Pengukuran Kecepatan Angin Untuk Transportasi Darat.

(1)

Pengukuran Kecepatan Angin untuk Transportasi Darat

Harry Permana Sembiring / 0222152

Singosari Estate B-6 Cijerah, Kota Cimahi 40534 Telp.(022)6077991 Email:harry_permana_sembiring@yahoo.com

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha Jalan Prof. Drg. Suria Sumantri 65 Bandung 40164, Indonesia

ABSTRAK

Pengukuran kecepatan angin diharapkan dapat dilakukan melalui suatu alat yang mampu mendeteksi besaran kecepatan angin. Alat untuk mengukur kecepatan angin dalam aplikasinya beraneka ragam. Contohnya pada industri pelepas gas kimia berbahaya, penanda bahaya bencana angin topan, dan agar kendaraan, roket serta pesawat agar mempunyai aerodinamika yang baik.

Dalam tugas akhir ini, sensor angin dibuat berdasarkan fungsinya dalam alat transportasi bertujuan dapat mengetahui besarnya kecepatan angin yang diterima alat transportasi, dihitung menggunakan mikrokontroler ATMega16 dan ditampilkan melalui komputer dengan menggunakan bahasa tingkat tinggi yaitu Borland Delphi.

Namun perhitungan kecepatan angin merupakan faktor yang jarang diperhatikan para pengguna alat transportasi darat pada rute perjalanan yang dilakukan.

(2)

Measuring Speed of Wind for Land Transportation

Harry Permana Sembiring / 0222152

Singosari Estate B-6 Cijerah, Cimahi City 40534, Phone(022)6077991 Email:harry_permana_sembiring@yahoo.com

Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Maranatha Christian University Prof. Drg. Suria Sumantri 65 Street, Bandung 40164, Indonesia

ABSTRACT

Measurement of speed of wind expected can be conducted to pass appliance to measuring speed of wind detection. Appliance to measure speed of wind in the application of multifarious of manner. The example at industry of dangerous chemical gas, sign of hurricane disaster danger, and to be vehicle, rocket and also plane so that having good aerodynamic.

In final project, wind censor made pursuant to the function of in transportation appliance aim to earn to know the level of speed of accepted by wind is transportation appliance, counted to use ATMEGA16 mikrokontroler and presented to computer by using high level language that is Borland Delphi.

(3)

DAFTAR ISI

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang ... 1

BAB II LANDASAN TEORI II.1 Mikrokontroler (ATMega16) ... 4

II.1.1 Blok Diagram ATMega16 ... 4

II.1.2 Konfigurasi Pin ATMega16 ... 6

II.1.3 Arsitektur Mikrokontroler AVR ... 8

II.1.3.1 General Purpose Register AVR ... 9

(4)

II.1.5 Interupsi pada ATMega16 ... 13

II.1.6 Timer ... 14

II.1.6.1 Timer/Counter 8 bit (Timer/Counter 0 dan Timer/Counter 2) ... 14

II.1.6.2 Timer/Counter 1 (16 Bit) ... 18

II.1.7 Konsep Serial ... 22

II.1.7.1 Arsitektur USART ATMega16... 22

II.1.7.2 Register – Register USART ... 23

II.2 Antarmuka RS-232C ... 29

II.3 LCD(Liquid Crystal Display) ... 32

II.4 Optokopler ... 36

II.5 Borland Delphi ... 36

II.5.1 Pemrograman Berorientasi Objek ... 37

II.5.2 Project ... 37

II.5.3 Form ... 37

II.6 Code Vision C Compiler ... 38

BAB III PERANCANGAN III.1 Perancangan ... 40

III.2 Perancangan Hardware ... 41

III.2.1 Rangkaian Mikrokontroler (ATMega16) ... 41

III.2.2. LCD (Liquid Crystal Display) ... 43

III.2.3 Sensor Kecepatan Angin ... 44

III.2.4 Pengubah Putaran ke Pulsa ... 45

III.2.5 Rangkaian Pengubah Putaran ke Pulsa ... 45

III.2.6 Antarmuka komunikasi serial RS-232 ... 46

III.3 Perangkat Lunak (Software) ... 47

III.3.1 Perangkat Lunak ATMega16 ... 47

(5)

BAB IV DATA PENGAMATAN DAN ANALISA

IV.1 Kalibrasi Alat ... 53 IV.2 Pengambilan Data ... 53 IV.2.1 Proses Pengolahan Data Pada Borland Delphi ... 54

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

V.1 Kesimpulan ... 58 V.2 Saran ... 58 DAFTAR PUSTAKA ... 59

LAMPIRAN LAMPIRAN A

Program pada Borland Delphi ... A-1 Program pada CodeVisionAVR C Compiler ... A-6 LAMPIRAN B

Dokumentasi ... B-1 LAMPIRAN C

(6)

DAFTAR TABEL

Tabel II.1 Macam-macam sumber interupsi pada AVR ATMega16 ... 13

Tabel II.2 Konfigurasi bit WGM01 dan WGM00 ... 16

Tabel II.3 Compare output mode, non PWM mode ... 17

Tabel II.4 Compare output mode, fast PWM mode... 17

Tabel II.5 Compare output mode, phase correct PWM mode ... 17

Tabel II.6 Setting sumber clock ... 18

Tabel II.7 Clock select bit ... 21

Tabel II.8 Perhitungan nilai UBRR untuk berbagai mode operasi ... 24

Tabel II.9 Penentuan ukuran karakter ... 25

Tabel II.10 Penentuan Mode Paritas ... 26

Tabel II.11 Jenis Sinyal RS232 yang Umum Digunakan ... 31

Tabel II.12 Fungsi masing-masing pin LCD 16x2 ... 34

Tabel II.13 Tabel kontrol perintah LCD ... 35

Tabel III.1 Hubungan pin-pin LCD dengan mikrokontroler (ATMega16) ... 44

(7)

DAFTAR GAMBAR

Gambar II.1 Blok diagram fungsional ATMega16 ... 6

Gambar II.2 Mikrokontroler ATMega16 ...7

Gambar II.3 Arsitektur mikrokontroler ATMega16 ... 8

Gambar II.4 Proses pengambilan instruksi dan pengeksekusian secara paralel ... 9

Gambar II.5 General purpose register AVR ... 9

Gambar II.6 Stack pointer ... 10

Gambar II.7 Peta memori program AVR ATMega16 ... 11

Gambar II.8 Peta memori AVR ATMega16 ... 11

Gambar II.9 Status register ATMega16 ... 12

Gambar II.10 Blok diagram timer/counter 8 bit ... 15

Gambar II.11 Register TCCRn ... 15

Gambar II.12 Blok diagram timer 1 ... 19

Gambar II.13 Register TCNT1 ... 19

Gambar II.14 Register TIMSK ... 20

Gambar II.15 Register TIFR ... 20

Gambar II.16 Register TCCR1B ... 21

Gambar II.17 Format serial ... 22

Gambar II.18 Blok diagram USART ATMega16 ... 23

Gambar II.19 Register UBRR ... 23

Gambar II.20 Register UCSRB ... 24

Gambar II.21 Register UCSRC ... 26

Gambar II.22 Register UDR ... 27

Gambar II.23 Register UCSRA ... 28

Gambar II.24 Model konversi level serial ... 30

Gambar II.25 Susunan kaki dan rangkaian MAX 232 ... 30

Gambar II.26 Susunan port DB 9 betina ... 31

Gambar II.27 Gambar struktur LCD ... 33

(8)

Gambar II.29 Skematik optokopler ... 36

Gambar III.1 Diagram Blok Keseluruhan Sistem ... 40

Gambar III.2 Rangkaian mikrokontroler ATMega16 ... 42

Gambar III.3 Tampilan pilihan LCD pada Code Vision ... 43

Gambar III.4 Hubungan pin 3 dengan potensiometer ... 43

Gambar III.5 Rangkaian pengubah putaran ke pulsa ... 46

Gambar III.6 Rangkaian antarmuka RS-232 ... 47

Gambar III.7 Diagram alir program ATMega16 ... 48

Gambar III.8 Tampilan pilihan USART pada Code Vision ... 49

Gambar III.9 Tampilan pilihan timer pada Code Vision ... 50

Gambar III.10 Diagram alir sistem pada program Delphi ... 50

Gambar III.11 Perancangan grafis antarmuka dengan pemakai ... 51

Gambar III.12 Tampilan USART pada Borland Delphi ... 51

Gambar III.13 Diagram alir keseluruhan sistem ... 52

Gambar IV.1 Tampilan grafis untuk antarmuka dengan pemakai ... 54

Gambar IV.2 Grafik kecepatan angin (60 km/jam-Padalarang Barat) ... 54

Gambar IV.3 Grafik kecepatan angin (60 km/jam-Pasteur) ... 55

Gambar IV.4 Grafik kecepatan angin (80 km/jam-Padalarang Barat)... 55

Gambar IV.5 Grafik kecepatan angin (80 km/jam-Pasteur)... 56

(9)

LAMPIRAN A

Listing Program

(10)

LAMPIRAN

LISTING PROGRAM BORLAND DELPHI 7.0

Inisialisasi

==========================================================

unit ComMainForm;

interface

uses

(11)

LAMPIRAN

procedure Button_OpenClick(Sender: TObject); procedure Button_SettingsClick(Sender: TObject); procedure ComPortOpen(Sender: TObject);

procedure ComPortClose(Sender: TObject);

procedure ComPortRxChar(Sender: TObject; Count: Integer); procedure Bt_LoadClick(Sender: TObject);

procedure Bt_StoreClick(Sender: TObject); procedure BitBtn1Click(Sender: TObject); procedure BitBtn2Click(Sender: TObject); procedure MemoChange(Sender: TObject); procedure Timer1Timer(Sender: TObject); private

{ Private declarations } public

(12)

LAMPIRAN

procedure TForm1.Button_OpenClick(Sender: TObject); begin

if ComPort.Connected then ComPort.Close

else

ComPort.Open; end;

procedure TForm1.Button_SettingsClick(Sender: TObject); begin

ComPort.ShowSetupDialog; end;

procedure TForm1.ComPortOpen(Sender: TObject); begin

(13)

LAMPIRAN

procedure TForm1.BitBtn1Click(Sender: TObject); begin

Application.Terminate; end;

procedure TForm1.BitBtn2Click(Sender: TObject); begin

series1.Clear; end;

procedure TForm1.ComPortClose(Sender: TObject); begin

if Button_Open <> nil then Button_Open.Caption := 'Open'; end;

Terima data serial

==========================================================

procedure TForm1.ComPortRxChar(Sender: TObject; Count: Integer); var

Str: String; begin

ComPort.ReadStr(Str, Count); Memo.Text := Memo.Text + Str; with chart1 do

with series1 do

(14)

LAMPIRAN

procedure TForm1.MemoChange(Sender: TObject); begin

memo.Clear; end;

Jam

==========================================================

procedure TForm1.Timer1Timer(Sender: TObject); begin

label8.Caption:=timetostr(time); end;

(15)

LAMPIRAN

LISTING PROGRAM CODE VISION C COMPILER

/***************************************************** This program was produced by the

CodeWizardAVR V1.25.3 Professional Automatic Program Generator

Project : SENSOR ANGIN Version :

// Alphanumeric LCD Module functions #asm

.equ __lcd_port=0x18 ;PORTB #endasm

(16)

LAMPIRAN

// Standard Input/Output functions #include <stdio.h>

unsigned int a=0;

unsigned char ca[10];

// Timer 1 overflow interrupt service routine interrupt [TIM1_OVF] void timer1_ovf_isr(void) {

// Reinitialize Timer 1 value TCNT1H=0xD5;

// Declare your global variables here

void tunggu(void) {

(17)

LAMPIRAN

// Declare your local variables here

// Input/Output Ports initialization // Port A initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTA=0x00;

DDRA=0x00;

// Port B initialization

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTB=0x00;

DDRB=0x00;

// Port C initialization

// Func7=Out Func6=Out Func5=Out Func4=Out Func3=Out Func2=Out Func1=Out Func0=Out

// State7=0 State6=0 State5=0 State4=0 State3=0 State2=0 State1=0 State0=0 PORTC=0x00;

(18)

LAMPIRAN

// Port D initialization

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTD=0x00;

DDRD=0x00;

// Timer/Counter 0 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 0 Stopped // Mode: Normal top=FFh // OC0 output: Disconnected TCCR0=0x00;

TCNT0=0x00; OCR0=0x00;

// Timer/Counter 1 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: 10.800 kHz // Mode: Normal top=FFFFh // OC1A output: Discon. // OC1B output: Discon. // Noise Canceler: Off

// Input Capture on Falling Edge // Timer 1 Overflow Interrupt: On // Input Capture Interrupt: Off // Compare A Match Interrupt: Off // Compare B Match Interrupt: Off TCCR1A=0x00;

(19)

LAMPIRAN

// Timer/Counter 2 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 2 Stopped // Mode: Normal top=FFh // OC2 output: Disconnected ASSR=0x00;

TCCR2=0x00; TCNT2=0x00; OCR2=0x00;

// External Interrupt(s) initialization // INT0: Off

// INT1: Off // INT2: Off MCUCR=0x00; MCUCSR=0x00;

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization TIMSK=0x04;

// USART initialization

// Communication Parameters: 8 Data, 1 Stop, No Parity // USART Receiver: On

(20)

LAMPIRAN

// Analog Comparator initialization // Analog Comparator: Off

// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off ACSR=0x80;

SFIOR=0x00;

// LCD module initialization lcd_init(16);

lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf(" = Wind Speed ="); lcd_gotoxy(11,0);

lcd_putsf("m/s");

(21)

LAMPIRAN B

(22)

LAMPIRAN

(23)

LAMPIRAN

Kalibrasi Alat

Kalibrasi Alat Ukur

Keterangan :

A=Kecepatan Alat Ukur Standar (Lab Tekanan Direktorat Metrologi, Pasteur)

B=Banyaknya Pulsa (Pada Sensor) C=Kecepatan Sensor

(24)

LAMPIRAN

(25)

LAMPIRAN C

Datasheet

IC4093 C-1

Datasheet

Optocoupler C-4

Datasheet LCD M1632

C-5

(26)

LAMPIRAN

(27)

(28)

LAMPIRAN

(29)

LAMPIRAN

(30)

(31)

(32)

(33)

(34)

(35)

(36)

(37)

LAMPIRAN

(38)

(39)

(40)

(41)

(42)

(43)

(44)

(45)

(46)

(47)

(48)

(49)

(50)

(51)

(52)

(53)

(54)

(55)

(56)

BAB I PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Kecepatan angin dapat ditentukan melalui pengukuran. Pengukurannya yaitu mengukur besaran kecepatan angin. Pengukuran kecepatan angin diharapkan dapat dilakukan melalui suatu alat yang mampu mendeteksi besaran kecepatan angin. Besaran kecepatan angin dalam satuan meter per detik.

Alat untuk mengukur kecepatan angin dalam aplikasinya banyak sekali. Contohnya pada industri pelepas gas kimia berbahaya, penanda bahaya bencana angin topan, dan pembuatan bentuk kendaraan, roket dan pesawat agar mempunyai aerodinamika yang baik.

Dengan bantuan mikrokontroler ATMega16 dan ditampilkan melalui komputer pribadi diharapkan dapat diketahui kondisi kecepatan angin berupa grafik pada saat informasi tersebut diperlukan.

I.2 Identifikasi Masalah

Arah dan kecepatan angin yang diterima alat transportasi dapat mempengaruhi waktu tempuh dan pemakaian bahan bakar dalam melakukan transportasi.

Sistem pembakaran, cara pemakaian dan tingkat aerodinamika merupakan beberapa faktor yang mempengaruhi pemakaian bahan bakar pada kendaraan bermotor. Faktor yang dikaji dalam tugas akhir ini adalah faktor kecepatan angin yang diterima oleh alat transportasi.

(57)

BAB I PENDAHULUAN 2

I.3 Perumusan Masalah

Permasalahan dalam tugas akhir ini adalah :

1. Bagaimana cara kerja sensor angin yang dapat dideteksi dan diproses oleh mikrokontroler serta ditampilkan di komputer?

2. Bagaimanakah waktu yang ditempuh pada alat transportasi (mobil) terhadap kecepatan angin di dalam grafik?

3. Bagaimana perubahan kecepatan angin pada saat dan kondisi tertentu pada rute tol Pasteur-Padalarang Barat?

I.4 Tujuan

Tujuan dari tugas akhir ini adalah :

1. Perancangan prototipe alat pengukur kecepatan angin pada alat transportasi (mobil).

2. Menampilkan grafik kecepatan angin di komputer.

3. Menganalisa kecepatan angin dalam suatu rute tertentu pada grafik.

I.5 Batasan Masalah

Percobaan yang dilakukan diberikan batasan masalah sebagai berikut: 1. Data dari sensor kecepatan angin diproses menggunakan mikrokontroler

ATMega16.

2. Alat transportasi darat yang digunakan adalah kendaraan bermotor beroda empat (mobil) dengan kecepatan 60 km/jam dan 80 km/jam dalam rute Tol Pasteur-Padalarang Barat (PP)

3. Arah angin tidak mempengaruhi kecepatan angin

4. Mengunakan program CodeVisionAVR C Compiler v1.25.3 buatan HpInfoTech untuk mengisi program mikrokontroler ATMega16.

(58)

BAB I PENDAHULUAN 3

I.6 Sistematika Penulisan

Penulisan laporan tugas akhir ini disusun menjadi lima bab, yaitu : Bab 1 : Pendahuluan

Pada bab ini membahas tentang latar belakang, identifikasi masalah, perumusahan masalah, tujuan, pembatasan masalah dan sistematika penulisan.

Bab 2 : Landasan Teori

Bab ini berisi tentang teori dan komponen yang menunjang pembuatan alat, yaitu ulasan mengenai mikrokontroler (AVR ATMega16), LCD dan Borland Delphi.

Bab 3 : Perancangan

Bab ini membahas tentang perancangan dari model hingga menjadi sensor kecepatan angin pada alat transportasi. Pemasangan tiap komponen terhadap port-port yang terdapat pada mikrokontroler (ATMega16). Komunikasi dan program yang dibuat serta komponen penunjang seperti LCD 16x2.

Bab 4 : Data Pengamatan dan Analisa

Bab ini membahas tentang pengamatan dan analisa terhadap data yang diperoleh yang telah direalisasikan.

Bab 5 : Kesimpulan dan Saran

(59)

DAFTAR PUSTAKA

1. Budiharto, Widodo. Panduan Praktikum Mikrokontroller AVR ATMega16. PT Elex Media Komputindo, Jakarta, 2008.

2. Budiharto, Widodo. Proyek Sistem Akuisisi Data. PT Elex Media Komputindo, Jakarta, 2007.

3. Heriyanto, ST, M.Ary. Pemrograman Bahasa C untuk Mikrokontroler

ATMEGA8535. ANDI Yogyakarta, Yogyakarta. 2008.

4. Proakis G, John. Digital Signal Processing. Prentice Hall, 2007. 5. www.atmel.com