BAB 2 LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB Blind Spot LANDASAN TEORI Blind spot merupakan adalah suatu kawasan yang berada di area sekitar kendaraan, dimana area tersebut adalah area yang tidak dapat ditangkap secara baik oleh spion kendaraan. Berikut gambar konsep area blind spot pada kendaraan khususnya mobil. Gambar 2.1 Konsep area blind spot pada kendaraan (mobil) 6

2 7 Gambar diatas menunjukkan bahwa kendaraan berwarna biru menggunakan blind spot, area yang berwarna kuning adalah area dimana sensor dapat menangkap keberadaan kendaraan lain yang berada disekitar kendaraan yang menggunakan sistem blind spot. Gambar diatas menunjukkan bahwa mobil yang memakai sistem blinnd sopt (mobil yang berwarna biru) dapat menangkap bahwa mobil yang berwarna hijau sedang berada dalam area blind spot, sedangkan untuk mobil yang berwarna merah, sensor tidak dapat mendeteksinya karena telah berada dalam area luar jangkauan blind spot. Berikut ini adalah gambaran lain konsep blind spot dimana terdapat mobil dan motor. Gambar 2.2 Konsep blind spot

3 8 2.2 AVR AVR adalah sebuah mikro kontroller yang banyak digunakan dalam bidang elektronika, dalam hal ini mikrokontroller adalah bertugas sebagai sumber utama pengatur seluruh blok yang ada didalam komponen, AVR dalam hal ini menggunakan arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computing). RISC merupakan instruksi sederhana yang berada dalam mikroprosessor. Hampir semua instruksi di eksekusi dalam satu siklus clock. AVR mempunyai 32 register general porpose, timer / counter fleksibel dengan mode compare, interrupt internal dan eksternal, serial UART, programable wathcdog timer, dan mode power saving. Beberapa jenis dari AVR ada yang memiliki ADC dan PWM internal. AVR juga memiliki In- System Progrmaable on chip yang mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial SPI. Mikro kontroler AVR di design dengan menggunakan arsitektur Harvard,dimana ruang dan jalur bus bagi memori program dipisahkan dengan memori data. Memori program diakses dengan single level pipelining, dimana ketika sebuah instruksi dijalankan, instruksi lain berikutnya akan di prefetch dari memori program. 2.3 ATmega 168 dan komunikasi fungsi timernya ATmega 168 merupakan bagian dari AVR, yaitu mikro kontroller 8-bit yang dapat di program sesuai dengan kebutuhan. Dimana mikrokontroller ini terdiri atas 28 pin. Berikut adalah gambar pin konfigurasi dari ATmega 168 :

4 9 berikut: Gambar 2.3 Pin konfigurasi ATmega 168 Sedangkan untuk blok diagram daripada ATmega 168 dapat dilihat sebagai Gambar 2.4 Blok diagram AVR ATmega 168

5 10 Dan berikut adalah blok diagram daripada arsitektur AVR : Gambar 2.5. Block Diagram of the AVR Architecture Dalam perancangan alat blind spot detection system berbasiskan ATmega 168 ini, dalam hal komunikasi antar sensor dan mikro kontroller ATmega 168 tersebut menggunakan antar muka pulse width dengan fungsi timer. Dengan blok diagram fungsi timer sebagai berikut :

6 11 Gambar bit timer /counter blok diagram Sedangkan untuk menghasilkan nilai frekwensi yang maksimal, dalam fungsi timer tersebut, maka ketika OCR0A di set pada no (0x00), dengan mengikuti rumus sebagai berikut : Dimana variabel N menampilkan faktor prescale (1, 8, 64, 256, atau 1024) Berikut adalah gambar fast PWM mode, Timing diagram : Gambar 2.7 Fast PWM Mode,Timing diagram Sedangkan untuk perhitungan keluaran daripada frekuensi PWM dapat dihitung dengan menggunakan rumusan sebagai berikut : Dengan N adalah varibel represent faktor prescale (1, 8, 64, 256, atau 1024) Sedangkan untuk deskripsi daripada register ATmega 168 dapat digambarkan sebagai berikut :

7 Gambar 2.8 Register pada ATmega

8 13 Bagian utama dari 8-bit Timer/counter adalah programable bi-directional counter unit, seperti yang ditunjukkan oleh gambar beikut ini : Gambar 2.9 Counter unit block diagram Untuk gambaran tentang output compare unit nya dapat dilihat pada blok diagram berikut ini : Gambar 2.10 Output Compare Unit, Block Diagram Untuk CTC ( Clear Timer on Compare Match ) mode, pada Atmega 168, dimana OCR0A register digunakan sebagai memanipulasi resolusi dari counter. Dalam CTC

9 14 mode, counter di clear ke posisi zero, ketika nilai counter (TCNT0) matches dengan OCR0A. Berikut adalah timing diagram dari CTC mode : Gambar 2.11 CTC mode, Timing Diagram Dan rumusan yang didapat pada CTC mode adalah sebagai berikut: Dengan variabel N menampilkan faktor prescale (1, 8, 64, 256, 1024). 2.4 Sensor Ultrasonik Gelombang ultrasonik Bunyi merupakan gelombang mekanik yang dalam perambatannya arahnya sejajar dengan arah getarnya (gelombang longitudinal). Cepat rambat bunyi, karena bunyi merupakan gelombang maka bunyi mempunyai cepat rambat yang dipengaruhi oleh 2 faktor yaitu : 1. Kerapatan partikel medium yang dilalui bunyi. Semakin rapat susunan partikel medium maka semakin cepat bunyi merambat, sehingga bunyi merambat paling cepat pada zat padat. 2. Suhu medium, semakin panas suhu medium yang dilalui maka semakin cepat bunyi merambat. Hubungan ini dapat dirumuskan kedalam persamaan matematis (v = v0 +

10 15 0,6.t) dimana v0 adalah cepat rambat pada suhu nol derajat dan t adalah suhu medium. Bunyi bedasarkan frekuensinya dibedakan menjadi 3 macam yaitu Infrasonik adalah bunyi yang frekuensinya kurang dari 20 Hz. Makhluk yang bisa mendengar bunyi infrasonik adalah jangkrik. Audiosonik adalah bunyi yang frekuensinya antara 20 Hz sampai dengan 20 khz. atau bunyi yang dapat didengar manusia. Ultrasonik adalah bunyi yang frekuensinya lebihdari 20 khz. makhluk yang dapat mendengar ultrasonik adalah lumba-lumba. Ultrasonik adalah suara atau getaran dengan frekuensi yang terlalu tinggi untuk didengar manusia, yaitu kira kira diatas 20 Khz. Gelombang ultrasonik dapat merambat pada medium padat, cair dan gas. Kelebihan gelombang ultrasonik adalah bersifat langsung dan mudah untuk difokuskan. Gelombang ultrasonik merambat di udara dengan kecepatan 340 m/s, mengenai objek dan memantul kembali. Karakteristik gelombang ultrasonik yang melalui medium mengakibatkan getaran partikel dengan medium amplitudo sejajar dengan arah rambat secara longitudinal sehingga menyebabkan partikel medium membentuk rapatan (Strain) dan tegangan (Stress). Spektrum akustik dibagi dalam tiga daerah frekuensi ditunjukkan pada gambar dibawah ini :

11 16 Gambar 2.12 Spektrum akustik dibagi dalam tiga daerah frekuensi Prinsip kerja sensor ultrasonik secara teori adalah sensor memancarkan gelombang ultrasonik (40Khz) selama t BURST (200μs) kemudian mendeteksi pantulannya, sensor memancarkan gelombang ultrasonik sesuai dengan kontrol dari mikrokontroler. Gelombang ultrasonik melalui udara dengan kecepatan 344m/s mengenai objek dan memantul kembali ke sensor. Sensor mengeluarakan pulsa output high pada pin SIG setelah memancarkan gelombang ultrasonik dan setelah gelombang pantulan terdeteksi sensor kana membuat output low pada pin SIG. Lebar pulsa high akan sesuai dengan lama waktu tempuh gelombang ultrasonik untuk 2x jarak ukur dengan objek. Maka jarak yang diukur adalah [(tin s x 344 m/s) 2] meter Intensitas gelombang ultrasonik Gelombang ultrasonik merambat dalam suatu medium, maka partikel Medium mengalami perpindahan energi. Besarnya energi gelombang ultrasonik yang dimiliki partikel medium adalah : E =Ep+ Ek

12 17 Dengan : Ep = energi potensial (Joule) Ek = energi kinetik (Joule) Untuk menghitung intensitas gelombang ultrasonik perlu mengetahui energi yang dibawa oleh gelombang ultrasonik. Intensitas gelombang ultrasonik ( I ) adalah energi yang melewati luas permukaan medium 1 m 2 /s atau watt/m 2. Untuk sebuah permukaan, intensitas gelombang ultrasonik ( I ) diberikan dalam bentuk persamaan : I = ½ ρ V A 2 (2ρf) 2 = ½ Z (A ) 2 Dengan : f = frekuensi (Hz) v = kecepatan gelombang (m/s 2 ) V = volume (m 3 ) A = amplitudo maximum (m) Z = ρ V = impedansi akustik ( kg/m 2.. s ) = 2 f = frekuensi sudut (rad/s) Sensor ultrasonik adalah sensor yang bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara, dimana sensor menghasilkan gelombang suara yang kemudian menangkapnya kembali dengan perbedaan waktu sebagai dasar pengindraannya. Perbedaan waktu antara gelombang suara yang dipancarkan dan yang diterima kembali

13 18 adalah berbanding lurus dengan jarak atau tinggi objek yang memantulkannya. Jenis objek yang dapat diindranya adalah padat, cair dan butiran. Tanpa kontak jarak 2 cm sampai 5 meter dan dapat dengan mudah dihubungkan dengan mikrokontroler malalui satu pin I/O saja. Sensor ultrasonik adalah sensor yang sering digunakan untuk mengukur jarak, dimana bila mengetahui TOF (Time Of Flight) dari sensor ke area bidang pantul, maka akan diketahui jarak antar sensor ultrasonik dengan bidang pantulnya. Dengan persamaan sebagai berikut : d = v x t / 2 dimana d= jarak sensor pantul terhadap bidang (m) v = cepat rambat suara / gelombang di udara (m/s) t = TOF dari ultrasonik (s) 2.5 Efek Dopler Efek dopler adalah perubahan frekuensi atau panjang gelombang, dari sebuah sumber gelombang,yang diterima oleh pengamat. Untuk gelombang yang menjalar melalaui udara, maka perhitungan dari perubahan frekuensi ini adalah memerlukan kecepatan pengamat, dan kecepatan sumber relatif terhadap medium dimana gelombang itu disalurkan.

14 19 Efek Doppler total, f, dapat merupakan hasil superposisi dari gerakan sumber dan/atau gerakan pengamat, sesuai dengan rumusan berikut: di mana : adalah kecepatan gelombang dalam medium adalah kecepatan sumber gelombang relatif terhadap medium; positif jika pengamat mendekati sumber gelombang/suara. adalah kecepatan pengamat (receiver) relatif terhadap medium; positif jika sumber menjauhi pengamat. 1. Sumber bunyi bergerak dan pengamat diam. fp= v/(v±vs ) fs...persamaan 3-1 Dengan fs = frekuensi sumber bunyi (Hz) fp= frekuensi yang didengar oleh pengamat (Hz) v = kecepatan bunyi di udara (pada umumnya, v sebesar 340 ms-1) vs = kecepatan sumber bunyi (ms-1) 2. Sumber bunyi diam dan benda bergerak fp= [(v ± vp)/v] fp... Persamaan 3-2 Pada persamaan diatas, tanda (+) dipakai pada saat pengamat p bergerak mendekati sumber bunyi s dan tanda (-) dipakai pada saat pengamat p bergerak

15 20 menjauhi sumber bunyi s. Dalam kasus ini, sumber bunyi s diam, atau tidak bergerak. 3. Sumber bunyi dan pengamat bergerak Dengan menggunakan persamaan 3-1 dan 3-2, diperoleh: Jika pengamat diam dan sumber bunyi diam, fp = fs; Jika salah satu dari pengamat atau sumber bunyi mendekati, fp > fs; Jika salah satu dari pengamat atau sumber bunyi menjauhi, fp < fs ; Secara umum, persamaan Efek Doppler untuk sumber bunyi s dan pengamat p (keduanya bergerak) adalah Dengan : f = frekuensi yang didengar oleh pengamat s, +vp fp > fs fs = frekuensi dari sumber bunyi (Hz) v = kecepatan gelombang bunyi di udara (ms-1) vs= kecepatan gerak sumber bunyi (ms-1) vp = kecepatan gerak pengamat (ms-1) cara menentukan tanda (+) dan tanda ( - ), adalah sebagai berikut: Jika p bergerak mendekati s, +vp fp > fs Jika p bergerak menjauhi s, -vp fp < fs Jika s bergerak mendekati p, -vs fp > fs

16 21 Jika s bergerak menjauhi p, +vs fp < fs Jika s dan p sama sama diam, vs = 0 dan vp= 0 fp = fs. 2.6 LCD karakter Dalam perancangan sebuah hardware,hal yang menjadi penting untuk diperhatikan adalah mengenai tampilan, dalam hal ini yang dibahas LCD karakter 16x2. Berikut gambar blok diagram dari LCD karakter 16x2 : Gambar 2.13 Blok diagram LCD

17 22 Setelah mengetahui blok diagram daripada LCD maka ha yang dibutuhkan selanjutnya adalah fungsi dari masing masing terminal berikut tabel fungsinya : Tabel 2.1 fungsi termintal LCD Berikut adalah tabel penggunaan LCD jika menggunakan komposisi inisialisasi 8 bit dan 4 bit seperti yang terlihat pada tabel dibawah ini :

18 Gambar 2.14 inisilisasi 8 bit pada LCD karakter 16x2 23

19 Gambar 2.15 Inisialisasi 4 bit pada LCD karakter 16x2 24

20 25 Tampilan karakter pada LCD dapat dilihat seperti gambar berikut dibawah ini : Gambar 2.16 tampilan karakter pada LCD 2.7 Buzzer Buzzer merupakan adalah komponen yang berfungsi untuk mengeluarkan suara, prinsip kerjanya pada dasarnya hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri atas kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm). Berikut adalah gambar simbol buzzer : Gambar 2.17 Simbol buzzer

21 26 berikut contoh aplikasi buzzer pada suatu rangkaian : Gambar 2.18 aplikasi rangkaian buzzer yang berbeda : Berikut adalah frekuensi output yang dihasilkan buzzer dengan sumber clock Tabel 2. 2 Tabel frekuensi output buzzer dengan sumber clock yang berbeda