PENDETEKSI KEBERADAAN IKAN
MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK
TUGAS AKHIR
Disusun untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan pada
Program Studi Strata Satu Teknik Komputer di Jurusan Teknik Komputer
Disusun oleh : Hendar Herdiansyah
10208800
Pembimbing :
Yeffry Handoko Putra, M.T Asep Solih Awalluddin, M.Si
JURUSAN TEKNIK KOMPUTER
FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER
UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA
BANDUNG
LEMBAR PENGESAHAN
PENDETEKSI KEBERADAAN IKAN
MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK
Disusun untuk memenuhi syarat kelulusan pada
Program Studi Sistem Komputer Strata Satu di Jurusan Teknik Komputer
Disusun oleh :
Hendar Herdiansyah (10208800)
Bandung, 24 Agustus 2009
Menyetujui,
Pembimbing I Pembimbing II
Yeffry Handoko Putra, M.T Asep Solih Awalluddin, M.Si NIP.4127.70.05.001 NIP. 4127.70.05.006
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Komputer
Wendi Zarman,M.Si
” ” ” ” ’
” ”
”Janganlah menyesal karena anda tidak mengerti,
Tapi menyesallah karena anda tidak belajar”
ABSTRACT
The developing of science and technology become means and chalange at once to make something easier and as easy as possible. The benefit of hardware and softwareis very useful. One of those benefit is the invention of ultrasonic wave. The applicaton that is often used by ultrasonic wave is distance measurement.
This in final task, the writer try to scheme and realize a tool that could detect the exist end of fish using ultrasonic wave. The tool is consist made of LV-MaxSonar EZ1 as sensor, PC (Personal Computer) as file manager and port serial as peripheral between tool an PC (Personal Computer). Basically, this tool will measure the detect there is or not of fish, where as the detected wasdone in the aquarium with the result of those detected could be shown by PC (Personal Computer). The detector exist of fish is using visual basic 6.0 program.
Ultrasonic sensor LV-MaxSonar EZ1 to radiate wave is 42KHz with detection objects from 0 inches to 254 inches (6,45 meters) . Sensor as detector exist of fish with simulation to employ pingpong ball as subtitute of fish . Ultrasonic wave to radiate sensor is not straight line, so that detection with potition sensor in side aquarium to be not stable. Visualisasi of this detector will be in the form of a graph and the radius value that is gotten from the ultrasonic sensor, and indicator lamp as an exist or not of fish in the surface, that will take the detect lightly.
ABSTRAK
Perkembangan teknologi dan ilmu pengetahuan yang semakin maju, menjadi sarana sekaligus tantangan untuk membuat sesuatu lebih mudah dan sedapat mungkin menjadi mudah. Pemanfaatan bidang hardware dan software-pun sangatlah besar. Salah satunya adalah dengan ditemukannya gelombang ultrasonik. Aplikasi yang sering digunakan oleh gelombang ultrasonik adalah untuk pengukuran jarak.
Pada tugas akhir ini penulis mencoba merancang dan merealisasikan suatu alat yang dapat mendeteksi keberadaan ikan menggunakan gelombang ultrasonik. Alat yang dibuat terdiri dari LV-MaxSonar EZ1 sebagai sensor, PC (Personal Computer) sebagai pengolah data dan port serial sebagai antarmuka antara alat dengan PC (Personal Computer). Pada dasarnya, alat ini akan mendeteksi ada atau tidak adanya ikan, dimana pendeteksian dilakukan pada aquarium dengan hasil dari pendeteksian tersebut dapat ditampilkan oleh PC (Personal Computer). Pendeteksi keberadaan ikan yang di buat menggunakan program visual basic 6.0
Sensor ultrasonik LV-MaxSonar EZ1 memancarkan gelombang 42KHz dengan mendeteksi jarak 0 inchi – 254 inchi (6,45 meter). Sensor akan mendeteksi keberadaan ikan dengan simulasi menggunakan bola pingpong sebagai pengganti ikan. Gelombang ultrasonik yang dipancarkan sensor tidak berupa garis lurus, sehingga untuk mendeteksi dengan posisi sensor pada sisi aquarium menjadi tidak stabil.Visualisasi pada pendeteksi ini akan berupa grafik dan nilai jarak yang diperoleh dari pembacaan sensor ultrasonik, dan lampu indikator sebagai ada atau tidak adanya ikan diatas permukaan air, sehingga akan memudahkan dalam mendeteksinya.
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum Wr. Wb.
Puji syukur Alhamdulilah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang senantiasa mencurahkan rahmat dan hidayat-Nya ke seluruh umat-Nya termasuk pada penulis. Sholawat serta panjatkan untuk junjungan kita Nabi Besar Muhammad SAW. Hanya dengan pertolongan Allah SWT sematalah penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Pendeteksi Keberadaan Ikan Menggunakan Sensor Ultrasonik”.
Adapun tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat bagi penulis untuk menyelesaikan studinya pada Jurusan Teknik Komputer Universitas Komputer Indonesia.
Dengan keterbatasan kemampuan dan pengetahuan yang ada penulis tidak akan dapat menyelesaikan tugas akhir ini tanpa peran serta pihak lain. Oleh karena itu ijinkanlah penulis untuk menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Wendi Zarman, M.Si., selaku Ketua Jurusan Teknik Komputer Universitas Komputer Indonesia dan selaku dosen wali.
2. Yeffry Handoko Putra, M.T., selaku dosen pembimbing I . 3. Asep Solih Awalluddin, M.Si., selaku dosen pembimbing II .
4. Agus Mulyana, S.Kom selaku Kordinator Lab. Elektronika Lanjut yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir dan terima kasih telah memberikan ijin untuk menggunakan Lab. Elektronikanya.
5. Orang Tua tercinta yang selalu mendorong dan memberikan motivasi sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
6. Saudara-saudaraku yang selalu memberikan motivasi agar Tugas Akhir ini cepat terselesaikan.
7. Teman-teman seperjuangan 2001 yang sama-sama masih berjuang .
8. Adik-adikku di Laboratorium Elektronika yang selalu menemani dalam mengerjakan tugas akhir ini.
Dalam pengerjaan tugas akhir ini, penulis telah berusaha semaksimal mungkin, walaupun demikian menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu penulis akan selalu menerima dengan tangan terbuka segala masukan yang diberikan. Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua untuk menambah ilmu pengetahuan. Semoga untuk mahasiswa berikutnya dapat menyusun tugas akhir lebih baik lagi.
Bandung, 24 Agustus 2009
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR JUDUL... i
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
ABSTRACT... iv
ABSTRAK ... v
KATA PENGANTAR ... vi
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR GAMBAR ... xi
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR LAMPIRAN ... xiv
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Identifikasi Masalah... 1
1.3 Tujuan ... 2
1.4 Batasan Masalah ... 2
1.5 Metodologi Penelitian ... 2
1.6 Sistematika Pembahasan ... 2
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Komunikasi Data ... 4
2.2 Teori Dasar Gelombang ... 5
2.3 Sensor Ultrasonik ... 7
2.3.1Karakteristik fisik gelombang ultrasonik ... 7
2.3.2Bahan Piezoelektrik ... 8
2.3.3Pola Radiasi Gelombang Ultrasonik ... 9
2.4 Pengiriman Data Tak Sinkron ... 10
2.5 Pengiriman Data Sinkron ... 11
2.6 Perbedaan Pengiriman Sinkron dan tak Sinkron ... 12
2.7 LV MaxSonar EZ-1 ... 12
2.8 Komunikasi Data Serial ... 13
2.8.2Tata Cara Komunikasi Data Serial ... 13
2.8.3 Konfigurasi Port Serial ... 15
2.9 LM7805 ... 21
2.10 Catu Daya ... 21
2.11 Software Visual Basic 6.0 ... 22
2.11.1 Pengaksesan Port Serial dengan Visual Basic 6.0 ... 26
2.11.2 Pengaksesan secara langsung melalui Register UART ... 29
BAB III PERANCANGAN SISTEM 3.1 Perancangan ... 30
3.1.1Perancangan Hardware ... 31
3.1.1.1Interface Port Serial ... 31
3.1.1.2Sensor Ultrasonik... 32
3.1.1.3Catu Daya ... 34
3.1.2Perancangan Perangkat Lunak ... 35
3.1.2.1Flowchart ... 35
3.1.2.2Perancangan pada Visual Basic 6.0 ... 37
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1 Pengujian Alat ... 40
4.1.1 Pengujian pertama (tanpa menggunakan obyek) ... 40
4.1.1.1.Pengujian dengan posisi sensor di tengah ... 40
4.1.1.2. Pengujian dengan posisi sensor di kanan ... 42
4.1.1.3. Pengujian dengan posisi sensor di kiri ... 43
4.1.2Pengujian kedua (menggunakan 1 obyek) ... 44
4.1.1.1.Pengujian dengan posisi sensor di tengah ... 44
4.1.1.2. Pengujian dengan posisi sensor di kanan ... 46
4.1.1.3. Pengujian dengan posisi sensor di kiri ... 47
4.1.3Pengujian ketiga (menggunakan 2 obyek)... 48
4.1.1.1.Pengujian dengan posisi sensor di tengah ... 48
4.1.1.2. Pengujian dengan posisi sensor di kanan ... 50
4.1.1.3. Pengujian dengan posisi sensor di kiri ... 51
4.2 Analisa ... 52
4.2.2.Analisa pengujian kedua (menggunakan 1 obyek) ... 54 4.2.3.Analisa pengujian ketiga (menggunakan 2 obyek)... 55
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ... 57 5.2 Saran ... 57
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Blok diagram model komunikasi sederhana ... 4
Gambar 2.2 Cara transmisi langsung ... 6
Gambar 2.3 Cara transmisi tidak langsung ... 7
Gambar 2.4 Pola Radiasi Gelombang Ultrasonik ... 9
Gambar 2.5 Aliran data tak sinkron... 11
Gambar 2.6 Alir data sinkron ... 11
Gambar 2.7 Sensor Ultrasonik LV-MaxSonar EZ-1 ... 12
Gambar 2.8 Pengiriman data serial... 14
Gambar 2.9 Konektor serial DB-9 pada bagian belakang CPU ... 15
Gambar 2.10 IC LM7805... 21
Gambar 2.11 Rangkaian catu daya ... 22
Gambar 2.12 Tampilan IDE Visual Basic ... 23
Gambar 2.13 Menu Bar/Toolbar... 24
Gambar 2.14 Toolbox... 24
Gambar 2.15 Project Window... 25
Gambar 2.16. Property Window... 25
Gambar 2.17 Form... 26
Gambar 2.18. Code Window... 26
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem... 30
Gambar 3.2 Proses Pendeteksi Keberadaan Ikan... 31
Gambar 3.3. Konfigurasi DB 9 ... 32
Gambar 3.4. Rangkaian LV-MaxSonar EZ1 ... 33
Gambar 3.5. Pin-pin LV-MaxSonar EZ-1 ... 33
Gambar 3.6 Rangkaian catu daya ... 34
Gambar 3.7 Kondensator elektrolit... 34
Gambar 3.8 IC LM7805... 34
Gambar 3.9 Flowchart pengiriman dan penerimaan data... 35
Gambar 3.10 Flowchart Visualisasi... 36
Gambar 3.11. Form Password... 37
Gambar 3.12 Form Loading... 37
Gambar 3.13 Form Menu Utama... 38
Gambar 3.15 Form Database... 39
Gambar 3.16 Form About... 39
Gambar 4.1 Bentuk pengujian tanpa objek (sensor di tengah)... 40
Gambar 4.2 Bentuk pengujian tanpa objek (sensor di kanan)... 42
Gambar 4.3 Bentuk pengujian tanpa objek (sensor di kiri)... 43
Gambar 4.4 Bentuk pengujian 1 objek (sensor di tengah)... 45
Gambar 4.5 Bentuk pengujian 1 objek (sensor di kanan)... 46
Gambar 4.6 Bentuk pengujian 1 objek (sensor di kiri)... 47
Gambar 4.7 Bentuk pengujian 2 objek (sensor di tengah)... 49
Gambar 4.8 Bentuk pengujian 2 objek (sensor di kanan)... 50
Gambar 4.9 Bentuk pengujian 2 objek (sensor di kiri)... 51
Gambar 4.10 Hasil perbandingan tanpa menggunakan objek ... . 53
Gambar 4.11 Bentuk gelombang ultrasonik... 54
Gambar 4.12 Hasil perbandingan menggunakan 1 objek ... 55
Gambar 4.13 Hasil perbandingan menggunakan 2 objek ... 56
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Konfigurasi pin dan nama sinyal konektor serial DB-9 ... 15
Tabel 2.2 Nama register yang digunakan beserta alamatnya... 16
Tabel 2.3 Angka Pembagi Clock pada IC UART... 17
Tabel 2.4 Rincian bit pada Interrupt Enable Register... 18
Tabel 2.5 Rincian bit pada Interrupt Identification Register ... 18
Tabel 2.6 Rincian bit pada Line Control Register ... 19
Tabel 2.7 Rincian bit pada Modem Kontrol Register ... 19
Tabel 2.8 Rincian bit pada Line Status Register... 20
Tabel 2.9 Rincian bit pada Modem Status Register... 20
DAFTAR LAMPIRAN
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Perkembangan teknologi dan ilmu pengetahuan yang semakin maju, menjadi sarana sekaligus tantangan untuk membuat sesuatu lebih mudah dan sedapat mungkin menjadi mudah. Pemanfaatan bidang hardware dan software-pun sangatlah besar. Salah satunya adalah dengan ditemukannya gelombang ultrasonik. Akibat berkembangnya dunia industri, kedokteran dan bidang yang lain maka penggunaan gelombang ultrasonik pun mengalami kemajuan pesat. Aplikasi yang sering digunakan adalah untuk pengukuran jarak, ultrasonografi (USG), pengukur jarak kamera, membuka pintu garasi dan lain-lain.
Aplikasi ultrasonik yang digunakan dalam tugas akhir ini pada dasarnya adalah mendeteksi ada atau tidak adanya ikan di atas permukaan air. Data dikirim dari sensor menggunakan kabel, kemudian akan ditampilkan melalui komputer, sehingga akan mempermudah para pencari ikan untuk mengetahui ada atau tidak adanya ikan di atas permukaan air. Alat ini dilengkapi dengan sensor ultrasonik (LV-MaxSonar EZ1), dengan sensor ini dapat mendeteksi jarak 0 inchi – 254 inchi (6,45 meter). Hal ini dimaksudkan untuk mempermudah para pencari ikan dalam mendeteksinya (mendeteksi ikan).
Judul atau materi di atas yang akan dikembangkan, didasari oleh kebutuhan dalam pemanfaatan sarana para nelayan untuk mendapatkan tangkapannya. Sesuai dengan topik yang akan diangkat, memberi judul pada tugas akhir ini yaitu “Pendeteksi Keberadaan Ikan Menggunakan Sensor Ultrasonik”.
1.2.Identifikasi Masalah
Permasalahan yang akan dibahas pada skripsi ini adalah :
1. Bagaimana merancang alat untuk mengetahui ada atau tidak adanya ikan, baik secara hardware maupun software.
2. Bagaimana sensor ultrasonik dapat membaca obyek di atas permukaan air.
1.3.Tujuan
Tujuan yang ingin dicapai dalam tugas akhir ini adalah Merancang pengiriman data dengan memanfaatkan LV-MaxSonar EZ1 sebagai sensor ultrasonik untuk mengetahui ada atau tidak adanya ikan di atas permukaan air.
1.4.Batasan Masalah
Batasan masalah dari perancangan ini, yaitu :
1. Pengambilan sampling atau data dari sensor dilakukan setiap 1 detik.
2. Alat yang dibuat hanya mengetahui ada atau tidak adanya ikan di atas permukaan air.
3. Simulasi menggunakan bola pingpong sebagai pengganti ikan 4. Rentang sensor adalah 6 inci – 254 inci dengan ketelitian 1 inci. 5. Antarmuka alat dengan PC menggunakan port serial.
6. Uji coba akan dilakukan menggunakan aquarium dengan tinggi 26 cm, panjang 35,5 cm, lebar 22 cm.
7. Pemrograman Pada PC menggunakan Visual Basic 6.0.
1.5.Metodologi Penelitian
Metodologi penelitian yang digunakan adalah exsperimental dengan tahapan sebagai berikut :
1.Studi Pustaka, yaitu melakukan penelitian dengan mempelajari literatur yang berhubungan dengan pembuatan tugas akhir dengan melakukan browsing di Internet, penelusuran buku dan jurnal terkait
2.Perancangan sistem yang mencakup perhitungan komponen, perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak.
3.Pengembangan sistem yang berupa realisasi rangkaian perangkat keras.
4.Uji coba sistem, berupa pengujian parameter-parameter sistem dengan alat ukur dan dengan perangkat lunak.
5.Analisis.
1.6Sistematika Pembahasan
1. BAB I : Pendahuluan
Pendahuluan menguraikan secara singkat identifikasi masalah, latar belakang, tujuan, batasan masalah dan sistematika pembahasan.
2. BAB II : Landasan Teori
Landasan teori berisi pembahasan secara garis besar tentang komunikasi serial,
sensor ultrasonik (LV-Maxsonar EZ1) dan teori pendukung mengenai dasar-dasar dari perangkat-perangkat yang digunakan.
3. BAB III : Perancangan Sistem
Perancangan sistem membahas tentang perencanaan sistem yang dibangun, meliputi pembuatan perangkat lunak dan perangkat keras secara keseluruhan. 4. BAB IV : Pengujian dan Analisa
Pengujian dan analisa berisi analisa hasil dari alat yang dibuat, kegagalan serta penyebab kegagalan tersebut.
5. BAB V : Kesimpulan dan Saran
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1.Komunikasi data
Prinsip dasar dari sistem komunikasi data adalah suatu cara untuk sebuah
pertukaran data dari kedua pihak. Pada Gambar 2.1 dijelaskan sebuah contoh sistem
komunikasi data sederhana.
Gambar 2.1. Blok diagram model komunikasi sederhana
Pada diagram model komunikasi data sederhana dapat dijelaskan :
1. Sumber (Source) : Alat ini membangkitkan data sehingga dapat ditransmisikan. 2. Pengirim (Transmitter) : Pada bagian ini data yang dibangkitkan dari sistem
sumber tidak ditransmisikan secara langsung dalam bentuk aslinya namun pada
sebuah transmitter cukup memindahkan informasi dengan menghasilkan sinyal elektromagnetik yang dapat ditransmisikan dengan beberapa sistem transmisi
berurutan.
3. Media Transmisi (Transmission media) : Merupakan jalur transmisi tunggal yang menghubungkan antara sumber dan tujuan.
4. Penerima (Receiver) : Pada bagian ini sinyal dari pengirim diterima dari sistem transmisi dan memindahkan bentuk sinyal elekromagnetik menjadi digital yang
dapat ditangkap oleh tujuan.
5. Tujuan (Destination) : Alat ini menerima data yang dihasilkan oleh penerima. Dalam sebuah transmisi data dapat berupa simplex yaitu sinyal ditransmisikan hanya pada satu arah, half duplex yaitu kedua stasiun dapat mentransmisikan, namun hanya satu pada saat yang sama, full duplex yaitu kedua stasiun bisa mentransmisikan secara bersamaan.
Transmisi data terjadi antara transmitter dan receiver melalui beberapa media transmisi. Media transmisi dapat digolongkan sebagai transmisi dengan panduan
komunikasi berada dalam bentuk gelombang elektromagnetik . Dengan guided media, gelombang dikendalikan melalui jalur fisik, sedangkan pada unguided media
menyediakan alat untuk mentransmisikan gelombang elektromagnetik namun tidak
mengendalikannya.
2.2.Teori Dasar Gelombang
Gelombang adalah suatu gejala terjadinya penjalaran suatu gangguan melewati
suatu medium, dimana setelah gangguan itu lewat keadaan medium akan kembali ke
keadaan semula, seperti sebelum gangguan itu datang (Amoranto Trisnobudi, 2000).
Berdasarkan medium perambatannya, gelombang dikelompokkan menjadi 2 yaitu:
1. Gelombang Mekanik
Merupakan gelombang yang merambat dalam medium yang bersifat elastis,
seperti gelombang bunyi, gelombang pada permukaan air dan gelombang pada
tali.
2. Gelombang Elektromagnetik
Merupakan gelombang yang tidak memerlukan medium dalam perambatannya
karena dapat merambat diruang hampa dan perubahan yang diakibatkan
bukanlah perubahan mekanik, seperti gelombang radio, sinar infra merah, dan
sinar ultra violet.
Gelombang akustik adalah gelombang yang terjadi karena adanya getaran
mekanik perantara (padat, cair, dan gas). Berdasarkan frekuensi kerjanya, gelombang
akustik dapat dikelompokan menjadi 3 yaitu:
1 Gelombang Infrasonik
Merupakan gelombang akustik yang mempunyai frekuensi lebih kecil dari 20
Hz. Frekuensi gelombang infrasonik ini sangat rendah sehingga tidak terdengar
oleh manusia.
2 Gelombang Sonik
Merupakan gelombang akustik yang mempunyai daerah frekuensi antara 20 Hz
sampai 20 KHz. Gelombang sonik dapat terdengar oleh manusia.
3. Gelombang Ultrasonik
Merupakan gelombang akustik yang mempunyai frekuensi diatas 20 KHz.
Frekuensi gelombang ultrasonik ini sangat tinggi sehingga tidak terdengar oleh
Dalam pengukuran untuk menentukan kualitas dan kuantitas suatu bahan dengan
menggunakan gelombang ultrasonik, dikenal tiga macam metode pengukuran yaitu:
1. Metode Resonansi
Prinsip dasar dari metode ini adalah berdasarkan terjadinya frekuensi resonansi
pada suatu bahan, dimana jika sistem dalam keadaan resonansi maka akan
terjadi gelombang berdiri pada bahan tersebut. Biasanya metode ini digunakan
untuk mengukur ketebalan suatu bahan.
2. Metode Intensitas
Prinsip utama dari metode intensitas adalah mengukur besarnya intensitas
gelombang ultrasonik yang diterima setelah melewati bahan. Sehingga
berdasarkan pengurangan ini dapat diketahui terjadinya cacat didalam bahan.
3. Metode Waktu Tempuh
Prinsip utama dari metode waktu tempuh adalah dengan cara mengukur waktu
tempuh gelombang ultrasonik didalam bahan. Ditinjau berdasarkan cara
perambatan gelombang ultrasonik yang melalui suatu bahan, dapat
diklasifikasikan menjadi dua cara yaitu:
a. Cara Langsung
Cara langsung merupakan cara dimana penempatan transduser pengirim dan
penerima saling berhadapan seperti yang diperlihatkan dalam gambar 2.2.
Cara ini lebih umum digunakan untuk menentukan kualitas dan homogenitas
bahan.
b. Cara Pantulan
Merupakan cara yang memanfaatkan peristiwa pantulan gelombang pada
permukaan sampel bahan yang akan diuji. Cara ini memungkinkan
penggunaan satu buah transduser saja yang berfungsi sebagai pemancar dan
penerima sekaligus.
Gambar 2.3. Cara transmisi tidak langsung
Metode waktu tempuh biasanya digunakan untuk mengukur suatu jarak atau kedalaman,
yaitu dengan menggunakan rumus :
2
pantul Waktu suara
Kec.
Jarak= × ………..……….(1)
2.3.Sensor Ultrasonik
Sensor ultrasonik yaitu suatu alat yang berfungsi mengukur besaran jarak dan
kecepatan dan sensor ini tidak langsung dapat masuk ke mikrokontroller karena perlu
penyesuaian besaran tegangan dan lain-lainnya maka dikondisikan dulu sinyalnya
dibagian pengkondisi sinyal (signal conditioner), sehingga levelnya sesuai atau dapat dimengerti oleh bagian input mikrokontroller atau prosessor lainnya.
2.3.1.Karakteristik fisik gelombang Ultrasonik
Gelombang ultrasonik adalah gelombang yang timbul akibat getaran mekanik
dengan frekuensi diatas batas ambang pendengaran manusia yakni diatas 20 Khz. Jika
gelombang bolak-balik terjadi terus menerus secara periodik maka akan menghasilkan
berada pada titik-titik yang sama pada gelombang tersebut akan berada dalam fase yang
sama.
Jarak antara dua nilai puncak gelombang yang berurutan (gelombang
transversal) atau jarak dari dua bagian pemampatan gelombang yang berurutan (gelombang longitudinal) disebut panjang gelombang (λ). Waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu gelombang penuh atau waktu yang ditempuh sepanjang
gelombang tersebut disebut periode (T). hubungan antara panjang gelombang dengan
periode ini adalah :
λ = c . T……….(2)
freukuensi gelombang (f) adalah banyaknya getaran yang terjadi persatuan waktu
periode sehingga persamaan 2 dapat juga ditulis dalam bentuk frekuensi terhadap laju
gelombang bunyi dalam medium (c) yakni :
λ = c / f ………...………..(3)
Besarnya panjang gelombang ini sangat penting untuk menentukan batas
resolusi pencitraan sistem. Dua bentuk struktur yang berdekatan panjang gelombangnya
tidak bisa diidentifikasikan secara terpisah pada pencitraan ultrasonik.
Gelombang ultrasonik berasal dari suatu tranduser ultrasonik. Tranduser
ultrasonik ini biasanya terbuat dari piezoelektrik yang akan mengubah energi listrik menjadi energi akustik. Energi akustik ini kemudian diradiasikan ke dalam medium
didepannya. Pola radiasi dari berkas gelombangnya tergantung pada ukuran tranduser
dan panjang gelombangnya. Bahan piezoelektrik yang digunakan untuk membuat tranduser ultrasonik dan pola radiasi yang dihasilkan masing-masing akan dijelaskan di
bawah ini:
2.3.2.Bahan Piezoelektrik
Bahan Piezoelektrik adalah suatu bahan yang bila mendapat tekanan (piezo), maka pada kedua permukaannya akan timbul muatan listrik (elektrik). Oleh karena bahan tersebut juga merupakan kapasitor dengan konstanta dielektrik tertentu, maka
efek piezoelektrik langsung. Sebaliknya bila kedua permukaan bahan piezoelektrik
diberi tegangan listrik, maka akan timbul tekanan pada kedua permukaannya. Oleh
karena bahan piezoelektrik juga merupakan bahan elastik dengan modus elastisitas tertentu, maka tebal bahan ini akan berubah. Peristiwa ini disebut efek piezoelektrik
balik. Bila tegangan listrik yang diberikan merupakan tegangan sinusoidal dengan frekuensi tertentu, maka kedua permukaannya akan bergetar dengan frekuensi yang
sama. Kedua efek diatas menyebabkan tranduser ultrasonik dapat dipakai baik sebagai
pemancar (transmitter) maupun sebagai penerima (reciver). Bahan-bahan alam yang bersifat piezoelektrik adalah kuarsa, Garam Rochelle, dan Tourmaline. Sedangkan bahan-bahan buatan manusia adalah Barium Titanate, Lead Circonate-titanate, dan
Lead Metaniobate.
2.3.3.Pola Radiasi Gelombang Ultrasonik
Pola radiasi yang dipancarkan oleh suatu tranduser ultrasonik ke medium yang
berada didepannya tergantung pada diameter tranduser dan panjang gelombangnya,
sehingga tranduser yang sama dapat mempunyai pola radiasi yang berbeda bila
memancarkan gelombang ultrasonik ke medium yang berlainan. Pola radiasi suatu
tranduser ultrasonik merupakan gabungan antara gelombang bidang datar (bergerak
hanya ke satu arah) dan gelombang bola (bergerak ke segala arah) seperti ditunjukkan
pada gambar 2.4.
N
D Φ/2 Berkas Gelombang
Φ/2
Gambar 2.4. Pola Radiasi Gelombang Ultrasonik
Terlihat disini bahwa dari permukaan tranduser sampai jarak tertentu, yang
disebut medan dekat (near zone, Fresnel zone), gelombang ultrasonik yang dipancar merupakan gelombang bidang datar. Oleh karena luas berkas gelombangnya tidak
berubah, maka sepanjang medan dekat intensitasnya tidak berubah. Sifat di dalam
digunakan untuk menentukan letak cacat di dalam bahan. Panjang medan dekat ini
dapat dihitung dari :
………...(4) 4λ 2
D N =
Diluar medan dekat yang disebut medan jauh (far zone, Fraunhofer zone), gelombang ultrasonik akan menyebar seperti gelombang bola sehingga intensitasnya
berkurang, yaitu berbanding terbalik dengan kuadrat jarak. Sifat di dalam medan jauh
ini, menyebar dengan penurunan intensitas yang teratur, dapat dimanfaatkan untuk
menentukan ukuran cacat di dalam bahan. Besarnya sudut penyebarannya dapat
dihitung dari :
…………..……...(5)
D Sin φ 1,22λ
2 =
=
Bila diameternya besar, maka medan dekatnya panjang dan sudut penyebarannya
kecil. Demikian juga jika panjang gelombangnya pendek atau frekuensinya tinggi akan
menghasilkan berkas gelombang yang lurus dan panjang. Berkas gelombang seperti ini
berguna sekali untuk mendeteksi cacat yang terletak jauh di dalam bahan. Sebaliknya
jika diameternya kecil dan frekuensinya rendah, maka berkasgelombangnya menyebar
dengan medan dekat yang pendek. Berkas gelombang seperti ini berguna sekali untuk
menentukan ukuran cacat yang terletak di dekat permukaan. Pemilihan besarnya
frekuensi masih ditentukan oleh absorbsi bahan.
2.4.Pengiriman data tak sinkron
Pengiriman data tak sinkron, setiap karakter dikirimkan sebagai suatu kesatuan
bebas, yang berarti bahwa waktu antara pengiriman sebagai bit terakhir dari sebuah
karakter dan bit pertama dari karakter berikutnya tidak tetap. Pengiriman data tak
sinkron lebih sederhana dibandingkan pengiriman sinkron, karena hanya di dalam
penerima dan tetap dijaga agar sesuai dengan detak pengiriman yang menggunakan bit
Gambar 2.5. Aliran data tak sinkron
Pengiriman data tak sinkron banyak dipakai karena sederhana dan murah. Tetapi
hanya cocok untuk rangkaian data berkecepatan rendah karena dua alasan :
1. Efisiensi pengiriman menjadi berkurang dengan bertambahnya panjang kabel.
2. Detak penerima yang bekerja bebas hanya akan memenuhi persyaratan
sinkronisasi apabila bekerja pada kecepatan rendah.
2.5.Pengiriman data sinkron
Pada pengiriman data sinkron sejumlah blok data dikirimkan secara kontinu
tanpa bit awal atau bit akhir. Detak pada penerima dioperasikan secara berulang-ulang
dan dikunci agar sesuai dengan detak pada pengirim.
Gambar 2.6. Aliran data sinkron
Untuk mendapatkan keadaan yang sesuai, informasi pendetakan harus
dikirimkan lewat jalur bersama-sama dengan data memanfaatkan metode penyandian
tertentu sehingga informasi pendetakan dapat diikutsertakan, atau dengan menggunakan
modem yang menyandikan informasi pendetakan selama proses modulasi.
Penerima harus memulai pencacah pada tengah-tengah bit pertama dari karakter
pertama, jika akan timbul kesalahan pada isyarat yang diterima. Setelah penyesuaian bit,
penerima harus tahu pada kelompok mana bit tersebut akan membentuk karakter
(penyesuaian karakter). Penerima harus mamantau data yang diterima setiap bit sampai
himpunan bit mana yang membentuk karakter pertama dikirimkan. Maka karakter
berikut dengan mudah dapat dikenali.
2.6.Perbedaan pengiriman sinkron dan tak sinkron
Setiap byte yang diterima dibedakan dengan bit awal dan bit akhir, karena detak penerima selalu dimulai kembali setelah satu karakter diterima atau dengan kata lain
detak panerima hanya akan berjalan pada saat ada isyarat data yang akan diterima dan
hanya perlu pada keadaan sinkron untuk selang waktu 8 bit, maka penyesuaian bit juga
bukan merupakan persoalan besar.
Pengiriman sinkron lebih dapat bekerja pada laju yang lebih tinggi dibandingkan
pengiriman tak sinkron. Karena data biasanya dikirim tanpa pembatas, diperlukan
adanya buffering baik pada pengirim maupun penerima. Laju pengiriman dapat diubah dengan mengubah detak pengiriman dan kecepatan data pada waktu yang sama.
2.7.LV-MaxSonar EZ-1
LV-MaxSonar EZ-1 merupakan produk Maxbotix yang dapat mendeteksi obyek dalam jarak 0 inci – 254 inci (6,45 meter diudara). LV-MaxSonar EZ-1 ini dapat mengukur jarak obyek tersebut dengan ketelitian jarak minimum deteksi 1 inci untuk
jarak 6 inci – 254 inci, artinya jarak minimum yang dideteksi oleh LV-MaxSonar EZ-1
adalah 6 inci, sehingga obyek yang berjarak 0 – 6 inci akan dianggap berjarak 6 inci.
Kelebihan sensor ini adalah tersedia berbagai jenis keluaran, antara lain : pulse width,
tegangan analog, dan UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter). Berikut adalah Gambar 2.7. untuk sensor ultrasonik LV-MaxSonar EZ-1.
Konfigurasi pin LV-MaxSonar EZ-1 adalah sebagai berikut :
1. GND : Saluran ground.
2. +5 : Vcc.
3. TX : Merupakan saluran output dengan keluaran berupa serial (UART)
dengan format ASCII. Output diawali dengan kapital ‘R’, diikuti 3
buah karakter ASCII yang menyertakan jarak dalam inci dan diakhiri
dengan ASCI 13. dengan baudrate 9600, 8 bit, noparity dan jumlah bit
stop 1.
4. RX : Digunakan untuk menerima data.
5. AN : Merupakan saluran output, dimana keluarannya berupa tegangan analog
dengan skala (Vcc/512) per inci.
6. PW : Merupakan saluran output, dimana keluarannya berupa pulsa dengan
skala 147μS per inci.
7. BW : Berfungsi sebagai pengontrol pengiriman data serial pada pin TX. Jika
pin BW berkondisi high maka pin TX akan mengirimkan data serial.
2.8.Komunikasi Data Serial 2.8.1.Metode arah komunikasi
Dalam suatu sistem komunikasi dikenal 3 jenis arah komunikasi yaitu:
1. Arah komunikasi Simplex (satu arah)
Yaitu suatu sistem yang berkomunikasi dalam satu arah saja yang dimana hanya
memiliki salah satu bagian saja, contohnya Informasi Radio, TV dan lain-lain.
2. Arah komunikasi Half duplex (dua Arah)
Yaitu suatu sistem yang berkomunikasi dalam dua arah tetapi dilakukan secara
bergantian sehingga salah satu perangkat dapat berfungsi sebagai penerima atau
pemancar saja, contohnya Radio walky talky, Radio CB, dan lain-lain. 3. Arah komunikasi Full duplex (dua Arah)
Yaitu suatu sistem yang berkomunikasi dalam dua arah secara langsung atau
bersamaan, sebagai contoh Telepon, Handphone, dan lain-lain.
2.8.2.Tata Cara Komunikasi Data Serial
Dikenal dua cara komunikasi data secara serial, yaitu komunikasi data serial
secara sinkron dan komunikasi data serial secara asinkron. Pada komunikasi data serial
serial secara asinkron, clock tidak dikirimkan bersama data serial, tetapi dibangkitkan
secara sendiri-sendiri baik pada sisi pengirim (transmitter) maupun pada sisi penerima (receiver). Pada IBM PC (personal computer) kompatibel port serialnya termasuk jenis asinkron. Komunikasi data serial ini dikerjakan oleh UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter). IC UART dibuat khusus untuk mengubah data paralel menjadi data serial dan menerima data serial menjadi data paralel.
Pada UART, kecepatan pengiriman data (baudrate) dan fase clock pada sisi
transmitter dan pada sisi receiver harus sinkron. Untuk itu diperlukan sinkronisasi antara transmitter dan receiver. Hal ini dilakukan oleh bit start dan bit stop. Ketika saluran tansmisi dalam keadaan idle, output UART adalah dalam keadaan logika ‘1’. Ketika transmitter ingin mengirimkan data, output UART akan diset dulu kelogika ‘0’ untuk waktu 1 bit. Sinyal ini pada receiver akan dikenali sebagai sinyal start yang digunakan untuk mensinkronkan fase clocknya sehingga sinkron dengan fase clock
transmitter, selanjutnya data akan dikirimkan secara serial dari bit paling rendah (bit 0) sampai bit tertinggi. Selanjutnya akan dikirim sinyal stop sebagai akhir dari pengiriman data serial.
Berikut adalah contoh pengiriman karakter B2 heksa atau 10110010 biner tanpa
bit paritas. Dapat terlihat pengiriman data diawali dengan bit ‘start’ lalu data B2 heksa dan diakhiri dengan bit ’stop’ sebagai akhir dari pengiriman.
Gambar 2.8. Pengiriman data serial
Kecepatan transmisi (baudrate) dapat dipilih bebas dalam rentang tertentu.
Baudrate yang umum dipakai adalah 110, 135, 150, 300, 600, 1200, 2400 dan 9600 (bit/detik). Dalam komunikasi data serial, boudrate dari kedua alat yang berhubungan harus diatur pada kecepatan yang sama, selanjutnya harus ditentukan panjang data (6, 7
atau 8 bit), paritas (genap, ganjil atau tanpa paritas), dan jumlah bit stop (1, 1.5 atau 2
2.8.3.Konfigurasi Port Serial
Gambar 2.9 merupakan konektor port serial DB-9 pada bagian belakang
komputer. Pada komputer IBM PC kompatibel biasanya akan ditemukan dua konektor port serial DB-9 yang biasa dinamai COM1 dan COM2, terlihat pada Gambar 2.9 Port
serial DB-9 terdapat 9 pin yang mempunyai fungsi yang berbeda, konfigurasi pin DB-9
dapat dilihat pada Tabel 2.1
Gambar 2.9. Konektor serial DB-9 pada bagian belakang CPU
Pada PC terdapat 2 macam konektor RS232 yaitu jenis 25 pin dan jenis 9 pin. Adapun
sinyal dari pin-pin tersebut berisikan data yang dapat diperhatikan pada table berikut ini:
Tabel 2.1.. Konfigurasi pin dan nama sinyal konektor serial DB-9
Nomor
Pin
Nama
Sinyal
Direction Keterangan
1 DCD In Data Carrier Detect / Received Line Singnal Detect
2 RxD In Receive Data
3 TxD Out Transmit Data
4 DTR Out Data Terminal Ready
5 GND - Ground
6 DSR In Data Set Ready
7 RST Out Request to Send
8 CST In Clear to Send
Keterangan mengenai fungsi saluran RS232 pada konektor DB-9 adalah sebagai
berikut:
1. Received line signal detect, dengan saluran ini DCE memberitahukan ke DTE bahwa terminal masukkan ada data masuk.
2. Receive data, digunakan DTE untuk menerima data dari DCE
3. Transmit data, digunakan DTE untuk mengirimkan data dari DCE.
4. Data terminal ready, pada saluran ini DTE memberitahukan kesiapan terminalnya.
5. Signal ground, sebagai saluran ground.
6. DCE ready, sinyal aktif pada saluran ini menunjukan bahwa DCE sudah siap.
7. Reques to send, dengan saluran ini DCE diminta mengirim data oleh DTE.
8. Clear to send, dengan saluran ini DCE memberitahukan bahwa DTE boleh mulai mengirimkan data.
9. Ring indication, pada saluran ini DCE memberitahu ke DTE bahwa sebuah station menghendaki hubungan dengannya.
Untuk dapat menggunakan port serial harus mengetahui alamatnya dulu. Base Address COM1 terdapat pada alamat 1016 (3F8h) dan COM2 terdapat pada alamat 760 (2F8h). Alamat tersebut adalah alamat yang secara umum digunakan, tergantung dari
komputer yang digunakan. Tepatnya bisa dilihat pada peta memori tempat menyimpan
alamat tersebut, yaitu memori 0000.0400h untuk base address COM1 dan memori 0000.0402 untuk base address COM2.
Setelah diketahui base address nya, maka dapat ditentukan alamat register-register yang akan digunakan untuk komunikasi port serial ini, register-register yang digunakan
tersebut dapat dilihat pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2. Nama register yang digunakan beserta alamatnya Nama Register COM 1 COM 2
TX Buffer 3F8h 2F8h
RX Buffer 3F8h 2F8h
Baud rate Devisor Latch LSB 3F8h 2F8h
Baud rate Devisor Latch MSB 3F9h 2F9h
Interupt Identifikation Register 3FAh 2Fah
Line Control Register 3FBh 2FBh
Modem Control Register 3FCh 2FCh
Line Status Register 3FDh 2FDh
Modem Status Register 3FEh 2Feh
Keterangan mengenai fungsi register-register tersebut adalah sebagai berikut :
1. TX Buffer, digunakan untuk menampung dan menyimpan data yang akan dikirim ke port serial.
2. RX Buffer, digunakan untuk menampung dan menyimpan data dari DCE.
3. Boud Rate Divisor Latch LSB, digunakan untuk menampung byte bobot rendah untuk pembagi clock pada IC UART agar didapat baud rate yang tepat.
4. Boud Rate Divisor Latch MSB, digunakan untuk menampung byte bobot rendah untuk pembagi clock pada IC UART sehingga total angka pembagi adalah 4 byte yang dapat dipilih dari 0001h sampai FFFFh. Berikut ini adalah tabel angka
pembagi yang sering digunakan.
Tabel 2.3. Angka Pembagi Clock pada IC UART Baud Rate (bit/detik) Angka Pembagi
300 0180H
600 0C00H
1200 0060H
1800 0040H
2400 0030H
4800 0018H
9600 000CH
Sebagai catatan, Register Boud Rate Divisor Latch ini bisa diisi jika bit 7 pada
Register Line Control Register diisi 1.
Tabel 2.4. Rincian bit pada Interrupt Enable Register Nomor Bit Keterangan
0 1 : Interrupsi akan diaktifkan jika meneima data
1 1 : Interrupsi akan diaktifkan jika register Tx
kosong
2 1 : Interrupsi diaktifkan jika ada perubahan
keadaan pada Line Status Register
3 1 : Interrupsi diaktifkan jika ada perubahan
keadaan pada Status Register
4, 5, 6, 7 Diisi 0
6. Interrupt Identification Register, digunakan untuk menentukan urutan prioritas interrupsi. Berikut adalah tabel rincian bit pada Interrupt Identification Register.
Tabel 2.5. Rincian bit pada Interrupt Identification Register Nomor Bit Keterangan
0 0 : Interrupsi menunggu
1 : No Interrupt pending
1 dan 2 00 : Prioritas tertinggi oleh Line Status Register
01 : Prioritas tertinggi oleh Register Rx jika
menerima data
10 : Prioritas tertinggi oleh Register Tx jika telah
kosong
11 : Prioritas tertinggi oleh Modem Status
Register
3, 4, 5, 6, 7 Diisi 0
7. Line Control Register, digunakan untuk menentukan jumlah bit data, jumlah bit
Tabel 2.6. Rincian bit pada Line Control Register Nomor Bit Keterangan
0 dan 1 Jumlah bit data
00 : jumlah bit data adalah 5
01 : jumlah bit data adalah 6
10 : jumlah bit data adalah 7
11 : jumlah bit data adalah 8
2 Bit stop
0 : jumlah bit stop adalah 1
1 : jumlah bit stop adalah 1,5 untuk bit data dan 2
untuk 6 hingga 8 bit data
3 Bit paritas
0 : tanpa paritas
1 : dengan paritas
4 0 : paritas ganjil
1 : paritas genap
5 1 : bit paritas ikut dikirimkan (stick parity) 6 0 : set break control tidak diaktifkan
1 : set break control diaktifkan
7 0 : baud rate divisor tidak dapat diakses 1 : baud rate divisor dapat diakses
8. Modem Control Register, digunakan untuk mengatur saluran pengatur modem terutama saluran DTR dan saluran RST. Berikut ini tabel rincian bit pada
Modem Control Register.
Tabel 2.7. Rincian bit pada Modem Kontrol Register Nomor bit Keterangan
0 Bit DTR
0 : saluran DTR diaktifkan (aktif 0)
1 : saluran DTR dibuat normal (tidak aktif)
1 Bit RST
1 : saluran RST dibuat normal (tidak aktif)
2 Bit OUT1, digunakan untuk penghubung ke perangkat lain,
dapat dibuat logika high atau logika low. Secara normal tidak digunakan
3 Bit OUT2, digunakan untuk penghubung ke perangkat lain,
dapat dibuat logika high atau logika low
4 0 : Loop back internal diaktifkan 1 : Loop back internal tidak diaktifkan 5, 6, 7, Diisi 0
9. Line Status Register, digunakan untuk menampung bit-bit yang menyatakan keadaan penerimaan atau pengiriman data dan status kesalahan operasi. Berikut
adalah tabel rincian bit pada Line Status Register.
Tabel 2.8. Rincian bit pada Line Status Register Nomor bit Keterangan
0 1 : menyatakan adanya data masuk pada buffer Rx 1 1 : data yang masuk mengalami overrun
2 1 : terjadi kesalahan pada bit parity
3 1 : terjadi kesalahan framing
4 1 : terjadi break Interrupt
5 1 : menyatakan bahwa register Tx telah kosong
6 1 : menyatakan bahwa Transmitter Shift Register
7 Diisi 0
10.Modem Status Register, digunakan untuk menampung bit-bit yang menyatakan status dari saluran hubungan dengan modem. Berikut ini tabel rincian bit pada
Modem Status Register.
Tabel 2.9. Rincian bit pada Modem Status Register
Nomor bit Keterangan
0 1 : menyatakan adanya perubahan keadaan di saluran
1 1 : menyatakan adanya perubahan keadaan di saluran
Data Set Ready (DSR)
2 1 : menyatakan adanya perubahan keadaan di saluran
Ring Indicator (RI) dari low ke high
3 1 : menyatakan adanya perubahan di saluran Receive Line Signal Detect (DCD)
4 1 : menyatakan saluran Clear to Send (CST) sudah dalam keadaan aktif
5 1 : menyatakan saluran Data Set Ready (DSR) sudah dalam keadaan aktif
6 1 : menyatakan bahwa saluran Ring Indocator (RI) sudah dalam keadaan aktif
7 1 : menyatakan bahwa saluran Receive Line Signal Detect (DCD) sudah dalam keadaan aktif
2.9.LM7805
IC ini mempunyai tiga kaki yang digunakan sebagai komponen pendukung dari
Vcc untuk menghasilkan tegangan 5V. IC regulator ini berfungsi untuk menstabilkan tegangan 5V dan dapat bekerja dengan baik jika tegangan input (Vin) lebih besar dari pada tegangan output (Vout). Biasanya perbedaan tegangan input dengan output yang direkomendasikan tertera pada datasheet komponen tersebut. Contoh LM7805 diperlihatkan pada Gambar 2.10
Gambar 2.10.IC LM7805
2.10.Catu Daya
Tegangan keluaran dari transformator yang masih dalam bentuk tegangan
bolak-balik (AC) akan disearahkan oleh penyearah setengah gelombang. Sebelum tegangan
(ripple). Komponen penapis digunakan kapasitor polar. Konsep dasar kerja kapasitor polar ini untuk menyimpan muatan-muatan listrik (Q), sehingga jika diberi tegangan
kapasitor tersebut akan terisi namun tidak seketika penuh muatan, sebaliknya ketika
kapasitor membuang muatan dengan diberikan beban (R) tidak seketika muatan kosong,
tapi meluruh terhadap waktu dari besarnya kapasitansi dan resistor akan terpakai sesuai
besar beban yang diberikan. Konstanta waktu pengisian sangatlah penting untuk
pemangkas rippel. Besarnya muatan kapasitor menentukan agar rangkaian tetap stabil. Untuk meregulasi tegangan digunakan regulasi positif yaitu regulator tegangan 5
Volt (LM7805). Dari hasil pengukuran tegangan keluaran setelah terlegulasi adalah 5,02
Volt.
Gambar 2.11. Rangkaian catu daya
2.11.Software Visual Basic 6.0
Perancangan software dititik beratkan pada pembangunan sebuah program
interface yang user friendly dan yang terpenting adalah software harus mampu berkomunikasi dengan hardware sehingga dapat menyampaikan informasi yang sesuai. Pada sistem ini software yang digunakan adalah Visual Basic 6.0.
Bahasa pemrograman adalah bahasa yang dimengerti oleh object untuk melakukan tugas-tugas tertentu, salah satu contoh bahasa Visual Basic. Bahasa pemrograman Visual Basic yang dikembangkan oleh Microsoft sejak tahun 1991 merupakan pengembangan dari pendahulunya yaitu bahasa pemrograman BASIC
(Baginners All-purpose Symbolic Instruction Code) yang dikembangkan pada era 1950-an. Visual Basic merupakan salah satu Development Tool yaitu alat bantu untuk membuat berbagai macam program object, khususnya yang menggunakan sistem operasi Windows, juga salah satu bahasa pemrograman object yang mendukung object
kita perlu mengenal istilah object, property, method dan event. Berikut adalah keterangan mengenai hal tersebut diatas:
1. Object adalah komponen didalam sebuah program 2. Property adalah karakteristik yang dimiliki oleh object. 3. Method adalah aksi yang dapat dilakukan oleh object.
4. Event adalah kejadian yang dapat dialami oelh object.
Seperti program berbasis Windows lainnya, Visual Basic terdiri dari banyak jendela (windows) ketika kita akan melalui Visual Basic sekumpulan windows yang saling berkaitan inilah yang disebut dengan Integrated Development Environment (IDE). Program yang berbasis windows bersifat Event-Driven, artinya program bekerja berdasarkan event yang terjadi pada object di dalam program tersebut, misalnya jika seorang user mengklik sebuah tombol maka program akan memberikan “reaksi” terhadap event klik tersebut. Program akan memberikan reaksi sesuia dengan kode-kode program yang dibuat untuk suatu event pada object tertentu. Pada waktu memulai Visual Basic beberapa windows kecil berada di dalam sebuah windows besar (windows induk), bentuk inilah yang dikenal dengan format MultipleDocument Interface (MDI).
Pada Gambar 2.12 memperlihatkan contoh tampilan Integrated Development Environment (IDE) pada sebuah project Visual Basic dengan sebuah form dan sebuah
Command Button.
Gambar 2.12. Tampilan IDE Visual Basic
Menu pilihan pada Visual Basic
Menu Bar Visual Basic berisi semua perintah Visual Basic yang dapat dipilih untuk melakukan tugas tertentu, isi dari menu ini sebagaian hampir sama dengan
program-program windows pada umumnya.
Toolbar adalah tombol-tombol (shortcut) yang mewakili suatu perintah tertentu pada Toolbar. Ini dapat dilihat pada Gambar 2.13.
Gambar 2.13. Menu Bar/Toolbar
2. Toolbox
Toolbox adalah sebuah “kotak piranti” yang mengandung semua objek atau “control” yang dibutuhkan untuk membentuk suatu program aplikasi. Kontrol adalah suatu objek yang akan menjadi penghubung antara program aplikasi dan
usernya yang kesemuanya harus diletakkan di dalam jendela form. Toolbox dapat disembunyikan untuk memberikan ruangan bagi element pada Intergrated Development Environment (IDE) lainnya. Sehingga lebih mempermudah desain maupun penulisan program. Ini dapat dilihat pada Gambar 2.14.
3. Project Window
Window ini menampilkan seluruh form, class, class module dan komponen lainnya yang ada pada sebuah project. Ini dapat dilihat pada Gambar 2.15.
Gambar 2.15.Project Window
4. Property Window
Window ini berisi seluruh property dari masing-masing object pada sebuah project
yang meliputi property form dan kontrol-kontrol yang ada pada form tersebut. Beberapa property dapat diisikan pada tahap desain dan adapula property yang harus diisikan dengan menuliskan kode selama program dijalankan (runtime). Ini dapat dilihat pada Gambar 2.16.
5. Form
Form adalah sebuah atau beberapa window untuk pembuatan program aplikasi.
Form ini dapat memuat berbagai macam control (tombol-tombol maupun teks) yang diperlukan dalam desain program yang sesuai dengan kebutuhan program. Ini dapat
dilihat pada Gambar 2.17.
Gambar 2.17.Form
6. Code Window
Pada window inilah semua kode/perintah tentang program dituliskan dengan memperhatikan event apa saja yang diperlukan. Ini dapat dilihat pada Gambar 2.18.
Gambar 2.18.Code Window
2.11.1.Pengaksesan port serial dengan Visual Basic 6.0
Pada port serial komputer dengan VB 6.0 dapat diakses dengan menggunakan MSComm. Library untuk pengaksesan port serial melalui kontrol MSComm yaitu Mscomm32.ocx . Kontrol MSComm pada jendela toolbox didapat dari komponen kontrol Microsoft Comm Control 6.0. kontrol MSComm menyediakan fasilitas
melalui port serial. Setiap MSComm hanya menangani satu port serial sehingga jika ingin menggunakan lebih dari satu port serial, maka harus menggunakan MSComm sebanyak port serial yang dipakai.
Jumlah properti pada MSComm sangat banyak sehingga tidak akan dibahas secara
keseluruhan. Namun hanya membahas beberapa properti yang cukup sesuai dengan
kebutuhan saja properti-properti yang sering dipakai adalah sebagai berikut :
1. CommPort : digunakan untuk menentukan nomor port serial yang akan dipakai. 2. Setting : digunakan untuk menset nilai baud rate, pariti, jumlah bit data, dan
jumlah bit stop.
3. PortOpen : digunakan untuk membuka ataupun menutup port serial yang dihubungkan dengan MSComm ini.
4. Input : digunakan untuk mengambil data string yang ada pada buffer penerima. 5. Output : Digunakan untuk menulis data string pada buffer kirim.
Berikut merupakan properti untuk mengirim satu karakter dengan MSComm pada
Commport 1 :
Private Sub Form_Load ()
MSComm1.CommPort = 1
Kode-kode program pada prosedur di atas akan melakukan aksi sebagai berikut:
a. Port serial yang digunakan adalah Comm 1
b. Setting MSComm dengan baud rate 9600. tanpa bit paritas, jumlah data 8 bit dan jumlah stop bit adalah1
c. Membuka port serial Comm 1
d. Mengirim satu karakter (“A”)
e. Menutup kembali com serial yang dipakai
Even pada MSComm hanya mempunyai satu even saja yaitu even OnComm saja.
Even OnComm dibangkitkan jika nilai properti dari CommEvent berubah yang
mengindikasikan telah terjadi even pada port serial baik even komunikasi maupun even
1. comEventFrame : Hardware mendeteksi adanya kesalahan framing. 2. comEventRxParity : Hardware mendeteksi adanya kesalahan parity.
3. comEventRxOver : Buffer penerima mengalami over flow, tidak ada ruang kosong lagi pada buffer penerima.
4. comEventTxFull : Buffer pengiriman telah penuh. 5. comEventOverrun : Port mengalami overrun
6. comEventBreak : Sinyal Break dikirim
7. comEventDCB : Mendapatkan kembali Device Control Clock (DCB) dari port
serial.
Berikut adalah nilai–nilai properti dari even komunikasi pada CommEvent yaitu:
1. commEvSend : Jumlah karakter pada Buffer kirim lebih sedikit dari pada nilai properti Sthreshold. Even ini akan dibangkitkan jika nilai properti sthreshold
tidak diisi dengan “0”.
2. comEvReceive : Telah diterima karakter sebanyak nilai properti Rthreshold.
Even ini akan dibangkitkan terus menerus sampai data diambil dari Buffer
penerima menggunakan perintah Input. Even ini akan dibangkitkan jika nilai pada properti Rthreshold tidak diisi “0”.
3. commEvCTS : Terjadi perubahan pada saluran Clear to Send.
4. commEvDSR : Terjadi perubahan pada saluran Data Set Ready. 5. commEvRing : Terjadi perubahan pada saluran Carrier Detect.
6. comEvRing : Terdeteksi adanya sinyal Ring.
7. comEvEOF : Karakter End of File diterima.
Berikut adalah contoh program pada penggunaan Even OnComm untuk
berkomunikasi. Namun yang hanya dibaca hanya even comEvReceive saja, yang
lainya diabaikan
Private Static Sub MsComm1_OnCom ()
Dim Buffer as variant
Select Case MSComm1.CommEvent
Case comEvReceive
If MSComm1,InbufferCount = 1 then
Buffer = CStr(MSComm1.Input)
Text1.Text = asc(Midbuffer, 1,1))
End If
End Select
End Sub
Kode-kode program pada prosedur di atas akan melakukan aksi dengan
mendeteksi even comEvReceive, kemudian menentukan apakah sudah diterima 1
karakter pada buffer penerima.
2.11.2.Pengaksesan secara langsung melalui register UART
Saluran yang digunakan UART untuk berkomunikasi serial yaitu TXD dan RXD
serta saluran-saluran untuk kontrol, yaitu DCD, DSR, RTS, CTS, DTR, dan RI. Saluran
ini ada yang berfungsi sebagai output dan data yang sebagai input. Terkecuali saluran RXD, saluran-saluran ini dapat diakses melalui register UART. Berikut adalah tabel dan
lokasi bit saluran tersebut pada UART.
Tabel 2.10. Alamat dan Lokal bit pada register UART
Nama Pin Nomor pin DB9 Com1 Com2 Bit Arah
RXD 2 3FBH 2FBH 2 Input
TXD 3 3FBH 2FBH 6 Output
DTR 4 3FCH 2FCH 0 Output
RTS 7 3FCH 2FCH 1 Output
CTS 8 3FEH 2FEH 4 Input
DSR 6 3FEH 2FEH 5 Input
RI 9 3FEH 2FEH 6 Input
DCD 1 3FEH 2FEH 7 Input
Untuk dapat mengaksesnya dapat menggunakan fungsi Port_Out dan Port_In, namun pada VB 6.0 tidak disediakan secara langsung, harus ada program tambahan tersendiri
BAB III
PERANCANGAN SISTEM
3.1 Perancangan
Dalam tugas akhir ini akan mencoba membuat alat yang dirancang menggunakan sistem pengiriman data dari inputan (masukan) yang kemudian ditransmisikan dengan menggunakan port serial kemudian ditampilkan di Personal Computer (PC). Berikut adalah diagram blok dari alat yang akan dibuat.
Sensor Ultrasonik
LV-MaxSonar EZ-1 Port Serial PC
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem
Prinsip kerja pada diagram blok sistem adalah sebagai berikut :
1. Sensor Ultrasonik (LV-MaxSonar EZ-1) berfungsi sebagai pendeteksi keberadaan ikan, dengan keluaran sensor sudah berupa data serial sehingga tidak perlu pengubah tegangan (Max232).
2. Port Serial berfungsi sebagai media transmisi untuk menghubungkan sensor ultrasonik (LV-MaxSonar EZ-1) ke PC (Personal Computer).
3. PC (Personal Komputer) berfungsi untuk menampilkan hasil dari pengiriman sensor dengan menggunakan Visual Basic 6.0.
3.1.1 Perancangan Hardware
Pada perancangan hardware ini terdiri dari sebuah PC, Sensor Ultrasonik menggunakan LV-MaxSonar EZ-1, Port Serial (DB9).
Pada dasarnya alat ini dibuat untuk mendeteksi keberadaan ikan di permukaan air. Simulasi menggunaan bola pingpong sebagai pengganti ikan dan menggunakan aquarium dengan panjang 35,5 cm, lebar 22 cm dan tinggi 26 cm.. Sensor akan memancarkan gelombang ultrasonik untuk mendeteksi keberadan ikan (bola pingpong). Setelah data dari sensor didapatkan, data tersebut akan dikirimkan dengan menggunakan port serial agar bisa ditampilkan pada PC (Personal computer). Prosesnya dapat dilihat pada Gambar 3.2.
Gambar 3.2. Proses Pendeteksi Keberadaan Ikan
3.1.1.1Interface port serial
DB 9
Rx
GND 2
5
Gambar 3.3. Konfigurasi DB9
Komunikasi yang terjadi adalah komunikasi satu arah, yaitu komunikasi dari sensor ke PC saja. Pada DB 9 pin yang digunakan hanya pin 2 dan pin 5, dimana pin 2 berfungsi untuk menerima data serial dari sensor sedangkan pin 5 sebagai ground.
3.1.1.2Sensor Ultrasonik
Sensor ultrasonik yang digunakan adalah LV-MaxSonar EZ-1, yang berfungsi untuk mengukur jarak dan ukuran ikan. Sensor ini bekerja berdasarkan waktu tempuh gelombang ultrasonik ketika melewati suatu medium.
Adapun cara kerja dari sensor ini adalah sebagai berikut. Pertama-tama pada 250 mili detik pertama (setelah diberi catu daya), LV-MaxSonar EZ-1 akan siap menerima perintah melalui pin Rx (antarmuka UART). Jika pin Rx ini dibiarkan terbuka atau pada posisi high, maka LV-MaxSonar EZ-1 akan melakukan proses kalibrasi. LV-MaxSonar EZ-1 akan memeriksa kondisi pin Rx pada akhir proses pembacaan.
Pada pin Rx dimulai dengan diberi kondisi high atau open. Setelah itu LV-MaxSonar EZ-1 akan memancarkan gelombang sonar dengan frekuensi 42 KHz, lalu pin pulse width (PW) akan di set high. Ketika obyek target terdeteksi, pin pulse width
akan low tetapi jika terdeteksi, maka pin pulse width akan berlogika high, dan berikutnya data serial akan dikirimkan. Setelah itu, LV-MaxSonar EZ-1 akan mengatur tegangan analog pada pin AN (analog output).
Gambar 3.4. Rangkaian LV-MaxSonar EZ1
GND +5 Tx Rx AN PW BW
LV-MaxSonar EZ-1
Header
Gambar 3.5. Pin-pin LV-MaxSonar EZ-1
3.1.1.3Catu Daya
Bagian catu daya merupakan bagian penting bagi semua rangkaian. Tegangan yang dibutuhkan untuk rangkaian adalah 5 Volt DC, karena sensor yang digunakan bekerja pada level tegangan 5 Volt.
TRAFO CT 9V
Gambar 3.6. Rangkaian catu daya
Transformator yang digunakan adalah jenis CT (Center Tap). Transformator jenis CT dipilih karena dapat difungsikan juga untuk jenis nol. Kapasitor elektrolit (Elko) digunakan untuk menghilangkan ripple akibat penyearahan yang belum sempurna, dengan adanya muatan dari elko maka ripple bisa ditutupi.
Gambar 3.7. Kondensator elektrolit
Tegangan keluaran penyearah belum bisa stabil pada satu titik yang diinginkan, misalnya pada 5 Volt DC. Untuk mengatasi hal ini maka dibuatlah catu daya yang dilengkapi dengan IC regulator. IC regulator yang digunakan adalah LM 7805, dimana IC ini akan meregulasi tegangan mendekati 5 Volt DC sesuai kebutuhan rangkaian.
LM 7805
V in V out
Gnd
Tegangan keluaran dari IC ini sudah mendekati tegangan yang diinginkan sekitar 5 Volt DC (efektifnya 4.9 Volt DC), dan sebagai indikator dilengkapi dengan led.
3.1.2.Perancangan Perangkat Lunak 3.1.2.1.Flowchart
Pada bagian perangkat lunak ini menggunakan program visual basic 6.0, adapun flowchart dalam merancang alur pengiriman dan penerimaan data secara umum dapat dilihat pada Gambar 3.9.
Gambar 3.9.Flowchart pengiriman dan penerimaan data
Keterangan :
1. Merupakan awal program.
2. Pembacaan keberadaan ikan pada sensor ultrasonik. 3. Data yang akan dikirim menggunakan port serial. 4. Data kemudian akan dikirim ke PC untuk ditampilkan. 5. Proses pengiriman selasai
.
Gambar 3.10. Flowchart Visualisasi
Keterangan :
1. Merupakan awal program.
2. Melakukan inisialisasi port serial
3. Inputan data dan nama untuk mempermudah pencarian di database 4. Melakukan pembacaan data serial yang dikirim oleh sensor
5. Melakukan pengambilan data pada buffer serial dan menyimpannya pada variable “jarak_cm” untuk mendeteteksi keberadaan ikan.
6. Menampilkan data yang ada di variable “jarak_cm” pada label “jarak” dan pada MSChart “MSChart1” sehingga membentuk grafik.
3.1.2.2.Perancangan pada Visual Basic 6.0 1. Perancangan form password
Pada perancangan form password adalah form yang pertama kali muncul ketika program akan dijalankan. Proses ini untuk memasukan data secara rahasia sebagai awal untuk tampil pada form berikutnya. Berikut adalah perancangan dari
form password.
Password :
Ok Cancel
Gambar 3.11. Form Password
2. Perancangan form loading
Form ini adalah form setelah form password dijalankan. Proses yang terjadi disini adalah meloading form menu utama. Berikut adalah rancangan dari form loading.
PENDETEKSI KEBERADAAN IKAN MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK
Tugas Akhir 2009
100%
Loading
Gambar 3.12 Form Loading
3. Perancangan formmenu utama
File Status Database Abou t
Gambar 3.13. Form Menu Utama
Keterangan :
1. File terdapat new dan exit, dimana pada new merupakan tampilan data baru dan exit keluar dari program.
2. Status terdapat connect dan disconnect, dimana connect untuk mengaktifkan program dan disconnect untuk menonaktifkan program.
3. Database merupakan penyimpanan hasil dari pengukuran yang telah dilakukan 4. About merupakan data mengenai tugas akhir.
5. Data pengukuran merupakan hasil dari pengukuran data berdasarkan waktu secara berurutan dan ditampilkan pada grafik dengan pengukuran jarak pada setiap detiknya.
6. Pengukuran terdapat waktu dan jarak, dimana waktu merupakan penjumlahan tiap detik dan jarak hasil dari pengukuran data terakhir.
7. Keterangan merupakan sebagai indikator ketika ikan terdeteksi maka indikator akan keluar berwarna hijau, apabila ikan tidak terdeteksi maka indikator akan berwarna merah.
8. Control terdapat start, stop dan reset. Start untuk memulai pengukuran, Stop untuk menghentikan pengukuran dan Reset untuk menghapus data pengukuran..
4. Perancangan form new
Data :
Nama :
Ok Cancel
Gambar 3.14 Form New
5. Perancangan form database
Pada perancangan form database merupakan penyimpanan data hasil pengukuran. Berikut adalah rancangan dari form database.
Sear ch Kode :
Ok Exit
Data Pengukuran Kode Waktu Jarak (Cm) Data Pengukuran
Waktu Waktu
Grafik
Gambar 3.15 Form Database
6. Perancangan form about
Pada perancangan form about merupakan data mengenai tugas akhir. Berikut adalah rancangan dari form about.
PENDETEKSI KEBERADAAN IKAN MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK
Tugas Akhir 20 09
Copyright © July 2009, Hendar Herdiansyah Email : ndie_83@rocketmail.com
BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISA
4.1.Pengujian Alat
Simulasi untuk pengujian alat menggunakan bola pingpong sebagai pengganti ikan. Pengujian akan dilakukan sebanyak tiga kali pengujian. Pertama-tama akan dilakukan tanpa menggunakan obyek (bola pingpong), Kemudian dilakukan menggunakan 1 bola pingpong, dan terakhir meggunakan 2 bola pingpong dengan posisi bola pingpong dilakukan secara acak. Setiap pengujian dilakukan dengan posisi sensor yang berbeda yaitu posisi sensor di tengah, kanan dan kiri.
4.1.1.Pengujian Pertama (tanpa menggunakan obyek) 4.1.1.1.Pengujian dengan posisi sensor di tengah
Gambar 4.1. merupakan bentuk dari percobaan untuk pengujian tanpa menggunakan obyek (bola pingpong) dengan posisi sensor di tengah.
Berikut adalah Tabel 4.1. Data hasil pengujian tanpa menggunakan obyek dengan posisi sensor ditengah.
Tabel 4.1.Hasil pengujian tanpa obyek (sensor di tengah)
Waktu
Dari Tabel 4.1. maka didapatkan jarak rata-rata untuk pengukuran tanpa menggunakan obyek (bola pingpong) dengan posisi sensor ditengah adalah sebagai berikut :
4.1.1.2.Pengujian dengan posisi sensor di kanan
Gambar 4.2. merupakan bentuk dari percobaan untuk pengujian tanpa menggunakan obyek (bola pingpong) dengan posisi sensor di kanan.
Gambar 4.2.Bentuk pengujian tanpa obyek (sensor di kanan)
Berikut adalah Tabel 4.2. Data hasil pengujian tanpa menggunakan obyek dengan posisi sensor di kanan.
Tabel 4.2.Hasil pengujian tanpa obyek (sensor di kanan)
Waktu (detik)
Jarak (cm)
Waktu (detik)
Jarak (cm)
Dari Tabel 4.2. maka didapatkan jarak rata-rata untuk pengukuran tanpa menggunakan obyek (bola pingpong) dengan posisi sensor di kanan adalah sebagai berikut :
30
Jarak rata-rata pada pengujian tanpa menggunakan bola pingpong dengan posisi sensor di kanan adalah 19,42 Cm.
4.1.1.3.Pengujian dengan posisi sensor di kiri
Gambar 4.3. merupakan bentuk dari percobaan untuk pengujian tanpa menggunakan obyek (bola pingpong) dengan posisi sensor di kiri.
Gambar 4.3.Bentuk pengujian tanpa obyek (sensor di kiri)
Tabel 4.3.Hasil pengujian tanpa obyek (sensor di kiri)
Dari Tabel 4.3. maka didapatkan jarak rata-rata untuk pengukuran tanpa menggunakan obyek (bola pingpong) dengan posisi sensor di kiri adalah sebagai berikut :
30
Jarak rata-rata pada pengujian tanpa menggunakan bola pingpong dengan posisi sensor di kiri adalah 19,32 Cm.
4.1.2.Pengujian Kedua (menggunakan 1 obyek) 4.1.2.1.Pengujian dengan posisi sensor di tengah
Gambar 4.4.Bentuk pengujian 1 obyek (sensor di tengah)
Berikut adalah Tabel 4.4. Data hasil pengujian menggunakan 1 obyek dengan posisi sensor di tengah.
Tabel 4.4.Hasil pengujian 1 obyek (sensor di tengah)
Waktu
Dari Tabel 4.4. maka didapatkan jarak rata-rata untuk pengukuran menggunakan 1 obyek (bola pingpong) dengan posisi sensor di tengah adalah sebagai berikut :
30
Jarak rata-rata pada pengujian menggunakan 1 bola pingpong dengan posisi sensor di tengah adalah 18,33 Cm.
4.1.2.2.Pengujian dengan posisi sensor di kanan
Gambar 4.5. merupakan bentuk dari percobaan untuk pengujian menggunakan 1 obyek (bola pingpong) dengan posisi sensor di kanan.
Gambar 4.5.Bentuk pengujian 1 obyek (sensor di kanan)
Berikut adalah Tabel 4.5. Data hasil pengujian menggunakan 1 obyek dengan posisi sensor di kanan.
Tabel 4.5.Hasil pengujian 1 obyek (sensor di kanan)
