BEJANA UKUR VOLUME AIR DENGAN MENGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK BERBASIS AT-MEGA 328P
LAPORAN TUGAS AKHIR
RENOLD SIHOMBING 152408038
PROGRAM STUDI D-III FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2018
BEJANA UKUR VOLUME AIR DENGAN MENGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK BERBASIS AT-MEGA 328P
LAPORAN TUGAS AKHIR
DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI TUGAS DAN MEMENUHI SYARAT MEMPEROLEH GELAR AHLI MADYA
RENOLD SIHOMBING 152408038
PROGRAM STUDI D-III FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2018
PERNYATAAN ORISINILITAS
BEJANA UKUR VOLUME AIR DENGAN MENGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK.BERBASIS AT-MEGA 328P
LAPORAN TUGAS AKHIR
Saya menyatakan bahwa laporan tugas akhir ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 24 Juli 2018
Renold Sihombing NIM.152408038
BEJANA UKUR VOLUME AIR DENGAN MENGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK BERBASIS AT-MEGA 328P
ABSTRAK
Telah diimplementasikan sistem purwarupa pengukuran level fluida pada bejana silinder dengan menggunakan sensor ultrasonik HC-SR04 sebagai pendeteksinya. Sistem tersebut dapat dipakai untuk mengetahui volume fluida yang ada pada bejana tersebut dan ditampilkan pada display digital sebagai interface perangkat komputer. Pada kendali local control sistem menggunakan elemen rangkaian batas atas batas bawah dan driver relay sehingga pengisian fluida dilakukan secara otomatis, sedangkan pada kendali remote control sistem menggunakan elemen pemrograman dengan Arduino sebagai pembaca akuisisi data dan buffer untuk melewatkan data.Seluruh pengukuran fluida secara manual dilakukan sepenuhnya oleh HMI (Human Machine Interface) menggunakan microkontroler tersebut. Hasil akhir dari pengujian yang dilakukan yaitu dengan tahapan pengujian level fluida, kalibrasi menggunakan standar berupa gelas ukur kapasitas 1000ml pada 10 skala parameter. Hasil yang didapatkan dari pengujian yaitu nilai presisi pada rentang 97-98,5%, serta nilai akurasi pada rentang 97- 98,5%.
Kata kunci: volume air, ultrasonik, ketinggian fluida, mickrokontroler, arduino.
DESIGN WATER VOLUME USING ULTRASONIC SENSOR BASED AT- MEGA 328P
ABSTRACT
Implemented a prototype system for measuring fluid levels on a cylindrical vessel using an ultrasonic sensor HC-SR04 as its detector. The system can be used to determine the fluid volume present in the vessel and is displayed on a digital display as the interface of a computer device. On local control the system uses the upper limit elements of the lower limit and relay drivers so that the fluid filling is done automatically, while on the remote control the system uses the Arduino programming element as the data acquisition reader and buffer to pass the data. The entire fluid measurement is manually done completely by HMI (Human Machine Interface) using the microcontroller. The final result of the test is by testing the fluid level, the calibration using the standard in the form of measuring cup of 1000ml capacity at 10 parameter scale. The results obtained from the test that is precision value in the range 97-98,5%, and accuracy value in the range 97-98,5%.
Keywords: water volume, ultrasonic, fluid height, mickrokontroler, arduino.
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena Rahmat dan Kasih Sayang-Nya penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas akhir ini dengan baik dan tepat pada waktunya.
Dalam menyelesaikan Laporan Tugas akhir ini, penuli sbanyak mendapatkan bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan kali ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. BapakDrs. Kerista Sebayang, M.S selaku Dekan Fakultas Matematikan dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Drs. Takdir Tamba, M.Sc selaku Ketua Jurusan Program Studi D3 Fisika FMIPA USU.
3. Bapak Drs, Aditia Warman, M.Si Selaku Sekretaris Jurusan Program Studi D3 FMIPA USU.
4. Bapak Drs. Herli Ginting, M.S selaku pembimbing pada penyelesaian Laporan Proyek ini yang telah memberikan panduan dan penuh kepercayaan kepada saya untuk menyempurnakan kajian ini.
5. Kedua Orang Tua Penulis yang telah memberikan dukungan kepada saya, baik moril maupun materil.
6. Seluruh keluarga besar penulis dimanapun berada yang telah memberikan dukungan penuh kepada penulis.
7. Seluruh rekan-rekan Mahasiswa D3 Fisika yang telah banyak membantu penulis.
8. Seluruh sahabat penulis yang telah memberikan dukungan positif kepada penulis dalam menyelesaikan semuanya.
Serta ucapan khusus terutama bagi orang-orang yang penulis kasihi yang juga mendukung penulis baik langsung atau pun tidak langsung dalam bentuk moril maupun materil serta doa restu yang ditujukan kepada penulis, sehingga Laporan Tugas akhir ini dapat diselesaikan.
Sepenuhnya penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan Laporan Tugas akhir ini, masih terdapat banyak kekurangan-kekurangan yang harus dipenuhi. Untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat kritikdan saran yang membangun dari para pembaca, dimana saran dan kritik tersebut dapat dimanfaatkan untuk kemajuan pengetahuan pada saat ini dan di masa mendatang.
Semoga Laporan Tugas akhir saya ini berguna bagi pembaca, akhir kata penulis mengucapkan banyak terimakasih.
Penulis,
Renold Sihombing NIM. 15240838
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN ORISINILITAS ...i
PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR ... ii
ABSTRAK ... iii
ABSTRACT ...iv
PENGHARGAAN ... v
DAFTAR ISI ...vi
DAFTAR TABEL ... vii
DAFTAR GAMBAR ... viii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar belakang ... 1
1.2 Rumusan masalah ... 2
1.3 Tujuan dan Manfaat ... 2
1.4 Batasan Masalah ... 2
1.5 Sistematika Penulisan ... 2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4
2.1 Mikrokontroler ... 4
2.1.1 ATMega 328p ... 7
2.2 Sensor ... 9
2.2.1 Sensor Ultrasonik ... 10
2.3 LCD (Liquid Crystal Display) ... 12
2.3.1 Cara kerja LCD ... 13
BAB III PERANCANGAN SISTEM ... 17
3.1 Umum ... 17
3.2 Tujuan Perancangan... 17
3.3 Diagram Blok... 18
3.4 Flowchart Sistem ... 19
3.5 Rangkaian LCD dan Mikrokontroler ... 20
3.6 Rangkaian Sensor dan Mikrokontroler ... 21
3.7 Rangkaian KeseluruhanSistem ... 22
BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA RANGKAIAN ... 23
4.1 Pengujian Mikrokontroler ... 24
4.2 Pengujian LCD 16 x 2 ... 24
4.3 Pengujian Sensor ... 27
4.4 Pengujian Rangkaian Keseluruhan ... 27
4.5 Tampilan Alat ... 28
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 30
5.1 Kesimpulan ... 30
5.2 Saran ... 30
DAFTAR PUSTAKA ... 31 LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman Tabel
Tabel 2.1 Pin-pin LCD 13
Tabel 2.2 OperasiDasar LCD 15
Tabel 2.3 Konfigurasi LCD 15
Tabel 4.1 Hasil Pembacaan Sensor 26
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Seluruh rangkaian 27
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman Gambar
Gambar 2.1 Sistem Minimum 5
Gambar 2.2 Rangkaian Sistem Minimum 6
Gambar 2.3 Pin Map Atmega 328P 8
Gambar 2.4 Architecture ATMega 328p 9
Gambar 2.5 Sensor Ultrasonik 10
Gambar 2.6 Diagram Waktu HC-SR04 11
Gambar 2.7 Ilustrasicarakerja sensor 12
Gambar 2.8 LCD (Liquid Crystal Display) 12
Gambar 2.9 Konfigurasi Pin LCD 16
Gambar 3.1 Blok Diagram 18
Gambar 3.2 Flowchart Sistem 19
Gambar 3.3 Rangkaian LCD Dan Atmega 328P 20 Gambar 3.4 Rangkaian Sensor Dan Atmega 328P 21 Gambar 3.5 Rangkaian Keseluruhan Sistem 22 Gambar 4.1 Rangkaian Pengujian Mikrokontroler 23
Atmega 328P
Gambar 4.2 Hasil Pengujian LCD Display 24 Gambar 4.3 Hasil Monitoring Sensor Pada Port COM 3 25
Gambar 4.4 Proses Kalibrasi 26
Gambar 4.5 Tampilan Alat 27
BAB I PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Pada era modern ini, laju perkembangan teknologi semakin hari semakin bertambah maju, dengan mengedepankan digitalisasi suatu perangkat, maka akan berdampak pada kemudahan dalam menggunakan perangkat-perangkat tersebut.
Penerapan digitalisasi juga dilakukan pada perangkat industri yang biasanya perangkat tersebut digunakan secara terus-menerus, sehingga suatu industri akan sangat bergantung pada perangkat tersebut kaitannya dengan produktivitas.
Penggunaan digitalisasi akan sangat mempermudah dalam pengoperasian perangkat-perangkat tersebut, ditambah lagi meminimalkan penggunaan manusia sebagai tenaga pekerja atau operator perangkat industri yang biasanya memiliki banyak kelalaian, dengan menggunakan sistem yang digital maka akan menambah akurasi dan efisiensi dari sistem tersebut, sehingga produksi yang dihasilkan akan semakin meningkat.
Bejana ukur cairan adalah perlengkapan yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari hari. Misalnya saja saat hendak mengukur berapa liter minyak tanah yang di beli. Pengukuran yang umum digunakan dapat menggunakan gelas khusus yang telah sesuai dengan volume yang dibutuhkan seperti gelas ukur 1 liter , 1 cc dst. Namun hal tersebut tidaklah mudah, selain membutuhkan wadah yang tepat juga memerlukan pengamatan yang tepat sehingga tidah menimbulkan error pembacaan yang besar. Apabila pembacaan terjadi error maka akan merugikan salah satu pihak, baik penjual maupun pembeli.
Sistem digitalisasi mampu menjawab kelemahan dari sistem konvensional ini.
Dengan membuat rangkaian yang mampu membaca nilai volume cairan dalam bejana menjadi sangat dibutuhkan untuk mengurangi resiko eror dari pengamat.
Alat ini sebaiknya menggunakan display yang sederhana sehingga pengaplikasiannya tidak begitu menyulitkan.
Untuk membaca keadaan dari air maka diperlukan sensor. Ada berbagai macam sensor yang beredar dipasaran yang tentunya dapat dijadikan bahan uji untuk mendeteksi kondisi air. Dalam tugas akhir ini digunakan sensor ultrasonik untuk
mengukur volume air pada tabung ukur volume air.Untuk itulah penulis mencoba membuat suatu dan penulisan tugas akhir dengan judul “Bejana Ukur Volume Air dengan Mengunakan Sensor Ultrasonik Berbasis AT-mega 328P”.
1.2 RUMUSAN MASALAH
Berdasarkan uraian diatas, penulis tertarik untuk mengangkat permasalahan tersebut ke dalam bentuk skripsi sebagai Tugas Akhir dengan judul “Bejana Ukur Volume Air dengan Mengunakan Sensor Ultrasonik Berbasis AT-mega 328P”. Dari latar belakang diatas juga diambil beberapa permasalahan yaitu : 1.Bagaimana cara membuat peralatan yang mampu memonitor serta mengontrol volume air di dalam bejana?
2.Bagaimana menampilkan data volume air pada perangkat lcd ?
3.Bagaimana cara membuat sistem program pengukuran volume air secara benar dan tepat melalui data yang didapat ?
1.3 TUJUAN DAN MANFAAT
Tujuan dan manfaat dilakukan Tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
1. Sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan masa studi.
2. Merancang bejana ukur volume air secara digital.
3. Membangun alat ukur volume air terkalibrasi.
1.4 BATASAN MASALAH
Untuk meruncingkan persoalan, penulis membatasi perancangan alat ini sebagai berikut :
1. Sensor yang disunakan adalah sensor ultrasonik HC SR-04.
2. Mikrokontroler yang digunakan adalah ATmega 328P.
3. Cairan yang digunakan adalah air mineral.
1.5 SISTEMATIKA PENULISAN
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika laporan ini sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Pada bab ini berisikan mengenai latar belakang , rumusan masalah, Tujuan penulisan, batasan masalah, serta sistematika penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini berisi tentang teori dasar yang digunakan sebagai bahan acuan proyek tugas akhir, serta komponen yang perlu diketahui untuk mempermudah dalam memahami sistem kerja alat ini.
BAB III PERANCANGAN SISTEM
Pada bagian ini akan dibahas perancangan dari alat, yaitu diagram blok dari rangkaian, skematik dari masing-masing rangkaian dan diagram alir dari program yang akan diisikan ke mikrokontroler.
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA RANGKAIAN
Pada bab ini akan dibahas hasil analisa dari rangkaian dan sistem kerja alat, penjelasan mengenai program-program yang digunakan untuk mengaktifkan rangkaian, penjelasan mengenai program yang diisikan ke mikrokontroler.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan dari pembahasan yang dilakukan dari tugas akhir ini serta saran apakah rangkaian ini dapat dibuat lebih efisien dan dikembangkan perakitannya pada suatu metode lain yang mempunyai sistem kerja yang sama.
DAFTAR PUSTAKA
Berisi tentang judul beserta pengarang dari buku-buku yang digunakan untuk menunjang terselesaikannya tugas akhir ini.
LAMPIRAN
Berisi data-data penunjang dari komponen atau rangkaian.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 MIKROKONTROLER
Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol atau pengendali rangkaian elektronik dan umumnya dapat menyimpan program didalamnya. Mikrokontroler adalah mikroprosesor yang telah dilengkapi dengan memori, IO, dan peripheral dalam satu chip .Penggunaan mikrokontroler lebih menguntungkan dibandingkan penggunaan mikroprosesor. Hal ini dikarenakan dengan mikrokontroler tidak perlu lagi penambahan memori dan I/O eksternal selama memori dan I/O internal masih bisa mencukupi. Selain itu proses produksinya secara masal, sehingga harganya menjadi lebih murah dibandingkan mikroprosesor.
Pada sebuah chip mikrokontroler umumnya memiliki fitur-fitur sebagai berikut:
1.Central processing unit mulai dari processor 4-bit yang sederhana hingga processor kinerja tinggi 64-bit.
2.Input/output antarmuka jaringan seperti serial port (UART).
3.Antarmuka komunikasi serial lain seperti IC, serial peripheral interface and controller area network untuk sambungan sistem.
4.Periferal seperti timer dan watchdog.
5.RAM untuk menyimpan data.
6.ROM, EPROM, EEPROM atau flash memory untuk menyimpan program dikomputer.
7.Pembangkit clock biasanya berupa resonator rangkaian RC.
8.Pengubah analog ke digital.
Dengan kelengkapan tersebut sebuah mikrokontroler dapat melakukan komputasi juga pegontrolan suatu sistem secara mandiri . Namun diperlukan rangkaian tambahan untuk melakukan eksekusi program yang ada di dalam mikrokontroler tersebut. Rangkaian ini biasa disebut dengan rangkaian sistem minimum mikrokontroler.
Sistem minimum atau yang biasa disingkat sismin. Merupakan suatu rangkaian dasar pada rangkaian mikrokontroler yang merupakan syarat minimum dari suatu mikrokontroler untuk bekerja. Rangkaian sistem minimum pada dasarnya terdiri dari komponen kristal, kapasitor nonpolar dan rangkaian suplai tegangan.
Perhatikan gambar :
Gambar 2.1 sistem minimum
Gambar 2.2 rangkaian sistem minimum
Rangkaian sistem minimum berfungsi sebagai pengatur clock pada mikrokontroler. Rangkaian ini sebagai rangkaian penabuh yang digunakan untuk satuan frekuensi pada mikrokontroler. Juga berfungsi sebagai rangkaian minimum untuk melakukan pemrograman mikrokontroler. Komponen yang berfungsi untuk membangkitkan frekuensi ini adalah komponen kristal. Ada berbagai tipe mikrokontroler yang beredar di pasaran, dalam tugas akhir ini digunakan mikrokontroler ATmega 328P.
2.1.1 ATMEGA 328P
AT-Mega 32P merupakan jenis mikrokontroler yang memiliki performa tinggi dengan konsumsi daya rendah. Mikrokontroler ini merupakan mikrokontroler seri 8 bit yang dimiliki oleh Atmel AVR .ATMega328 memiliki beberapa fitur antara lain :
a) 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.
b) 32 x 8-bit register serba guna.
c) Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz.
d) 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.
e) Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanent karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.
f) Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.
g) Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width Modulation) output.
h) Master / Slave SPI Serial interface.
Mikrokontroller ATmega 328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan kerja dan parallelism. Instruksi – instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program.
Konsep inilah yang memungkinkan instruksi – instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU (Arithmatic Logic unit) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X ( gabungan R26 dan R27 ), register Y ( gabungan R28 dan R29 ), dan register Z ( gabungan R30 dan R31 ). Hampir semua instruksi AVR memiliki format 16-bit. Setiap alamat memori program terdiri dari instruksi 16-bit atau 32- bit. Selain register serba guna di atas, terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik memory mapped I/O selebar 64 byte. Beberapa register ini digunakan untuk fungsi khusus antara lain sebagai register control Timer/
Counter, Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM, dan fungsi I/O lainnya.
Register – register ini menempati memori pada alamat 0x20h – 0x5Fh. Pada gambar 2.3 dapat dilihat PIN MAP ATmega 328P.
Gambar 2.3 Pin Map ATmega 328P
Berikut ini adalah tampilan architecture ATmega 328 :
Gambar 2.4 Architecture ATMega 328p
2.2 SENSOR
Sensor adalah transduser yang berfungsi untuk mengolah variasi gerak, panas, cahaya atau sinar, magnetis, dan kimia menjadi tegangan serta arus listrik.
Transduser sendiri memiliki arti mengubah, resapan dari bahasa latin traducere Bentuk perubahan yang dimaksud adalah kemampuan merubah suatu energi kedalam bentuk energi lain. Sensor yang sering menjadi digunakan dalam berbagai rangkaian elektronik antara lain sensor cahaya atau sinar, sensor suhu, serta sensor tekanan.
2.2.1 JENIS ULTRASONIK
Modul sensor Ultrasonik ini dapat mengukur jarak antara 3 cm sampai 300 cm.
Keluaran dari modul sensor ultrasonik Ping ini berupa pulsa yang lebarnya merepresentasikan jarak. Lebar pulsanya yang dihasilkan modul sensor ultrasonik ini bervariasi dari 115 uS sampai 18,5 mS. Secara prinsip modul sensor ultrasonik ini terdiri dari sebuah chip pembangkit sinyal 40KHz, sebuah speaker ultrasonik dan sebuah mikropon ultrasonik. Speaker ultrasonik mengubah sinyal 40 KHz menjadi suara sementara mikropon ultrasonik berfungsi untuk mendeteksi pantulan suaranya. Bentuk sensor ultrasonik diperlihatkan pada gambar 2.4.
Gambar 2.5 Sensor Ultrasonik
Fungsi Pin-pin HC-SR04
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.
Karakteristik HC-SR04
Tegangan sumber operasi tunggal 5.0 V
Konsumsi arus 15 mA
Frekuensi operasi 40 KHz
Minimum pendeteksi jarak 0.02 m (2 cm)
Maksimum pendeteksian jarak 4 m
Sudut pantul gelombang pengukuran 15 derajat
Minimum waktu penyulutan 10 mikrodetik dengan pulsa berlevel TTL
Pulsa deteksi berlevel TTL dengan durasi yang bersesuaian dengan jarak deteksi
Dimensi 45 x 20 x 15 mm
Diagram Waktu HC-SR04
HC-SR04 memerlukan sinyal logika „1‟ pada pin Trig dengan durasi waktu 10 mikrodetik (us) untuk mengaktifkan rentetan (burst) 8x40KHz gelombang ultrasonik pada elemen Pembangkitnya. Selanjutnya pin Echo akan berlogika „1‟
setelah rentetan 8×40 KHz tadi, dan otomatis akan berlogika „0‟ saat gelombang pantulan diterima oleh elemen Pendeteksi gelombang ultrasonik.
Gambar 2.6 Diagram Waktu HC-SR04.
Kita lihat secara seksama cara kerja sensor ultrasonic dengan cara memantulkan gelombang ke sebuah objek kemudian data yang di pantulkan
menentukan jarak dari sensor ke objek.
Gambar 2.7 Ilustrasi cara kerja sensor
2.3 LCD(Liquid Crystal Display)
Liquid Crystal Display (LCD) adalah komponen yang dapat menampilkan tulisan. Salah satu jenisnya memiliki dua baris dengan setiap baris terdiri atas enam belas karakter. LCD seperti itu biasa disebut LCD 16x2.
Gambar 2.8 LCD (Liquid Crystal Display)
Modul LCD memiliki karakteristik sebagai berikut:
Terdapat 16 x 2 karakter huruf yang bisa ditampilkan.
Setiap huruf terdiri dari 5×7 dot-matrix cursor.
Terdapat 192 macam karakter.
Terdapat 80 x 8 bit display RAM (maksimal 80 karakter).
Memiliki kemampuan penulisan dengan 8 bit maupun dengan 4 bit.
Dibangun dengan osilator lokal.
Satu sumber tegangan 5 volt.
Otomatis reset saat tegangan dihidupkan.
Bekerja pada suhu 0oC sampai 55oC.
LCD memiliki 16 pin dengan fungsi pin masing-masing seperti yang terlihat pada table 2.1.
Tabel 2.1 Pin-pin LCD
No.Pin Nama Pin I/O Keterangan
1 VSS Power Catu daya, ground (0v)
2 VDD Power Catu daya positif
3 VEE Power
Pengatur kontras, menurut datasheet, pin iniperlu dihubungkan dengan pin vss melalui resistor Variabel.
4 RS Input
Register Select
RS = HIGH : untuk mengirim data
RS = LOW : untuk mengirim instruksi
5 R/W Input
Read/Write select 0 = write
1 = read
6 E Input Sinyal Operation Start : sinyal ini mengaktifkan data write dan read 7-14 D0-D7 Input/Ou
tput
Data Bus
2.3.1 Cara kerja LCD
Pada aplikasi umumnya RW diberi logika rendah “0”.Bus data terdiri dari 4bit atau 8 bit. Jika jalur data 4 bit maka yang digunakan ialah DB4 sampai dengan DB7. Sebagaimana terlihat pada table deskripsi, interface LCD merupakan sebuah parallel bus, dalam hal ini sangat memudahkan dan sangat cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari atau ke LCD. Kode ASCII yang ditampilkan sepanjang 8bit dikirim ke LCD secara 4bit atau 8bit pada satu waktu
Jika mode 4bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk membuat sepenuhnya 8bit (pertama dikirim 4bit MSB lalu 4bit LSB dengan pulsa clock EN setiap nibblenya). Jalur control EN digunakan untuk memberitahu LCD bahwa mikrokontroler mengirimkan data ke LCD. Untuk mengirim data ke LCD program harus menset EN ke kondisi high “1” dan kemudian menset dua jalur control lainnya (RS dan R/W) atau juga mengirimkan data ke jalur data bus. Saat jalur lainnya sudah siap, EN harus diset ke “0” dan tunggu beberapa saat, dan set EN kembali ke high “1”. Ketika jalur RS berada dalam kondisi low “0”, data yang dikirimkan ke LCD dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti bersihkan layar, posisi kursor dll). Ketika RS dalam kondisi high atau “1”, data yang dikirimkan adalah data ASCII yang akan ditampilkan dilayar.
Misal, untuk menampilkan huruf “A” pada layar maka RS harus diset ke
“1”. Jalur control R/W harus berada dalam kondisi low (0) saat informasi pada data bus akan dituliskan ke LCD. Apabila R/W berada dalam kondisi high “1”, maka program akan melakukan query data dari LCD. Instruksi pembacaan hanya satu, yaitu Get LCD status, lainnya merupakan instruksi penulisan, Jadi hamper setiap aplikasi yang menggunakan LCD, R/W selalu di set ke “0”. Jalur data dapat terdiri 4 atau 8 jalur.Mengirimkan data secara parallel baik 4bit atau 8bit merupakan 2 mode operasi primer.
Untuk membuat sebuah aplikasi interface LCD, menentukan mode operasi merupakan hal yang paling penting. Mode 8bit sangat baik digunakan ketika kecepatan menjadi keutamaan dalam sebuah aplikasi dan setidaknya minimal tersedia 11 pin I/0 (3pin untuk control, 8pin untuk data).Sedangkan mode 4bit minimal hanya membutuhkan 7bit (3pin untuk control, 4 pin untuk data). Bit RS digunakan untuk memilih apakah data atau instruksi yang akan ditransfer antara mikrokontroler dan LCD. Jika bit ini diset (RS = 1), maka byte pada posisi kursor LCD saat itu dapat dibaca atau ditulis. Jika bit ini di reset (RS = 0), merupakan instruksi yang dikirim ke LCD atau status eksekusi dari instruksi terakhir yang dibaca.
Tabel 2.2 Operasi Dasar LCD
RS R/W Operasi
0 0 Input Instruksi ke LCD
0 1 Membaca Status Flag (DB7) dan alamat counter (DB0 ke DB6)
1 0 Menulis Data
1 1 Membaca Data
Tabel 2.3 Konfigurasi LCD
Pin Bilangan biner Keterangan
RS
0 Inisialisasi
1 Data
RW
0 Tulis LCD / W (write) 1 Baca LCD / R (read)
E
0 Pintu data terbuka 1 Pintu data tertutup
Gambar 2.9 Konfigurasi Pin LCD
7 8 9 10 11 12 13 14
4 5 6 RS
RW LCD 16x2 EN
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
2 VCC V+BL15
1 3 16
GND LCD Drv V-BL
BAB III
PERANCANGAN SISTEM
3.1 UMUM
Perancangan merupakan suatu tahap yang sangat penting didalam penyelesaian pembuatan suatu alat ukur. Pada perancangan dan pembuatan alat ini akan ditempuh beberapa langkah yang termasuk kedalam langkah perancangan antara lain pemilihan.
komponen yang sesuai dengan kebutuhan serta pembuatan alat. Dalam perancangan ini dibutuhkan beberapa petunjuk yang menunjang pembuatan alat seperti buku buku teori, data sheet atau buku lainnya dimana buku petunjuk tersebut memuat teori- teori perancangan maupun spesifikasi komponen yang akan digunakan dalam pembuatan alat, melakukan percobaan serta pengujian alat.
3.2 TUJUAN PERANCANGAN
Tahap terpenting dalam pembuatan suatu alat adalah perancangan.Hal- hal yang perlu diperhatikan dalam perancangan suatu alat meliputi prinsip kerja rangkaian, spesifikasi komponen yang terdapat pada rangkaian sehingga tidak terjadi kerusakan pada saat pemasangan komopnen.Tujuan perancangan adalah untuk memudahkan dalam pembuatan suatu alat serta mendapatkan suatu alat yang baik seperti yang diharapkan dengan memperhatikan penggunaan komponen dengan harga ekonomis serta mudah didapat dipasaran. Selain itu, itu perancangan juga bertujuan untuk membuat solusi dari suatu permasalahan dengan penggabungan prinsip- prinsip elektronik dan mekanik, serta dengan literatur dengan produk yang ada.
3.3 DIAGRAM BLOK
Diagram blok sangat efektif untuk menyederhanakan sistem yang rumit agar mudah dimengerti. Dalam tugas akhir ini sistem terdiri atas blok diagram yang terlihat pada gambar 3.1.
Gambar 3.1 Blok Diagram
Adapun fungsi masing masing blok diagram pada gambar 3.1 adalah sebagai berikut :
1. Blok Sensor
Berfungsi sebagai inputan data ke mikrokontroler yang kemudian akan diproses untuk melakukan kerja tertentu
2. Blok Mikroprosesor
Berfungsi sebagai pemroses sinyal sensor dan pengontrol yang memiliki tujuan tertentu yang terdiri atas mikrokontroler dan sistem minimum 3. Blok PSU
Berfungsi sebagai Power Supply untuk menyuplai tegangan ke mikrokontroler.
4. Blok LCD Display
Berfungsi sebagai penampil hasil yg sudah diolah dari sensor.
3.4 FLOWCHART SISTEM
Gambar 3.2 Flowchart Sistem
3.5 RANGKAIAN LCD DAN MIKROKONTROLER
Rangkaian LCD dan mikrokontroler dapat dilihat pada gambar 3.3.
Gambar 3.3 Rangkaian LCD dan ATmega 328P
3.6 RANGKAIAN SENSOR DAN MIKROKONTROLER Rangkaian sensor dan mikrokontroler dapat dilihat pada gambar 3.4.
Gambar 3.4 Rangkaian Sensor dan ATmega 328P
3.7 RANGKAIAN KESELURUHAN SISTEM
Rangkaian keseluruhan sistem dapat dilihat pada gambar 3.5.
Gambar 3.5 Rangkaian Keseluruhan Sistem
BAB IV
PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA RANGKAIAN
4.1 PENGUJIAN MIKROKONTROLER
Pengujian mikrokontroler dapat dilakukan dengan membuat rangkaian seperti gambar 4.1 lalu menghubungkan rangkaian ke komputer via USB dan memasukan program awal seperti berikut :
void setup() {
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
delay(1000);
}
Gambar 4.1 Rangkaian pengujian Mikrokontroler ATmega 328P
Hasil yang di tampilkan pada pengujian rangkaian diatas Led akan menyala secara periodik setiap 1 detik.
4.2 PENGUJIAN LCD
Pengujian LCD dilakukan dengan memasukkan program kedalam mikrokontroler sebagai berikut :
#include <LiquidCrystal.h>
const int rs = 12, en = 11, d4 = 5, d5 = 4, d6 = 3, d7 = 2;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);
void setup() { lcd.begin(16, 2);
lcd.print("hello, world!");
}
void loop() {
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(millis() / 1000);
}
Hasil yang di tampilkan pada layar LCD adalah sebagai berikut :
Gambar 4.2 Hasil Pengujian LCD display
4.3 PENGUJIAN SENSOR
Pengujian sensor dilakukan dengan memasukkan program dibawah ini kemudian hasil output sensor ultrasonik akan di baca oleh mikrokontroller dan data dibaca melalui monitoring port pada laptop. Berikut adalah program yang di upload pada mikrokontroller.
void setup () {
Serial.begin(9600);
}
void loop () {
int sensorValue = analogRead(A0);
Serial.println(sensorValue);
delay(1);
}
Pada layar akan tampil hasil pembacaan seperti berikut :
Gambar 4.3 Hasil Monitoring Sensor pada port COM 3
Apabila jarak berubah maka pembacaan sensor akan berubah pula. Kemudian data ini akan dicatat dan dibandingkan dengan data dari alat pembanding atau
perhitungan secara matematis. Berikut data sensor dengan data perhitungan Jarak pada sensor.
Tabel 4.1 Hasil Pembacaan Sensor NO
PEMBACAAN (CM) RALAT RALAT
JARAK SENSOR
1 2 cm 2 cm 0 0
2 4 cm 3 cm 1 -1
3 6 cm 5 cm 1 -1
4 8 cm 7 cm 1 -1
5 10 cm 9 cm 1 -1
Berikut gambar proses kalibrasi sensor :
Gambar 4.4 Proses Kalibrasi
4.4 PENGUJIAN RANGKAIAN KESELURUHAN
Setelah alat dikalibrasi dan dilakukan pengujian ulang maka didapat hasil pengujian sebagai berikut :
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Seluruh rangkaian NO
PEMBACAAN (mL) RALAT RALAT
(%) SENSOR Volume Air
1 110 100 10 10
2 191 200 9 4.5
3 275 300 25 8.3
4 405 400 5 1.25
5 488 500 12 2.4
Rata – rata ralat 0.73
4.5 TAMPILAN ALAT
Berikut Gambar Tampilan Keseluruhan alat :
Gambar 4.5 Tampilan Alat
4.6 PROGRAM BEJANA UKUR VOLUME AIR DENGAN
MENGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK BERBASIS AT-MEGA 328P
#define trigPin 13
#define echoPin 12
#include <LiquidCrystal.h>
// initialize the library by associating any needed LCD interface pin // with the arduino pin number it is connected to
const int rs = 7, en = 6, d4 = 5, d5 = 4, d6 = 3, d7 = 2;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);
void setup() {
Serial.begin (9600);
pinMode(trigPin, OUTPUT);
pinMode(echoPin, INPUT);
lcd.begin(16, 2);
// Print a message to the LCD.
lcd.print("Pengukur Volume");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("cairan");
delay(2000);
lcd.clear();
}
void loop() {
float hasil, distance;
long duration;
digitalWrite(trigPin, LOW); // Added this line delayMicroseconds(2); // Added this line digitalWrite(trigPin, HIGH);
delayMicroseconds(10); // Added this line digitalWrite(trigPin, LOW);
duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
distance = (duration/2) / 29.1;
if (distance<=18 && distance >= 0) {
hasil = abs((18 - distance)*74);
}
lcd.clear();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Volume:");
lcd.setCursor(8,0);
lcd.print(hasil);
lcd.setCursor(8,1);
lcd.print("mL");
//lcd.setCursor(0,1);
//lcd.print(distance);
//lcd.setCursor(8,1);
//lcd.print("cm");
delay(1000);
//delay(500);
}
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5. KESIMPULAN
Dari perancangan dan pengujian alat dapat disimpulkan hal hal sebagai berikut :
1. Hasil pengujian alat memiliki akurasi 99% hal ini dapat dikatakan cukup akurat.
2. Sensor ultrasonik berfungsi dengan baik dalam membaca jarak.
3. Sensor ultrasonic mampu membaca jarak dengan error maksimum 10%.
5.2 SARAN
Untuk Pengembangan selanjutnya perlu diperhatikan hal – hal sebagai berikut : 1. Sebaiknya dalam kalibrasi dapat dilakukan dengan alat
pembanding yang lebih akurat sehingga hasil sensor dapat dikatakan atau di jamin pembacaan data sebenarnya
2. Perancangan alat dibuat lebih baik lagi sehingga lebih mudah dalam penggunaan dan dapat diaplikasikan kepada peralatan umum.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Sumardi,” MIKROKONTROLER belajar AVR mulai dari nol”. Edisi pertama . Yogyakarta: Graha Ilmu, 2013.
[2]..Atmel,”ATmega328/P”.microchip,November 2016 [online].Tersedia : http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-42735-8-bit-AVR- Microcontroller-ATmega328-328P_Summary.pdf [diakses 20 april 2018].
[3] ..https://depokinstruments.com/2016/02/23/hc-sr04-ultrasonic-sensor/
