iv
ABSTRACT
Since the Indonesian Computer University (UNIKOM) was established in 2000, the calculation of the acceleration of gravity at the Physics Laboratory using a manual method or not computerized. These claims UNIKOM campus today as the computer has the intention and desire to computerize all the equipment in the Physics Laboratory. One simple harmonic motion, the acceleration of gravity made gauges with automatic pendulum method is more efficient without using a stopwatch as in the lab so far.
The method used is the pendulum method is a method to calculate the acceleration of gravity using a pendulum like a solid ball of iron that is connected with a rope tied around the pole statip. The pendulum is swinging with a certain angle θ so as occurred Simple Harmonic Motion. The length is measured from the tip statip rope to pendulum center of mass is in the middle of the diameter of the pendulum. Substitute devices manually is to use a stopwatch timer basic stamp the form of gravitational acceleration gradient value.
iii
ABSTRAK
Sejak Universitas Komputer Indonesia (UNIKOM) berdiri pada tahun 2000,
perhitungan percepatan gravitasi di Laboratorium Fisika menggunakan cara manual atau
belum terkomputerisasi. Padahal tuntutan UNIKOM saat ini sebagai kampus komputer
mempunyai niat dan keinginan untuk mengkomputerisasi semua peralatan yang ada di
Laboratorium Fisika. Salah satunya gerak harmonik sederhana, maka dibuatlah alat
pengukur percepatan gravitasi dengan metode bandul secara otomatis yang lebih efisien
tanpa menggunakan stopwatch seperti yang di praktikum selama ini.
Metode yang digunakan adalah metode bandul yaitu suatu metode menghitung
percepatan gravitasi dengan menggunakan bandul seperti bola pejal dari besi yang
terhubung dengan tali diikatkan pada tiang statip. Bandul ini diayunkan dengan sudut θ
tertentu sehinggga terjadi Gerak Harmonik Sederhana. Panjang tali diukur dari ujung
statip ke pusat massa bandul yaitu di tengah-tengah diameter bandul. Pengganti alat
stopwatch secara manual adalah menggunakan timer mikrokontroler basic stamp,
kemudian input data ( panjang tali dan banyak ayunan) melalui keypad dan pergerakan
naik turun panjang tali bandul dilakukan oleh motor stepper serta hasil perhitungan percepatan gravitasi ditampilkan dalam Liquid Crystal Display (LCD). Cara mekanik ini
dibandingkan dengan perhitungan manual dengan metode Least Square (LS), yaitu suatu
metode untuk mencari persamaan garis lurus dari suatu data percobaan sehingga
didapatkan nilai gradient berupa percepatan gravitasi.
Dari hasil penelitian dan analisis yang dilakukan maka diperoleh Nilai gravitasi
dengan percobaan secara manual yaitu 9,619 m/s2, jika dibandingkan dengan nilai
ketetapan gravitasi 9.8 m/s2 memiliki error 1.846 % dan nilai gravitasi (g) dengan
percobaan menggunakan Alat mekanik yaitu 9,619 m/s2 jika dibandingkan dengan
nilai ketetapan gravitasi 9.8 m/s2 memiliki error 1.846 %. Untuk pengukuran panjang
tali, time dan jumlah ayunan telah secara otomatis diseting pada mikrokontroler.
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Dalam mata kuliah Praktikum Fisika Dasar merupakan mata kuliah yang
diajarkan pada setiap jenjang pendidikan di setiap universitas di Indonesia
khususnya bagi mahasiswa Univeritas Komputer Indonesia (UNIKOM) yang
mengambil jurusan Teknik Komputer yang merupakan mata kuliah prasyarat
untuk mengambil mata kuliah elektronika dasar. Mata kuliah Praktikum Fisika
dasar pada umumnya sulit di mengerti karena banyaknya rumus-rumus yang
dipelajari dan alat-alat praktikum fisika sederhana yang pengukurannya masih
manual. Pada kegiatan praktikum fisika dasar kemudahan dan keperaktisan dalam
proses pelaksanaannya merupakan satu tuntutan yang harus diperhatikan benar
karena selain dapat meningkatkan kinerja paraktikum sekaligus juga dapat
mengoptimalkan waktu kegiatan praktikum mahasiswa.
Disini penulis merupakan salah satu mahasiswa semester akhir jurusan
Teknik Komputer di Universitas Komputer Indonesia merancang bangun
pengembangan dari alat fisika sederhana yang telah ada sebelumnya yaitu alat
pengukuran percepatan gravitasi bumi dengan metode bandul. Pengembangan
yang dimaksud disini adalah penggunaan kontrol yang berbasis mikrokontroler,
tentu saja merubah sistem yang tadinya analog menjadi simulator digital,
mengingat sistem analog pada alat pengukuran percepatan gravitasi menggunakan
gerak harmonik sederhana metode bandul memiliki banyak sekali kekurangan
salah satunya yang sering terjadi yaitu human eror pada saat mengukur lamanya
ayunan pada bandul dengan menggunakan stopwatch sehingga pengukuran yang
dilakukan biasanya kurang akurat .
Dari latar belakang inilah penulis melakukan rancang bangun peralatan
praktikum tersebut dengan memanfaatkan sensor infra red untuk mendeteksi
jumlah ayunan bandul dan waktunya. Pencatatan waktu dapat lebih aktual karena
2
Dengan adanya perancangan alat praktikum ini diharapkan dapat digunakan
sebagai alat bantu praktikum dan mempermudah mahasiswa yang dalam
menghitung percepatan gravitasi. Hal ini dapat dilakukan oleh mahasiswa dengan
hanya melihat langsung ke display yang disediakan yaitu berupa LCD.
1.2.Maksud dan Tujuan
Maksud dari pembuatan tugas akhir ini yaitu merancang sebuah alat
berbasis mikronkontroler dengan sistem kerja mekanik menggunakan cara manual
dengan memanfaatkan sensor infra red untuk mendeteksi jumlah ayunan pada
bandul. Sehingga diperoleh hasil percepatan gravitasi.
Tujuan dari pembuatan tugas akhir yaitu membantu mahasiswa praktikum
dalam hal pengambilan data dengan waktu yang singkat tanpa melakukan
pengolahan data.
1.3.Rumusan Masalah
Dalam pembuatan tugas akhir ini penulis mencoba untuk membuat alat
pengukur percepatan gravitasi menggunakan gerak harmonik sederhana metode
bandul yang lebih efisien tanpa menggunakan stopwatch seperti yang dilakukan
pada saat Praktikum di laboraturium fisika. Dengan menggunakan timer
mikrokontroler basic stamp dan input data melalui keypad yang hasilnya langsung
muncul pada LCD.
1.4.Batasan Masalah
Batasan masalah dari pengukur percepatan gravitasi menggunakan gerak
harmonik sederhana metode bandulini adalah sebagai berikut :
1. Metode yang digunakan adalah metode bandul pada gerak harmonik
sederhana.
2. Alat ini hanya bisa digunakan pada percobaan bandul.
3. Menggunakan sensor infra red.
4. Menggunakan Aktuator berupa motor stepper.
3 1.5.Metode Penelitian
Penelitian tugas akhir dilaksanakan dengan menggunakan metode sebagai berikut :
1. Studi literature
Metode pengumpulan data dengan cara membaca atau mempelajari buku
– buku, browsing internet yang berhubungan dengan masalah yang
menjadi topik tugas akhir.
2. Interview
Merupakan metode pengumpulan data dengan cara mengajukan
pertanyaan – pertanyaan secara langsung kepada pihak – pihak yang
mengetahui hal – hal yang dipelajari selama pekerjaan tugas akhir.
3. Prancangan software dan hardware
Mengaplikasikan teori yang didapat dari studi literature dan dari hasil
interview dengan menjelaskan dan membuat software dan hardware
yang sudah ada dalam pengembangan mikrokontroler basic satmp
4. Implementasi pengujian analisis software dan hardware.
5. Membuat kesimpulan dan saran.
1.6.Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
1. BAB I. PENDAHULUAN
Mencakup latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, metode
penelitian, dan sistematika penulisan.
2. BAB II. DASAR TEORI
Menjelaskan dasar-dasar teori tentang topik yang akan dibahas
berdasarkan studi literatur dan interview untuk terbentuknya
rancangan alat.
3. BAB III. PERANCANGAN SISTEM
Membahas tentang perancangan sistem, membahas tentang perangkat
4
4. BAB IV. PENGUJIAN DAN ANALISIS
Mencakup tentang cara kerja alat, Pengujian dan analisis.
5. BAB V. SIMPULAN DAN SARAN
Berisi simpulan berdasarkan penelitian dan saran yang diajukan oleh
5
BAB II
DASAR TEORI
2.1. Perangkat Keras ( hardware )
2.1.1.Mikrokontroler Basic Stamp (BS2P40) [7]
Basic stamp adalah suatu mikrokontroler yang dikembangkan oleh Parallax
Inc yang diprogram menggunakan bahasa pemrograman basic dan populer sekitar
pada tahun 1990an. Mikrokontroler basic stamp membutuhkan powersupply saat
mendownload dan program di download melalui port serial.
Mikrokontroler basic stamp memiliki beberapa versi yang berbeda – beda, yaitu basic stamp 1, basic stamp 2, basic stamp 1e, basic stamp 2P, basic stamp
2Pe dan basic stamp 2sx. Basic stamp bekerja pada tegangan DC 5 sampai 15
volt. Basic stamp yang dipakai adalah basic stamp BS2P40 yang mempunyai 40
pin I/O. Pemilihan basic stamp ini karena membutuhkan banyak input atau output
yang dipakai dalam pengontrolan praprototipe satelit.
Kode basic (pemograman basic) disimpan di dalam EEPROM (Electrically
Erasable Programmable Read-Only Memory) serial pada board basic stamp.
EEPROM digunakan dalam basic stamp 1 dan 2 yang dijamin menyimpan selama
40 tahun ke depan dan mampu ditulisi ulang 10 juta kali per lokasi memori.
Berikut ini adalah tampilan basic stamp BS2P40.
6
Modul basic stamp 2P40 mempunyai spesifikasi hardware sebagai berikut:
1. Mikrokontroler basic stamp 2P40 Interpreter Chip (PBASIC48W/P40)
2. 8 x 2Kbyte EEPROM yang mampu menampung hingga 4000 instruksi.
3. Kecepatan prosesor 20MHz Turbo dengan kecepatan eksekusi program hingga
12000 instruksi per detik.
4. RAM sebesar 38 byte (12 I/O, 26 variabel) dengan Scratch Pad sebesar 128 byte. 5. Jalur input atau output sebanyak 32 pin.
6. Tersedia jalur komunikasi serial UART RS-232 dengan konektor DB9.
7. Tegangan input 9 – 12 VDC dengan tegangan output 5 VDC.
Berikut ini adalah alokasi pin yang terdapat pada mikrokontroler basic stamp BS2P40.
Gambar 2.2 Alokasi Pin Basic Stamp
Adapun hubungan antara komputer dengan modul BS2P40 memiliki
konfigurasi sebagai berikut :
Tabel 2.1 Hubungan Pin Antara Komputer Dengan BS2P40 (DB9)
COM Port Komputer
DB9
Modul BS2p40
DB9
RX (Pin 2) RX (Pin 2)
TX (pin 3) TX (pin 3)
DTR (pin 4) DTR (pin 4)
GND (pin 5) GND (pin 5)
DSR (Pin 6) DSR (Pin 6)
7 2.1.2. LCD (Liquid Crystal Display) [8]
Display LCD sebuah liquid crystal atau perangkat elektronik yang dapat digunakan untuk menampilkan angka atau teks. Ada dua jenis utama layar LCD
yang dapat menampilkan numerik (digunakan dalam jam tangan, kalkulator dll)
dan menampilkan teks alfanumerik (sering digunakan pada mesin foto kopi dan telepon genggam).
Dalam menampilkan numerik ini kristal yang dibentuk menjadi bar, dan
dalam menampilkan alfanumerik kristal hanya diatur kedalam pola titik. Setiap kristal memiliki sambungan listrik individu sehingga dapat dikontrol secara
independen. Ketika kristal off' (yakni tidak ada arus yang melalui kristal) cahaya
kristal terlihat sama dengan bahan latar belakangnya, sehingga kristal tidak dapat
terlihat. Namun ketika arus listrik melewati kristal, itu akan merubah bentuk dan
menyerap lebih banyak cahaya. Hal ini membuat kristal terlihat lebih gelap dari
penglihatan mata manusia sehingga bentuk titik atau bar dapat dilihat dari
perbedaan latar belakang.
Sangat penting untuk menyadari perbedaan antara layar LCD dan layar
LED. Sebuah LED display (sering digunakan dalam radio jam) terdiri dari
sejumlah LED yang benar-benar mengeluarkan cahaya (dan dapat dilihat dalam
gelap). Sebuah layar LCD hanya mencerminkan cahaya, sehingga tidak dapat
dilihat dalam gelap.
LMB162A adalah modul LCD matrix dengan konfigurasi 16 karakter dan 2
baris dengan setiap karakternya dibentuk oleh 8 baris pixel dan 5 kolom pixel (1
baris terakhir adalah kursor).
Memori LCD terdiri dari 9.920 bir CGROM, 64 byte CGRAM dan 80x8 bit
DDRAM yang diatur pengalamatannya oleh Address Counter dan akses datanya
(pembacaan maupun penulisan datanya) dilakukan melalui register data.
Pada LMB162A terdapat register data dan register perintah. Proses akses
data ke atau dari register data akan mengakses ke CGRAM, DDRAM atau
CGROM bergantung pada kondisi Address Counter, sedangkan proses akses data
ke atau dari Register perintah akan mengakses Instruction Decoder (dekoder
instruksi) yang akan menentukan perintah–perintah yang akan dilakukan oleh
8
(a)
(b)
Gambar 2.3 (a). Block Diagram LCD (b). LCD 16x2 Character
Klasifikasi LED Display 16x2 Character
a. 16 karakter x 2 baris
b. 5x7 titik Matrix karakter + kursor
c. HD44780 Equivalent LCD kontroller/driver Built-In
d. 4-bit atau 8-bit MPU Interface
e. Tipe standar
f. Bekerja hampir dengan semua Mikrokontroler.
2.1.3. Karakter LCD
Tabel karakter LCD dibawah ini menunjukkan karakter khas yang tersedia
pada layar LCD. Kode karakter diperoleh dengan menambahkan angka di atas
kolom dengan nomor di sisi baris.
Perhatikan bahwa karakter 32-127 selalu sama untuk semua LCD, tapi
karakter 16-31 & 128-255 dapat bervariasi dengan produsen LCD yang berbeda.
Oleh karena itu beberapa LCD akan menampilkan karakter yang berbeda dari
9
Karakter 0 sampai 15 dijelaskan user-defined sebagai karakter dan harus didefinisikan sebelum digunakan, atau LCD akan berisi perubahan karakter secara acak.
Untuk melihat secara rinci bagaimana menggunakan karakter ini dapat dilihat
pada data Character LCD
10 2.1.4. Deskripsi Pin LCD
Untuk keperluan antar muka suatu komponen elektronika dengan
mikrokontroler, perlu diketahui fungsi dari setiap kaki yang ada pada komponen
tersebut.
a. Kaki 1 (GND) : Kaki ini berhubungan dengan tegangan +5 Volt yang
merupakan tegangan untuk sumber daya.
b. Kaki 2 (VCC) : Kaki ini berhubungan dengan tegangan 0 volt (Ground).
c. Kaki 3 (VEE/VLCD) : Tegangan pengatur kontras LCD, kaki ini
terhubung pada cermet. Kontras mencapai nilai maksimum pada saat
kondisi kaki ini pada tegangan 0 volt.
d. Kaki 4 (RS) : Register Select, kaki pemilih register yang akan diakses. Untuk akses ke Register Data, logika dari kaki ini adalah 1 dan untuk
akses ke Register Perintah, logika dari kaki ini adalah 0.
e. Kaki 5 (R/W) : Logika 1 pada kaki ini menunjukan bahwa modul LCD
sedang pada mode pembacaan dan logika 0 menunjukan bahwa modul
LCD sedang pada mode penulisan. Untuk aplikasi yang tidak memerlukan
pembacaan data pada modul LCD, kaki ini dapat dihubungkan langsung
ke Ground.
f. Kaki 6 (E) : Enable Clock LCD, kaki mengaktifkan clock LCD. Logika 1
pada kaki ini diberikan pada saat penulisan atau membacaan data.
g. Kaki 7 – 14 (D0 – D7) : Data bus, kedelapan kaki LCD ini adalah bagian
di mana aliran data sebanyak 4 bit ataupun 8 bit mengalir saat proses
penulisan maupun pembacaan data.
h. Kaki 15 (Anoda) : Berfungsi untuk tegangan positif dari backlight LCD sekitar
4,5 volt (hanya terdapat untuk LCD yang memiliki backlight)
i. Kaki 16 (Katoda) : Tegangan negatif backlight LCD sebesar 0 volt (hanya
terdapat pada LCD yang memiliki backlight).
11 2.1.5. KeyPad [9]
Keypad sering digunakan sebagi suatu input pada beberapa peralatan yang
berbasis mikroprosessor atau mikrokontroller. Keypad terdiri dari sejumlah saklar,
yang terhubung sebagai baris dan kolom dengan susuan seperti yang ditunjukkan
pada gambar 2.5. Agar mikrokontroller dapat melakukan scan keypad, maka port
mengeluarkan salah satu bit dari 4 bit yang terhubung pada kolom dengan logika
low “0” dan selanjutnya membaca 4 bit pada baris untuk menguji jika ada tombol yang ditekan pada kolom tersebut. Sebagai konsekuensi, selama tidak ada tombol
yang ditekan, maka mikrokontroller akan melihat sebagai logika high “1” pada
setiap pin yang terhubung ke baris.
(a) (b)
12 2.1.6. Motor Stepper
Motor stepper merupakan motor DC yang tidak memiliki komutator.
Kecepatan motor stepper pada dasarnya ditentukan oleh kecepatan pemberian data
pada komutatornya. Semakin cepat data yang diberikan maka motor stepper akan
semakin cepat pula berputarnya. gerakan pada rotornya itu dapat dikendalikan
oleh pulsa dari mikroprosessor.
Tidak seperti motor ac dan dc konvensional yang berputar secara kontinyu,
perputaran motor stepper adalah secara incremental atau langkah per langkah (step by step). Gerakan motor stepper sesuai dengan pulsa-pulsa digital yang
diberikan. Seperti halnya motor konvensional dc biasa, motor stepper juga dapat
berputar dalam dua arah yaitu searah jarum jam (CW, clockwise) atau berlawanan
arah jarum jam (CCW, counterclockwise) yaitu dengan memberikan polaritas
yang berbeda. Suatu motor stepper mengkonversi sinyal elektrik ke dalam
pergerakan (putaran) spesifik. Pergerakan yang diciptakan oleh sinyal
masing-masing dapat diulang dengan tepat, itulah sebabnya mengapa motor stepper
sangat efektif untuk aplikasi pergerakan posisi
13 2.1.7. Infra Red [3]
Infra merah (infra red) ialah sinar elektromagnet yang panjang
gelombangnya lebih daripada cahaya nampak yaitu di antara 700 nm dan 1 mm.
Sinar infra merah merupakan cahaya yang tidak tampak. Jika dilihat dengan
dengan spektroskop cahaya maka radiasi cahaya infra merah akan nampak pada
spectrum elektromagnet dengan panjang gelombang di atas panjang gelombang
cahaya merah. Dengan panjang gelombang ini maka cahaya infra red ini akan
tidak tampak oleh mata namun radiasi panas yang ditimbulkannya masih terasa
atau terdeteksi.
Infra red dapat dibedakan menjadi tiga daerah yakni : a. Infra red dekat antara 0.75 - 1.5 µm.
b. Infra red menengah antara 1.50 - 10 µm. c. Infra red jauh antara 10 - 100 µm. Sifat-sifat cahaya infra red :
1). Tidak tampak secara langsung oleh mata manusia.
2). Tidak dapat menembus materi yang tidak tembus pandang.
3). Dapat ditimbulkan oleh komponen yang menghasilkan panas.
14 2.1.8. Catu Daya
Setiap rangkaian elektronik didesain untuk beroperasi pada tegangan
tertentu dalam keadaan konstan. Regulator tegangan menyediakan output
tegangan dc yang konstan dan secara terus menerus dapat menahan tegangan
output pada nilai yang diinginkan. Regulator ini hanya dapat bekerja jika tegangan
input (Vin) lebih besar daripada tegangan output (Vout).
Dalam hal ini sumber tegangan yang diperoleh berasal dari luar yang
terhubung dengan mikrokontroler basic stamp. Perangkat Lunak (Software)
Gambar 2.8 Bentuk fisik Regulator
2.2. Perangkat Lunak (Software)
2.2.1. Pengenalan Basic Stamp Editor [4]
Basic Stamp editor adalah sebuah editor yang di buat oleh Parallax Inc
untuk menulis program, mengcompile dan mendownloadnya ke mikrokontroler
keluarga BasicStamp. Bahasa pemrograman yang digunakan adalah bahasa Basic.
Langkah-langkah untuk memulai menggunakan editor tersebut adalah sebagai
berikut :
Klik Start, Program, Parallax Inc, Basic Stamp Editor V 2.3
Selain itu bisa juga mengklikicon shortcut Basic Stamp Editor di desktop
15
Setelah memulai untuk menjalankan editor tersebut, maka sekarang editor
BASIC Stamp sudah jalan dan siap digunakan. Tampilan utamanya adalah sebagai berikut.
Gambar 2.10 Tampilan Utama Basic Stamp Editor
Keterangan gambar 2.11 :
1. Nama editor, nama folder dan nama file yang sedang dibuka atau
dikerjakan
2. Menu utama editor
3. Shortcut untuk menyimpan, cut, copy, paste, print dan lain-lain
4. Nama file yang sedang dikerjakan
5. Pemilihan jenis mikrokontroler yang digunakan
6. Pemilihan versi compiler PBASIC
7. Menjalankan program (Program RUN)
8. Area utama pengetikan program
9. Status posisi kursor berada (baris-kolom)
10. List file-file yang ada di folder kerja
11. Folder utama yang digunakan untuk menyimpan file-file kerja
1 2
3
4 5 6 7
9 10 11
16
Perangkat lunak merupakan faktor penting dalam tahap perancangan pra
prototipe satelit. Perangkat lunak ini merupakan algoritma atau listing program
yang ditanamkan kedalam mikrokontroler. Program dapat bermacam - macam
bentuk dan bahasanya sesuai dengan spesifikasi dari mikrokontroler yang
digunakan.
Mikrokontroler basic stamp (BS2P40) menggunakan bahasa pemrograman
basic. Software yang digunakan adalah basic stamp editor. Program ini
memungkinkan penggunanya memprogram basic stamp dengan bahasa basic
yang relatif ringan dibandingkan bahasa pemrograman lainnya. Berikut ini
beberapa instruksi-instruksi dasar yang dapat digunakan pada mikrokontroler
basic stamp.
Tabel 2.3 Beberapa Instruksi Dasar Basic Stamp
Instruksi Keterangan
DO...LOOP Perulangan
GOSUB Memanggil prosedur
IF..THEN Percabangan
FOR...NEXT Perulangan
PAUSE Waktu tunda milidetik
IF...THEN Perbandingan
PULSOUT Pembangkit pulsa
PULSIN Menerima pulsa
GOTO Loncat ke alamat memori tertentu
HIGH Menset pin I/O menjadi 1
LOW Menset pin I/O menjadi 0
PWM Konversi suatu nilai digital ke keluaran analog
17
Gambar 2.11 Tampilan Basic Stamp Editor
2.2.2. Memprogram Basic Stamp
Dalam membuat sebuah program secara umum, dapat dibagi menjadi
empat bagian penting, yaitu :
1. Directive
2. Deklarasi variabel
3. Program utama
4. Prosedur
Pemograman dalam Basic Stamp Editor, dapat dibagi menjadi empat bagian
penting.
Gambar 2.12 Urutan Bagian dari Program Dalam Basic Stamp
Directive
Deklarasi variabel
Program utama
18 2.2.2.1.Directive
Directive ditulis paling awal dari listing program yang dibuat. Bagian ini
menentukan tipe prosesor yang digunakan dan versi dari compiler PBASIC yang
digunakan untuk mengkompile bahasa basic menjadi bahasa mesin. Tampilannya
adalah seperti gambar berikut :
Gambar 2.13 Tampilan Bagian Directive
2.2.2.2.Deklarasi Variabel
Beberapa ketentuan untuk mendeklarasikan variabel dalam mikrokontroler
yaitu :
PIN : PIN dari mikrokontroler (0-15)
VAR : Variabel
CON: Konstanta
PIN dalam BS2P40 yang digunakan sudah ditentukan sesuai dengan
konfigurasi hardware atau mainboard.
19 2.2.2.3.Program Utama
Pada bagian program utama bisa melakukan dua mode, yaitu mode
pengetikan langsung atau mode pemanggilan prosedur. Mode pengetikan
langsung akan efektif jika program tidak terlalu banyak dan kasus yang dikerjakan
sederhana. Tetapi jika program sudah mulai banyak atau rumit, maka sebaiknya
program utama memanggil prosedur. Pemanggilan prosedur akan mempermudah
dalam pemeriksaan dan lebih terkendali. Listing programnya dapat dilihat pada
gambar berikut.
Gambar 2.15 Tampilan Program Utama yang Memanggil Prosedur
2.2.2.4.Bagian Prosedur
Berikut adalah blok prosedur (subroutines) memperoleh data dari sumbu X dan Y yang dipanggil oleh program utama.
Gambar 2.16 Tampilan Bagian Prosedur
Sebuah prosedur harus mempunyai nama prosedur yang disimpan dibagian
20
Untuk memeriksa sintaks program, hal ini kita lakukan untuk memastikan
semua sintak sudah benar. Untuk memeriksa sintaks ini bisa pilih menu RUN, Cek
Syntax atau kombinasi tombol CTRL+T. Berikut ini adalah tampilan jika listing program yang kita buat sudah benar.
Gambar 2.17 Hasil pemeriksaan sintaks yang sukses (tokenize successful)
2.2.3. Menjalankan Program
Setelah program selesai, program siap di download ke modul basic stamp.
Cara untuk menjalankan program dapat memilih menu RUN atau kombinasi
tombol CTR+R. Berikut adalah tampilan jika mendownlod program sukses.
21
2.3 Metode Least Square [10]
Metode Least Square atau Metode Kuadrat Terkecil digunakan untuk
mendapatkan penaksir koefisien regresi linier. Model regresi linier sederhana dinyatakan dengan persamaan :
Y = 0 + 1X +
Secara geometrik, titik-titik hasil eksperimen model dan error digambarkan pada
grafik berikut ini :
Gambar 2.19 Hasil eksperimen model dan error
Titik-titik merah adalah nilai hasil eksperimen, dinotasikan Yi, yang diduga
membentuk garis lurus berwarna biru. Garis inilah model yang akan di-taksir,
dengan cara menaksir koefisiennya, yaitu b0 dan b1, sehingga terbentuk persamaan
i
22
Garis tegak lurus sumbu horisontal yang menghubungkan titik eksperimen
dengan garis lurus dugaan dinamai error.
Metode least square bertujuan mendapatkan penaksir koefisien regresi, yaitu b0
dan b1, yang menjadi-kan jumlah kuadrat error, yaitu
n
i i
1 2
sekecil mungkin.
2.3.1. Membuat grafik linier dari percobaan menggunakan metode Least
Square
Data yang kita dapat pada suatu percobaan umumnya tidaklah benar-benar
linier (sebaran datanya acak)
Gambar 2.20 Sebaran data hasil percobaan
Sedangkan untuk memperoleh informasi Fisis kadang diperlukan data linier :
23
Ilmu statistika menyediakan sebuah metode untuk keperluan ini yang
dikenal dengan metode least square. Hal ini karena sumber informasi fisis yang
ingin kita dapatkan dari percobaan ini (misalnya percepatan grafitasi g, titik fokus
sebuah lensa, kecepatan suara di udara dll) hanya mungkin didapat dari grafik jika
grafik tersebut linier (biasanya diperoleh dari kemiringan dan titik potong grafik
terhadap sumbunya).
Misalkan kita mempunyai pasangan data (hasil percobaan) y dengan x,
maka kita dapat membuat suatu garis linier dalam sistem koordinat kartesian
melalui persamaan linier berikut :
Dengan : Y=Ax+B (1)
Ket :
N = Banyak data percobaan X = panjang tali bandul Y = T2
A = N. ∑xy-(∑x)(∑y)
N.∑x²-(∑x)² (2)
A secara grafis ditafsirkan sebagai kemiringan atau gradien atau juga tangen dari
sudut suatu garis lurus dari sumbu x Positif.
Dan :
(3)
B tidak lain adalah titik potong (interaction) garis linier dengan sumbu y ,N adalah banyaknya percobaan atau banyaknya pasangan data x-y yang dilakukan
dan indek i=1,2,3 …. Nadalah data ke 1, ke 2, ke3…. data ke N.
Gambar 2.22 Titik potong garis linier pada sumbu Y
Y
X
B α
24
2.3.2 Contoh Data Percobaan Percepatan Gravitasi [5]
Misalkan dalam suatu percobaan kita mengukur lima kali akan didapatkan
hasil percobaan sebuah data antara perioda T dengan panjang tali bandul L, untuk
menentukan percepatan gravitasi bumi, sebagai berikut :
Tabel 2.4 Pengambilan data Gravitasi [5]
(i) T (periodea) detik L (panjang tali) meter
1 0.1 0.003
2 0.2 0.010
3 0.3 0.023
4 0.4 0.041
5 0.5 0.063
Ingin memakaigradien, jika telah pakai least square akan diperoleh 4 nilai gradien
padahal yang dihasilkan itu umumnya nilai atau tidak mungkin percepatan
gravitasi 4 buah pada satu lokasi
Gambar 2.23 Grafik tabel 2.4
Berapakah percepatan gravitasi pada tabel 2.4 di atas
Jawab :
25
Dengan metode least square :
1. Langkah pertama
membandingkan rumusan di atas dengan persamaan y = A x + B. Kemudian
variabel T2 sama dengan sumbu Y dan variable L sama dengan sumbu x, A sebagai
gradien sama dengan (4π2/g) sehingga kita bias hitung g = (4π2/g) sedangkan nilai B
nya bernilai nol. Sehingga grafik yang diharapkan adalah seperti :
Gambar 2.24 Grafik yang diharapkan
2. Langkah kedua menhitung gradient A kemiringan garis atau gradien yang
disesuaikan dengan pesamaan (2) dimana x = L, Y = T2
A = N. ∑LT2
-(∑L)(∑ T2)
N.∑L²-(∑L)²
3. Langkah ketiga memasukan data nilai N. ∑xy-(∑x)(∑y) / N.∑x²-(∑x)²
akhirnya didapatkan nilai A ≡ 3.9 untuk itu karena a = (4π2/g), maka
Jadi percepatan gravitasi bumi dengan menggunakan pendekatan metoda
Least Square adalah 10.11 m/s2. dalam seketsa grafik sebagai berikut :
Gambar 2.25 Grafik pendekatan metoda Least Square T2
L
B = 0
T2
L
26
2.4. Persamaan Garis Lurus
Gambar 2.26 Persamaan garis lurus
Keterangan Gambar 2.26
a. Adalah gambar dimana titik potong melalui sumbu y positif dengan
persamaan Y = A x + B B > 0 A < 0
b. Adalah gambar dimana titik potong melalui sumbu y positif dengan
persamaan Y = A x + B B > 0 A > 0
c. Adalah gambar dimana titik potong melalui sumbu y negatif dengan
persamaan Y = A x - B B > 0 A < 0
d. Adalah gambar dimana titik potong melalui sumbu y positif dengan
27
2.5 Gerak Harmonik Sederhana [2]
Bila suatu benda bergerak bolak balik terhadap suatu titik tertentu, maka
benda tersebut dinamakan bergetar, atau benda tersebut bergetar. Dalam ilmu
fisika dasar, terdapat beberapa kasus bergetar, diantaranya adalah gerak harmonik
sederhana. Gerak Harmonik Sederhana adalah gerak bolak – balik benda melalui
suatu titik keseimbangan tertentu dengan banyaknya getraran benda dalam setiap
second selalu konstan.
Gerak Harmonik Sederhana terjadi karena gaya pemulih (restoring force),
dinamakan gaya pemulih karena gaya ini selalu melawan perubahan posisi benda
agar kembali ke titik setimbang. Karena itulah terjadi gerak harmonik. Pengertian
sederhana adalah bahwa kita menganggap tidak ada gaya disipatif, misalnya gaya
gesek dengan udara, atau gaya gesesk antara komponen sistem (pegas dengan
beban, atau pegas dengan setatipnya.
2.6 Metode Bandul [2]
Jika sebuah bandul diberi simpangan di sekitar titik setimbangnya dengan
sudut ayunan ϴ (dalam hal ini sudut ϴ kecil), maka akan terjadi gerak harmonis,
yang timbul karena adanya gaya pemulihan sebesar F = m-g-sinϴ yang arahnya
selalu berlawanan dengan arah ayunan bandul.
28
∑F = m a
Dalam arah x:
- W. sinϴ = m
- m . g . sinϴ = m dengan menghilangkan m,
- g . sinϴ = , untuk sudut ϴ yang kecil, maka sinϴ = tanϴ
- g . tanϴ = tan ϴ = , sehingga:
- g . = atau bisa dituliskan sebagai persamaan diferensial :
+ x = 0, seperti halnya persamaan + x = 0 yang kemudian
menghasilkan:
Frekuensi sudut ɷ = , dimana ɷ = , sehingga: = atau:
T2 = L
Dari persamaan T2 = L dapat kita lakukan percobaan, dengan mengubah
panjang tali L dan dengan mencatat periodenya setiap kali panjang L diubah,
maka dengan menggunakan metode least square, dapat dihitung percepatan
29
BAB III
RANCANGAN SISTEM
Pada bab ini akan membahas tentang diagram bloksistem, fungsi
komponen yang digunakan, yang didalamnya memuat prinsip dan carakerja alat,
juga akan membahas tentang perancangan sistem yang meliputi perangkat keras
dan perangkat lunak.
3.1. Diagram Blok Sistem
Pertama kali yang dilakukan dalam proses perancangan adalah membuat
suatu diagram blok sistem dimana setiap blok mempunyai fungsinya
masing-masing yang secara keseluruhan membentuk sistem yang diharapkan. Seperti
terlihat pada gambar 3.1.
Gambar 3.1 Blok Diagram Perancangan Sistem
Pada blok diagram perancangan ini akan dibuat suatu alat pengukur
percepatan gravitasi menggunakan gerakharmoniks ederhana metode bandul.
Sistem ini memanfaatkan LCD sebagai tampilan database, mikrokontroller
sebagai pengolah informasi dari sensor infra red dan keypad sebagai kontrol input
panjang tali bandul dan berapa kali getar yang diinginkan yang akan ditampilkan
30
Keterangan gambar 3.1
a. Blok keypad
Blok keypadini berfungsi sebagai inputan panjang tali bandul dan
berapa banyak getar yang diinginkan, kemudian akan dijadikan database
oleh mikrokontroler yang akan ditampilkan pada LCD.
b. Blok Mikrokontroller
Blok mikrokontroller ini berfungsi sebagai pengolah informasi dari
sensor infra red, pengolah input data dari keypad dan sebagai kontrol pada motor stepper.
c. Blok LCD
Blok LCD ini berfungsi untuk menampilkan input panjang tali
bandul, berapa banyak getar yang diinginkan danhasil perhitungan . LCD
digunakan sebagai alat komunikasi antara user dengan peralatan yang
dikontrol. Ketika sistem mulai diaktifkan maka proses yang dilakukan
mikrokontroler adalah inisialisasi. Selama proses inisialisasi pada layar
LCD akan ditampilkan ( baris pertama input panjang tali (≤24cm) dan
baris kedua input jumlah ayunan.
d. Blok Motor Stepper
Blok motor stepper ini berfungsi sebai penggerak, untuk menaikan
dan menurunkan panjang tali bandul serta sensor infra red yang dikontrol
oleh mikrokontroller sesui dengan inputan pada keypad.
e. Blok Pendulum
Blok pendulum ini berfungsi sebagai alat uji pada percobaan
praktikum.
f. Blok Sensor
Blok Sensor ini berfungsi sebagai alat untuk mendeteksi
pergerakan bandul. Pada saat bandul mulai berayun,sensor bekerja untuk
menghasilkan data pergerakan yang kemudian data hasil dari proses
31
3.2. Perancangan Mekanik
3.2.1. Bentuk Alat
Bentuk mekanik dengan spesifikasi sebagai berikut:
a. Lebar ± 10 cm
b. Panjang ± 30 cm
32
Dari gambar 3.2 ini dapat dilihat :
a. Tampak samping kanan
b. Tampak samping kiri
c. Tampak belakang
d. Tampak depan
e. Tampak atas
Designi ini dibuat ini mengacu kepada alat yang digunakan pada percoban praktikum fisika.
3.2.2. MikrokontrolerBasic Stamp (BS2P40)
Mikrokontroler yang digunakan adalah mikrokontroler jenis basic
stampBS2P40 dengan dilengkapi 40 port yang bisa digunakan sebagi input
ataupun output. Pemilihan mikrokontroler jenis ini didasari kemampuannya yang
cukup handal, permograman yang tidak terlalu sulit dan harganya yang relatif
tidak terlalu mahal. Berikut konfigurasi portnya yang dipakai.
Tabel 3.1 Konfigurasi port yang digunakan pada mikrokontroler basic stamp.
33
MAIN I/O 15 Output LCD
AUX I/O 4 Output Stepper Pin 1
AUX I/O 5 Output Stepper Pin 2
AUX I/O 6 Output Stepper Pin 3
AUX I/O 7 Output Stepper Pin 4
3.2.3. Catu Daya
Catu daya merupakan bagian penting bagi semua rangkaian. Tegangan
yang dibutuhkan untuk sebuah rangkaian adalah 5 VDC, karena mikrokontroler
dan IC sejenis TTL (Transistor-Transistor Logic) lainnya bekerja pada level tegangan 5 V.
Rangkaian catu daya mendapatkan sumber tegangan PLN 220 VAC.
Tegangan 220 V ini kemudian diturunkan melalui trafo penurun tegangan (step
down). Kemudian tegangan dari trafo disearahkan oleh dioda menjadi tegangan
DC. Kapasitor 4700 F/25V digunakan untuk membuang ripple akibat
penyearahan yang belum sempurna dan dengan adanya muatan dari kapasitor ini,
maka ripple dapat ditutupi. Keluaran dari dioda ini kemudian masuk ke IC
regulator LM7805 dimana IC ini akan meregulasi tegangan mendekati 5 VDC,
LM7809 dimana IC ini akan meregulasi tegangan mendekati 9 VDC dan
LM7812 dimana IC ini akan meregulasi tegangan mendekati 12 VDC yang
fungsi ketiga IC ini adalah untuk menstabilkan tegangan.
Tegangan ini nantinya digunakan sebagai power supply bagi rangkaian.
LED digunakan sebagai indikator untuk memberi tanda aktif atau tidaknya catu
34
Gambar 3.3 Skema Rangkaian Catu Daya
3.2.4. Rangkaian Driver LCD
Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD
bahwa user sedang mengirimkan sebuah data. Untuk mengirimkan data ke LCD,
maka melalui program EN harus dibuat logika low “0” dan set pada du a jalur
kontrol yang lain RS dan RW. Ketika dua jalur yang lain telahsiap, set EN dengan
logika “1” dan tunggu untuk sejumlah waktu tertentu ( sesuai dengan datasheet
dari LCD tersebut ) dan berikutnya set EN ke logika low “0” lagi.
Jalur RS adalah jalur Register Select. ketika RS berlogika low “0”, data
akan dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus ( seperti clear
screen, posisi kursor dll ). Ketika RS berlogika high“1”, data yang dikirim adalah
data text yang akan ditampilkan pada display LCD. Sebagai contoh, untuk
menampilkan huruf “T” pada layar LCD maka RS harus diset logika high“1”.
Jalur RW adalah jalur control Read/ Write. Ketika RW berlogika low (0),
maka informasi pada bus data akan dituliskan pada layar LCD. Ketika RW
berlogika high ”1”, maka program akan melakukan pembacaan memori dari
LCD. Sedangkan pada aplikasi umum pin RW selalu diberi logika low ”0”. Pada
akhirnya, bus data terdiri dari 4 atau 8 jalur ( bergantung pada mode operasi yang
dipilih oleh user ). Padakasus bus data 8 bit, jalur diacukan sebagai DB0 s/d DB7
35
Gambar 3.4 Rangkaian Driver LCD
3.2.5. Rangkain Infra red
Infra red merupakan sebuah sensor yang masuk dalam kategori sensor optik. Secara umum seluruh infra red di dunia bekerja optimal pada frekuensi
38.5 KHz. Kurva karakterisitik infra red membandingkan antara frekuensi dengan
jarak yang dicapainya. Kalau frekuensi di bawah puncak kurva atau lebih dari
puncak kurva, maka jarak yang dapat dicapai akan pendek. Ada dua metode
utama dalam perancangan pemancar sensor infra red, yaitu :
1. Metode langsung, dimana infra red diberi bias layaknya rangkaian led
biasa.
2. Metode dengan pemberian pulsa, mengacu kepada kurva karakteristik
infra red tersebut.
Metode pemberian pulsa juga masih rentan terhadap gangguan frekuensi
luar, maka kita harus menggunakan teknik modulasi, dimana akan ada dua
frekuensi yaitu frekuensi untuk data dan frekuensiu ntuk pembawa. Dengan teknik
ini, maka penerima akan membaca data yang sudah dikirimkan tersebut.
36
Terdapat beberapa komponen yang dapat digunakan untuk penerima, yaitu:
1. Modul penerima jadi, yang dilengkapi dengan filter 38,5Khz.
2. Photo transistor atau photo dioda ,kita harus membuat rangkaian tambahan
missal dengan metode pembagi tegangan.
Untuk aplikasi lebih lanjut, misalnya untuk mikrokontroler dibutuhkan
keluaran yang diskrit, dimana hanya logika satu atau nol yang dibutuhkan.
Kondisi ini harus dilengkapi dengan rangkaian komparator, atau masuk ke
transistor sebagai saklar. Kalau menggunakan data dengan teknik modulasi maka
data yang dikirim harus di filter, berarti harus dirancang filter yang akan
membuang frekuensi tersebut, lalu masuk kerangkaian buffer atau transistor
sehingga keluarannya berupa sinyal diskrit.
Gambar 3.5 Skema Rangkaian Infra Red
3.2.6. Rangkain Driver Motor Stepper
Motor Stepper adalah perangkat elektromekanis yang mengubah pola
input dan tingkat perubahan dengan memasukan ke dalam gerak rotasi yang tepat.
Sudut rotasi dan arah untuk perubahan masing-masing (langkah) adalah
ditentukan oleh konstruksi motor serta masukan pola langkah.
The#27964 adalah standar, empat-fase motor stepper unipolar yang mudah
37
Motor Stepper ideal untuk kontrol presisi, dan dapat dengan mudah
dioperasikan dalam arah maju dan mundur diberbagai kecepatan. Motor empat
fase ini memiliki sudut langkah 7,5 derajat dan membutuhkan 12 VDC.
Untuk koneksi dari motor stepper kemikrokontroler dapat dilihat pada
gambar di bawah ini.
38
3.3. Perancangan Perangkat Lunak (Software)
3.3.1. Diagram Alir Program Mikrokontroler
39
Berikut ini adalah penjelasan flowchart program
Tabel 3.2 Penjelasan flowchart program
No Keterangan
1 Memulai program.
2 Inisialisasi Variabel
3 Input panjang tali (PT) dan banyaknya getar (BG)
4 Aktivasi Next dengan menekan “A”
5 Apakah PT2 < PT jika terpenuhi maka kerjakan no 6 jika tidak kerjakan no10
6 Proses PT2 = Abs (PT – PT2)
7 Proses Stepper Naik PT2 = PT2 x 14
8 A = A+1 (proses increment)
9 Pengkodisian apakah nilai A = PT2 jika terpenuhi maka kerjakan no 16 jika
tidak kerjakan no 7
10 Apakah PT 2> PT jika terpenuhi maka kerjakan no 11 jika tidak kerjakan no 15
11 Proses PT2 = Abs (PT – PT2)
12 Proses Stepper Turun PT2 = PT2 x 14
13 A = A+1 (proses increment)
14 Pengkodisian apakah nilai A = PT2 jika terpenuhi maka kerjakan no 16 jika
tidak kerjakan no 12
15 PT2=PT Jika terpenuhi maka kerjalan no16 jika tidak no3 16 PT=PT2 (Proses penyimpanan data panjang tali)
17 BG = BG x 4 (Proses banyaknya getar dikali 4)
18 Aktivasi Untuk mengaktifkan sensor dengan menekan “B” 19 Proses Timer Counter
20 Sensor = BG (jika Banyak getar sama dengan sensor
maka kerjakan no 21 jika tidak no 19
21 BG = BG / 4 (BG dibagi 4 dan hasilnya disimpan di variable BG) 22 T = Time / BG (Time dibagi banyaknya getar)
23 T = T x T (pengkuadratan T)
24 G = 4.98. PT / T (Pencarian Gravitasi) 25 Disply to LCD Time dan Gravitasi
40
BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISIS
Pada bab ini akan membahas mengenai pengujian, pengukuran dan analisis
pada sistem yang telah dibuat dan membandingkannya dengan percobaan yang
dilakukan di Laboratorium Fisika Teknik Komputer UNIKOM.
4.1 Pengujian Perangkat Keras
4.1.1 Pengujian Catu Daya
Pengujian dilakukan dengan mengukur tegangan sumber pada rangkaian catu
daya. Pada awalnya tegangan dari trafo sebelum di searahkan (kodisi tegangan AC)
sebesar 9, 12 dan 15 VAC, didapatkan tegangan DC setelah penyearahan dan
peregulasian dengan menggunakan IC Voltreg. Dapat dilihat pada tabel dibawah ini:
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Catu Daya
No IC Voltreg Tegangan Input Tegangan Output
1 7805 9 VAC 5.66 Vdc
2 7809 12 VAC 9.5 Vdc
3 7812 15 VAC 12.60 Vdc.
4.1.2 Pengujian Pada KeyPad dan LCD
Pengujian Keypad dilakukan dengan mengkoneksikan pin-pin KeyPad pada
pin yang terdapat pada mikrokontroler, dengan menghidupkan dan mengisi program
scanning pada mikrokontroler dan menekan keypad tersebut yang hasilnya akan
terlihat pada tampilan Debug, untu listing program dan tampilan debug saat
41
Gambar 4.1 Program dan tampilan pemrogaram KeyPad
42 Untuk pengujian LCD hanya memberikan program display pada LCD seperti
gambar dibawah ini:
Gambar 4.3 Program dan tampilan pemrogaram LCD
Untuk tampilan pada LCD nyata dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 4.4 Tampilan pada LCD
4.1.3 Pengujian Sensor InfraRed
Pengujian dilakukan dengan cara memberikan sumber daya sebesar
12VDC. Setelah diberi sumber daya kabel data yang terdapat pada infrared
43 Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mendeteksi pergerakan bandul yang
bergerak (bergetar) sesuai nilai yang telah di input pada KeyPad. sedang untuk pengambilan data secara modul, maka dapat dilihat seperti gambar berikut:
Gambar 4.5 Program dan tampilan pemrogaram InfraRed
Dalam program terlihat adanya ayunan yang diulang sebanyak 20 kali, dimana
nilai ini adalah nilai bolak-balik bandul yang mengenai sensor, sedangkan dalam
perhitungan bandul sebenarnya adalah ayunan dihitung sekali ayun ketika bandul
kembali pada posisi awal dengan melewati 2 kali sensor, maka dari itu ada
perhitungan pembagian dalam program tersebut, sehingga ketika terjadi perhitungan
20 ayunan oleh sensor, berarti ayunan sebenarnya adalah 10 ayunan, dengan
demikian dapat ditampilkan pada saat pen-debugan data, dapat dilihat pada gambar
44
Gambar 4.6 Debug pada KeyPad
4.1.4 Pengujian Pada Motor Stepper.
Pada pengujian stepper ini, yang dilakukan adalah pengujian gerak motor
stepper searah jarum jam dan berlawanan arah jarum jam, dimana fungsinya adalah
untuk gerak naik dan turun posisi sensor dan panjang tali dari alat. Juga dilakuakan
pengujian untuk mendapatkan nilai yang presisi untuk pergrakan jarak per centi
meter. Dimana fungsinya adalah sebagai gerak alat ketika terjadi inputan panjang tali
atau lengan ayun. Sehingga stepper mampu memberikan jarak yang diinginkan sesuai
45 Untuk program dan tampilan pemrogaram dapat dilihat pada gambar dibawah ini:
Gambar 4.7 Program dan tampilan pemrogaram motor stepper
4.2. Analisis Perbandingan Secara manual dan mekanik
4.2.1. Hasil Analisis Secara Manual
Analisis secara analog dilakukan dengan melakukan pengukuran pada alat
percobaan percepatan gravitasi menggunakan metode bandul secara manual, yaitu
pengambilan waktu getar (t) masih mengunakan stopwatch dan perubahan panjang
tali bandul dilakukan secara manual serta perhitungan gravitsinya dihitung oleh
praktikan yang biasa dilakukan pada praktikum fisika dasar seperti yang tertera pada
46 Table 4.2 Hasil percobaan secara manual
NO L Sebagai Sumbu –
Dari tabel data percobaan diatas, nilai gravitasi dapat diperoleh dengan
menkonversi rumus tersebut dengan peersamaan garis lurus y = Ax + B dimana B = 0
47 Untuk perhitungan adalah sebagai berikut :
A = (5. 54,600) – (74* 3.043)
Dari hasil perhitungan di atas didapat nilai g secara manual yaitu 9.619 m/s2,
dengan nilai tetapan ada dua buah nilai yaitu gravitasi 9.8 m/s2 dan 10 m/s2.
Untuk mengkoreksi nilai data percobaan pada sumbu y dengan menggunakan
nilai gradien kedalam persamaan garis lurus denagn nilai x dari data percobaan
Tabel 4.3 Data percobaan untuk garis linier secara manual
48 Maka dari tabel di atas dapat dibuat garis linier seperti pada gamabar di bawah ini
Gambar 4.8 Grafik Least Square secara manual
Berikut adalah bentuk fisik dari percobaan secara manual.
Gambar 4.9 Bentuk Alat percobaan secara manual Statip
49
4.2.2. Hasil Analisis Secara Mekanik
Analisis secara digital dilakukan dengan melakukan pengukuran pada alat
percobaan percepatan gravitasi bumi menggunakan metode bandul secara automatik,
yaitu pengambilan waktu getar (t) tidak mengunakan stopwatch dan perubahan
panjang tali bandul menggunakan motor stepper serta perhitungan gravitsinya
dihitung oleh perhitungan yang terpogram pada mikrokontroler yang hasilnya
langsung muncul pada LCD. Yang hasilnya dapat dilihat pada tabel berikut :
Table 4.4 Hasil percobaan secara mekanik
NO L sebagai sumbu –
Dari tabel data percobaan diatas, nilai gravitasi dapat diperoleh dengan
menkonversi rumus tersebut dengan peersamaan garis lurus y = Ax + B dimana B = 0
Sehingga nilai gradient A = 4π2 , maka percepatan gravitasi g dapat diperoleh yaitu g = 4π2
50
Untuk perhitungan adalah sebagia berikut :
A = (5. 53.838) – (74 * 2.990)
suatu garis linier dalam sistem koordinat kartesian melalui persamaan linier berikut y
51 Tabel 4.5 Data Percobaan untuk garis linier secara mekanik
No L dari percobaan
(cm)
L setelah di Least Square (LS) (cm)
1 24 0,984
2 20 0.820
3 15 0,615
4 10 0,410
5 5 0,205
Maka dari tabel di atas dapat dibuat garis linier seperti pada gamabar di bawah ini
Gambar 4.10 Grafik Least Square secara mekanik
Beikut adalah bentuk fisik alat dari percobaan secara mekanik
Gambar 4.11 Bentuk alat percobaan secara mekanik
Bandul
Infrared
Motor Stepper
52
BAB V
SIMPULAN DAN SARAN
5.1. Simpulan
Dari hasil penelitian dan analisis yang dilakukan maka diperoleh :
a. Nilai gravitasi (g) dengan percobaan alat manual yaitu 9,619 m/s2, jika dibandingkan
dengan nilai ketetapan gravitasi 9.8 m/s2 maka memiliki error 1.846 %
b. Nilai gravitasi (g) dengan percobaan menggunakan Alat mekanik yaitu 9,619 m/s2, jika
dibandingkan dengan nilai ketetapan gravitasi 9.8 m/s2 maka memiliki error 1.846 %
c Untuk pengukuran panjang tali, time dan jumlah ayunan telah secara otomatis
diseting pada mikrokontroler.
5.2. Saran
Saran untuk kedepannya agar penelitian ini lebih baik yaitu :
a. Dengan adanya keterbatasan alat diharapkan kepresisian panjang tali dan time yang
lebih akurat.
b. Mempergunakan motor stepper yang mempunyai resolusi penggerak yang lebih kecil.
c. Mengunakan mikrokontroler yang bisa floting point
d. Disarankan menggunakan bantuan PC karena keterbatasan pada memori
mikrokontroler, maka tidak bisa dilakukan secara mekanik untuk pengembangan
PENGUKUR PERCEPATAN GRAVITASI
MENGGUNAKAN GERAK HARMONIK SEDERHANA
METODE BANDUL
TUGAS AKHIR
Disusun untuk memenuhi syarat kelulusan pada
Program Studi Sistem Komputer Strata Satu di JurusanTeknik Komputer
Oleh
Andriyana
10205055
Pembimbing
Ir Syahrul, MT
John Adler, M.Si
JURUSAN TEKNIK KOMPUTER
FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER
UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA
BANDUNG
53
DAFTAR PUSTAKA
[1]. Ishaq, Mohamad Fisika Dasar Edisi 2, Graha Ilmu, Yogyakarta, 2007.
[2]. Modul Praktikum Tim Dosen Fisika-I, Laboratorium Fisika-UNIKOM.
[3]. Modul Praktikum Elektronika Lanjut-UNIKOM 2011.
[4]. Modul Pelatihan Robot Tingkat Dasar. Bandung. Divisi robotika unikom. 2007.
[5]. Sutrisno, Fisika dasar : Mekanika, Bandung: Penerbit ITB, 1997 x,260 h.,
30 cm. (Seri Fisika).
[6]. Stamp 2 Communication And Control Projects, Tom Peruzzellis, Copyright
2003 by the McGRAW-Hi companies, inc.
[7]. Parallax Inc, Basic Stamp informasi
(http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&sl=en&u=http://www.
parallax.com/tabid/214/Default.aspx&prev=/search%3Fq%3Dmateri%2Bbasic%
2Bstamp:.pdf%26hl%3Did&rurl=translate.google.co.id&usg=ALkJrhgMhOY1x
YW_trnKB12shNk3hoUbnQ, diakses pada tanggal 5 Oktober 2010).
[8].
(http://www.sunrom.com/components/displays-led-lcd/lcd-displays/16x2-character-lcd-display-blue-backlight, diakses pada tanggal 5 Oktober 2010).
[9]. (http://www.mytutorialcafe.com/mikrokontroller%20bab7%20Keypad.htm,
diakses pada tanggal 5 Februari 2011).
Andriyana lahir di Ciamis pada 13 Februari 1987. Anak
ke-1 dari ke-1 bersaudara memiliki tinggi badan ke-175 cm. Alamat
sekarang Haurmekar E22 RT. 05/02 Kec Coblong Kab.
Bandung Jawa Barat. Lulus Mi Margajaya pada tahun 1999,
MTS Margajaya pada tahun 2002, SMK Negeri 2 Ciamis
Jurusan Teknik Informatika pada tahun 2005, dan Gelar
Sarjana Teknik Komputer diperoleh dari Program Studi Teknik Komputer
Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer UNIKOM tahun 2011. Pengalaman kerja
v
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb
Segala puji bagi Allah SWT., Pencipta dan Pemilihara alam semesta,
shalawat serta salam semoga terlimpah bagi Nabi Muhammad SAW., keluarga dan
para pengikutnya yang setia hingga akhir masa.
Atas rahmat Allah SWT., akhirnya Penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini, meskipun
proses belajar sesungguhnya tak akan pernah berhenti. Skripsi ini sesungguhnya bukanlah
sebuah kerja individual dan akan sulit terlaksana tanpa bantuan banyak pihak yang tak
mungkin Penulis sebutkan satu persatu, namun dengan segala kerendahan hati, Penulis
mengucapkan terima kasih kepada yang telah memberikan rahmad dan hidayahNya sehingga
penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul “Pengukur Percepatan Gravitasi
Menggunakan Gerak Harmonik Sederhana Metode Bandul”. Tugas akhir ini disusun
untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan pada program studi Strata Satu (S1) Jurusan
Teknik Komputer, Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer, Universitas Komputer Indonesia.
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, mengingat
keterbatasan pengetahuan, keilmuan, pengalaman serta referensi yang penulis miliki. Oleh
karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun sehingga dapat
menyempurnakan tugas akhir ini dimasa-masa yang akan datang.
Dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sangat
mendalam kepada :
1. Ibu Sri Nurhayati, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Komputer, Universitas Komputer
Indonesia, Bandung.
2. Bapak Syahrul M.T., selaku dosen Pembimbing I dan dosen Wali 05-Tk2 atas
bimbingan yang telah banyak memberikan arahan, saran, solusi atas keluh kesah kami
dan selalu menjadi inspirasi khususnya bagi penulis dan bimbingan dengan penuh
vi
3. Bapak John Adler M,Si., selaku Dosen Pembimbing II atas waktu dan motivasi,
diskusi-diskusi yang sangat menarik kesabaran membimbing penulis ke arah penyempurnaan
penulisan tugas akhir ini.
4. Bapak, Agus Mulyana M.T., Maskie Z. Oematan, S. Kom., dan Hendra Adibrata yang
selalu memberikan inspirasi kepada mahasiswa terutama bagi penulis, dan juga
kebaikan dan keramahtamahan terhadap mahasiswa.
5. Seluruh dosen Jurusan Teknik Komputer Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer Universitas
Komputer Indonesia yang telah mendedikasikan diriya bagi almamater, mengajarkan ilmu,
mengajarkan kejujuran, kedisiplinan dan senantiasa menampilkan akhlak yang indah.
Semoga Allah SWT membalasnya dengan pahala yang berlipat ganda.
6. Keluarga yang membantu dukungan moril dan materi, Ibunda dan Ayahanda yang
senantiasa sabar dalam mendidik anaknya.
7. Dilianti Kartika Sari. “Decil” my all inspiration come with you, Yang telah banyak memberikan spirit kepada penulis, dalam keadaan susah senang, suka duka dilewati
bersama serta banyak hal yang telah kau lakukan, terima kasih atas semua yang kau
berikan padaku dan semangat tingkat tinggi dalam mengerjakan tugas akhir.
8. Rekan-rekan yang di Laboratorium Elektronika, jaringan komputer, Laboratorium
Fisika, Teman-teman 05-Tk2 yang sangat saya cintai dan Semua pihak yang turut
membantu dan memotivasi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini, Each of you is unforgettable.
Akhirnya, Penulis berharaap semoga penelitian ini menjadi sumbangsih yang
bermanfaat bagi dunia sains dan teknologi di Indonesia, khususnya disiplin keilmuan
yang Penulis dalami.
Bandung , 13 Agustus 2011
