1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam ilmu matematika terdapat beberapa metode yang dapat digunakan untuk mengukur panjang dan luas suatu bidang, seperti phytagoras, trigonometri, dan heron. Dengan menggunakan trigonometri kita dapat mencari hipotenusa yang akan digunakan untuk mengukur sebuah panjang (cateto) pada sebuah bidang dengan menggunakan phytagoras. Sementara dengan menggunakan heron luas sebuah bidang beraturan maupun tak beraturan dapat diketahui, dengan cara membagi dua luas bidang tersebut menjadi segitiga lalu dijumlahkan.
Dari segi pengukuran yang sudah ada pada saat ini, pengukuran luas tanah masih menggunakan metode manual, seperti menggunakan meteran dan teodolit. Dari metode yang sudah ada tersebut, masih terdapat beberapa kekurangannya, seperti, proses perhitungan luas tanah dilakukan secara manual, biaya untuk pem-belian sebuah teodolit yang sangat mahal, ukuran alat yang cukup berat dan besar, membutuhkan lebih banyak tenaga kerja, serta penggambaran suatu denah dari luas tanah yang diukur masih manual.
Seiring berkembangnya jaman, pengukuran secara otomatis dan alat ukur yang praktis lebih diminati dan dipercaya dalam hal akurasi serta hanya membu-tuhkan waktu yang singkat dalam pengambilan pengukuran.
Untuk meminimalisir beberapa kekurangan dari alat pengukuran yang sudah ada, maka dibutuhkan sebuah alat yang dapat mempermudah pengukuran, mem-percepat proses, meminimalisir biaya, menggambarkan denah, serta dapat dik-erjakan dengan sedikit tenaga kerja dan fleksibel. Dengan demikian alat tersebut dapat lebih membantu untuk mempermudah proses pengukuran dan akan lebih baik jika bentuk luas tanah dapat divisualisasikan secara langsung dan otomatis.
Interface” yang mana diharapkan dapat mempermudaah proses pengukuran panjang dan luas tanah.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, maka perlu adanya perumusan masalah yang tepat sehingga dapat memperjelas masalah yang diangkat. Adapun perumusan masalahnya adalah:
1. Bagaimana membuat alat ukur panjang sebuah bidang tanah.
2. Bagaimana membuat alat pengontrol untuk mengarahkan alat ukur ke koordinat atau titik akhir dari bidang yang diukur.
3. Bagaimana menerapkan metode phytagoras, trigonometri dan heron
untuk penghitungan luas tanah.
4. Bagaimana menentukan sudut horizontal untuk mengukur lebar sudut antara dua titik bidik pada bidang.
5. Bagaimana membuat aplikasi android yang dapat mengukur panjang, luas serta menggambarkan denah dari suatu bidang.
1.3 Maksud dan Tujuan
Maksud membuat pengukur luas tanah otomatis adalah: 1. Efisiensi waktu, biaya dan tenaga dalam hal pengukuran.
2. Memperbaiki keterbatasan dan kekurangan yang dimiliki pada alat pengukuran yang sudah ada.
3. Lebih efektif dalam proses pengukuran serta penggambaran denah hasil pengukuran.
Tujuan membuat alat ukur otomatis adalah: 1. Pengukuran dapat dilakukan secara otomatis.
1.4 Batasan Masalah
Masalah yang akan dikaji dan dibahas meliputi:
1. Mengendalikan perangkat dengan menggunakan Mikrokontroler Arduino UNO sebagai kendali.
2. Pengambilan data secara manual, namun prosesnya otomatis. 3. Mikrokontroler hanya menggerakkan servo.
4. Visualisasi denah serta hasil pengukuran menggunakan smartphone
berbasis android.
5. Alat harus dipindahkan secara manual untuk setiap pengukuran titik tanah.
6. Jarak maksimum pengukuran panjang adalah 10 meter dan jarak minimum pengukuran adalah 2 meter.
7. Dapat mengukur empat titik dengan bentuk bebas.
1.5 Metodologi Penelitian
Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis dalam melakukan penyusunan dan memperoleh data serta informasi menggunakan beberapa metode diantaranya adalah sebagai berikut:
1. Studi Literatur
Merupakan suatu metode pengumpulan data dengan cara mencari referensi buku dan mencari berbagai komponen pendukung yang akan dipakai dalam perancangan tugas akhir ini serta mempelajari bahasa pemrograman yang akan digunakan.
2. Metode Perancangan
3. Metode Pembuatan
Setelah mendesain mekanisme dan komponen yang dibutuhkan kemudian proses pembuatan alat dan software ini dimulai. Pada tahap persiapan alat dan bahan baku yang dibutuhkan pada proses pembuatan serta mempersiapkan alat dan mesin apa saja yang dibutuhkan dalam proses pembuatan. Kemudian setelah semuanya terkumpul, maka dimulailah proses pembuatan alat pengukur luas tanah otomatis.
4. Metode Pengujian
Setelah tahap pembuatan komponen dan perakitan selesai, dilakukan pengujian seluruh sistem baik hardware maupun software dengan tujuan untuk mengetahui apakah sesuai dengan apa yang diinginkan dan apabila masih terjadi kerusakan atau kekurangan dari alat yang telah dibuat ini dan apabila tidak sesuai dengan yang diharapkan, maka perlu diperbaiki dan disempurnakan kembali sehingga tujuan dari pembuatan pengukur luas tanah ini dapat tercapai.
5. Metode Analisa
Merupakan tahap analisa dari hasil pengujian hardware dan software yang digunakan untuk pembuatan alat pengukur luas tanah.
1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan yang digunakan dalam laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
Bab I PENDAHULUAN
Bab 1 membahas mengenai latar belakang, maksud dan tujuan penelitian, batasan masalah, metode penelitian dan sistematika penulisan.
Bab II TEORI PENUNJANG
Bab III PERANCANGAN SISTEM
Bab 3 membahas tentang perancangan perangkat keras dan perangkat lunak yang digunakan untuk membangun pengukur luas tanah.
Bab IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA
Bab 4 membahas tentang pengujian cara kerja pengukur luas tanah dan hasil analisa.
Bab V KESIMPULAN DAN SARAN
6
TEORI PENUNJANG
Pada bab ini akan dibahas mengenai teori dan komponen penunjang yang akan digunakan dalam perancangan “Alat Ukur Luas Tanah Berbasis Mikrokontroler dan Android User Interface”.
2.1 Alat Ukur dan Pengukuran
Alat ukur adalah alat yang digunakan untuk mengukur benda atau kejadian tersebut. Seluruh alat pengukur dapat terkena kesalahan peralatan yang bervariasi.[3] Bidang ilmu yang mempelajari cara-cara pengukuran dinamakan metrologi. Dalam fisika dan teknik, pengukuran merupakan aktivitas yang membandingkan kuantitas fisik dari objek dan kejadian dunia nyata.
Pengukuran adalah suatu perbandingan antara suatu besaran dengan besaran lain yang sejenis secara eksperimen dan salah satu besaran dianggap sebagai standar.[4]
Yang perlu diperhatikan dalam pengukuran adalah:
1. Alat ukur tidak boleh membebani/mempengaruhi yang diukur atau disebut mempunyai impedansi masuk yang besar.
2. Mempunyai keseksamaan yang tinggi, yaitu alat harus mempunyai ketepatan dan ketelitian yang tinggi (mempunyai accuracy error dan
precision error yang tinggi).
3. Mempunyai kepekaan yang tinggi, yaitu batas input signal yang sekecil-kecilnya sehingga mampu membedakan gejala-gejala yang kecil.
4. Mempunyai stabilitas yang tinggi sehingga menolong dalam pembacaan dan tidak terganggu karena keadaan yang tidak dikehendaki.
6. Kemantapan alat tinggi, yaitu alat yang dapat dipercaya kebenarannya untuk jangka waktu yang lama.
Pengukuran yang akurat merupakan bagian penting dalam fisika. Tetapi tidak ada pengukuran yang benar-benar tepat. Ada ketidakpastian yang berhubungan dengan setiap pengukuran. Ketidak pastian muncul dari sumber yang berbeda. Di antara yang paling penting, selain kesalahan, adalah keterbatasan ketepatan setiap alat ukur dan ketidakmampuan membaca sebuah instrumen di luar batas bagian terkecil yang ditunjukan. Misalnya, jika memakai sebuah penggaris untuk mengukur lebar sebuah papan, hasilnya dapat dipastikan akurat sampai 0,1 cm, yaitu bagian terkecil dari penggaris tersebut. Alasannya adalah sulit bagi peneliti untuk memastikan suatu nilai diantara garis pembagi terkecil tersebut, dan penggaris itu sendiri mungkin tidak di buat atau dikalibrasi sampai ketepatan yang lebih baik dari ini.
2.2 Luas, Luas Bidang Tanah Beraturan, dan Tidak Beraturan
Luas, luasan, atau area adalah besaran yang menyatakan ukuran dua dimensi (dwigatra) suatu bagian permukaan yang dibatasi dengan jelas, biasanya suatu daerah yang dibatasi oleh kurva tertutup. Luas permukaan menyatakan luasan permukaan suatu benda padat tiga dimensi.[5] Dalam aplikasi, luas permukaan bumi, yang dipakai dalam pengukuran lahan dan merupakan suatu luasan permukaan, kerap dianggap sebagai luas dua dimensi bidang datar apabila luasan itu tidak terlalu besar relatif terhadap luas permukaan total bumi. Luas suatu bangun dua dimensi dapat dihitung dengan menggunakan elemen satuan luas berupa persegi (atau bentuk lain) yang diketahui ukurannya. Luas bangun yang akan diukur merupakan jumlah elemen satuan luas yang menutupinya. Untuk bangun-bangun yang memiliki keteraturan terdapat rumus-rumus yang dapat digunakan bergantung pada karakteristik bangun dua dimensi yang dimaksud. Ukuran standar internasional dan nasional:
1. Meter persegi (m2).
3. Kilometer persegi (km2) = 100 hektare = 10 000 are = 1.000.000 meter persegi.
Satuan luas pokok menurut Sistem Internasional adalah meter persegi sedangkan menurut sistem Imperial adalah kaki persegi.
Untuk mengukur luas sebuah bidang tanah, contohnya sebuah persegi empat beraturan, kita dapat mengalikan panjang dan lebarnya secara langsung. Namun untuk mengukur sebuah luas bidang tanah yang tidak beraturan diperlukan perhitungan yang rumit dan juga tepat untuk menghasilkan nilai yang akurat.
Metode yang digunakan pada rancangan alat ini adalah phytagoras dan juga
trigonometri. Phytagoras digunakan untuk mencari panjang bidang yang akan
diukur sedangkan trigonometri digunakan untuk mencari sisi miring antara ketinggian tripod dan panjang bidang yang akan diukur.
2.3 Teorema Phytagoras
Untuk mengukur luas dari sebuah bidang diperlukan nilai penentu yang
menjadi faktor utama dari pengukuran, nilai yang sangat berpengaruh dalam
menghitung luas adalah panjang dari sebuah bidang tersebut. Rumus umum untuk
mengukur sebuah luas persegi panjang adalah dengan mengukur panjang
dikalikan dengan lebar sebuah bidang. Namun jika nilai panjang belum diketahui
kita harus mencarinya terlebih dahulu.
Rumus panjang sisi b dengan menggunakan phytagoras untuk segitiga di
atas adalah sebagai berikut:
= √ − ... (2.1)
Hal tersebut dapat diatasi dengan menggunakan phytagoras, dimana hanya
butuh dua nilai/variabel untuk mengukur panjang yang diinginkan, yaitu tinggi
dan panjang sisi miringnya (hipotenusa). Oleh karena itu, metode phytagoras
digunakan pada alat ini membantu untuk mencari panjang atau lebar dari bidang
tanah, sehingga alat ini hanya butuh variabel ketinggian dan panjang sisi miring.
2.4 Trigonometri
Trigonometri adalah sebuah cabang matematika yang berhubungan dengan
sudut segitiga dan fungsi trigonometrik seperti sinus, cosinus, dan tangen.
Gambar 2. 2 Trigonometri
Metode trigonometri digunakan untuk membantu perhitungan pada alat ini. Karena untuk mencari panjang dari sebuah bidang miring (hipotenusa) diperlukan variabel besar sudut antara tinggi tripod dan bidang miringnya.
Rumus yang digunakan untuk mencari panjang sisi miring yang akan digunakan pada alat adalah sebagai berikut:
sin � =��……… (2.2)
r adalah panjang sisi miring yang akan dicari untuk dipergunakan dalam perhitungan rumus phytagoras.
2.5 Teorema Heron
Teorema heron adalah teori matematika yang menghitung luas segitiga dengan mengunakan ilmu trigonometri. Digunakan untuk menghitung luas daerah segitiga sembarang yang hanya diketahui panjang ketiga sisinya.
Gambar 2. 3 Ilustrasi Heron Rumus Luas Segitiga menggunakan Heron:
= + + ……….………. (2.3)
� = √ − − − ……….……. (2.4)
Pembuktian:
Sebuah segitiga dengan sisi a, b, dan c. a sebagai panjang alas dan α sudut
diantara a dan b. Hukum cosinus α:
Dari persamaan (2.5) diperoleh:
� � = √ − � =√4 2 2− 2+ 2− 2 2………..…. (2.6)
Sedangkan tinggi segitiga adalah:
= � �………. (2.7)
Maka subtitusikan persamaan (2.6) ke dalam persamaan (2.7):
� =
4√4 − + − ………. (2.8)
� =
4√( − + − )( + + − )……….…. (2.9)
� =4√ − − ( + − )( + − ) + + ………. (2.10)
Sehingga diperoleh:
� = √ − − − ………...……. (2.11) Keterangan:
s = Setengah keliling segitiga
a,b,c = Panjang sisi segitiga
L = Luas segitiga
Pada alat ini teorema heron digunakan untuk menghitung luas dari denah yang dihasilkan oleh aplikasi.
2.6 Smartphone
Smartphone adalah telepon pintar yang memiliki kemampuan seperti
komputer. Smartphone diklasifikasikan sebagai high end mobile phone yang dilengkapi dengan kemampuan mobile computing. Dengan kemampuan mobile
computing tersebut, smartphone memiliki kemampuan yang tak bisa
Smartphone yang pertama kali muncul merupakan kombinasi dari fungsi suatu Personal Digital Assistant (PDA) dengan telepon genggam ataupun telepon dengan kamera. Seiring dengan perkembangannya, kini smartphone juga mempunyai fungsi sebagai media player portable, low end digital compact
camera, pocket video camera dan GPS. Smartphone modern juga dilengkapi
dengan layar touchscreen resolusi tinggi, browser yang mampu menampilkan full web seperti pada PC, serta akses data WiFi dan internet broadband.
Gambar 2. 4 Smartphone
Beberapa karakteristik yang umum ada pada smartphone yaitu:
1. Mobile OS. Mobile OS yang sering digunakan pada smartphone adalah:
Symbian OS, iPhone OS, Windows Mobile OS, RIM Blackberry, Linux,
Palm OS, Android.
2. Open Source.
3. Web Feature.
4. Enhanced Hardware. Fitur hardware eksternal seperti layar sentuh lebar
dan sensitif, builtin keyboard, resolusi kamera tinggi, sisi kamera depan untuk video conferences.
5. Mobile PC. Pada umumnya smartphone memiliki prosesor yang cukup
tinggi, selain itu memiliki penyimpanan memori yang besar dan memiliki RAM tambahan yang cukup besar seperti sebuah PC desktop
atau laptop.
2.7 Accelerometer dan Gyroscope
Accelerometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur percepatan,
mendeteksi dan mengukur getaran (vibrasi), dan mengukur percepatan akibat gravitasi. Sensor accelerometer mengukur percepatan dari 3 sumbu gerakan akibat gerakan benda yang melekat padanya.
Gambar 2. 5 Ilustrasi Sumbu Pada Accelerometer
Percepatan merupakan suatu keadaan berubahnya kecepatan terhadap waktu. Bertambahnya suatu kecepatan dalam suatu rentang waktu disebut juga percepatan (acceleration). Jika kecepatan semakin berkurang daripada kecepatan sebelumnya, disebut deceleration. Percepatan juga bergantung pada arah/orientasi karena merupakan penurunan kecepatan yang merupakan besaran vektor. Berubahnya arah pergerakan suatu benda akan menimbulkan percepatan pula.
Gyroscope adalah suatu alat berupa sensor gyro untuk menentukan orientasi
gerak dengan bertumpu pada roda atau cakram yang berotasi dengan cepat pada sumbu.
Gyroscope memiliki output yang peka terhadap kecepatan sudut dari arah sumbu x yang nantinya akan menjadi sudut phi (roll), dari sumbu y nantinya menjadi sudut theta (pitch), dan sumbu z nantinya menjadi sudut psi (yaw).
2.8 Android
Android adalah software untuk perangkat mobile yang meliputi sistem
operasi, middleware dan aplikasi inti.[6] Android dilengkapi dengan Android SDK
(Software Development Kit) yang menyediakan tools dan mendukung kebutuhan
API (Application Programming Interface) yang diperlukan untuk
mengembangkan aplikasi pada platform android dengan menggunakan bahasa pemrograman Java.
Aplikasi Android ditulis dalam bahasa pemrograman Java, yaitu kode Java
yang terkompilasi bersama-sama dengan data dan file resources yang dibutuhkan oleh aplikasi yang digabungkan oleh aapt tools menjadi paket android, sebuah file
yang ditandai dengan suffix .apk. File ini didistribusikan sebagai aplikasi dan diinstal pada perangkat mobile.
Fitur – fitur yang terdapat pada android yaitu:
1. Application Framework.
2. Dalvik Virtual Machine.
3. Integrated Browser.
4. Optimized graphics.
5. SQLite.
6. Media pendukung untuk audio, video, dan format gambar (MPEG4,
H.264, MP3, AAC, AMR, JPG, PNG, GIF)
7. GSMTelephony (tergantung perangkat mobile).
8. Bluetooth, EDGE, 3G, dan WiFi (tergantung perangkat mobile).
9. Kamera, GPS, kompas, dan accelerometer (tergantung perangkat
mobile).
2.9 Perangkat Keras
Perangkat keras yang digunakan pada alat ini adalah Mikrokontroler dan Motor Servo. Mikrokontroler digunakan untuk penggerak motor servo untuk mengarahkan kamera smartphone pada titik ujung tanah yang akan diukur.
2.9.1 Mikrokontroler
Mikrokontroler merupakan rangkaian terintegrasi yang berisi komponen-komponen yang diperlukan oleh sebuah komputer seperti CPU, I/O, jalur komunikasi, memori, timer dan lain sebagainya. Mikrokontroler dapat diberi sebuah program yang bekerja sesuai dengan keinginan pengguna dan dapat dihapus dengan cara khusus.[8]
Gambar 2. 7 Ilustrasi mikrokontroler
Perangkat input dan output mikrokontroler adalah suatu peranti yang menghubungkan proses didalam mikrokontroler dengan dunia luar (rangkaian lain), peranti ini dibutuhkan sebagai media komunikasi dengan perangkat lain atau peubah tipe sinyal.
Terdapat kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang di dalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Beberapa mikrokontroller mega AVR seperti ATmega8, ATmega168, ATmega328, ATmega128, ATmega 2560 dengan menggunakan kristal osilator 8Mhz. Untuk alat pengukur luas tanah ini sendiri menggunakan mikrokontroler ATmega328.
2.9.2 Motor Servo
Motor Servo adalah sebuah motor yang dilengkapi rangkaian kendali dengan sistem closed feedback yang terintegrasi dalam motor tersebut.[10] Pada motor servo posisi putaran sumbu dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada didalam motor servo.
Gambar 2. 9 Motor Servo Spesifikasi motor servo MG996R yang digunakan:
Berat: 55 g.
Dimensi: 40.7 x 19.7 x 42.9 mm.
Stall torque: 9.4 kgf*cm (4.8 V), 11 kgf*cm (6 V).
Kecepatan operasi: 0.17 s/60 derajat (4.8 V), 0.14 s/60 derajat (6 V).
Operating voltage: 4.8 V a 7.2 V. Running Current 2.5 A (6 V). Dead band widht: 5 microsecond.
Pada alat ini motor servo digunakan sebagai alat bantu untuk mendapatkan sudut kemiringan. Yang nantinya akan ditaruh di tripod pada alat ukur, lalu akan dikontrol melalui mikrokontroler untuk mencari besar derajat kemiringan atau besar derajat pengukuran yang mana akan dibutuhkan untuk mendapatkan panjang serta dari bidang tanah yang akan diukur.
2.10 Perangkat Lunak
Terdapat dua perangkat lunak yang digunakan pada pengerjaan pembuatan alat pengukur luas tanah otomatis ini, diantaranya adalah Android Studio, untuk
compile program aplikasi pada android yang akan digunakan pada smartphone
dan Arduino Software yang digunakan sebagai compiler program untuk
mikrokontroler.
2.10.1 Android Studio
Android Studio adalah sebuah IDE untuk pengembangan aplikasi di
platform android.[11] Sama seperti kombinasi antara Eclipse dan Android
Developer Tools (ADT), Android Studio juga dapat di-download di situs resmi
Android: http://developer.android.com/sdk/installing/studio.html. Saat ini usia
Android Studio masih tergolong muda, baru versi 0.2.3 (masih early access
preview).
SDK sebelumnya di-bundle bersama dengan Eclipse, sementara Android
Studio menggunakan IntelliJ IDEA Community Edition. Kedua IDE tersebut
sama-sama memiliki penggemar ‘fanatik‘-nya masing-masing. Beberapa pendukung IntelliJ IDEA sering mengatakan bahwa Eclipse terlalu rumit bagi pemula. Android Studio menggunakan Gradle untuk manajemen proyeknya. Bagi yang belum pernah mendengar, Gradle adalah build automation tool yang dapat dikonfigurasi melalui DSL berbasis Groovy. Ini yang membedakan Gradle dari
Ant atau Maven yang memakai XML. Penggunaan DSL berbasis Groovy
Gambar 2. 10 Android Studio
Pada tugas akhir ini, Android Studio digunakan untuk membuat software
aplikasi berbasis android yang akan digunakan untuk memproses hasil pengambilan data, membuat sketsa denah luas tanah, dan juga menghitung luas tanah.
2.10.2 Arduino Software
Arduino software digunakan untuk menulis program ke dalam Arduino.
Untuk processing sendiri menggunakan penggabungan antara bahasa C++ dan
Java. Software arduino ini dapat di-install di berbagai operating system (OS)
seperti: LINUX, Mac OS, Windows. Software IDE Arduino sendiri terdiri dari 3 bagian:
1. Editor Program, untuk menulis dan mengedit program dalam bahasa
processing. Listing program pada arduino disebut sketch.
2. Compiler, modul berfungsi mengubah bahasa processing (kode
program) ke dalam kode biner karena kode biner adalah satu-satunya bahasa yang dipahami oleh mikrokontroler.
3. Uploader, modul yang berfungsi memasukkan kode biner kedalam
memori mikrokontroler.
19
PERANCANGAN SISTEM
Bab ini menjelaskan tentang perancangan dari pembuatan alat ukur luas tanah berbasis mikrokontroler dan android user interface. Perancangan meliputi perancangan sistem kontrol dan perancangan perangkat perangkat lunak.
3.1 Perancangan Sistem Kontrol
Mengenai komponen-komponen apa saja yang digunakan dalam pembuatan alat ukur luas tanah berbasis mikrokontroler dan android user interface. Baik dari segi peracangan alat, perangkat keras dan serta alasan mengenai tipe dan jenis komponen yang digunakan. Secara garis besar peracangan sistem kontrol dapat dilihat pada diagram blok pada gambar 3.1.
PUSH BUTTON MIKRO SERVO
Gambar 3. 1 Diagram Blok Sistem Kontrol
Dari gambar 3.1 di atas dapat diuraikan fungsi tiap blok rangkaian sebagai berikut:
Pada blok diagram di atas dapat dijelaskan bahwa sistem kontrol alat ukur luas tanah berbasis mikrokontroler dan android user interface, terdiri dari push button yang akan digunakan untuk menggerakkan servo ke atas, bawah atau kanan kiri, mikroprosesor untuk memproses instruksi yang akan menggerakkan servo sesuai keinginan sampai posisi titik pengukuran yang ditentukan.
3.1.1 Mikrokontroler
Mikrokontroler yang digunakan adalah Arduino UNO dengan Atmega
328P-PU. Mikrokontroler ini dipilih karena mencukupi kebutuhan sistem yang
akan dirancang. Mikrokontroler ini memiliki jumlah pin yang cukup , memiliki
RX/TX untuk komunikasi serial untuk dihubungkan dengan Personal Computer,
mikrokontroler ini memiliki Kemudahan dalam pemograman karena tersedia
compiler dengan beberapa bahasa pemrograman seperti C dan C++. Kemudian
banyaknya pengguna mikrokontroler ini menjadi pendukung dipilihnya mikrokontroler ini karena tersedia banyak tutorial.
SERVO 1
Gambar 3. 3 Diagram blok keseluruhan komponen dan pin yang terhubung Untuk fungsi lebih jelas dari setiap Pin mikrokontroler Atmega 328P-PU
yang digunakan, dapat dilihat pada tabel 3.1 berikut ini.
Tabel 3. 1 Penjelasan Masing-Masing Pin Mikrokontroler
Pin Hardware Fungsi Pin Keterangan
Pin5 Servo 1 Mengeluarkan data untuk mengaktifkan
servo 1
Mengaktifkan servo 1 untuk gerak ke atas atau bawah
Pin6 Servo 2 Mengeluarkan data untuk mengaktifkan
servo 2
Mengaktifkan servo 2 untuk gerak ke kanan atau kiri
Pin 8 Push Button 1 Menerima perintah dari Push Button 1
Perintah untuk servo bergerak ke atas
Pin 9 Push Button 2 Menerima perintah dari Push Button 2
Perintah untuk servo bergerak ke bawah
Pin 10 Push Button 3 Menerima perintah dari Push Button 3
Perintah untuk servo bergerak ke kanan
Pin 11 Push Button 4 Menerima perintah dari Push Button 4
3.1.2 Motor Servo
Dua motor servo 180 derajat digunakan sebagai alat untuk mendapatkan sudut kemiringan, akan ditaruh di tripod pada alat ukur, lalu akan dikontrol melalui push button dan mikrokontroler, servo 1 untuk mencari besar derajat garis miring dan servo 2 untuk besar derajat antara dua titik pengukuran dimana berfungsi untuk mendapatkan panjang serta denah dari bidang tanah yang akan diukur.
Gambar 3. 4 Rangkaian Servo 1 dan Servo 2
mulai
Servo 1 dan Servo 2 terhubung pada pin 5 dan pin 6 pada mikrokontroler. Servo 1 berfungsi sebagai penggerak smartphone untuk ke atas atau ke bawah, sementara Servo 2 berfungsi sebagai penggerak smartphone untuk ke kanan dan ke kiri. Untuk tegangan yang digunakan untuk menggerakkan servo adalah 6 Volt. 3.2 Perancangan Perangkat Lunak
Untuk perancangan tampilan awal dari aplikasi, terdiri dari tiga bagian, yaitu tampilan pembuka, tampilan utama, dan tampilan denah. Sedangkan untuk perancangan perangkat lunak untuk aplikasi alat pengukur luas tanah otomatis meliputi Use case dan Class Diagram.
Gambar 3. 6 Tampilan awal untuk form pembuka aplikasi
Gambar 3. 7 Tampilan awal untuk form utama dari aplikasi
Pada tampilan utama dari perancangan aplikasi alat pengukur luas tanah otomatis, terdapat button-button dan indikator yang digunakan. Button set point digunakan untuk mengambil data panjang dari alat ke obyek, data tersebut akan disimpan ke dalam variabel di dalam program, kemudian setelah variabel jarak di dapat, kemudian jika kita menggerakkan servo untuk bergerak ke kanan atau pun kekiri smartphone akan mulai mengukur besar sudut antara obyek yang akan diukur secara otomatis.
Gambar 3. 8 Tampilan form hasil luas dan denah pada aplikasi
Jika semua pengukuran sudah cukup dan ingin mengakhiri pengukuran tekan button finish, maka tampilan denah dan hasil luas akan ditampilkan pada aplikasi.
3.2.1 Use Case
Use-case diagram adalah gambaran graphical dari beberapa atau semua
actor, use-case, dan interaksi diantara komponen-komponen tersebut yang
memperkenalkan suatu sistem yang akan dibangun.
Use-case diagram menjelaskan manfaat suatu sistem jika dilihat menurut
pandangan orang yang berada di luar sistem. Diagram ini menunjukkan fungsionalitas suatu sistem atau kelas dan bagaimana sistem tersebut berinteraksi dengan dunia luar.
Gambar 3. 9 Use Case aplikasi alat
perintah program. Ketika Set Point di tekan, maka smartphone akan memulai pengukuran sudut, setelah itu pengguna harus menekan Take Distance guna menghentikan smartphone untuk mengukur besaran sudut (jika titik telah ditentukan). Button Reset ditekan oleh pengguna jika dirasa data yang diambilnya belum benar, jika Reset ditekan maka pengukuran akan dikembalikan lagi ke awal. Setelah pengukuran dirasa cukup maka dengan menekan Button Finish akan mengakhiri program pengukuran dan menampilkan langsung hasil dari denah dan luas tanah yang diukur.
3.2.2 Class Diagram
Class diagram digunakan untuk menampilkan kelas-kelas dan paket-paket
di dalam sistem. Class diagram memberikan gambaran sistem secara statis dan relasi antar mereka. Biasanya, dibuat beberapa class diagram untuk sistem tunggal. Beberapa diagram akan menampilkan subset dari kelas-kelas dan relasinya. Dapat dibuat beberapa diagram sesuai dengan yang diinginkan untuk mendapatkan gambaran lengkap terhadap sistem yang dibangun.
Class diagram adalah alat perancangan terbaik untuk tim pengembang.
Diagram tersebut membantu pengembang mendapatkan struktur sistem sebelum kode ditulis, dan membantu untuk memastikan bahwa sistem adalah desain terbaik.
Gambar 3. 10 Class Diagram
Pada kelas Luas terdapat tiga atribut yang digunakan, yaitu Jarak, Sudut, dan Luas. Ketiga atribut tersebut yang akan digunakan untuk menampilkan hasil luas tanah dan juga gambar untuk denah tanah yang telah diukur.
3.2.3 Standard Operation Procedure
Standard Operation Procedure dirancang untuk memudahkan user dalam
penggunaan alat. Perancangan SOP dari alat ini dirancang berdasarkan adaptasi dari cara mengukur luas tanah dengan metode polygon. Berikut adalah rancangan SOP dari alat pengukur otomatis:
1. Mulai Pengukuran.
2. Letakkan alat pada titik (Ke-1,2,3,4).
3. Arahkan smartphone menggunakan push button ke titik (4,1,2,3). 4. Tekan Set Point untuk mengambil sudut.
5. Tekan Direction untuk menyimpan besar sudut.
6. Lalu tekan Distance untuk menyimpan panjang antara titik. 7. Lakukan seterusnya hingga 4 kali pengambilan.
28
HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA
Pada bab ini dibahas mengenai percobaan dan hasil dari pengujian pada alat serta analisa hasil pengujian pada software serta hardware alat pengukur luas tanah. Pengujian dilakukan untuk mengetahui apakah sistem dapat berjalan sebagaimana mestinya dengan lingkungan uji coba yang telah ditentukan serta dilakukan sesuai dengan skenario uji coba.
4.1 Pengujian Alat
Pada pengujian perangkat keras alat diuji dengan cara penggunaan push button untuk menggerakkan motor servo. Sedangkan pada bagian perangkat lunak alat diuji dengan cara penggunaan aplikasi. Pada aplikasi perangkat lunak yang akan diuji adalah akurasi pengukuran panjang, pengambilan data panjang, ketepatan sketsa gambar denah luas tanah, serta perbandingan akurasi hasil pengukuran luas menggunakan alat dengan pengukuran manual.
4.1.1 Pengujian Pengukuran Jarak
Pada pengujian ini, dilakukan 3 cara pengujian yang berbeda. Yang pertama adalah pengujian dengan alat pada ketinggian tripod 1 meter, yang kedua adalah pengujian alat pada ketinggian tripod 1,5 meter, dan yang terakhir pengujian alat pada ketinggian 2 meter.
Gambar 4. 1 Ketinggian Tripod 1 Meter
Tripod diberikan ketinggian 1 meter di atas permukaan tanah, pengujian dilakukan sebanyak 12 kali, dengan jarak yang acak. Alat mendeteksi obyek yang ada dihadapannya, kemudian mengukur berapa jarak antara obyek dengan alat. Pada hasil pengukuran ini, ditemukan bahwa, aplikasi sudah dapat mendeteksi jarak yang ada dihadapannya.
Gambar 4. 2 Ketinggian Tripod 1,5 Meter
pengukuran, ataupun perubahan kemiringan dari kamera smartphone. Namun, secara keseluruhan, aplikasi dapat mendeteksi obyek yang ada dihadapannya.
Gambar 4. 3 Ketinggian Tripod 2 Meter
Uji coba ini dilakukan untuk mengetahui seberapa jauh jarak yang dapat dideteksi oleh aplikasi. Tripod diberikan ketinggian 2 meter di atas permukaan tanah. Sedikit sulit untuk melihat hasil dari pengukuran ini, dikarenakan tingginya tripod dan juga jarak jangkauan tripod yang cukup jauh menyebabkan data yang diproses oleh smartphone menjadi tidak stabil. Sehingga pengukuran paling jauh dan akurat terletak pada jarak 10 meter. Semua hasil pengukuran jarak dari aplikasi dibandingkan dengan pengukuran manual menggunakan meteran standard.
4.1.2 Pengujian Sketsa Denah
Pada bagian ini akan dibahas mengenai perbandingan hasil dari sketsa denah yang dibuat oleh aplikasi secara otomatis dengan denah sebenarnya.
Gambar 4. 4 Sketsa denah aplikasi
Dari pengujian penggambaran denah, aplikasi sudah mampu menggambarkan denah sesuai dengan harapan. Denah sebenarnya berbentuk jajar genjang, dengan panjang 4 meter dikedua ruasnya dan juga lebar 3 meter dikedua ruas. Aplikasi mendeteksi bahwa denah berbentuk trapesium, dengan luas 14.49 m2.
4.1.3 Perbandingan Perhitungan Manual dengan Perhitungan Alat
Perbandingan perhitungan dilakukan untuk menghitung perbedaan dari hasil luas tanah yang dihitung oleh aplikasi dengan hasil luas tanah yang dihitung secara manual. Data yang digunakan untuk perbandingan pengukuran adalah data yang telah diambil oleh aplikasi dan akan dibandingkan dengan pengukuran manual.
Tabel 4. 1 Data pengukuran
Sisi
(a,b,c,d) Set Point (0) Direction (0) Set Point (0) - Direction (0) Distance (m)
a 840 160 680 4 m
b 810 310 510 3 m
c 700 140 560 5 m
d 670 200 570 4 m
Luas Total 14.59 m
Jika dihitung secara manual maka: Untuk L1:
= √ + = √ + = √ =
� = + +
� = + + = =
� = √� � − � − � −
� = √ − − −
� = √ = 6
Untuk L2:
= √ + = √ + = √ = .
� = + +
� = + + . = . = .
� = √� � − � − � −
� = √ . . − . − . − .
� = √99.99 = 9.99
Berdasarkan hasil perhitungan manual, luas denah sudah mendekati denah sebenarnya, hanya mempunyai selisih 1.40 meter.
Dan berikut adalah hasil dari beberapa pengukuran luas yang telah diambil oleh aplikasi. Hasil pengukuran tersebut dibandingkan dengan hasil perhitungan manual dengan menggunakan rumus heron yang sama seperti di atas.
Tabel 4. 2 Hasil perbandingan pengukuran luas
Ke- a b c d Sudut Aplikasi Manual
Perbedaan dari hasil pengukuran ini disebabkan karena aplikasi mendeteksi denah yang berbeda dengan denah sebenarnya. Dikarenakan denah yang berbeda maka hasil perhitungan luasnya pun berbeda, karena aplikasi menghitung luas berdasarkan denah yang telah dibuatnya.
4.2 Pengujian Lapangan
Pengujian dilakukan dengan menggunakan langkah-langkah mengikuti
Standard Operation Procedure sebagai berikut:
1. Mulai Pengukuran.
2. Letakkan alat pada titik (Ke-1,2,3,4).
3. Arahkan smartphone menggunakan push button ke titik (4,1,2,3). 4. Tekan Set Point untuk mengambil sudut.
5. Tekan Direction untuk menyimpan besar sudut.
6. Lalu tekan Distance untuk menyimpan panjang antara titik. 7. Lakukan seterusnya hingga 4 kali pengambilan.
Berikut hasil uji alat. Pengujian dilakukan di Lapangan Basket Sabuga pukul 11.00 hingga pukul 13.00. Variabel yang diuji: Jarak, Luas dan Denah tanah. Pengujian dilakukan manual, tanpa servo, menggunakan ketinggian tripod 85,5 cm di atas permukaan tanah.
1. Pengujian Pengukuran Jarak:
Gambar 4. 5 Pengukuran jarak lapangan basket
Hasil pengujian jarak panjang lapangan basket menunjukkan 27 meter. Sedangkan panjang jarak lapangan basket sebenarnya adalah 28 meter.
2. Pengujian denah dan luas, dilakukan untuk mengukur luas setengah lapangan basket outdoor:
Tabel 4. 3 Hasil pengujian setengah lapangan basket
Sisi
Aplikasi Manual
Selisih Panjang Panjang Sudut (˚) Panjang Sudut (˚)
a 14 m 86 14 m 90 0
b 15 m 92 15 m 90 0
c 13 m 87 14 m 90 1
d 12 m 90 15 m 90 3
Hasil sketsa:
Gambar 4. 6 Sketsa denah setengah lapangan basket
Hasil luas menunjukkan 180.994 m2 dimana setengah lapangan basket sebenarnya mempunyai panjang 14 meter dan lebar 15 meter. Jika digunakan rumus menghitung luas persegi panjang akan menghasilkan 210 m2. Sedangkan untuk denah, hampir membentuk persegi panjang.
4.3 Analisa
Pada hasil pengujian alat pengukur luas tanah berbasis mikrokontroler dan android user interface telah didapatkan bahwa, perangkat keras yang digunakan (mikrokontroler, servo dan push button) telah bekerja sesuai dengan yang diharapkan. Mikrokontroler menggunakan tegangan 5 V, Servo menggunakan tegangan 6 V yang didapat dari adapter, sedangkan kecepatan servo yang baik untuk alat ini adalah 1000 ms yang dapat disetting menggunakan mikrokontroler.
36
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Setelah melakukan penelitian dan pengujian pada alat yang di buat untuk tugas akhir ini, maka dapat diambil beberapa kesimpulan dari hasil pengujian dan penelitian tersebut, diantaranya adalah sebagai berikut:
1. Perangkat keras berfungsi dengan baik, tegangan yang diberikan pada mikrokontroler adalah 7 V, Motor servo sebesar 7 V, dengan menggunakan adapter 1 A.
2. Aplikasi sudah dapat digunakan, untuk mengukur sudut, panjang, luas tanah, dan juga penggambaran denah hasil luas tanah.
3. Hasil pengukuran panjang dan hasil denah masih belum sempurna, dikarenakan keterbatasan hardware dan program yang belum sempurna. Sedangkan untuk perhitungan hasil luas tanah, aplikasi sudah dapat mendekati perhitungan manual.
4. Aplikasi maksimal hanya dapat menghitung 4 titik sudut, berbentuk bebas dan jarak maksimum yang dapat diukur adalah 50 meter.
5.2. Saran
Alat yang dibuat dalam tugas akhir ini masih terdapat kekurangannya, untuk itu penulis akan memberikan saran bagi yang akan mengembangkan tugas akhir ini. Adapun saran dari penulis adalah sebagai berikut:
1. Perlu dikembangkan dalam hal pengontrolan kendali dimana pada saat ini alat masih menggunakan push button.
USER INTERFACE
TUGAS AKHIR
Disusun Untuk Memenuhi Syarat Kelulusan Pada
Program Studi Strata Satu Sistem Komputer di Jurusan Teknik Komputer
Oleh
Adzan Abdul Zabar 10210046
Dosen Pembimbing Ayub Subandi, M.T
JURUSAN TEKNIK KOMPUTER
FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER
UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA
BANDUNG
vii
1.3 Maksud dan Tujuan ... 2
1.4 Batasan Masalah... 3
1.5 Metodologi Penelitian ... 3
1.6 Sistematika Penulisan ... 4
BAB II TEORI PENUNJANG ... 6
2.1 Alat Ukur dan Pengukuran ... 6
2.2 Luas, Luas Bidang Tanah Beraturan, dan Tidak Beraturan ... 7
2.3 Teorema Phytagoras ... 8
2.4 Trigonometri ... 9
2.5 Teorema Heron... 10
2.6 Smartphone ... 11
2.7 Accelerometer dan Gyroscope ... 13
2.8 Android ... 14
2.9 Perangkat Keras ... 15
2.9.1 Mikrokontroler ... 15
viii
2.10 Perangkat Lunak... 17
2.10.1 Android Studio ... 17
2.10.2 Arduino Software ... 18
BAB III PERANCANGAN SISTEM ... 19
3.1 Perancangan Sistem Kontrol ... 19
3.1.1 Mikrokontroler ... 20
3.1.2 Motor Servo ... 22
3.2 Perancangan Perangkat Lunak ... 23
3.2.1 Use Case ... 25
3.2.2 Class Diagram ... 26
3.2.3 Standard Operation Procedure ... 27
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA ... 28
4.1 Pengujian Alat ... 28
4.1.1 Pengujian Pengukuran Jarak ... 28
4.1.2 Pengujian Sketsa Denah ... 31
4.1.3 Perbandingan Perhitungan Manual dengan Perhitungan Alat ... 31
4.2 Pengujian Lapangan ... 33
4.3 Analisa... 35
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 36
5.1 Kesimpulan ... 36
5.2 Saran ... 36
37
[1]. Derek, S. (2016). Pengertian Sistem Kontrol. Yogyakarta: Universitas Gajah Mada.
[2]. Yulnandi, R, A. (2014). Perancangan Sistem Kontrol Untuk Mengatasi
Efek Contra-Rotating Pada Roket Motor Elektrik. Bandung: Universitas
Komputer Indonesia.
[3]. Wikipedia. 2014. Alat Ukur, https://id.wikipedia.org/wiki/Alat_ukur, (diakses 25 Agustus 2014).
[4]. Anonim. 2016. Pengertian Alat Ukur dan Pengukuran
http://www.serbaelektro.com/2015/02/pengertian-alat-ukur-dan-pengukuran.html, (diakses 17 Februari 2015).
[5]. Syahbana, A. (2014). Alternatif Pemahaman Konsep Umum Luas Daerah
Suatu Bangun Datar. Palembang: Universitas PGRI Palembang.
[6]. Oktaviani. 2016. Analisis Uji Komparasi Sistem Operasi Pada Android
dan Blackberry. Jakarta: Universitas Gunadarma
[7]. Devi, S. (2015). Near Field Communication. Purwokerto: Sekolah Tinggi Teknologi Telematika Telkom.
[8]. Anonim. 2015. Mikrokontroler AVR.
http://library.binus.ac.id/eColls/eThesisdoc/Bab2/2012-1-00638-sk%202.pdf, (diakses pada 25 Agustus 2015)
[9]. Kadir, A. 2013. Panduan Praktis Mempelajari Aplikasi Mikrokontroler
dan Pemrogramannya Menggunakan Arduino. Yogyakarta: ANDI.
[10]. Handamt, K. (2015). Motor Servo DC. Bandung: Politeknik Negeri Bandung.
[11]. Anonim. 2013. Mencoba Memakai Android Studio.
Tempat/Tanggal lahir : Jakarta, 24 Juli 1992
Alamat : Jln. Sekeloa Selatan No 16A Coblong Bandung
Agama : Islam
Fakultas : Teknik dan Ilmu Komputer Program Studi : Sistem Komputer (Strata 1) Perguruan tinggi : Universitas Komputer Indonesia E-Mail : dzanity@gmail.com
Pendidikan Formal :
1998-2004 : SD Muhammadiyah 2 Denpasar 2004-2007 : SMP Muhammadiyah 1 Denpasar 2007-2010 : SMA Negeri 8 Bogor
2010-2016 : Universitas Komputer Indonesia
v
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr.Wb.
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Tugas Akhir ini sesungguhnya bukanlah sebuah kerja individual dan akan sulit terlaksana tanpa bantuan banyak pihak yang tak mungkin Penulis sebutkan satu persatu. Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis mendapat bimbingan dan dukungan dari banyak pihak, untuk itu penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada:
1. Ibu, Ayah dan Kakek yang selalu mendukung, memberi semangat dan mendoa’kan penulis. Semoga Allah SWT senantiasa selalu memberikan kesehatan dan kemuliaan di dunia dan di akhirat, aamiin.
2. Bapak Prof. Dr. Ir Denny Kurniadie, M.Sc selaku Dekan Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer.
3. Bapak Dr. Wendi Zarman, M.Si selaku Ketua Jurusan Program Studi Teknik Komputer.
4. Bapak Ayub Subandi, M.T selaku pembimbing, yang telah memberikan bimbingan dan arahan kepada penulis.
5. Bapak Hidayat, M.T selaku dosen wali yang memberi masukan dan nasihat serta arahan selama menempuh pendidikan.
6. Bapak dan Ibu dosen, serta seluruh staff Jurusan Teknik Komputer Universitas Komputer Indonesia, yang telah banyak memberikan ilmu, wawasan, motivasi, serta bimbingan dan bantuan kepada penulis.
vi
membantu selama kuliah di Jurusan Teknik Komputer Universitas Komputer Indonesia.
8. Yuri Akbar dan Destyana Dewi Permatahati yang sudah mendukung, memberi motivasi kepada penulis.
9. Semua pihak yang telah banyak membantu penulis dalam mengerjakan tugas akhir ini yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu, penulis ucapkan terima kasih banyak atas bantuanya.
Atas segala kebaikan yang telah diberikan semoga Allah SWT, membalas budi baik semua pihak dengan kebaikan dan pahala yang berlipat. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih memiliki kelemahan untuk itu kritik dan saran sangat diharapkan.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Bandung, Februari 2016
