SISTEM OTOMATISASI
SONAR (LV MAX SONAR EZ1) DAN DIODA LASER PADA KAPAL SELAM
TUGAS AKHIR
Disusun Oleh :
MOH EMIR RIZA RAHMAN 201010130311033
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
v
yaitu, sistem navigasi untuk mengetahui objek yang berada didepan kapal, sistem
ballas merupakan sistem yang memungkinkan untuk bisa melayang dan
mengapung kapal selam, dan yang terakhir sistem arah kemudi yang berarti dapat
mengendalikan kapal untuk melakukan perubahan arah sesuai perintah yang
diberikan.
Pemanfaatan pembacaan ADC pada sensor LDR yang dipadukan
dengan dioda laser diharapkan dapat membantu sistem navigasi (mengetahui
halangan didepan) pada kapal selam, hasil pembacaan ADC pada sensor LDR
akan dimanfaatkan untuk data masukan pada sistem arah kemudi yang
memungkinkan kapal selam dapat belok kanan kiri dan maju . Maka dibuatlah
batasan-batasan data masukan (nilai pembacaan ADC) agar sistem arah kemudi
mengetahui kapan akan belok kanan kiri dan maju.
Dari hasil perancangan dan pembuatan tugas akhir ini dengan
melakukan uji adanya halangan didepan kapal selam pada lintasan maka ketika
nilai ADC lebih dari sama dengan 115 maka arah kemudi ekor membentuk sudut
900 yang membuat kapal selam belok ke kanan pada jarak ini dikatakan sebagai
jarak terdekatnya, untuk nilai ADC kurang dari sama dengan 96 maka arah
kemudi ekor membentuk sudut 500 yang membuat kapal selam berjalan lurus
jarak ini dapat disebut jarak terpanjang/jauh dan nilai ADC diantara 115 – 96
maka sistem arah kemudi akan membentuk sudut 150 yang membuat belok ke kiri
pada jarak ini padat disebut jarak sedang .
vi ABSTRAC
The submarine is part of the Underware Autonomous Vehicle
(AUV) is an underwater vehicle that can move without human control and drove
according to the commands given. There are three sections of the submarine
which is closely related to maneuver in the water, namely, the navigation system
to find objects that are in front of the ship, ballasts system is a system that allows
it to be able to drift and float the submarine, and the final direction of the steering
system which means it can control ship to change direction according to orders
given.
Utilization of ADC readings on LDR sensor combined with laser
diodes is expected to help the navigation system (know hitch front) at the
submarine, ADC readings on LDR sensor will be utilized for data input on the
direction of the steering system which allows the submarine can turn left and right
forward . Then be made to the limits of data input (reading ADC values) so that
the direction of the steering system to know when to turn left right and forward.
From the results of the design and manufacturing of this thesis to
test the presence of an obstacle in front of the submarine on the track when the
ADC value is more than equal to 115 the tail rudder direction that makes an angle
of 900 submarines to turn right at a distance is said to be the closest distance, to
ADC value less than or equal to 96 then the tail rudder direction forming an angle
of 500 which makes submarines walk straight this distance can be called the
longest distance / remote and ADC value between 115-96 the direction of the
steering system will form an angle of 150 which makes turn to the left at a
distance this solid medium is called distance.
vii
LEMBAR PERSEMBAHAN
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya sehingga
penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis menyampaikan ucapan
terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Allah SWT, yang memberikan kemudahan dan kelancaran dalam
pembuatan alat dan penyusunan laporan tugas akhir ini.
2. Kedua orang tua yang selalu mendo’akan, mendukung dan memotivasi
penulis sehingga bisa menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Bapak Drs.Budhi Priyanto, Msi dan bapak M. Chasrun H.,ST,MT selaku
dosen pembimbing tugas akhir ini, terimakasih untuk bimbingannya dalam
membantu menyelesaikan tugas akhir ini.
4. Teman-teman seperjuangan Teknik Elektro UMM Kelas Elektro A
Angkatan 2010.
5. Pihak Dosen beserta Staff TU Jurusan Teknik Elektro UMM.
6. Kawan-kawan dan Senior di Lembaga UPT Perpustakaan Kampus 2
UMM yang telah bersedia untuk bertukar pikiran dan berbagi ilmu kepada
penulis.
7. Muhammad Rezki Akbar dan Yudi Prana Putera yang berjuang
bersama-sama dalam menyelesaikan laporan tugas akhir.
8. Serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang
viii
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah Subhanahu Wa Ta’ala atas limpahan Rahmat dan Hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul :
“SISTEM OTOMATISASI
SONAR (LV MAX SONAR E1) DAN DIODA LASER PADA KAPAL SELAM “
Didalam tulisan ini disajikan pokok-pokok pembahasan yang meliputi
pendahuluan, landasan teori, perancangan sistem, implementasi dan
pengujian sistem. Penulis menyajikan laporan tugas akhir ini dengan
sebaik-baiknya dan mendetail, kedepannya penulis mengharapkan adanya kelanjutan dari
tugas akhir ini. Oleh karena itu peneliti mengharapkan saran yang membangun
agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan kedepan.
Malang, 10 Mei 2015
ix DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ... i
LEMBAR PERSETUJUAN... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
LEMBAR PERNYATAAN ... iv
ABSTRAK ... v
ABSTRACT ... vi
LEMBAR PERSEMBAHAN ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR GAMBAR ... xi
DAFTAR TABEL ... xiii
BAB I. PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang ... 1
1.2Rumusan Masalah ... 2
1.3Tujuan ... 2
1.4Batasan Masalah... 3
1.5Metodelogi Penelitian ... 3
1.6Sistematika Penulisan ... 4
BAB II. DASAR TEORI 2.1Bagian-bagian Kapal Selam ... 5
2.2Dasar Teori Gelombang ... 6
2.3Sensor Ultrasonik ... 8
2.3.1 Karakteristik Gelombang Ultrasonik ... 9
x
2.3.3 Pola Perambatan Gelombang Ultrasonik ... 10
2.4Sensor LV MAX SONAR EZ1 ... 12
2.5Semikonduktor Laser ... 13
2.5.1 Cara Kerja Dioda Laser ... 14
2.6Sensor LDR (Light Dependent Resistor) ... 15
2.6.1 Prinsip Kerja LDR ... 15
2.6.2 Karakteristik LDR ... 16
2.7Arduino Uno 2.7.1 Komunikasi Serial ... 19
2.7.2 Perangkat Lunak (Arduino IDE) ... 19
2.8Komponen-komponen Kapal Selam ... 20
BAB III. PERANCANGAN SISTEM 3.1Gambaran Sistem ... 23
3.2Perancangan Perangkat Keras ... 24
3.2.1 Dimensi Kapal Selam ... 24
3.2.2 Kulit Luar Kapal Selam ... 25
3.2.3 Peletakan Sensor ... 26
3.2.4 Sekema Rangkaian Sensor Sonar ... 27
3.2.5 Sekema Pembacaan Dioda Laser ... 28
3.3Perancangan Perangkat Lunak ... 29
3.3.1 Flowchart Sensor Sonar ... 29
3.3.2 Pemrograman Sensor Sonar ... 30
BAB IV. IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN 4.1Pengujian Pembacaan Sensor Sonar ... 32
4.2Pengujian Sensor LDR yang dipadukan Dioda Laser ... 35
4.3Pengujian Pembacaan ADC pada LDR Sebagai Masukan Sistem Arah Kemudi ... 39
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1Kesimpulan ... 41
5.2Saran ... 41
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Diagram bagian kapal selam ... 5
Gambar 2.2. Pengiriman secara langsung ... 7
Gambar 2.3. Pengiriman tidak langsung ... 8
Gambar 2.4. Pola perambatan gelombang ultrasonik ... 11
Gambar 2.5. Sensor ultrasonik LV Max Sonar EZ 1 ... 12
Gambar 2.6. Dioda laser... 14
Gambar 2.7 Sekema pembacaan dioda laser ... 15
Gambar 2.8. LDR (Light Dependent Resistor) ... 16
Gambar 2.9. Karakteristik LDR ... 17
Gambar 2.10. Papan Arduino Uno ... 18
Gambar 2.11. Kabel USB papan Arduino Uno ... 18
Gambar 2.12. Freamwork Arduino Uno ... 20
Gambar 2.13. Penempatan komponen kapal selam ... 21
Gambar 3.1. Diagram blok pembacaan sensor... 23
Gambar 3.2. a) Desain kapal selam full, b) desain kapal selam tampak samping, c) desain kapal selam nampak atas... 24
Gambar 3.3. Desain 2D prototipe kapal selam ... 25
Gambar 3.6. a) kulit luar kapal selamfull, b) kulit luar kapal selam sebelum direkatkan ... 26
Gambar 3.7. Peletakan sensor sonar ... 27
Gambar 3.8. Sekema rangkaian sensor sonar... 27
Gambar 3.9. Peletakan dioda laser ... 28
Gambar 3.10. Flowchart pembacaan sonar ... 29
Gambar 4.1. Cara pengujian sensor sonar medium udara ... 32
Gambar 4.2. Cara pengujian pembacaan sonar pada air ... 34
Gambar 4.3. Pelindung sensor LDR dan dioda laser dari cahaya ... 35
Gambar 4.4. grafik perbandingan nilai ADC – jarak pengujian dengan lampu 5 watt medium air... 36
xii
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Spesifikasi papan Arduino Uno ... 19
Tabel 4.1. Hasil pengujian dan pengukuran sensor sonar pada medium udara ... 33
Tabel 4.2. Hasil pengujian dan pengukuran sensor sonar pada medium air ... 34
Tabel 4.3. Hasil pengujian pembacaan ADC pada sensor LDR medium air
menggunakan lampu 5 watt ... 36
Tabel 4.4. Hasil pengujian pembacaan ADC pada sensor LDR medium air
menggunakan lampu 16 watt ... 37
Tabel 4.5. Hasil pengujian pembacaan ADC pada sensor LDR medium air
menggunakan lampu 20 watt ... 38
Tabel 4.6. Hasil pengujian pembacaan ADC pada LDR sebagai masukan sistem
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kapal selam merupakan bagian dari Autonomous Underware Vehicle
(AUV) merupakan kendaraan bawah air yang dapat bergerak tanpa kendali
manusia dan melaju sesuai dengan perintah yang diberikan. Ada tiga bagian dari
kapal selam yang sangat berkaitan untuk bermanuver di dalam air yaitu, sistem
navigasi untuk mengetahui objek yang berada didepan kapal, sistem ballas
merupakan sistem yang memungkinkan untuk bisa melayang dan mengapung
kapal selam, dan yang terakhir sistem arah kemudi yang berarti dapat
mengendalikan kapal untuk melakukan perubahan arah sesuai perintah yang
diberikan.
Sonar yang merupakan singkatan dari Sound Navigation and Ranging di
temukan pertama kali oleh Daniel Colloden pada tahun 1822 menggunakan
lonceng bawah air untuk menghitung kecepatan suara di bawah air di Danau
Geneva, Swiss. Ini kemudian diikuti oleh Lewis Nixon, yang pada tahun 1906
menemukan alat pendengar bertipe sonar pertama untuk mendeteksi puncak
gunung es. Minat terhadap sonar makin tinggi pada era Perang Dunia I, yaitu
ketika ada kebutuhan untuk bisa mendeteksi kapal selam.Dalam perkembangan
selanjutnya ada nama Paul Langevin yang tahun 1915 menemukan alat sonar
pertama untuk mendeteksi kapal selam dengan menggunakan sifat-sifat
piezoelektrik kuartz. Meski tak sempat terlibat lebih jauh dalam upaya perang,
karya Langevin berpengaruh besar dalam desain sonar (Sumber Wikipedia).
LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Laser
dapat mengambil berkas cahaya yang lemah dan membuatnya menjadi berkas
yang kuat. Awal perkembangan laser dulu masih dikenal sebagai MASER
(Microwave Amplification by the Stimulated Emission of Radiation) dan orang
yang pertama mengenalkannya adalah Albert Einstain tahun 1916 – 1917 tetapi
ini baru sebatas teori. kemudian Rudolf W. Ladenburg (1928) mengumumkan
bahwa fenomena ini memang benar ada.fenomena ini dan juga absorbsi
negativ.kemudian pada tahun 1939 Valentin A. Fabrikant memperkirakan bahwa
kemungkinan emisi “short” wave dapat dikuatkan (bukan gelombang pendek tapi
cenderung ke emisi spontan yang waktunya sangat pendek mungkin dalam orde
nanosekon). 1947, Willis E.Lamb and R. C. Rutherford menemukan spektrum
emisi dari atom hidrogen dan dapat di demonstrasikan ke khalayak. Pada 1950,
Alfred Kastler mengusulkan untuk dilakukan penelitian tentang “optical
Pumping” atau memompa elektron ke daerah yang memiliki energi lagi lebih
tinggi sehingga saat relaksasi elektron akan di keluarkan foton dan hasil
eksperimennya di laporkan 2 tahun kemudian oleh Brossel, Kastler, and Winter.16
May 1960, Theodore Maiman Laser pertama berhasil di fungsikan the Hughes
Research Laboratories
Sehingga hal inilah yang melatar belakangi penulis untuk melakukan
pembuatan desain dan prototipe kapal selam, yang berjudul “ Sistem Otomatisasi
Sonar (LV-Max Sonar-EZ1) dan Dioda Laser pada Kapal Selam”. Sensor tersebut
yang membantu kapal selam untuk melaju di bawah air tanpa ada masalah.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah untuk tugas akhir ini diantaranya :
1. Bagaimana merancang batasan masukan dari sistem arah kemudi
menggunakan pembacaan sensor LDR yang dipadukan
dioda laser ?
2. Bagaimana menerapkan batasan masukan dari sistem arah kemudi
menggunakan pembacaan sensor LDR yang dipadukan dioda laser
pada kapal selam ?
1.3 Tujuan
Adapun tujuan dari pembuatan tugas akhir ini diantaranya :
1. Merancang batasan masukan dari sistem arah kemudi
menggunakan pembacaan sensor LDR yang dipadukan dioda laser.
2. Menerapkan batasan masukan dari sistem arah kemudi
menggunakan pembacaan sensor LDR yang dipadukan dioda laser.
1.4 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dari tugas akhir ini diantaranya :
1. Simulasi kapal selam dilakukan pada kolam air tawar jernih yang
memiliki kedalaman 2m – 3m .
2. Tipe sensor yang digunakan LV-Max Sonar EZ1 dan LDR yang
dipadukan dioda laser.
3. Tidak membahas sistem ballas dan sistem arah kemudi.
1.5 Metodologi Pelaksanaan
Metodelogi dari penelitian ini dengan cara :
1. Studi Literatur
Studi literatur dapat berupa datasheet dari sensor sonar dan
dioda laser, teori – teori yang digunakan sensor untuk pembacaan
objek, dan mengenai rangkaian elektronika dari sensor itu sendiri.
2. Pembuatan Rangkaian Kendali
Rangkain ini lah yang akan bertindak sebagai otak dari sistem
navigasi dari kapal selam. Sistem ini menggunakan mikrokontroller
sebagai penegendali utamanya. Mikrokontroller yang akan digunakan
berupa Arduino Uno R3.
3. Melakukan Pemrograman
Hal ini betujuan untuk memberikan perintah-perintah yang
akan dijalankan oleh kapal selam nantinya dan dapat dilakukan secara
otomotisasi sistem. Pada pemrograman ini menggunakan bahasa C.
1.6Sitematika Penulisan
Tugas akhir ini tersusun atas beberapa bab pembahasan . Sistematika
penulisan tersebut sebagai berikut:
1. BAB I : Pendahuluan
Pendahuluan menguraikan secara singkat latar belakang,rumusan masalah,
tujuan, batasan masalah, dan sistematika pembahasan.
2. BAB II : Landasan Teori
Landasan teori berisi pembahasan secara garis besar tentang komunikasi data
serial, sensor sonar serta dioda laser dan teori pendukung mengenai
dasar-dasar dari perangkat yang digunakan.
3. BAB III : Perancangan dan Pembuatan Sistem
Perancangan dan pembuatan sistem membahas tentang perencanaan sistem
yang dibangun, meliputi pembuatan perangkat lunak dan perangkat keras
secara keseluruhan.
4. BAB IV : Pengujian Alat dan Analisa
Pengujian alat dan analisa berisi analisa hasil dari alat yang dibut, kegagalan
serta penyebab kegagalan tersebut.
5. BAB V : Kesimpulan dan Sarana
Kesimpulan dan saran berisi kesimpulan yang diambil berdasarkan analisa
hal-hal penting, keunikan, kelebihan/kekurangan,dan berisi tentang jawaban
dari tujuan yang telah ditentukan serta saran-saran untuk penyempurnaan alat
yang dibuat.
