RANCANG BANGUN MOBIL REMOTE CONTROL DENGAN SMARTPHONE ANDROID MENGGUNAKAN SENSOR HC-SR04 BERBASIS ATMEGA328 SKRIPSI NURUL ARAFAH

(1)

BERBASIS ATMEGA328

SKRIPSI

NURUL ARAFAH 180821011

PROGRAM STUDI S-1 FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2021

(2)

SR04 BERBASIS ATMEGA328 SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

NURUL ARAFAH 180821011

PROGRAM STUDI S-1 FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2021

(3)

RANCANG BANGUN MOBIL REMOTE CONTROL DENGAN SMARTPHONE ANDROID MENGGUNAKAN SENSOR HC-

SR04 BERBASIS ATMEGA328

SKRIPSI

Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Februari 2021

Nurul Arafah 180821011

(4)

Judul : RANCANG BANGUN MOBIL REMOTE CONTROL

DENGAN SMARTPHONE ANDROID

MENGGUNAKAN SENSOR HC-SR04 BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 328

Katagori : Skripsi

Nama : Nurul Arafah

NIM : 180821011

Program Studi : Sarjana Fisika

Fakultas : MIPA - Universitas Sumatera Utara

Disetujui di Medan, Februari 2021

Ketua Program Studi Fisika Pembimbing, FMIPA USU

Dr. Perdinan Sinuhaji, MS Prof. Dr. Marhaposan S NIP. 195903101987031002 NIP. 196505171993031009

(5)

HC-SR04 BERBASIS ATMega328

ABSTRAK

Peralatan elektronik hampir tidak dapat lepas dari kehidupan manusia untuk meningkatkan kemudahan dan kenyamanan dalam pemenuhan kebutuhannya.

Saat ini banyak alat elektronik yang dikendalikan hanya dengan menekan tombol remote. Perkembangan teknologi mikrokontroler seperti Arduino dapat diinte- grasikan dengan alat yang lain, bukan hanya dengan robot saja. Penelitian ini membuat smartphone terhubung dengan Mikrokontroler arduino yang juga terpasang sensor ultrasonik. Objek yang digunakan adalah mobil remote control (RC Car). Metode penelitian yang dilakukan adalah studi literatur dan experiment.

Arduino diprogram menggunakan bahasa C untuk menjalankan motor supaya bergerak sesuai dengan data masukan yang dikirimkan melalui android dan adan- ya sensor ultrasonik membuat mobil remote control (RC Car) terhindar dari tabrakan atau benturan. Penelitian ini menghasilkan prototype model sebuah alat elektronik yang dikendalikan dengan smartphone android melalui koneksi blue- tooth.

Kata Kunci : Arduino, Bluetooth, Prototype, Remote Control, RC Car, Smartphone Android.

(6)

ATMega328

ABSTRACT

Electronic equipment can hardly be separated from human life is being used to improve the ease and comfort in the fulfillment of their needs. Currently many electronic devices are controlled simply by pressing the remote button.The development of microcontroller technologies such as Arduino can be integrated with other tools, not just with robots only. This research makes the smartphone connected with arduino microcontroller which also installed ultrasonic sensor.

The object used is a remote control car (RC Car). The research method is litera- ture study and experiment. Arduino programmed using C language to run the mo- tor to move in accordance with input data sent through android and the presence of ultrasonic sensors make the car remote control (RC Car) protected from colli- sion or impact. This research produces a prototype model of an electronic device controlled with android smartphone via bluetooth connection.

Keywords: Arduino, Bluetooth, Prototype. Remote Control, RC Car, Android Smartphone.

(7)

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT dengan limpah karunia-Nya Penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini. Dalam penyusunan skripsi ini penulis secara khusus mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu. Penulis banyak menerima bimbingan, petunjuk dan bantuan serta dorongan dari berbagai pihak bersifat moral maupun material. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Kepada kedua orang tua tercinta yang selama ini telah membantu penulis dalam bentuk perhatian, kasih sayang, cinta, semangat, serta doa yang tidak henti-hentinya mengalir demi kelancaran penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

2. Kepada Bapak Prof. Dr. Marhaposan Situmorang, selaku dosen pembimbing yang selalu memberikan bimbingan, arahan, dorongan, dan semangat kepada penulis, sehingga skripsi ini dapat terselesaikan.

3. Segenap dosen dan seluruh staf akademik yang selalu membantu dalam memberikan fasilitas, ilmu, serta pendidikan pada penulis hingga dapat menunjang dalam penyelesaian skripsi ini.

4. Teman-teman seperjuangan dari Diploma 3 hingga Ekstensi Sarjana, Anggi Rizkia Margolang, Paulus Barito Purba, Nurhaliza, Nurul Anggraini, Chindy Geoffrey J, Rahmi Hidayah yang telah memberikan banyak masukan serta dukungan kepada penulis.

5. Serta masih banyak lagi pihak-pihak yang sangat berpengaruh dalam proses penyelesaian skripsi yang tidak bias penulis sebutkan satu persatu.

Semoga Allah SWT senantiasa membalas semua kebaikan yang telah diberikan kepada penulis. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis umumnya kepada para pembaca.

Medan, Februari 2021

Nurul Arafah

(8)

DAFTAR ISI

PENGESAHAN SKRIPSI i

ABSTRAK ii

ABSTRACT iii

PENGHARGAAN iv

DAFTAR ISI v

DAFTAR GAMBAR vii

DAFTAR LAMPIRAN viii

BAB 1 PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Rumusan Masalah 2

1.3 Tujuan Penelitian 2

1.4 Batasan Masalah Penelitian 3

1.5 Manfaat Penelitian 3

1.6 Sistematika Penulisan 3

BAB 2 DASAR TEORI 5

2.1 Android 5

2.2 Arduino Pro Mini menggunakan ATMega328 5

2.3 Bluetooth HC-05 6

2.4 Komunikasi Serial 6

2.5 Motor DC 7

2.6 Sensor Ultrasonik 8

2.6.1 Prinsip Kerja Sensor Ultrasonik 9

2.6.2 Sensor Ultrasonik HC-SR04 10

2.7 Driver Motor L298 12

2.8 Driver Motor H Bridge 13

2.9 Pulse Widht Modulation (PWM) 15

2.9.1 Konsep Dasar PWM 15

2.9.2 Pengguna PWM 16

BAB 3 METODE PENELITIAN 17

3.1 Metodologi Perancangan 17

3.1.1 Alat dan Fungsi 17

3.1.2 Tahap Pembuatan Sistem 18

3.2 Perancangan Sistem 19

3.2.1 Fungsi Seiap Blok Dari Diagram Blok Sistem 19

3.3 Perancangan Rangkaian 20

(9)

3.3.4 Perancangan Rangkaian Bluetooth HC-05 23

3.3.5 Perancangan Rangkaian Catu Daya 23

3.3.6 Perancangan Rangkaian Buzzer 24

3.3.7 Perancangan Rangkaian Mikrokontroler ATmega328 24

3.3.8 Rangkaian Keseluruhan 25

3.4 Diagram Alir (FlowChart) 26

3.5 Tempat Penelitian 27

3.6 Jadwal Penelitian 27

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 28

4.1 Pengujian Rangkaian 28

4.1.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega328 28 4.1.2 Pengujian Rangkaian Driver Motor L298N 29 4.1.3 Pengujian Rangakaian Sensor HC-SR04 31 4.1.4 Pengujian Rangkaian Bluetooth HC-05 36

4.1.5 Pengujian Buzzer 37

4.1.6 Hasil Implementasi Alat 37

4.1.7 Pengujian Keseluruhan Sistem 38

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 45

5.1 Kesimpulan 45

5.2 Saran 45

DAFTAR PUSTAKA 46

LAMPIRAN 47

(10)

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Halaman

Gambar

2.1 Board Arduino Pro Mini 5

2.2 Modul Bluetooth HC-05 6

2.3 Motor DC 8

2.4 Prinsip Kerja Sensor Ultrasonik 9

2.5 Prinsip Pemantul Sensor Ultrasonik 10

2.6 Sensor HC-SR04 10

2.7 Timing Diagram 12

2.8 Konfigurasi Pin IC L298 13

2.9 RangkaianDriver Motor DC H-Bridge 13

2.10 Rangkaian H-Bridge 14

2.11 Persamaan Pulse High Low PWM 15

2.12 Tegangan Rata-Rata (Output) Pulsa 16

3.1 Diagram Blok Sistem 19

3.2 Rangkaian Driver Motor L298N 21

3.3 Rangkaian Sensor UltrasonikHC-SR04 22

3.4 Rangkaian Adaptor Bluetooth 22

3.5 Rangkaian Bluetooth HC-05 23

3.6 Rangkaian Sumber Tegangan (Catu Daya) 23

3.7 Rangkaian Bluetooth 24

3.8 Rangkaian Mikrokontroler ATMega328 24

3.9 Rangkaiann Kesesluruhan 25

4.1 Read Signatur Chip Mikrokontroler ATMEGA328 28

4.2 Board Mikrokontroler ATMEGA328 29

4.3 Driver Motor L298 29

4.4 Output Dari Program HC-SR04 32

4.5 Pengiriman Data ke Android Melalui Bluetooth 36

4.6 Tampilan Nama Bluetooth pada Android 36

4.7 Hasil Implementasi Alat 37

(11)

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman

Tabel

4.1 Pengujian Driver L298N saat Diberikan PWM Tertentu 30

4.2 Hasil Pengujian Rangkaian 30

4.3 Data Hasil Pengujian Sensor HC-SR04 33

4.4 Hasil Pengujian Keseluruhan Sistem 38

(12)

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Seiring dengan berkembangnya jaman modern ini, teknologi pun semakin cepat dan canggih dalam perkembangannya. Adapun sekarang permainan anak-anak menjadi sorotan untuk dikembangkan menjadi lebih modern lagi. Pada tahun 1966 dunia dikenalkan sebuah teknologi mainan untuk anak-anak yang terbaru yaitu mobil remote control, yang diproduksi oleh EL-Gi (Elektronika Giocattoli), sebuah perusahaan asal Reggio Emilia, Italia. Pada pertengahan hingga akhir tahun 1960, sebuah perusahaan Inggris yang bernama Mardave mulai memproduksi secara komersial model-model mobil remote control (RC Car). Produk pertama mereka adalah model bertenaga gas dan nitro yang terjual awal 1970. Kemudian pada tahun 1976 perusahaan Jepang Tamiya mengeluarkan produk remote control pertamanya dengan menggunakan sistem radio atau control jarak jauh menggunakan remote yang memancarkan gelombang radio.

Bukan hanya permainan anak-anak saja yang berkembang, namun teknologi telepon genggam pun telah menunjukkan perkembangan yang sangat signifikan dari tahun ketahun. Pada tahun 1990-an kita memandang hand phone yang berwarna kemudian touch screen sudah sangat canggih, namun pada zaman sekarang ini hampir seluruh handphone yang di produksi oleh beberapa pabrik menggunakan teknologi tersebut, untuk performa kecepatan, sistem operasi dan tampilan pada layar pun menjadi bervariasi. Kemudian pada tahun 2005 Android.inc dengan dukungan dari google mulai mengembangkan teknologi android untuk sistem operasi di handphone, yang kemudian dirilis pada tahun 2007. Ponsel pertama yang dirilis menggunakan system operasi android adalah ponsel HTC Dream pada oktober 2008 dengan nama system operasi android 1.0 Astro. Kemudian teknologi ini pun berkembang hingga sekarang, versi android terbaru untuk saat ini adalah android 7.0 Nougat, yang tentunya tampilannya lebih menarik dibandingkan system operasi android.

(13)

Peneliti mendapatkan suatu ide untuk perkembangan mainan anak–anak yang khususnya mobil remote control ini, Peneliti akan mengembangkan teknologi ini dengan cara mengendalikan mobil remote dengan menggunakan smartphone android melalui bluetooth yang ada di smartphone. Mobil Remote Control atau Mobil RC adalah sebuah mainan bergerak yang bisa dikembangkan menjadi alat bantu yang lebih berguna untuk kehidupan sehari-hari. Namun Mobil RC tersebut memiliki keterbatasan karena untuk mengendalikannya hanya bisa menggunakan satu buah remote yang dibuat khusus untuk barang tersebut. Dengan menggunakan teknologi bluetooth maka dapat dibuat suatu sistem kendali dengan menggunakan instrumen yang tidak pernah lepas dari diri setiap orang sekarang ini yaitu smartphone.Menggunakan Sistem Operasi Android, smartphone tersebut mempunyai koneksi bluetooth yang tertanam didalamnya yang berguna untuk berkomunikasi dengan perangkat lainnya. Untuk mengendalikan Mobil RC melalui smartphone, Mobil RC akan dilengkapi dengan papan Arduino yang menggunakan mikrokontroler ATMega328 dan sebuah modul bluetooth. Setiap perintah dikirimkan dari smartphone melalui sinyal bluetooth dan diterima oleh modul bluetooth pada Mobil RC yang akan diproses oleh papan Arduino untuk menggerakkan Mobil RC sesuai dengan perintah yang dikirim.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah di atas rumusan masalah yang dibahas didalam penelitian ini adalah:

1. Bagaimana membuat smartphone terhubung dengan mikrokontroller atmega328.

2. Bagaimana smartphone mengontrol mobil melalui bluetooth.

3. Bagaimana mobil bisa berhenti otomatis pada saat ada halangan di depan atau dibelakang untuk mengurangi resiko kerusakan..

1.3 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penulisan skripsi ini sebagai berikut:

1. Merancang mobil remote control yang dikendalikan oleh smartphone dengan sistem operasi android melalui bluetooth dan atmega328.

2. Mengaplikasikan sensor HC-SR04 dalam perancangan mobil remote control

(14)

1.4 Batasan Masalah Penelitian

Untuk membatasi masalah-masalah yang ada, maka penulis membatasi ruang lingkup masalah sebagai berikut:

1. Menggunakan mikrokontroler ATmega328 sebagai pengolah data dari android.

2 Sensor jarak yang digunakan adalah sensor HC-SR04.

3 Modul bluetooth yang digunakan adalah HC-05.

4 Smartphone yang digunakan adalah smartphone dengan system operasi android.

5 Mobil akan bergerak sesuai dengan perintah yang diberikan melalui android.

1.5 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini sebagai berikut:

1. Anak–anak dan orang dewasa pencinta game akan menjadi lebih tertarik untuk memainkan permainan mobil remote control ini karena dapat dikendalikan menggunakan smartphone.

2. Meminimalisir terjadinya tabrakan pada mobil remote control dengan adanya sensor ultrasonik.

1.6 Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pemahaman, skripsi ini ditulis dengan sistematika sebagai berikut:

BAB I: PENDAHULUAN

Bab ini merupakan pendahuluan yang berisi tentang latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian dan sistematika penulisan.

BAB II: LANDASAN TEORI

Bab ini berisi membahas tentang teori, temuan, bahan penelitian yang diperoleh dari berbagai referensi, yang dijadikan landasan untuk melakukan penelitian yang diusulkan.

BAB III: METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini berisi penjelasan tentang perancangan mobil remote control dengan smartphone android menggunakan sensor hc-sr04 berbasis atmega328.

BAB IV: HASIL DAN ANALISA

(15)

Bab ini berisi tentang hasil dan pengolahan data serta analisa hasil penelitian.

BAB V: PENUTUP

Bab ini berisikan tentang kesimpulan isi dari keseluruhan uraian bab-bab sebelumnya dan saran-saran dari hasil yang diperoleh yang diharapkan dapat bermanfaat dalam pengembangan dan pemanfaatannya.

DAFTAR PUSTAKA

(16)

BAB 2 DASAR TEORI

2.1 Android

Android adalah sistem operasi berbasis Linux yang dirancang untuk perangkat bergerak layar sentuh seperti telepon pintar dan komputer tablet. Android awalnya dikembangkan oleh Android, Inc., dengan dukungan finansial dari Google, yang kemudian membelinya pada tahun 2005. Sistem operasi ini dirilis secara resmi pada tahun 2007. Sementara Handphone android merupakan perangkat seluler yang menggunakan sistem operasi android.

2.2 Arduino Pro Mini menggunakan ATMega328

Arduino Pro Mini adalah sebuah board mikrokontroler yang didasarkan pada ATmega328. Arduino Pro Mini adalah papan pengembangan (development board) mikrokontroler yang berbasis chip ATmega328P dengan bentuk yang sangat mungil dan paling minimalis. Arduino Pro Mini memuat semua yang dibutuhkan untuk menunjang mikrokontroler. Secara fungsi tidak ada bedanya dengan Arduino Uno, dan sangat mirip dengan Arduino Nano. Perbedaan utama terletak pada ketiadaan jack power DC dan konektor Mini-B USB, sehingga harus menggunakan modul FTDI atau USB to TTL untuk menghubungkan ke komputer.

Gambar 2.1 Board Arduino Pro Mini

(17)

2.3 Bluetooth HC-05

BluetoothModul HC-05 merupakan modul komunikasi nirkabel padafrekuensi 2.4 GHz dengan pilihan koneksi bisa sebagai slave, ataupun sebagai master. Interface yang digunakan adalah serial RXD, TXD, VCC dan GND. Builtin LED sebagai indikator koneksi bluetooth.

Tegangan input antara 3.6 ~ 6V, arus saat unpaired (tidak terhubung) sekitar30mA,dan saat paired (terhubung) sebesar 10mA. 4 pin interface 3.3V dapat langsung dihubungkan ke berbagai macam mikrokontroler, jarak efektif jangkauan sebesar 10 meter.Gambar Bluetooth HC-05 dapat dilihat dibawah ini:

Gambar 2.2 Modul Bluetooth HC-05

2.4 Komunikasi Serial

Komunikasi serial adalah komunikasi yang mengantarkan data digital secara bit per bit secara bergantian melalui media interface serial. Pengiriman data melalui interface serial dapat dilakukan secara bit per atau juga dalam satuan baud dimana 1 baud tidak mesti senilai dengan 1 bit/s, tergantung besaran data untuk setiap kali clock transfer. Komunikasi serial memiliki beberapa konsekuensi yaitu:

a. Tingginya tingkat keamanan terhadap gangguan karena tingginya ayunan tegangan (dengan jangkauan maximal 50 Volt) Sehingga dapa tdirealisasikan dengan kabel yang lebih panjang.

b. Membutuhkan sedikit kabel penghantar

c. Membutuhkan penyesuaian protokol komunikasi data terutama untuk sinkronisasi antara pengirim dan penerima.

(18)

Masalah utama komunikasi serial adalah metode sinkronisasi, yakni pengendalian clock pengirim dan penerima. Kedua clock seharusnya berada padafrekuensi yang sama, agar penerima dapat mengambil data tepat pada waktunya.

Tujuan sinkronisasi adalah menghindari keterlambatandan kesalahan pengambilan data sehingga perlu dilakukan penyesuaian clock penerima dengan clock pengirim. Komunikasi serial dibagi menjadi dua yaitu:

a. Komunikasi Sinkron

Komunikasi sinkron ditandai dengan clock penerima di setting hanya pada awal komunikasi clock pengirim. Komunikasi sinkron terdapat 2 bentuk realisasi yaitu menyediakan tiga penghantar (untuk data yang dikirim, diterima dan eksternal clock) padahal ini mem butuhkan bantuan penghantar clock agar penerima dapat mengendalikan proses pengambilan data, kemudian bentuk realisasi lainnya adalah Interface serial terdiri hanya satu penghantar atau pasangan penghantar, dimana diawal paket data dikirimkan bit preamble sebagai bit sinkronisasi. Clock penerima akan mengalami settingan selama bit preamble berjalan.

b. Komunikasi Asinkron

Komunikasi asinkron ditandai dengan sinkronisasi clock pengirim dan penerima terjadi pada awal dari setiap simbol data yang dikirim. Realisasidari komunikasi asinkron adalah sebelum bits data terdapat satu atau dua start bit. Start bit ini menentukan kapan penerima mengambil data, dan ini berjalan dalam sebagian dari periode clock. Komunikasi asinkron mengirimkan data secara simbol per simbol, dimana disini ditandai acknowledge untuk setiap penyelesaian masing-masing simbol. Format data pada komunikasi asinkron tidak standar, bervariasi tergantung pada genap atau ganjilnya parity dan satu atau dua stop bit.

2.5 Motor DC

Motor adalah suatu mesin yang berfungsi mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik. Pada motor DC tenaga mekanik tersebut berupa putaran rotor secara kontinu. Pada dasarnyamotor DC mempunyai dua bagian penting yaitu bagian stator dan bagian rotor.

a. Bagian Stator

(19)

Stator adalah bagian yang tinggal tetap (tidak bergerak) yang terdiri dari rumah dengan kutub magnet yang dibuat dari pelat-pelat yang dipejalkan dengan gulungan penguat magnet berikut tutup rumah.

b. Bagian Rotor

Rotor adalah bagian yang bergerak yang terdiri dari silinder dibuat dari pelat- pelat yang dipejalkan yang diberi saluran sebagai tempat kumparan yang biasa disebut armatur. Pada armature terpasang kolektor/komutator yang terdiri dari sigmen-sigmen yang berhubungan dengan gulungan armatur.

Fungsi komutator adalah membalik arah aliran arus listrik yang melalui kumparanarmaturnya. Pada saat kumparan armature berpindah dari kutub utara ke kutub selatan (atau sebaliknya), untuk mendapatkan putaran motor sesuai dengan yang dikehendaki.

Gambar 2.3 Motor DC

2.6 Sensor Ultrasonik

Sensor ultrasonik merupakan sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis berupa bunyi menjadi besaran listrik dan sebaliknya. Sensor ini bekerja berdasarkan prinsip dari pantulan suatu gelombang suara, dimana sensor ini menghasilkan gelombang suara yang kemudian menangkap kembali dengan perbedaan waktu sebagai dasar pengindra. Perbedaan waktu yang dipancarkan dan diterima kembali adalah berbanding lurus dengan jarak objek yang memantulkannya.

Sensor ultrasonik ini umumnya digunakan untuk mendeteksi keberadaan suatu objek dalam jarak tertentu di depannya. Sensor ultrasonik mempunyai kemampuan mendeteksi objek lebih jauh terutama untuk benda-benda yang keras. Pada benda- benda yang keras yaitu yang mempunyai permukaan kasar gelombang ini akan dipantulkan lebih kuat daripada benda yang permukaannya lunak. Sensor ultrasonik

(20)

ini terdiri dari rangkaian pemancar ultrasonik yang disebut transmitter dan rangkaian penerima ultrasonik disebut receiver.

Pada perancangan alat ini jenis sensor ultrasonik yang digunakan pada rancang bangun alat ini adalah sensor ultrasonik HC-SR04.

2.6.1 Prinsip Kerja Sensor Ultrasonik

Frekuensi kerja sensor ultrasonik pada daerah diatas gelombang suara dari 40kHz - 400kHz. Sensor ultrasonik terdiri dari dua unit, yaitu unit pemancar dan unit penerima. Struktur unit pemancar dan penerima sangatlah sederhana, sebuah kristal piezoelektrik dihubungkan dengan mekanik jangkar dan hanya dihubungkan dengan diafragma penggetar. Tegangan bolak-balik yang memiliki frekuensi kerja 40kHz sampai 400kHz diberikan pada plat logam. Struktur atom dari kristal piezoelektrik akan berkontraksi (mengikat), mengembang atau menyusut terhadap polaritas tegangan yang diberikan dan ini disebut dengan efek piezoelektrik. Kontraksi yang terjadi diteruskan ke diagfragma penggetar sehinggaterjadi gelombang ultrasonik yang dipancarkan ke udara (tempat sekitarnya). Pantulan gelombang ultrasonik akan terjadi bila ada objek tertentu dan pantulan gelombang ultrasonik akan diterima kembali oleh unit sensor penerima. Selanjutnya unit sensor penerima akan menyebabkan diafragma penggetar akan bergetar dan efek piezoelektrik mengahasilkan sebuah tegangan bolak-balik dengan frekuensi yang sama. Besar amplitudo sinyal elektrik yang dihasilkan unit sensor penerima tergantung dari jarak objek yang dideteksi serta kualitas dari unit sensor pemancar dan unit sensor penerima.Untuk lebih jelasnya tentang prinsip kerja dari sensor ultrasonik dapat dilihat pada Gambar 2.4 berikut:

Gambar 2.5 Prinsip Kerja Sensor Ultrasonik

(21)

Sensor ini secara umum bekerja dengan menggunakan metode pantulan untuk menghitung jarak antara sensor dengan objek. Jarak antara sensor dengan objek dapat dihitung dengan cara mengalikan kecepatan rambat dari gelombang suara ultrasonik pada media rambat berupa suara tersebut dengan setengah waktu yang digunakan sensor ultrasonik untuk memancarkan gelombang suara ultrasonik dari rangkaian pemancar (Tx) menuju objek sampai diterima kembali oleh rangkaian penerima (Rx). Waktu dihitung ketika pemancar aktif dan sampai ada input dari rangkaian penerima dan apabila melebihi batas waktu tertentu rangkaian penerima tidak ada sinyal input maka dianggap tidak ada halangan didepannya. Prinsip pantulan sensor ultrasonik ini dapat dilihat pada Gambar 2.5 berikut:

Gambar 2.5Prinsip Pemantulan Sensor Ultrasonik

2.6.2 Sensor Ultrasonik HC-SR04

HC-SR04 merupakan sensor ultrasonik yang dapat digunakan untuk mengukur jarak antara penghalang dan sensor. Sensor ini mirip dengan sensor PING namun berbeda dalam jumlah pin serta spesifikasinya.Konfigurasi pin dan tampilan sensor HC-SR04 diperlihatkan pada Gambar 2.6dibawah ini :

Gambar 2.6 Sensor HC-SR04

(22)

Fungsi dari masing-masing pin, yaitu:

1. VCC = 5V Power Supply. Pin sumber tegangan positif sensor.

2. Trig = Trigger/Penyulut. Pin ini yang digunakan untuk membangkitkan sinyal ultrasonik.

3. Echo = Receive/Indikator. Pin ini yang digunakan untuk mendeteksi sinyal pantulan ultrasonik.

4. GND = Ground/0V Power Supply. Pin sumber tegangan negatif sensor.

HC-SR04 memiliki 2 komponen utama sebagai penyusunnya yaitu ultrasonik transmitter danultrasonic receiver. Transmitter adalah memancarkan gelombang ultrasonik dengan frekuensi 40 KHzkemudian ultrasonic receiver menangkap hasil pantulan gelombang ultrasonik yangmengenai suatu objek. Waktu tempuh gelombang ultrasonik dari pemancar hingga sampai ke penerima sebanding dengan 2 kali jarak antara sensor dan bidang pantul.

Prinsip pengukuran jarak menggunakan sensor ultrasonik HC-SR04 adalah, ketika pulsa trigger diberikan pada sensor, transmitter akan mulai memancarkan gelombang ultrasonik, pada saat yang sama sensor akan menghasilkan output TTL transisi naik menandakan sensor mulai menghitung waktu pengukuran, setelah receiver menerima pantulan yang dihasilkan oleh suatu objek maka pengukuran waktu akan dihentikan dengan menghasilkan output TTL transisi turun.

Jika waktu pengukuran adalah t dan kecepatan suara adalah 340 m/s, maka jarak antara sensor dengan objek dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan dibawah ini :

𝑠 = 𝑡 ×340^𝑚

𝑠

2 Dimana :

s = Jarak antara sensor dengan objek (m)

t = waktu tempuh gelombang ultrasonic dari transmiter ke receiver (uS)

Pemilihan HC-SR04 sebagai sensor jarak yang akan digunakan pada penelitian ini karena memiliki fitur sebagai berikut; kinerja yang stabil, pengukuran jarak yang akurat dengan ketelitian 0,3 cm, pengukuran maksimum dapat mencapai 4 meter dengan jarak minimum 2 cm, ukuran yang ringkas dan dapat beroperasi pada level

(23)

tegangan TTL Prinsip pengoperasian sensor ultrasonik HC-SR04 adalah sebagai berikut;

Awali dengan memberikan pulsa Low (0) ketika modul mulai dioperasikan, kemudian berikan pulsa High (1) pada trigger selama 10 μs sehingga modul mulai memancarkan 8 gelombang kotak dengan frekuensi 40 KHz, tunggu hingga transisi naik terjadi pada output dan mulai perhitungan waktu hingga transisi turun terjadi, setelah itu gunakan Persamaan 2.1 untuk mengukur jarak antara sensor dengan objek. Timing diagram pengoperasian sensor ultrasonik HC-SR04 diperlihatkan pada Gambar berikut :

Gambar 2.7 Timing Diagram

Sensor HC SR04 banyak digunakan pada Project Arduino maupun seperti pada robot jenis obstacle atau robot pemadam api. Selain itu dapat juga diterapkan pada kendaraan untuk mencegah tabrakan dan sebagai radar sederhana. Harga sensor HC SR04 juga sangat murah, antara 15.000 sampai 30.000 saja.

2.7 Driver Motor L298

IC L298 adalah driver mtr DC H-Bridge dengan 2 unit driver di dalam 1 chip IC yang dapat digunakan untuk mengendalikan motor DC dengan arus maksimum 4A, IC ini dapat digunakan untuk mengendalikan 2 motor sekaligus secara independent. Untuk konfigurasi PIN dari IC L298 dapat dilihat pada gambar 2.9 berikut ini.

(24)

Gambar 2.8 Konfigurasi Pin IC L298

2.8 Driver Motor H Bridge

H Bridge atau jembatan H adalah adalah salah satu rangkaian yang digunakan untuk mengendalikan motor DC.Driver motor DC H-Bridge transistor ini dapat mengendalikan arah putaran motor DC dalam 2 arah dan dapat dikontrol dengan metode PWM (Pulse Width Modulation) maupun metode sinyal logika dasar TTL (High) dan (Low). Untuk pengendalian motor DC dengan metode PWM maka dengan rangkaian driver motor DC ini kecepatan putaran motor DC dapat dikendalikan dengan baik.Apabila menggunakan metode logika TTL 0 dan 1 maka rangkaian ini hanya dapat mengendalikan arah putaran motor DC saja dengan kecepatan putaran motor DC maksimum.

Rangkaian driver motor DC H-Bridge ini menggunakan rangkaian jembatan transistor 4 unit dengan protesi impuls tegangan induksi motor DC berupa dioda yang dipasang paralel dengan masing-masing transistor secara reverse bias. Pada dasarnya rangkaian ini tersusun atas empat saklar yangberbentuk seperti rangkaian dibawah ini :

Gambar 2.9Rangkaian driver motor DC H-Bridge

(25)

Dari gambar tersebut terlihat bahwa keempat saklar disusun sedemikian rupa sehingga membentuk huruf H, dari bentuk inilah mengapa rangkaian ini disebut jembatan H. Cara kerja saklar diatas adalah jika saklar satu dan saklar tiga ditekan maka motor akan berputar kearah kanan, begitu juga sebaliknya jika saklar dua dan saklar empat ditekan maka motor akan berputar kearah kiri.

Jembatan H seperti pada gambar diatas tentu saja belum dapat dikontrol secara digital (karena masih menggunakan saklar analog). Supaya rangkaian jembatan H dapan dikendalikan secara digital maka keempat saklar tersebut diganti menjadi transistor (bisa juga dengan MOSFET atau saklar elektronik lainnya,) sehingga rangkaian akan menjadi seperti dibawah ini :

Gambar 2.10 Rangkaian H-Bridge

Driver Motor DC dengan metode logika TTL (0 dan 1) atau High dan Low hanya dapat mengendalikan arah putar motor DC dalam 2 arah tanpapengendalian kecepatan putaran (kepatan maksimum). untuk mengendalikan motor DC dalam 2 arah dengan rangkaian driver motor dc h-bridge diatas konfiguarasi kontrol pada jalur input adalah dengan memberikan input berupa logika TTL ke jalur input A dan B.

a. Untuk mengendalikan arah putar searah jarum jam adalah dengan memberikan logika TTL 1 (high) pada jalur input A dan logika TTL 0 (low) pada jalur input B.

b. Untuk mengendalikan arah putar berlawanan arah jarum jam adalah dengan memberikan logika TTL 1 (high) pada jalur input B dan logika TTL 0 (low) pada jalur input A.

Driver motor DC dengan metode PWM dapat mengendalikan arah putaranmotor DC dan kecepatan motor DC menggunakan pulsa PWM yang diberikan ke jalur input A dan B, dimana konfigurasi sinyal kontrol sebagai berikut.

(26)

a. Untuk mengendalikan arah putar motor DC searah jarum jam dengan kecepatan dikendalikan pulsa PWM maka jalur input B selalu diberikan logikan TTL 0 (Low) dan jalur input A diberikan pulsa PWM.

b. Untuk mengendalikan arah putar motor DC berlawanan arah jarum jam dengan kecepatan dikendalikan pulsa PWM maka jalur input A selalu diberikan logikan TTL 0 (Low) dan jalur input B diberikan pulsa PWM.

2.9 Pulse Widht Modulation (PWM)

Pulse Width Modulation (PWM) secara umum adalah sebuah cara memanipulasi lebar sinyal yang dinyatakan dengan pulsa dalam satu periode, untuk mendapatkan tegangan rata-rata yang berbeda. Bebarapa contoh aplikasi PWM adalah pemodulasian data untuk telekomunikasi, pengontrolan daya atau tegangan yang masuk ke beban, regulator tegangan, audio effect dan penguatan, serta aplikasi- aplikasi lainnya. Aplikasi PWM berbasis mikrokontroller biasanya berupa pengendalian kecepatan motor DC, pengendalian motor servo, dan pengaturan nyala terang LED. Oleh karena itu diperlukan pemahaman terhadap konsep PWM itu sendiri.

2.9.1 Konsep Dasar PWM

Sinyal PWM pada umumnya memiliki amplitude dan frekuensi dasar yang tetap, namun memiliki lebar pulsa yang bervariasi. Lebar pulsa PWM berbanding lurus dengan amplitude sinyal asli yang belum termodulasi. Artinya, sinyal PWM memiliki frekuensi gelombang yang tetap namun duty cycle bervariasi antara 0%

hingga 100%.

Gambar 2.11 Persamaan Pulsa High Low PWM

(27)

Dari persamaan diatas, diketahui bahwa perubahan duty cycle akan merubah tegangan output atau tegangan rata-rata seperti gambar dibawah ini.

Gambar 2.12Tegangan Rata-Rata (Output) Pulsa

PWM merupakan salah satu teknik untuk mendapatkan sinyal analog dari sebuah piranti digital. Sebenarnya sinyal PWM dapat dibangkitkan dengan banyak cara, secara analog menggunakan IC op-amp atau secara digital.

Secara analog setiap perubahan PWM-nya sangat halus, sedangkan secara digital setiap perubahan PWM dipengaruhi oleh resolusi PWM itu sendiri. Resolusi adalah jumlah variasi perubahan nilai dalam PWM tersebut. Misalkan suatu PWM memiliki resolusi 8 bit, berarti PWM ini memiliki variasi perubahan nilai sebanyak 256 variasi mulai dari 0 – 255 perubahan nilai yang mewakili duty cycle 0% – 100% dari keluaran PWM tersebut.

2.9.2 Pengguna PWM

PWM sebagai data keluaran suatu perangkat. PWM dapat digunakan sebagai data dari suatu perangkat, data direpresentasikan dengan lebar pulsa positif.

PWM sebagai data masukan kendali suatu perangkat. Selain sebagai data keluaran, PWM pun dapat digunakan sebagai data masukan sebagai pengendali suatu perangkat. Salah satu perangkat yang menggunakan data PWM sebagai data masukannya adalah Motor DC Servo.PWM sebagai pengendali kecepatan Motor DC.

Motor DC memiliki kutub A dan kutub B yang jika diberikan beda potensial diantara kedua-nya, maka Motor DC akan berputar. Pada prinsipnya Motor DC jenis ini akan ada waktu antara saat beda potensial diantara keduanya dihilangkan dan waktu berhentinya. Prinsip inilah yang digunakan untuk mengendalikan kecepatan Motor DC jenis ini dengan PWM, semakin besar lebar pulsa positif dari PWM maka akan semakin cepat putaran Motor DC.

(28)

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1 Metodologi Perancangan 3.1.1 Alat dan Fungsi

a. Persiapan peralatan dan bahan yang digunakan dalam penelitian:

b. Mikrokontroller ATMega328 berfungsi sebagai pengolah data dari android.

c. IC Regulator 7805 berfungsi untuk menurunkan tegangan dari adaptor 12 volt.

d. Kapasitor berfungsi untuk menyimpan energi atau muatan listrik dalam sementara waktu.

e. Dioda berfungsi sebagai penstabil tegangan.

f. Power Supply berfungsi sebagai sumber tegangan listrik.

g. Jack berfungsi sebagai penghubung listrik dari power supply.

h. Trimpot berfungsi untuk adjusment, Tunning atau kalibrasi dalam sebuah rangkaian.

i. Pin header berfungsi sebagai konektor.

j. Sensor HC-SR04 sebagai device input untuk mengetahui ada halangan atau tidak.

k. Bluetooth HC-05 berfungsi sebagai control komunikasi antara mobil remote control dengan android.

l. Buzzer berfungsi sebagai pengingat jika ada halangan.

m. Driver motor berfungsi untuk menggerakkan motor DC.

n. Motor berfungsi untuk mengendalikan mobil remot control.

o. Kabel pelangi berfungsi sebagai penghubung antar pin.

p. Solder berfungsi sebagai alat pembantu merakit rangkaian elektronika q. Potensiometer berfungsi sebagai resistor variabel.

r. Timah Solder berfungsi sebagai alat pembantu merakit rangkaian elektronika.

s. Multimeter berfungsi sebagai pengukur tegangan.

(29)

t. Downloader atmega 328 berfungsi sebagai konfigurasi untuk pemrograman.

u. Akrilik berfungsi sebagai body dari mobil remote control.

3.1.2 Tahap Pembuatan Sistem

Dalam tahapan pembuatan sitem terdapat beberapa tahap, yaitu : 1. Perancangan Rangkaian (Hardware)

Dalam pembuatan alat ini saya menggunakan ATMega328 yang ada di arduino promini. Arduino promini di supply dengan tegangan 5 volt.

Sumber tegangan dari IC 7805 yang fungsinya untuk menurunkan tegangan 12 volt dari power supply. Tegangan 12 volt masuk ke IC 7805 lalu diterima oleh arduino promini yang dihubungkan ke pin vcc yang ada di arduino. Untuk menggerakkan motor menggunakan driver motor L298N yang masing-masing pin terhubung ke pin digital yang ada di arduino yaitu pin 7,8,9,10,11,12,13. Menggunakan Bluetooth HC-05 untuk mengontrol komunikasi antara arduino dengan android. Dimana pin ground pada bluetooth dihubungkan ke pin ground pada arduino, pin vcc pada Bluetooth dihubungkan ke pin vcc pada arduino, pin Tx ke Rx, dan pin Rx ke Tx. Dan menggunakan 2 sensor HC-SR04 yang diletak dibagian depan dan belakang yang berfungsi untuk mendeteksi ada halangan atau tidak. Sensor HC-SR04 ini memiliki 4 pin yaitu vcc, ground, trigger dan echo. Yang dimana masing-masing pin tersebut dihubungkan ke pin yang ada di arduino. Pada sensor depan echo dihubungkan ke pin A1 pada arduino, trigger dihubungkan ke pin A0 pada arduino, pin ground ke ground dan vcc ke tegangan 5 volt. Pada sensor belakang echo dihubungkan ke pin A3 pada arduino, trigger dihubungkan ke pin A2 pada arduino, pin ground ke ground dan vcc ke tegangan 5 volt.

2. Perancangan Program (Software)

Dalam perancangan program menggunakan system aplikasi arduino dengan Driver ATmega 328. Program yang digunakan menggunakan

(30)

bahasa C++. Dan menggunakan USB downloader ATmega 328 untuk mengkonfigurasikan bahasa pemrograman

3.2 Perancangan Sistem

Ada beberapa tahap dalam perancangan sistem untuk membentuk suatu sistem yang baik adalah sebagai berikut:

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem

Pada diagram blok diatas, catu daya memberikan tegangan ke seluruh sistem kecuali pada smartphone android. Bluetooth yang ada pada smartphone android terhubung dengan bluetooth yang ada pada mikrokontroler ATMega328. Pada mobil remote control ini memakai dua sensor ultrasonic HC-SR04 yang mana satu diletakkanpada depan mobil, satunya lagi dibelakang mobil untuk mendeteksi jika ada halangan di depan atau belakang. Jika terdapat halangan otomatis buzzer akan berbunyi. Semetara driver motor kanan dan kiri adalah pengendali motor dc.

3.2.1 Fungsi setiap Blok dari Diagram Blok Sistem

1. Smartphone Android : Sebagai device input untuk mengendalikan mobil remote control

Smartphone Android

Catu Daya

Buzzer Driver Motor

Belakang Driver Motor

Depan

Sensor Belakang Sensor Depan Bluetooth pada

Smartphone Android

ATMega328 Bluetooth

pada ATMega328

(31)

2. Bluetooth Android : Sebagai penghubung komunikasi antara smartphone dengan atmega328

3. Bluetooth ATMega328 : Sebagai penghubung komunikasi antara smarthone dengan atmega328

4. Sensor Depan : Sebagai device input untuk mengetahui jika halangan di depan

5. Sensor Belakang : Sebagai device input untuk mengetahui jika halangan di belakang

6. Catu Daya : Sebagai penyedia tegangan ke sistem 7. Arduino Uno : Sebagai pengendali mobil remote control 8. Driver Motor Depan : Sebagai device output pengendali arah putaran

dan kecepatan motor DC

9. Driver Motor Belakang : Sebagai device output pengendali arah putaran dan kecepatan motor DC

10. Buzzer : Sebagai device output suara jika didepan atau dibelakang ada halangan.

3.3 Perancangan Rangkaian

3.3.1 Perancangan Rangkaian Driver Motor L298N

Untuk menggerakkan motor menggunakan driver motor L298N, yang mana fungsi dari driver motor ini untuk mengendalikan motor DC dengan arus maksimum 4 ampere. Drivermotor L298N ini dapat digunakan untuk mengendalikan 2 motor sekaligus secara independent. Di rangkaian ini masing-masing pin yang ada di L298N dihubungkan ke pin digital yang ada di arduino promini. Driver motor L298 memiliki pin 6. Dimana pin 6 dari L298N yaitu ENABLE_A terhubung ke pin D7 arduino. Pin 5 dari L298 yaitu INPUT1 terhubung ke pin D8 arduino. Pin 4 dari L298 yaitu INPUT2 terhubung ke pin D9 arduino,Pin 3 dari L298N yaitu INPUT3 terhubung ke pin D10 arduino. Pin 2 dari L298N yaitu INPUT4 terhubung ke pin D11 arduino,dan Pin 1 dari L298N yaitu ENABLE_B terhubung ke pin D12 arduino.

(32)

Gambar 3.2 Rangkaian Driver Motor L298N

3.3.2 Perancangan Rangkaian Sensor HC-SR04

Menggunakan 2 sensor ultrasonik yaitu sensor HC-SR04 di bagian depan mobil dan 1 lagi di bagian belakang mobil yang mana fungsi dari sensor ini adalah untuk mengetahui adanya penghalang atau tidak di depan mobil maupun dibelakang mobil sehingga jika terdapat halangan buzzer pada mobil ini akan hidup secara otomatis. Di rangkaian ini VCC dan groundpada sensor HC-Sr04 terhubung ke VCC dan ground padaarduino. Trig pada sensor depan HC-SR04 terhubung ke pin A3 pada arduino sedangkan Echo pada sensor depan HC-SR04 terhubung ke pin A2 pada arduino.Trig pada sensor belakang HC-SR04 terhubung ke pin A1 pada arduino sedangkan Echo pada sensor belakang HC-SR04 terhubung ke pin A0 pada arduino.

Sensor HCSR04 terdiri dari transponder dan receiver yang bekerja memancarkan gelombang suara 40Khz dan menerima pantulan suara tersebut selang beberapa waktu kemudian, karena pada HCSRF04 telah terintegrasi dengan chip pengontrol didalamnya, maka konversi waktu pantulan ke jarak dapat dilakukan dengan mudah oleh mikrokontroller tanpa harus membangkitkan frekuensi.

(33)

Gambar 3.3 Rangkaian Sensor Ultrasonik HC-SR04

3.3.3 Perancangan Rangkaian Adaptor Bluetooth

Komponen lainnya adalah sebuah adaptor untuk komunikasi tanpa kabel via jaringan bluetooth. Adaptor bluetooth berfungsi mengirim atau menerima data antara dua perangkat yang saling berkomunikasi. Tipe bluetooth adaptor yang digunakan adalah HC-05. Jarak pancar terima bergantung pada jenis smartphone dan kondisi lokal dimana alat tersebut berada. Pada umumnya jarak pancar adalah diantara 10m hingga 25m. Data yang diterima oleh bluetooth adaptor berupa data serial dengan kecepatan baudrate 9600 bps. Data dipaketkan sesuai protokol bluetooth kemudian dipancarkan ke udara dengan frekuensi 2,4 ghz.Bluetooth electronik yang merupakan aplikasi dari smartphone android ini terhubung dengan modul bluetooth HC-05 pada project mobil remote control Sehingga dengan aplikasi inilah mobil remote control di kendalikan oleh smartphone android.

Gambar 3.4 Rangkaian Adaptor Bluetooth

(34)

3.3.4 Perancangan Rangkaian Bluetooth HC-05

Bluetooth HC-05 disini berfungsi sebagai pengubung antara android dengan mobil remote control. Bluetooth HC-05 ini memiliki 6 pin tetapi hanya 4 pin yang dihubungkan. Yang mana pin 5 yaitu Vcc / 5v dihhubungkan ke Vcc, pin 4 yaitu ground dihubungkan ke ground, pin 3 yaitu TX dihubungkan ke pin D0 yaitu RX yang ada di arduin, dan pin 2 yaitu RX dihubungkan ke pin D1 yaitu TX yang ada di arduino.

Gambar 3.5 Rangkaian Bluetooth HC-05

3.3.5 Perancangan Rangkaian Catu daya

Arduino promini di supply dengan tegangan 5 volt. Sumber tegangan dari IC 7805 yang fungsinya untuk menurunkan tegangan 12 volt dari power supply.

Tegangan 12 volt masuk ke IC 7805 lalu diterima oleh arduino promini yang dihubungkan ke pin vcc yang ada di arduino.

Gambar 3.6 Rangkaian sumber tegangan (catu daya)

(35)

3.3.6 Perancangan Rangkaian Buzzer

Buzzer disini digunakan sebagai pengingat jika terdapat halangan kurang dari 20cm. Jika halangan kurang dari 20 cm maka buzzer akan berbunyi. Buzzer memiliki 3 pin yang mana pin 1 sebagai ground, pin 2 sebagai EN yang dihubungkan ke pin D13 pada arduino, dan pin 3 sebagai vcc yang dihubungkan ke tegangan 5 volt.

Gambar 3.7 Rangkaian Bluetooth

3.3.7 Perancangan Rangkaian Mikrokontroller ATMega328

Mikrokontroler adalah sebuah IC (Integrated Circuit) yang berisi rangkaian logika kompleks untuk melakukan pemrosesan. Mikrokontroler memiliki memory sehingga dapat menyimpan program untuk melakukan pengontrolan.

Gambar 3. 3Rangkaian Mikrokontroller ATMega328

Dari gambar 3.2, Rangkaian tersebut berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada. Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC Mikrokontroler ATMega328, memiliki 14 pin I/O digital dan 6 pin input analog. Untuk pemograman cukup menggunakan koneksi USB type A to To type B. Sama seperti yang digunakan pada USB printer.Semua program diisikan pada memori dari IC ini sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki.

(36)

3.3.8 Rangkaian Keseluruhan

Arduino promini di supply dengan tegangan 5 volt. Sumber tegangan dari IC 7805 yang fungsinya untuk menurunkan tegangan 12 volt dari power supply.

Tegangan 12 volt masuk ke IC 7805 lalu diterima oleh arduino promini yang dihubungkan ke pin vcc yang ada di arduino. Untuk menggerakkan motor menggunakan driver motor L298N yang masing-masing pin terhubung ke pin digital yang ada di arduino yaitu pin 7,8,9,10,11,12,13. Menggunakan Bluetooth HC-05 untuk mengontrol komunikasi antara arduino dengan android. Dimana pin ground pada bluetooth dihubungkan ke pin ground pada arduino, pin vcc pada Bluetooth dihubungkan ke pin vcc pada arduino, pin Tx ke Rx, dan pin Rx ke Tx. Dan menggunakan 2 sensor HC-SR04 yang diletak dibagian depan dan belakang yang berfungsi untuk mendeteksi ada halangan atau tidak. Sensor HC-SR04 ini memiliki 4 pin yaitu vcc, ground, trigger dan echo. Yang dimana masing-masing pin tersebut dihubungkan ke pin yang ada di arduino. Pada sensor depan echo dihubungkan ke pin A1 pada arduino, trigger dihubungkan ke pin A0 pada arduino, pin ground ke ground dan vcc ke tegangan 5 volt. Pada sensor belakang echo dihubungkan ke pin A3 pada arduino, trigger dihubungkan ke pin A2 pada arduino, pin ground ke ground dan vcc ke tegangan 5 volt.

Gambar 3. 9 Rangkaian Keseluruhan

(37)

3.4 Diagram Alir (FlowChart)

Tidak

Ya Mulai

Mikrokontroler ATMega328 Dikuatkan dengan Pengkondisian Sinyal

Berha sil Inisialisasi Sistem

Pembacaan Sensor HC-SR04

Nilai Kemudian di cacah Berupa High

atau Low

Baca Nilai Pencacah (Timer)

Konversi nilai pencacah ke cm

Jika jarak

<20 cm

Buzzer On

Selesai

(38)

Mikrokontroller atmega328 dihubungkan dengan smartphone android melalui bluetooth lalu android yang akan mengendalikan mobil remote control tersebut dengan aplikasi yang ada di android. Mobil remte control akan bergerak sesuai perintah yang dibuat di aplikasi andrid. Mobil remote control ini menggunakan 2 sensor HC-SR04 untuk mendeteksi jika ada halangan di depan dan dibelakang, jika halangan <20 cm maka buzzer akan hidup jika tidak mobil remote control tersebut akan berfungsi seperti biasanya sesuai deteksi gerakan.

3.5 Tempat Penelitian

Tempat penelitian ini akan dilaksanakan di rumah yang beralamatkanJl.

Karya jaya gang eka baru no 2 medan.

3.6 Jadwal Penelitian

Tabel 3.1 Jadwal Penelitian

No. Kegiatan

Bulan

Agustus September Oktober November Desember Januari

1 Study literatur 2 Proposal

3 Perancangan alat

4

Pembuatan alat dan sistem 5 Analisa Data 6 Hasil

7 Sidang

(39)

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengujian Rangkaian

4.1.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller ATMega328

Pengujian rangkaian mikrokontroller ini bertujuan untuk mengetahui apakah rangkaian mikrokontroller bekerja dengan baik. Pengujian pada rangkaian ini dengan malakukan read signatur pada chip mikrokontroller.

Gambar 4.1 Read Signatur Chip Mikrokontroller ATMEGA328

Kemudian setelah read signatur telah berhasil makamikrokontroller di uji lagi dengan memberikan program.Pengujian arduino ini dilakukan dengan cara menghubungkan led ke pin 13 arduino. Kemudian memprogram arduino dengan compiler arduino ide. Pengujian ini dilakukan bertujuan untuk mengetahui kebenaran program yang telah dibuat. Program tersebut adalah sebagai berikut:

void setup() {

pinMode(13, OUTPUT);

}

void loop() {

(40)

digitalWrite(13, HIGH);

delay(1000);

digitalWrite(13, LOW);

delay(1000);

}

Setelah program diatas di upload makaled akan hidup dan mati dengan interval 1 detik. Dengan demikian arduino dapat digunakan dengan baik. Karena program dapat di upload dan dapat dijalankan. Berikut penampakan daripada module sensor ATMEGA 328.

Gambar 4.2 Board Mikrokontroler ATMega328 4.1.2 Pengujian Rangkaian Driver Motor L298N

Pada sistem pengaturan kecepatan motor, diberikan nilai digital yang akan diuji untuk mendapatkan nilai tegangan yang dihasilkan oleh Driver Motor (L298N) dan pengaruhnya terhadap motor.

Gambar 4.3 Driver Motor L298

Nilai digital yang diberikan sejumlah dari 0 hingga 250. Tabel dibawah menunjukkan perubahan nilai digital yang diberikan terhadap output Driver Motor yang dihasilkan.

(41)

Tabel 4.1 Pengujian Driver L298N Saat Diberikan PWM Tertentu

no. PWM (Hz) Mikro (V) L298N (V)

1 0 0.02 0.6

2 10 0.2 3.2

3 20 0.38 3.58

4 30 0.59 6.11

5 40 0.76 6.52

6 50 0.96 6.8

7 60 1.15 7.1

8 70 1.34 6.86

9 80 1.53 7.15

10 90 1.72 7.42

11 100 1.91 7.7

12 110 2.1 7.93

13 120 2.28 8.2

14 130 2.48 8.35

15 140 2.66 8.57

16 150 2.86 8.85

17 160 3.05 8.89

18 170 3.24 9.18

19 180 3.43 9.62

20 190 3.62 9.75

21 200 3.81 9.87

22 210 4 9.96

23 220 4.19 10.06

24 230 4.38 10.13

25 240 4.57 10.18

26 250 4.76 10.23

Untuk menguji rangkaian driver L298 motor depan, dilakukan dengan cara memberikan logika 0 dan 1 pada pin-pin input dari ic ini. Berikut ini merupakan tabel kebenaran dari percobaan yang dilakukan.

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Rangkaian Pin L298N

Kondisi Motor Enable Input Input

1 1 2

0 X x Diam

1 0 0 Diam

1 1 1 Diam

(42)

1 1 0 Putar Kanan

1 0 1 Putar Kiri

Berdasarkan data tersebut, untuk menggerakan motor maka keadaan pin enable harus berada dalam keadaan logika high, dan input 1 dan input 2 ic tersebut memiliki logika yang berbeda.

void setup() {

pinMode(7, OUTPUT);

pinMode(8, OUTPUT);

pinMode(9, OUTPUT);

}

void loop() {

delay(5000);

}

Setelah program diatas di upload ke arduino, maka mobil akan berputar ke kiri setelah delay 5 detik akan berputar kenan. Dengan demikian arduino dapat digunakan dengan baik. Karena program dapat diupload dan dipat dijalankan.

4.1.3 Pengujian Rangkaian Sensor HC-SR04

Sensor ini bekerja dengan mengirimkan gelombang ultrasonik (di atas ambang batas pendengaran manusia) dan menyediakan pulsa keluaran yang berkaitan dengan waktu yang dibutuhkan saat gelombang pantulan diterima kembali oleh sensor. Dengan mengukur jeda waktu pulsa kirim terhadap pulsa yang diterima, maka jarak yang diukur dapat dikalkulasikan.

Prgram Sensor Belakang void setup() {

(43)

Serial.begin(9600);

}

void loop() {

intsensorValue = analogRead(A1); Serial.println(sensorValue); delay(1);

}

Program sensor depan:

void setup() { Serial.begin(9600);

}

void loop() {

intsensorValue = analogRead(A0);

Serial.println(sensorValue);

delay(1);

}

Gambar 4.4 Output dari program HC-SR04

Berikut tabel hasil pengujian sensor HC-SR04 yang dilakukan dengan cara pengujian manual dengan menggunakan rol dan secara otomatis yang dibaca leh sensor saat mbil remote control tersebut dijalankan.

(44)

Tabel 4.3 Data Hasil Pengujian Sensor HC-SR04 No Pengukuran Oleh

Mistar (cm)

Pengukuran Oleh Sensor

Ultrasonik (cm) Error (%) Buzzer

1 2,3 2,5 8,7 On

2 4,3 4,5 4,65 On

3 6,3 6,5 3,17 On

4 8,3 8,5 2,41 On

5 10,3 10,5 1,94 On

6 12,3 12,5 1,62 On

7 14,3 14,5 1,4 On

8 16,3 16,5 1,22 On

9 18,3 18,5 1,1 On

10 20,3 20,5 0,99 Off

11 22,3 22,5 0,90 Off

12 24,3 24,5 0,82 Off

13 26,3 26,5 0,76 Off

14 28,3 28,5 0,70 Off

15 30 30 0 Off

Cara menghitung error yang didapatkan dari perbandingan pengukuran antara Mistar (penggaris) dengan sensor ultrasonic dapat dihitung berdasarkan rumus:

Error = ^𝑥−𝑦

𝑦 x 100%

Ket:

x = Pengukuran oleh Sensor Ultrasonik (cm) y = Pengukuran oleh Mistar (cm)

1. Error = ^2,5−2,3

2,3 x 100 % = 8,7%

2. Error = ^4,5−4,3

4,3 x 100 % = 4,65 % 3. Error = ^6,5−6,3

6,3 x 100 % = 3,17 % 4. Error = ^8,5−8,3

8,3 x 100 % = 2,41 % 5. Error = ^10,5−10,3

10,3 x 100 % = 1,94 % 6. Error = ^12,5−12,3

12,3 x 100 % = 1,62 % 7. Error = ^14,5−14,3

14,3 x 100 % = 1,4 % 8. Error = ^16,5−16,3

16,3 x 100 % = 1,22 %

(45)

9. Error = ^18,5−18,3

18,3 x 100 % = 1,1 % 10. Error = ^20,5−20,3

20,3 x 100 % = 0,99 % 11. Error = ^22,5−22,3

22,3 x 100 % = 0,90 % 12. Error = ^24,5−24,3

24,3 x 100 % = 0,82 % 13. Error = ^26,5−26,3

26,3 x 100 % = 0,76 % 14. Error = ^28,5−28,3

28,3 x 100 % = 0,70 % 15. Error = ³⁰⁻³⁰

30 x 100 % = 0 %

Dari hasil pengujian didapat bahwa jarak hasil pengujian pada alat tidak sama dengan jarak hasil perhitungan dengan persentase kesalahan antara 0 % hingga 8,7

%. Berdasarkan karakteristik sensor ultrasonik HC-SR04 dapat menghitung dengan rentang jarak 2 – 400 cm, sedangkan dari data hasil pengukuran didapat bahwa untuk jarak 1,3 cm menghasilkan persentase kesalahan yang cukup besar dan selebihnya hanya terjadi persentase kesalahan yang kecil, ini menandakan bahwa sensor ultrasonik bekerja dengan baik. Artinya sensor hanya dapat bekerja dengan jarak minimal 2 cm dan maksimal 400 cm. Secara umum, semakin jauh jarak yang diukur, semakin kecil kesalahan. Perbedaan jarak hasil pengujian dengan jarak sesungguhnya dapat disebabkan oleh adanya noise. Sensor ultrasonik dapat membaca jarak dengan kelipatan 0,5 cm.

Sensor ultrasonik bekerja berdasarkan prinsip pemantulan gelombang ultrasonik, terkadang pantulan gelombang ultrasonik menjadi tidak periodik dan menyebabkan hasil pengukuran tidak akurat. Selain itu kesalahan pengukuran juga dapat terjadi karena pembulatan perhitungan pada saat pembuatan program. Sensor ultrasonik ini akan mendeteksi jarak suatu objek yang berada didepannya dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik dan setelah gelombang itu dipantulkan oleh objek tersebut maka gelombang ultrasonik ini akan diterima oleh unit sensor penerima. Sensor ultrasonik hanya akan mengirimkan suara ultrasonik ketika ada pulsa trigger dari mikrokontroler. Selanjutnya pulsa ini akan dikirimkan sensor ultrasonik ke mikrokontroler melalui pin echo dan akan diproses oleh mikrokontroler untuk ditampilkan melalui komputer. Sensor ultrasonik ini tidak dapat mengukur objek yang permukaannya dapat menyerap suara, seperti busa. Pengukuran jarak juga

(46)

akan kacau jika permukaan objek bergerak dengan sudut tajam. Adapun tegangan yang digunakan sebagai referensi untuk menentukan tegangan output berupa 0 adalah 0 Volt dan 1 adalah tegangan 5 volt. Tegangan tersebut merupakan tegangan standar dari sensor ultrasonik.

Dari hasil pengujian di atas waktu pengujian belum diketahui, maka dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan dibawah ini :

s = t x ^{340 𝑚/𝑠}

2 ~ t = ^{2 𝑥 𝑠}

340 𝑚/𝑆

Ket :

s = Jarak antara sensor dengan objek (m)

t = waktu tempuh gelombang ultrasonic dari transmiter ke receiver (uS) kecepatan suara = 340 m/s

1. t = ^{2 𝑥 2,5 𝑐𝑚}

340 𝑚/𝑆 = 2 𝑥 0,025 𝑚

0,00034 𝑚/𝑢𝑆 = ^{0,05 𝑚}

0,00034 𝑚/𝑢𝑆 = 147 uS 2. t = ^{2 𝑥 4,5 𝑐𝑚}

340 𝑚/𝑆 = 2 𝑥 0,045 𝑚

0,00034 𝑚/𝑢𝑆 = ^{0,09 𝑚}

0,00034 𝑚/𝑢𝑆 = 265 uS 3. t = ^{2 𝑥 6,5 𝑐𝑚}

340 𝑚/𝑆 = 2 𝑥 0,065 𝑚

0,00034 𝑚/𝑢𝑆 = ^{0,13 𝑚}

0,00034 𝑚/𝑢𝑆 = 382 uS 4. t = ^{2 𝑥 8,5 𝑐𝑚}

340 𝑚/𝑆 = 2 𝑥 0,085 𝑚

0,00034 𝑚/𝑢𝑆 = ^{0,17 𝑚}

0,00034 𝑚/𝑢𝑆 = 500 uS 5. t = 2 𝑥 10,5 𝑐𝑚

340 𝑚/𝑆 = 2 𝑥 0,105 𝑚

0,00034 𝑚/𝑢𝑆 = ^{0,21 𝑚}

0,00034 𝑚/𝑢𝑆 = 618uS 6. t = 2 𝑥 12,5 𝑐𝑚

340 𝑚/𝑆 = 2 𝑥 0,125 𝑚

0,00034 𝑚/𝑢𝑆 = ^{0,25 𝑚}

0,00034 𝑚/𝑢𝑆 = 735 uS 7. t = 2 𝑥 14,5 𝑐𝑚

340 𝑚/𝑆 = 2 𝑥 0,145 𝑚

0,00034 𝑚/𝑢𝑆 = ^{0,29 𝑚}

0,00034 𝑚/𝑢𝑆 = 853 uS 8. t = 2 𝑥 16,5 𝑐𝑚

340 𝑚/𝑆 = 2 𝑥 0,165 𝑚

0,00034 𝑚/𝑢𝑆 = ^{0,33 𝑚}

0,00034 𝑚/𝑢𝑆 = 971 uS 9. t = 2 𝑥 18,5 𝑐𝑚

340 𝑚/𝑆 = 2 𝑥 0,185 𝑚

0,00034 𝑚/𝑢𝑆 = ^{0,37 𝑚}

0,00034 𝑚/𝑢𝑆 = 1088 uS 10. t = 2 𝑥 20,5 𝑐𝑚

340 𝑚/𝑆 = 2 𝑥 0,205 𝑚

0,00034 𝑚/𝑢𝑆 = ^{0,41 𝑚}

0,00034 𝑚/𝑢𝑆 = 1206 uS 11. t = 2 𝑥 22,5 𝑐𝑚

340 𝑚/𝑆 = 2 𝑥 0,225 𝑚

0,00034 𝑚/𝑢𝑆 = ^{0,45 𝑚}

0,00034 𝑚/𝑢𝑆 = 1324 uS 12. t = 2 𝑥 24,5 𝑐𝑚

340 𝑚/𝑆 = 2 𝑥 0,245 𝑚

0,00034 𝑚/𝑢𝑆 = ^{0,49 𝑚}

0,00034 𝑚/𝑢𝑆 = 1441 uS 13. t = 2 𝑥 26,5 𝑐𝑚

340 𝑚/𝑆 = 2 𝑥 0,265 𝑚

0,00034 𝑚/𝑢𝑆 = ^{0,53 𝑚}

0,00034 𝑚/𝑢𝑆 = 1559 uS 14. t = 2 𝑥 28,5 𝑐𝑚

340 𝑚/𝑆 = 2 𝑥 0,285 𝑚

0,00034 𝑚/𝑢𝑆 = ^{0,57 𝑚}

0,00034 𝑚/𝑢𝑆 = 1676 uS 15. t = ^{2 𝑥 30 𝑐𝑚}

340 𝑚/𝑆 = ^{2 𝑥 0,3 𝑚}

0,00034 𝑚/𝑢𝑆 = ^{0,6 𝑚}

0,00034 𝑚/𝑢𝑆 = 1764 uS

(47)

4.1.4 Pengujian Rangkaian Bluetooth HC-05

Pengujian Mengirim Data ke Android melalui Jaringan Bluetooth. Tujuan pengukuran adalah untuk mengetahui keberhasilan data dikirim ke android, dimana pada pengujian ini menggunakan sebuah bluetooth adaptor.

Listing program pengujian tersebut adalah:

printf("%i",Rata2);

printf("*");

Pengiriman data ke android melalui bluetooth menggunakan perintah program diatas dengan disesuaikan menggunakan tabel ASCII dan diubah dalam bentuk serial

berikut:

Gambar 4.5 Pengiriman Data Ke Android Melalui Bluetooth

Untuk tegangan yang digunakan sebesar 5V dan arus yang digunakan sebesar 0,15 A. Pada saat diaktifkan, program akan mengirim data hasil pengukuran jarak, kemudian mengirimnya melalui port serial menuju bluetooth adaptor yang fungsinya mengirim data secara nirkabel dengan jaringan bluetooth. Pada awalnya bluetooth pada android harus diaktifkan dan di pairing atau dipasangkan dengan rangkaian bluetooth. Setelah itu pada android diaktifkan aplikasi bluetooth serial yang telah diatur sedemikian rupa untuk menampilkan nilai pembacaanya.

Gambar 4.6 Tampilan Nama Bluetooth Pada Android

(48)

4.1.5 Pengujian Buzzer

Pada rangkaian ini buzzer dihubungkan ke rangkaian yang telah ada ke pin 13 arduino. Kemudian memprogram arduino dengan compiler arduino ide. Pengujian ini dilakukan bertujuan untuk mengetahui terhubungnya buzzer sudah benar atau tidak.

Pengujian ini dilakukan bertujuan untuk mengetahui kebenaran program yang telah dibuat.

Program Buzzer void setup() {

pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);

}

void loop() {

delay(1000);

}

4.1.6 Hasil Implementasi Alat

Gambar 4.7 Hasil Implementasi Alat

Gambar 4.7 merupakan gambar alat yang dirancang secara kesuluruhan. Alat yang dibuat terdiri dari 2 hal penting yaitu menerima perintah yang diberikan oleh user melalui smartphone android dan berhenti otomatis pada saat ada halangan didepan maupun dibelakang. Sensor ultrasonic yang digunakan adalah HC-SR04.

(49)

Smartphone android yang digunakan adalah tipe Samsung Galaxy A8 dengan operasi sistem android.

Gambar 4.8 Tampilan Aplikasi yang Digunakan Pada Android

4.1.7 Pengujian Keseluruhan Sistem

Pengujian keseluruhan sistem dilakukan untuk mengetahui apakah seluruh rangkaian dapat berjalan dengan baik. Didapat hasil seluruh sistem dan rangkaian berjalan dan berfungsi dengan baik.

Sesuai dengan prinsip kerja,jika jarak halangan antara sensor dengan halangan di baca oleh sensor lebih kecil dari <20 cm.Jika jarak yang terbaca oleh sensor lebih kecil dari 20cm maka mikrokontroller akan mengaktifkan Buzzer akan berbunyi (ON). Buzzer akan mati(OFF) secara otomatis jika jarak yang terbaca oleh kedua sensor menunjukkan lebih besar dari 20cm sehingga berada pada jarak aman.

Tabel 4.4 Hasil Pengujian Keseluruhan Sistem No Sensor 1 (cm) Sensor 2 (cm) Buzzer Ket

1 9 3 ON Tidak Aman

2 6 9 ON Tidak Aman

3 8 13 ON Tidak Aman

(50)

4 199 16 ON Tidak Aman

5 90 170 OFF Aman

6 100 176 OFF Aman

Program Keseluruhan // Motor A connections int enA = 7;

int in1 = 8;

int in2 = 9;

// Motor B connections int enB = 12;