PERANCANGAN ALAT UKUR GETARAN SEBAGAI INDIKATOR
SIMULASI GEMPA DENGAN MENGKOMPARASIKAN SENSOR HDX
2 DAN SW 18020P BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 16A
TUGAS AKHIR
RIFANTI NADIA
112411037
PROGRAM STUDI DIPLOMA-III METROLOGI DAN INSTRUMENTASI
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
PERANCANGAN ALAT UKUR GETARAN SEBAGAI INDIKATOR
SIMULASI GEMPA DENGAN MENGKOMPARASIKAN SENSOR HDX
2 DAN SW 18020P BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 16A
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya
RIFANTI NADIA
112411037
PROGRAM STUDI DIPLOMA-III METROLOGI DAN INSTRUMENTASI
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
PERSETUJUAN
Judul : Perancangan Alat Ukur Getaran Sebagai Indikator Simulasi Gempa Dengan Mengkomparasikan Sensor HDX 2 dan SW 18020P Berbasis Mikrokontroler ATmega 16A Kategori : Tugas Akhir
Nama : Rifanti Nadia
Nomor Induk Mahasiswa : 112411037
Program Studi : Diploma (D-III) Metrologi Dan Instrumentasi Departemen : Fisika
Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Diluluskan di Medan, Juli 2014 Diketahui/Disetujui Oleh
Ketua Program Studi D-III Metrologi
dan Instrumentasi Pembimbing,
Dr.Diana Alemin Barus, M.Sc Drs. Aditia Warman, M.Si
NIP. 196607291992032002 NIP. 19575031983031003
PERNYATAAN
PERANCANGAN ALAT UKUR GETARAN SEBAGAI INDIKATOR
SIMULASI GEMPA DENGAN MENGKOMPARASIKAN SENSOR HDX
2 DAN SW 18020P BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 16A
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali
beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2014
RIFANTI NADIA
112411037
PENGHARGAAN
Alhamdulillah segala puji dan syukur bagi Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya serta telah menganugerahkan kemudahan dan kelancaran sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tugas akhir ini sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan. Tak lupa pula shalawat beriringkan salam tercurahkan kepada Nabi Besar Muhammad SAW.
Kelancaran dalam penyelesaian laporan Tugas Akhir ini tak lepas dari bantuan berbagai pihak, baik berupa bimbingan ataupun bantuan moril dan materil, sehingga Laporan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Maka dari itu, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu. Teristimewa untuk kedua orang tua tercinta, Ibunda Hasrima Rizki dan Ayahanda Ir. Affan Suhendar yang senantiasa membimbimbing, mendoakan, serta memberikan dukungan dalam bentuk apapun kepada penulis. Tak lupa pula untuk seluruh keluarga besar Alm. Drs. Sendjaja dan Alm. Hasbullah Marbeth.
Adapun judul Tugas Akhir ini adalah
PERANCANGAN ALAT UKUR GETARAN SEBAGAI INDIKATOR
SIMULASI GEMPA DENGAN MENGKOMPARASIKAN SENSOR HDX
2 DAN SW 18020P BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 16A
Penulis menyadari bahwa tersusunnya Tugas Akhir ini merupakan dari doa, perhatian, bimbingan, motivasi dan dukungan berbagai pihak, sehingga dengan keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Drs. Sutarman, M.Sc selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Drs. Marhaposan Situmorang, Ph.D selaku Ketua Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
3. Ibu Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc selaku Ketua Program Studi Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam.
4. Ibu Dra. Ratna Askiah S, M.Si selaku Sekretaris Program Studi Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam.
5. Bapak Drs. Aditia Warman, M.Si selaku dosen pembimbing yang telah banyak membantu dan mendukung penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
6. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi D-III Metrologi dan Instrumentasi Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
7. Keluarga besar UKM Robotik Sikonek yang telah banyak membantu, membimbing, serta bekerja sama selama pembuatan proyek ini berlangsung hingga selesai.
8. Seluruh teman, sahabat, dan rekan seperjuangan yang selalu mendukung dan memberi semangat satu sama lain demi terciptanya proyek akhir ini beserta laporannya.
9. Dan seluruh pihak yang telah banyak membantu yang tak bisa disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan Laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, maka dari itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini.
Semoga laporan ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca.
Medan, Juli 2014 Hormat Saya,
Penulis
PERANCANGAN ALAT UKUR GETARAN SEBAGAI INDIKATOR
SIMULASI GEMPA DENGAN MENGKOMPARASIKAN SENSOR HDX
2 DAN SW 18020P BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 16A
ABSTRAK
Kajian ini merupakan pembahasan mengenai perancangan alat ukur getaran sebagai indikator simulasi gempa. Miniatur wilayah pegunungan dipakai untuk menunjang dari alat ukur ini. Getaran yang terjadi dihasilkan dari motor penggerak yang ada pada dasar miniatur gunung. Untuk mendeteksi adanya getaran yang terjadi maka digunakan sensor HDX 2 dan SW 18020P sebagai alat pendeteksi getaran dengan sensitivitas yang tinggi. Digunakan dua sensor tersebut untuk membandingkan sensor mana yang lebih cepat dan akurat dalam pembacaan dan pengukuran getaran. Mikrokontroler ATmega 16A merupakan otak dari sistem yang berfungsi untuk mengolah data yang masuk dari sensor, kemudian menampilkannya pada Liquid Crystal Display (LCD).
DESIGNING INSTRUMENTS OF VIBRATION MEASURING AS INDICATORS SIMULATION OF EARTHQUAKE BY COMPARING SENSORS HDX 2 AND SW
18020P BASED ON MICROCONTROLLER ATMEGA 16A
ABSTRACT
This review discussed about the design of the measuring instrument as an indicator simulation of the earthquake vibrations. Thumbnail mountainous region is used to support of this measure. Vibrations that occur resulting from the motor that is on the basis of a miniature mountain. To detect any vibration that happens then used two sensors, that is HDX 2 and SW 18020P as a vibration detector with high sensitivity. Those sensors used for compares which one sensor faster and accurate in vibration measuring. Microcontroller ATmega 16A is the main system that serves to process the incoming data from sensors, and then display it on the Liquid Crystal Display (LCD).
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Getaran amat mempengaruhi nilai atau hasil yang akan ditunjukkan dalam sebuah pengukuran. Namun kali ini, getaran yang dihasilkan yang akan diukur misalnya sebagai penunjukan gejala alam seperti gempa bumi.
Seiring dengan perkembangan teknologi, maka untuk mengukur getaran atau untuk mendeteksi gempa bumi atau getaran pada permukaan tanah, maka digunakan sensor getaran dan alat penghitung. Atau biasa dikenal dengan nama seismometer.
Dalam hal ini, seismometer tersebut akan dibuat dengan lebih sederhana dengan memanfaatkan komponen elektronika seperti sensor getaran, mikrokontroler, dan display penampil. Serta membandingkan antar satu sensor getaran yang satu dengan yang lainnya.
Jadi dengan menggabungkan antara sensor getaran dengan mikrokontroler, maka dapat dirancang sebuah alat pengukur getaran elektronik. Dengan demikian dengan adanya alat ini diharapkan dapat mempermudah dalam pengukuran getaran.
Maka berdasarkan uraian diatas penulis bermaksud membuat alat ukur yang berjudul :
“PERANCANGAN ALAT UKUR GETARAN SEBAGAI INDIKATOR
SIMULASI GEMPA DENGAN MENGKOMPARASIKAN SENSOR HDX
1.2 Rumusan Masalah
Bagaimana merancang suatu alat ukur yang dapat memberikan penilaian terhadap besaran fisis dari getaran pada saat terjadi simulasi gempa vulkanik yang diukur dengan sensor HDX 2 dan SW 18020P, sebuah mikrokontroler ATmega 16A yang berfungsi untuk mengontrol dan membaca data serta sebagai kendali pemrograman. LCD sebagai menampilkan hasil data output yang dikeluarkan oleh mikrokontroler.
1.3 Tujuan Penulisan
Adapun tujuan dari pembuatan proyek ini ialah :
a. Sebagai salah satu syarat agar dapat menyelesaikan program studi Diploma III Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
b. Sebagai penerapan ilmu yang telah dipelajari selama duduk di bangku perkuliahan. c. Merancang suatu alat yang dapat mengukur getaran dengan menggunakan sensor
getaran HDX 2 dan SW 18020P berbasis mikrokontroler ATmega 16A. d. Untuk mengetahui prinsip kerja sensor getaran HDX 2 dan SW 18020P.
1.4 Batasan Masalah
Untuk menghindari pembahasan yang meluas dalam tugas akhir ini maka ditetapkan batasan-batasan masalah dengan hal sebagai berikut :
a. Pengukuran getaran yang bersifat otomatis untuk mendapatkan hasil yang teliti dan akurat.
c. Pembahasan hanya mengenai sensor getaran HDX 2 dan SW 18020P.
1.5Manfaat Penulisan
Adapun manfaat penulisan dari laporan ini ialah :
a. Sebagai acuan untuk menyalurkan kreatifitas dan inovasi para mahasiswa.
b. Menambah wawasan mengenai pembahasan sensor getaran HDX 2 dan SW 18020P beserta penerapannya.
c. Sebagai persyaratan dalam mencapai gelar ahli madya sekaligus telah menyelesaikan pendidikan di Universitas Sumatera Utara.
1.6 Sistematika Masalah
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari Perancangan Alat Ukur Getaran Sebagai Indikator Simulasi Gempa Dengan Mengkomparasikan Sensor HDX 2 Dan SW 18020P Berbasis Mikrokontroler ATMega 16A secara otomatis, maka penulis membuat Laporan Tugas Akhir ini sebagai berikut :
BAB I : PENDAHULUAN
Dalam bab ini mencakup latar belakang permasalahan, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, manfaat penulisan, dan sistematika penulisan.
Tinjauan pustaka dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan.
BAB III : PERANCANGAN ALAT
Dalam bab ini dibahas tentang perancangan rangkaian dan program pada proyek.
BAB IV : PENGUJIAN ALAT
Bab ini berisi tentang uji coba alat yang telah dibuat, pengoperasian dan spesifikasi alat.
BAB V : PENUTUP
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Getaran
Getaran adalah suatu gerak bolak-balik di sekitar kesetimbangan dalam suatu interval waktu tertentu. Kesetimbangan di sini maksudnya adalah keadaan dimana suatu benda berada
pada posisi diam jika tidak ada
mempunyai(jarak simpangan terjauh dengan titik tengah) yang sama. Getaran berhubungan dengan gerak osilasi benda dan gaya yang berhubungan dengan gerak tersebut. Semua benda yang mempunyai massa dan elastisitas mampu bergetar, jadi kebanyakan mesin dan struktur rekayasa (engineering) mengalami getaran sampai derajat tertentu dan rancangannya biasanya memerlukan pertimbangan sifat osilasinya.
Beberapa besaran yang perlu diperhatikan dalam mempelajari getaran yaitu:
1. Frekuensi adalah banyaknya getaran yang terjadi tiap satuan waktu, atau didefinisikan sebagai banyaknya getaran yang terjadi setiap satu sekon. Frekuensi dilambangkan dengan f dan bersatuan Hz (dibaca Hertz)
2. Periode adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu kali getaran. Periode dilambangkan dengan T dan bersatuan sekon.
3. Simpangan adalah jarak yang ditempuh benda bergetar dan dihitung dari titik kesetimbangan. Simpangan dilambangkan dengan y dan bersatuan meter.
Untuk getaran pada bandul, massa bandul dan amplitudo tidak mempengaruhi besarnya frekuensi dan periode. Tetapi massa mempengaruhi besarnya frekuensi dan periode pada getaran pegas (getaran selaras).
Berikut ini hubungan antara frekuensi dengan periode :
f = n/t sedangkan T = t/n. Bila kedua persamaan ini digabungkan maka akan diperoleh persamaan baru yaitu f = 1/T atau T = 1/f.
Hubungan diatas mempunyai arti bahwa antara frekuensi dan periode hubungannya berbanding terbalik yaitu bila frekuensi besar maka periodenya akan kecil, begitu juga sebaliknya bila periodenya besar maka frekuensinya akan kecil.
Ada dua kelompok getaran yang umum yaitu : 1. Getaran Bebas
Getaran bebas terjadi jika sistem berosilasi karena bekerjanya gaya yang ada dalam sistem itu sendiri (inherent), dan jika ada gaya luas yang bekerja. Sistem yang bergetar bebas akan bergerak pada satu atau lebih frekuensi naturalnya, yang merupakan sifat sistem dinamika yang dibentuk oleh distribusi massa dan kekuatannya. Semua sistem yang memiliki massa dan elastisitas dapat mengalami getaran bebas atau getaran yang terjadi tanpa rangsangan luar.
2. Getaran Paksa.
Bila gaya luar, biasanya f(t) = fc sin ωnt atau fc cos ωnt bekerja pada sistem getaran paksa. Sistem cenderung bergetar pada frekuensi sendiri di samping mengikuti gaya eksitasi. Dengan adanya gesekan bagian gerakan yang ditahan oleh gaya sinusoidal secara perlahan hilang. Dengan demikian, sistem akan bergetar pada frekuensi pribadi sistem. Bagian getaran yang berlanjut terus disebut getaran keadaan tetap atau respon sistem keadaan tetap dibutuhkan dalam analisa
Sedang sudut fasanya adalah :
Dimana :
Xp = Amplitudo getaran Fc = Besar gaya eksitasi m = Massa sistem c = Koefisien peredam ω = Frekuensi gaya eksitasi
2.2 Gempa
Gempa vulkanik atau gempa gunung api merupakan peristiwa gempa bumi yang disebabkan oleh tekanan magma dalam gunung berapi. Gempa ini dapat terjadi sebelum dan saat letusan gunung api. Apabila keaktifannya semakin tinggi maka akan menyebabkan timbulnya ledakan yang juga akan menimbulkan terjadinya gempa bumi. Getarannya terkadang dapat dirasakan di sekitar gunung berapi itu berada. Perkiraaan meletusnya gunung berapi salah satunya ditandai dengan sering terjadinya getaran-getaran gempa vulkanik.
Ada dua katagori gempa yang terjadi pada gunung api :
1. Gempa vulkano-tektonik terjadi akibat perubahan tekanan pada batuan padat yang oleh injeksi atau tarikan magma. Gempa jenis ini dapat menimbulkan tanah longsor dan retakan tanah yang luas. Gempa ini dapat terjadi karena batuan bergerak untuk mengisi ruang-ruang dimana magma sudah kosong. Gempa vulkano-tektonik bukan merupakan gejala gunung api akan meletus tapi dapat terjadi sewaktu-waktu.
2. Gempa periode panjang ditimbulkan oleh injeksi magma ke dalam batuan di sekitarnya, sehingga timbul tekanan terhadap batuan yang pada akhirnya timbul gempa. Keaktifan gempa tipe ini menandakan bahwa gunung api akan meletus. Para ahli menggunakan seismograf untuk mencatat sinyal dari gempa-gempa yang disebut dengan tremor (getaran frekuensi tinggi).
Gempa vulkanik biasanya terjadi di daerah sekitar gunung api dan magnitudenya pada umumnya kecil rata rata kurang dari 5 Skala Richter. Gempa vulkanik dengan magnitude 5-6 sangat jarang terjadi. Kedalaman gempa vulkanik berkisar antara 0-40 km.
Sebelum terjadi letusan gunung api, kegiatan magma meningkat. Dengan peningkatan magma menyebabkan tekanan terhadap batuan di sekitar kantong magma yang menimbulkan getaran seismik. Dengan demikian bila gempa vulkanik meningkat dapat ditandai bahwa gunung api akan meletus,walaupun hubungan ini tidak selalu terjadi. Gempa vulkanik dapat dijadikan salah satu tanda gejala suatu gunung api akan meletus walaupun tidak selalu terjadi hubungan seperti itu.
Seismometer merupakan alat untuk mengukur gerakan tanah, termasuk gelombang seismik yang dihasilkan oleh gempa bumi, letusan gunung berapi, dan sumber gempa lainnya. Rekaman gelombang seismik memungkinkan seismolog untuk memetakan bagian dalam bumi, serta menemukan dan menentukan ukuran dari sumber gempa yang berbeda. Hasil rekaman dari alat ini disebut seismogram.
Seismograf adalah sebuah perangkat yang mengukur dan mencatat gempa bumi. Seismometer merupakan seismograf yang konstanta fisiknya diketahui dengan baik Bila suatu seismograf dipasang dipermukaan bumi maka getaran-getaran gempa bumi yang datang atau melewati seismograf tersebut akan tercatat oleh seismograf tersebut karena segala sesuatu yang berhubungan dengan bumi akan ikut bergetar sedangkan pada seismograf terdapat suatu titik tetap yang tidak ikut bergerak dengan gerakan dari bumi itu.
2.3 Sensor Getaran HDX 2
Gambar 2.2 Sensor HDX 2
Sensor pendeteksi getaran atau vibrasi analog HDX2 ini menggunakan bahan metal dengan selubung pipa plastik, memiliki sensitivitas tinggi dan terbebas dari interferensi derau di sekelilingnya. Sensor ini tidak memiliki orientasi, pendeteksian dari mikrokontroler atau rangkaian pengendali cukup dengan mengukur perubahan hambatan (resistansi) yang sejalan dengan intensitas getaran atau guncangan.
menyentuh kawat yang ada pada tengah badan sensor. Maka dari itu sensor ini lebih sensitif daripada sensor pembandingnya.
Komponen elektronika ini mengkonsumsi arus kurang dari 10 mA, dapat beroperasi pada suhu di bawah 130°C. Karakteristik kerja sensor ini ialah :
1. Tidak ada posisi, tahan getaran dari ukuran ketika intensitas bervariasi dengan getaran. 2. Munculnya produk dari paket kontrol termal, tahan air, kelembaban dan debu.
3. Karakteristik listrik: Tegangan <24V; Arus <1mA
2.4 Sensor Getaran SW 18020P
Gambar 2.3 Sensor SW 18020P
Sensor getaran ini sangat mudah digunakan. Komponen ini dapat digunakan pada rangkaian dengan tegangan 12V atau lebih kecil dengan arus maksimum 20 mA.
Pada saat terpapar getaran dalam waktu 2 ms komponen ini akan menjadi konduktif dengan nilai hambatan lebih kecil dari 10Ω. Pada saat tidak ada getaran, hambatan meningkat
(walaupun sesungguhnya masih ada arus yang mengalir namun jumlahnya sangat kecil, contohnya untuk rangkaian 5VDC pada umumnya jumlah arus di bawah 0,5 µA dapat diabaikan).
Komponen ini bekerja pada rentang suhu operasional antara -40 hingga 80 ̊C dan dapat digunakan hingga lebih dari 200.000 switch cycle.
Dalam sensor ini terdapat kumparan yang melilit pada sebuah kawat. Jika sensor ini digoyangkan maka kumparan tersebut akan mengenai kawat tersebut yang akan menghasilkan getaran.
2.5 Mikrokontroler ATmega 16A
Gambar 2.4 Mikrokontroler ATmega 16A
ATmega16A memiliki fungsi yang sebagian besar sama dengan ATmega16. Perbedaan antara kedua piranti ini terdapat pada “Electrical Characteristics” dan “Typical Characteristics”, dimana ATmega16A memiliki karakteristik yang lebih baik, salah satunya adalah dapat digunakan pada supply tegangan yang lebih lebar, yaitu pada 2,7 sampai 5,5 V. Selain itu ATmega16A juga memiliki konsumsi daya yang lebih rendah daripada ATmega16.
Berikut adalah beberapa fitur dari ATmega16A : 1. Advanced RISC architecture.
2. Memori flash (Program) dengan kapasitas hingga 16KB dengan ketahanan 1000 kali penulisan.
3. Memori EEPROM berkapasitas 512B dengan ketahanan 100.000 kali penulisan. 4. Memori SRAM dengan kapasitas 1KB.
5. Independen Lock Bit.
6. Pengunci untuk keamanan data terprogram. 7. Antarmuka JTAG.
8. Dua buah 8 bit counter/ timer dengan prescaler dan mode pembanding.
9. Satu buah 16 bit counter/ timer dengan prescaler, mode pembanding dan mode capture. 10.Real Time Counter dengan on-chip oscillator terpisah.
11.4 kanal PWM. 12.8 kanal 10-bit ADC. 13.TWI.
14.Programmable serial USART. 15.Maser/slave SPI.
17.Power-on reset dan programmable Brown-out detection. 18.Internal RC Oscillator terkalibrasi.
19.Internal dan eksternal Interrupt. 20.6 mode sleep.
21.32 Programmable I/O.
22.Tegangan operasi 2.7 – 5.5 V.
23.Speed grades dengan range 0 – 16 MHz.
Gambar 2.5 Pin-Pin ATMega 16A Kemasan 40 Pin
Tiap port mempunyai tiga buah register bit, yaitu DDxn, PORTxn, dan PINxn. Huruf ‘x’ mewakili nama huruf dari port sedangkan huruf ‘n’ mewakili nomor bit.
Bit DDxn terdapat pada I/O address DDRx, bit PORTxn terdapat pada I/O address PORTx, dan bit PINxn terdapat pada I/O address PINx. Bit DDxn dalam register DDRx (Data Direction Register) menentukan arah pin. Bila DDxn diset 1 maka Px berfungsi sebagai pin output. Bila DDxn diset 0 maka Px berfungsi sebagai pin input.
Jika PORTxn diset 1 pada saat pin terkonfigurasi sebagai pin input, maka resistor pull-up akan diaktifkan. Untuk mematikan resistor pull-up, PORTxn harus diset 0 atau pin dikonfigurasi sebagai pin output. Pin port adalah tri-state setelah kondisi reset. Bila PORTxn diset 1 pada saat pin terkonfigurasi sebagai pin output maka pin port akan berlogika 1. Dan bila PORTxn diset 0 pada saat pin terkonfigurasi sebagai pin output maka pin port akan berlogika 0.
Tabel 2.1 Konfigurasi Pin Port
Serial pada ATMega16
Universal synchronous dan asynchronous pemancar dan penerima serial adalah suatu alat komunikasi serial sangat fleksibel.
Jenis yang utama adalah :
1. Operasi full duplex (register penerima dan pengirim serial dapat berdiri sendiri) 2. Operasi Asychronous atau synchronous
3. Master atau slave mendapat clock dengan operasi synchronous 4. Pembangkit baud rate dengan resolusi tinggi
5. Dukung frames serial dengan 5, 6, 7, 8 atau 9 Data bit dan 1 atau 2 Stop bit 6. Tahap odd atau even parity dan parity check didukung oleh hardware 7. Pendeteksian data overrun
8. Pendeteksi framing error
9. Pemfilteran gangguan (noise) meliputi pendeteksian bit false start dan pendeteksian low pass filter digital
10. Tiga interrupt terdiri dari TX complete, TX data register empty dan RX complete. 11. Mode komunikasi multi-processor
2.6LCD (Liquid Crystal Display)
Gambar 2.6 LCD (Liquid Crystal Display)
LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit.
dilengkapi dengan memori dan register. Memori yang digunakan mikrokontroler internal LCD adalah :
1. DDRAM (Display Data Random Access Memory) merupakan memori tempat karakter yang akan ditampilkan berada.
2. CGRAM (Character Generator Random Access Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan.
3. CGROM (Character Generator Read Only Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut merupakan karakter dasar yang sudah ditentukan secara permanen oleh pabrikan pembuat LCD tersebut sehingga pengguna tinggal mangambilnya sesuai alamat memorinya dan tidak dapat merubah karakter dasar yang ada dalam CGROM.
Register control yang terdapat dalam suatu LCD diantaranya adalah. Register perintah yaitu register yang berisi perintah-perintah dari mikrokontroler ke panel LCD pada saat proses penulisan data atau tempat status dari panel LCD dapat dibaca pada saat pembacaan data. Register data yaitu register untuk menuliskan atau membaca data dari atau ke DDRAM. Penulisan data pada register akan menempatkan data tersebut ke DDRAM sesuai dengan alamat yang telah diatur sebelumnya. Pin, kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu LCD diantaranya adalah :
2. Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan jenis data yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low menunjukan yang masuk adalah perintah, sedangkan logika high menunjukan data.
3. Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data, sedangkan high baca data.
4. Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.
5. Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini dihubungkan dengan trimpot 5 Kohm, jika tidak digunakan dihubungkan ke ground, sedangkan tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 volt.
BAB III
PERANCANGAN ALAT
3.1 Diagram Blok
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem
Diagram blok diatas menggambarkan bahwa sistem yang dirancang akan mengukur getaran suatu gempa buatan atau sebagai indikator simulasi gempa. Ketika motor penggerak menghasilkan getaran, maka sensor HDX 2 dan SW18020P akan mendeteksi getaran tersebut dan memberikan getaran keluaran terhadap sumber atau indikator utama sebagai pusat gempa. Maka akan terlihat besarnya tingkat kekuatan dari getaran yang dihasilkan dari kedua sensor tersebut. Tegangan analog keluaran sensor ini merupakan masukan pada ADC mikrokontroler yang akan diubah menjadi data digital. Kemudian akan ditampilkan pada LCD berapa getaran yang dihasilkan oleh motor penggerak tersebut.
3.2 Perancangan Sensor Getaran HDX 2 dan SW 18020P
tersebut digabungkan dengan menggunakan resistor 150Ω. Rangkaian skematik kedua sensor tersebut dapat dilihat dari kedua gambar di bawah ini :
Gambar 3.2 Rangkaian Sensor HDX 2
Gambar 3.3 Rangkaian Sensor SW 18020P 3.3 Perancangan Mikrokontroler ATmega 16A
Sistem minimum merupakan suatu sistem rangkaian yang dirancang dengan komponen yang seminimum mungkin untuk mendukung mikrokontroler bekerja sesuai dengan yang diinginkan.
1. Mikrokontroller ATmega16A berfungsi sebagai chip 2. Socket 2x20 berfungsi sebagai tempat chip
3. Resistor 47KΩ berfungsi sebagai resistor pull up untuk tombol reset 4. Push button sebagai tombol reset
5. Kapasitor 100uf 6. Kapasitor 22pf
7. Xtall (Crystal) untuk osilasi eksternal
Gambar 3.4 Rangkaian Mikrokontroler ATmega 16A
3.4 Rangkaian LCD ( Liquid Crystal Display)
Gambar 3.5 Rangkaian LCD
3.5 Rangkaian Alat Secara Keseluruhan
Perancangan sistem elektronik atau perangkat keras dalam sistem alat ukur getaran sebagai indikator gempa ini meliputi rangkaian sistem minimum mikrokontroler dan perancangan display LCD.
3.6 Flowchart Pada Mikrokontroler
BAB IV PENGUJIAN ALAT
4.1 Data Pengujian Alat
Pengujian ini dilakukan untuk menentukan karakteristik sensor HDX 2 dan SW 18020P yang diperoleh dari motor penggerak. Hasil pengujian kedua sensor ditampilkan dengan tabel sebagai berikut :
Tabel 4.1 Hasil Pengujian
detik HDX 2 (getaran/sekon) SW 18020P (getaran/sekon)
1 204 179
2 164 179
3 176 283
4 208 102
5 38 95
6 32 31
7 111 42
8 26 60
9 52 68
BAB V
PENUTUP 5.1Kesimpulan
Berdasarkan hasil percobaan diatas maka diperoleh kesimpulan :
1. Menggunakan dua sensor pendeteksi getaran, yakni sensor HDX 2 dan SW18020P. sensor ini membaca skala getaran/detik. Dilakukan secara berulang selama 10 detik dan akan ditampilkan pada display atau LCD.
2. Penampil data sementara pada LCD yakni sensor HDX 2 pada kolom sebelah kiri dan sensor SW 18020P pada kolom kanan. Baris atas merupakan penunjukan vibrasi terbaru yang terbaca oleh sensor dan baris bawah merupakan penunjukan vibrasi sebelumnya.
3. Prinsip kerja kedua sensor ini ialah jika sensor diberi getaran, maka nilai resistansi dalamnya berubah. Jika didiamkan nilai hambatan dalam 400Ω, maka bila digetarkan bisa mencapai
70Ω.
5.2Saran
Beberapa tambahan yang diperlukan dalam meningkatkan kemampuan alat ini adalah:
1. Penampil LCD atau display bisa menggunakan PC atau laptop melalui komunikasi data. Atau dengan kata lain interfacing menggunakan grafik.
BAB V
PENUTUP 5.1Kesimpulan
Berdasarkan hasil percobaan diatas maka diperoleh kesimpulan :
1. Menggunakan dua sensor pendeteksi getaran, yakni sensor HDX 2 dan SW18020P. sensor ini membaca skala getaran/detik. Dilakukan secara berulang selama 10 detik dan akan ditampilkan pada display atau LCD.
2. Penampil data sementara pada LCD yakni sensor HDX 2 pada kolom sebelah kiri dan sensor SW 18020P pada kolom kanan. Baris atas merupakan penunjukan vibrasi terbaru yang terbaca oleh sensor dan baris bawah merupakan penunjukan vibrasi sebelumnya.
3. Prinsip kerja kedua sensor ini ialah jika sensor diberi getaran, maka nilai resistansi dalamnya berubah. Jika didiamkan nilai hambatan dalam 400Ω, maka bila digetarkan bisa mencapai
70Ω.
5.2Saran
Beberapa tambahan yang diperlukan dalam meningkatkan kemampuan alat ini adalah:
1. Penampil LCD atau display bisa menggunakan PC atau laptop melalui komunikasi data. Atau dengan kata lain interfacing menggunakan grafik.
2. Sensor ini bisa digunakan untuk simulasi rumah gempa atau pengujian penggunaan vibrasi lainnya.
DAFTAR PUSTAKA
Andrianto, Heri. 2013. Pemrograman Mikrokontroler AVR ATMega 16. Bandung : Informatika Bandung
Barry,Gwoollard,1998. Elektronika Praktis. Cetakan Kedua, Jakarta : PT.Praditya Paramitha
Budiharto , Widodo. 2012. Panduan Praktikum Mikrokontroler VR ATmega 16. Jakarta : Elex Media Komputindo
Surya, Yohanes. 2009. Getaran dan Gelombang. Tangerang : Kandel
Alljabbar. 2008. Getaran. wordpress.com http:// alljabbar.wordpress.com/2008/04 /22/getaran/
Solihul. 2008. ATmega16. Ilmu Komputer.org
[8 Juli 2014] Diakses pada 2 Juli 2014
Diakses pada 2 Juli 2014
Diakses pada 12 Juli 2014
Diakses pada 14 Juli 2014
Diakses pada 9 Juli 2014
LAMPIRAN
Program Pada Mikrokontroler
/***************************************************** This program was produced by theCodeWizardAVR V2.05.3 Standard Automatic Program Generator
© Copyright 1998-2011 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l. http://www.hpinfotech.com
Project : Vibration Sensor Version : V.1_2
Date : 06/06/2014
Author : Prasetyo, Dwi Budi & iPhone Company : SIKONEK
Comments:
Chip type : ATmega16A Program type : Application
AVR Core Clock frequency: 16,000000 MHz Memory model : Small
// Timer 0 overflow interrupt service routine interrupt [TIM0_OVF] void timer0_ovf_isr(void) {
// Place your code here }
// Timer1 overflow interrupt service routine interrupt [TIM1_OVF] void timer1_ovf_isr(void) {
// Place your code here }
void main(void)
{
// Timer/Counter 0 initialization // Clock source: T0 pin Falling Edge // Mode: Fast PWM top=0xFF // OC0 output: Disconnected TCCR0=0x4E;
TCNT0=0x00; OCR0=0x00;
// Timer/Counter 1 initialization // Clock source: T1 pin Rising Edge // Mode: Fast PWM top=0x00FF // OC1A output: Discon.
// OC1B output: Discon. // Noise Canceler: Off
// Input Capture on Falling Edge // Timer1 Overflow Interrupt: Off // Input Capture Interrupt: Off // Compare A Match Interrupt: Off // Compare B Match Interrupt: Off TCCR1A=0x01;
// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization
TIMSK=0x45;
// Alphanumeric LCD initialization // Connections are specified in the
// Project|Configure|C Compiler|Libraries|Alphanumeric LCD menu: // RS - PORTC Bit 1
Gambar Rangkaian Keseluruhan
Foto Dokumentasi Perancangan Alat
Rangkaian Sistem Minimum
Rangakaian Komparator
LCD
Rangkaian Motor Penggerak dan Kedua Sensor Getaran
Percobaan Simulasi
Pengambilan Data
