3,4,5,6,7,8);

#define TRIGGER_PIN A4 // Arduino pin tied to trigger pin on the ultrasonic sensor.

#define ECHO_PIN A5 // Arduino pin tied to echo pin on the ultrasonic sensor.

#define MAX_DISTANCE 200 // Maximum distance we want to ping for (in centimeters). Maximum sensor distance is rated at 400-500cm.

NewPing sonar(TRIGGER_PIN, ECHO_PIN, MAX_DISTANCE); // NewPing setup of pins and maximum distance.

double a[3];

void setup() {

Serial.begin(9600); // Open serial monitor at 115200 baud to see ping results.

// set up the LCD's number of columns and rows:

lcd.begin(16, 2);

lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print("PROJEK AKHIR 2");

lcd.setCursor(0, 2 );

lcd.print("METROLOGI & INST");

delay(3000);

lcd.print("ALAT UKUR");

lcd.setCursor(4,1);

lcd.print("KETEBALAN");

delay(2000);

lcd.clear();

}

void loop() {

float uS = sonar.ping(); // Send ping, get ping time in microseconds (uS).

float jarak=(uS/US_ROUNDTRIP_CM);

//Serial.print(uS / US_ROUNDTRIP_CM); // Convert ping time to distance in cm and print result (0 = outside set distance range)

int tinggi=(32-jarak);

if (tinggi<-0.00) tinggi=0.00;

lcd.setCursor(3, 0);

lcd.print ("ketebalan");

lcd.setCursor(4, 1);

lcd.print (tinggi);

lcd.print (" cm ");

delay(2000);

lcd.clear();

}

Dalam dokumen RANCANGAN ALAT UKUR KETEBALAN KAYU DENGAN SENSOR HC-SR04 BERBASIS ARDUINO PROJEK AKHIR 2 STEVANY LOURENTIA BR BANGUN (Halaman 26-0)