BAB II TEORI DASAR. frekuensi 20 Hz sampai 20KHz. Lebih dari itu hanya beberapa jenis binatang yang

Transkripsi

1 5 BAB II TEORI DASAR 2.1 Sensor Ultrasonik Ultrasonik, sebutan untuk jenis suara diatas batas suara yang bisa didengar manusia. Seperti diketahui, telinga manusia hanya bisa mendengar suara dengan frekuensi 20 Hz sampai 20KHz. Lebih dari itu hanya beberapa jenis binatang yang mampu mendengarnya, seperti kelelawar dan lumba-lumba. Prinsip ini kemudian ditiru oleh sistem pengindera kapal selam. Dengan cara mengirimkan sebuah suara dan menghitung lamanya pantulan suara tersebut maka dapat diketahui jarak kapal selam dengan benda tersebut. Mula-mula suara dibunyikan, kemudian dihitung lama waktu sampai terdengar suara pantulan. Jarak dapat dihitung dengan mengalikan kecepatan suara dengan waktu pantulan. Kemudian hasilnya dibagi 2. Sensor ultrasonik terdiri dari rangkaian pemancar ultrasonik yang disebut transmitter dan rangkaian penerima ultrasonik yang disebut receiver. Gambar 2.1 Prinsip Kerja Sensor Ultrasonik 5

2 6 Sinyal ultrasonik yang dibangkitkan akan dipancarkan dari transmitter ultrasonik dengan kecepatan 344,424m/detik. Ketika sinyal mengenai benda penghalang, maka sinyal ini dipantulkan, dan diterima oleh receiver ultrasonik. Lamanya waktu dari pengiriman dan penerimaan sinyal dijadikan variabel untuk menghitung panjangnya jarak antara sensor dengan dinding penghalang, yaitu dengan mengalikan kecepatan sinyal dengan lamanya waktu dari pengiriman dan penerimaan kemudian di bagi dua (344.42m/detik x t detik)/2. Ada beberapa jenis produk sensor ultrasonik yang pernah kita kenal, tapi penulis coba memaparkan sensor ultrasonik SRF Sensor Ultrasonik SRF04 SRF04 merupakan modul ultrasonik yang mengintegrasikan komponenkomponen piezo transducer, pengolah, penguat, komparator dan penggerak RS232. Modul ini memungkinkan antarmuka pengukuran dengan sensor ultrasonik menjadi lebih mudah. Dengan pin antarmuka tegangan, pemicu ukur dan keluaran ukur. Gambar 2.1 menunjukkan gambar secara fisik dari SRF04. Gambar 2.2 Modul Ultrasonik SRF04

3 7 Gambar 2.2 menunjukkan rangkaian dalam modul ultasonik SRF04. Pengolah mempergunakan PIC12C508 yang merupakan mikrokontroler 8 bit dan bekerja mempergunakan clock internal. Pengolah memberikan sinyal dengan frekuensi 40kHz (ultrasonik) kepada penggerak RS232. Keluaran level RS232 akan menggetarkan piezo dengan frekuensi ultrasonic Gambar 2.3 Rangkaian Ultrasonik SRF04 Sinyal ultrasonik terpantul objek terukur, kemudian diterima oleh piezo penerima, setelah melalui dua tahap penguatan sinyal dikomparasikan untuk mendapatkan kepastian level logika. Lamanya waktu saat sinyal dipancarkan sampai diterima kembali dihitung oleh pengolah.

4 8 Modul SRF04 menerapkan aturan pewaktuan untuk memperkerjakannya seperti ditunjukkan Gambar 2.3. Pulsa picu pemulaian ukur diberikan berupa logika 1 selama minimal 10 mikro detik dan 10 mili detik waktu jeda untuk pengukuran selanjutnya. Gambar 2.4 Diagram waktu Sensor ultrasonic SRF04 Setelah delapan siklus sinyal ultrasonik dipancarkan oleh modul, maka hasil pengukuran dikeluarkan berupa logika tinggi dengan lama waktu yang mewakili hasil pengukuran. Apabila tidak terdapat objek terdeteksi, lama waktu logika tinggi dapat mencapai 36 mili detik Selanjutnya mikrokontroler cukup mengukur lebar pulsa tersebut dan mengkonversinya dalam bentuk jarak dengan perhitungan sebagai berikut : Jarak = (Lebar Pulsa/29.034uS)/2 (dalam cm) atau Jarak = Lebar Pulsa x /58 (dalam cm)

5 9 Dimana ; Kecepatan suara = m/S = uS/cm Satu hal yang perlu diperhatikan adalah bahwa sensor ping tidak dapat mengukur permukaan yang dapat menyerap suara, seperti busa atau sound damper lainnya. Jarak juga akan kacau jika permukaan objek bergerigi dengan sudut tajam 2.2. Mikrokontroller ATMEGA16 Dengan perkembangan teknologi dan ilmu pengetahuan yang maju pesat pada saat ini menghasilkan penemuan-penemuan baru di bidang mikroelektronika. Salah satu produk mikroelektronika yang sekarang banyak digunakan yaitu mikrokontroller, yang banyak kita temukan pemakaiannya di bidang otomasi industri, robotika, dan peralatan rumah tangga seperti televisi, mesin cuci, microwave dan lain-lain. Mikrokontroller yang sekarang banyak digunakan adalah generasi AVR, AVR adalah mikrokontroller RISC (Reduce Instruction Set Compute) 8 bit berdasarkan arsitektur Harvard, yang dibuat oleh Atmel pada tahun AVR mempunyai kepanjangan Advanced Versatile RISC atau Alf and Vegard s Risc processor yang berasal dari nama dua mahasiswa Norwegian Institute of Technology (NTH), yaitu Alf-Egil Bogen dan Vegard Wollan. Mikrokontroler AVR memiliki asrsitektur RISC 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16 bit ( 16 bits word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. Berbeda dengan instruksi MCS51 yang

6 10 membutuhkan 12 siklus clock, Hal ini bisa terjadi karena arsitektur kedua mikrokonroller berbeda, AVR berteknologi RISC sedangkan seri MCS51 berteknologi CISC(Complex Instruction Set Computing). Secara umum AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 golongan, yaitu: keluarga Attiny, AT90Sxx, ATMEGA dan AT86RFxx. Yang membedakan masing-masing golongan adalah kapasitas memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan hampir sama. Fitur yang terdapat dalam ATMEGA16 adalah sebagai berikut: 1. Sistem mikroprocessor 8 bit berbasi RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz. 2. Kapasitas memori flash 16KB, SRAM 1Kbyte dan EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 512 byte. 3. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 chanel. 4. Portal komunikasi serial USART 5. Enam pilihan mode sleep menghemat penggunaan daya listrik Konfigurasi Pin ATMEGA16 Mikrokontroller ATMEGA16 dengan kemasan DIP (Dual In-line Package) memiliki 40 pin, seperti pada Gambar 2.5 dihalaman selanjutnya.

7 11 Gambar 2.5 Konfigurasi Pin ATMEGA16 Konfigurasi pin ATMEGA16 seperti pada Gambar 2.5. Dari gambar tersebut dapat dijelaskan secara fungsional konfigurasi pin ATMEGA16 sebagai berikut : 1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya. 2. GND merupakan pin ground. 3. Port.A (PA.0..PA.7) merupakan I/O (Input / Output) dua arah dan pin masukan ADC( analog to digital converter).

8 12 4. Port.B(P.B0..P.B.7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu timer/counter, komparator analog, dan SPI (Serial Pheripheral Interface). 5. Port.C (P.C0..PC.7) merupakan pin I/O dua arah dan fungsi pin khusus, yaitu TWI (Two-Wire Serial Interface), komparator analog, dan timer oscilator. 6. Port.D (P.D0..PD.7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial. 7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroller. 8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal. 9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC. 10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC Arsitektur ATMEGA16 Blok diagram mikrokontroler ATMEGA16 digambarkan seperti pada gambar 2.6. Dari gambar 2.6 dapat dilihat bahwa ATMEGA855 memiliki bagian sebagai berikut : 1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D. 2. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran. 3. Tiga buah timer/counter dengan kemampuan pembandingan. 4. CPU(Central Processing Unit) yang terdiri dari 32 buah register. 5. Watchdog timer dengan osilator internal. 6. SRAM sebesar 1Kbyte. 7. Memori flash sebesar 16 Kb dengan kemampuan Read While Write. 8. Unit interupsi internal dan eksternal.

9 13 9. Port antarmuka SPI. 10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi. 11. Antarmuka komparator analog. 12. Port USART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver/Transmitter) untuk komuikasi serial. Gambar 2.6 Blok Diagram ATMEGA16

10 IC Recorder ISD2560 Alat penyimpan data informasi ( Information Storage Devices ) seri IC ISD2500 adalah komponen yang dapat merekam dan memutar kembali pesan yang direkam. IC ISD2500 memiliki seri ISD2560, ISD2575, ISD2560, dan ISD Kode angka setelah ISD25 menentukan berapa lama waktu IC tersebut menyimpan pesan dalam satuan detik, misalnya ISD2560, ini berarti kemampuan IC untuk merekam pesan adalah 60 detik. ISD2560 merupakan seri chip perekam yang menyediakan kualitas tinggi. Perangkat CMOS ini dilengkapi internal oscillator, preamplifier mikrofon, kontrol penguatan otomatis, filter yang jernih, penguatan speaker dan penyimpanan multilevel dengan kapasitas yang besar. Sebagai tambahan ISD2560 dapat digabungkan dengan mikrokontroler yang menyediakan pembuatan pesan yang banyak dan dapat dialamatkan. Adapun konfigurasi pin dari IC ISD2560 dapat dilihat pada gambar berikut ini. Gambar 2.7 Konfigurasi Pin IC ISD2560

11 15 Sedangkan blok diagram detailnya dapat dilihat pada gambar 2.8 berikut ini. Gambar 2.8 Blok Diagram ISD2560 Penjelasan pin ISD2560 : Microphone input ( Mic ) Sinyal dari mikrofon diteruskan ke preamplifier dimana sinyal tersebut dikontrol oleh Automatic Gain Control ( AGC ) dalam batas -15 s/d 24 db. Batas frekuensi yang diizinkan adalah frekuensi rendah cut-off. Microphone reference input ( Mic Ref ) Dihubungkan seri dengan kapasitor dan digroundkan, Jika tidak digunakan maka pin ini dibiarkan tidak terhubung.

12 16 Analog Output ( Ana Out ) Pin ini menyediakan preamplifier output untuk digunakan oleh pengguna. Penguatan tegangan ditentukan oleh level tegangan pada AGC. Analog Input ( Ana In ) Sinyal pada pin ini diteruskan pada chip internal untuk proses perekaman. Jika menggunakan input lain selain mikrofon maka pada pin Ana In ini dipasang kopling kapasitor. Dan jika menggunakan mikropon input ( Mic ) maka Ana In harus dihubungkan seri melalui kapasitor terhadap Ana Out. Automatic Gain Control Input AGC secara terus menerus mengatur penguatan pada preamplifier untuk mengimbangi lebar batas level mikropon input. AGC mengizinkan hingga batas maksimal suara untuk direkam dengan perubahan yang minimum. Speaker Output ( Sp+ / Sp- ) Semua perangkat pada seri ISD2560 memiliki driver internal differential speaker dengan kemampuan 50 miliwatt dengan hambatan 16 ohm. Power Down ( PD ) Pada saat tidak dilakukan proses perekaman dan play, maka PD harus diset tinggi ( =1 ). Chip Enable Input ( CE ) Pin CE diset rendah ( =0 ) untuk memperbolehkan seluruh operasi rekam / play, input pengalamatan dan input rekam / play hanya dapat dikontrol oleh CE dalam kondisi sinyal turun ( falling edge ).

13 17 Playback / Record Input ( P/R ) P/R dikontrol oleh sinyal turun ( falling edge ) oleh pin CE. Jika P/R diset pada level tinggi maka saat itu adalah mode play, sedangkan jika P/R diset pada level rendah, maka saat itu adalah mode rekam / record. Address Input / Mode Input ( A0-A9) Address input / mode input memiliki dua fungsi tergantung level pada dua Most Significant Bit ( MSB ) address yaitu A8 dan A9. Jika salah satu / kedua MSB dalam kondisi rendah maka address / mode input tersebut difungsikan sebagai address / alamat. Jika kedua MSB tersebut diset untuk kondisi tinggi maka address / mode input tersebut difungsikan sebagai mode bit. External Clock Input ( XCLK ) Perangkat ISD2560 dikonfigurasikan pada titik frekuensi clock dengan internal sampling hingga 1% dari spesifikasi, berikut spesifikasinya : Tabel 2.1 Tabel Clock XCLK Part No Duration (seconds) Sample Rate (KHz) Required Clock (KHz) ISD ISD ISD ISD Ketentuan kecepatan clock ini tidak berpengaruh dikarenakan anti-aliasing dan smoothinh filter diset tetap. Dan aliasing dapat terjadi masalah jika contoh kecepatan berbeda dengan ketentuan yang ada. Pada pembuatan

14 18 alat ini XCLK tidak digunakan maka input pin ini harus dihubungkan terhadap ground. End Of Message / Run Output ( EOM ) Dalam proses perekaman secara otomatis non-volatile storage pada perangkat ISD2560 akan menandakan akhir dari tiap pesan / message. Ini sebagai tanda saat pesan telah selesai dan melampaui maka pulsa output EOM akan rendah dalam waktu T EOM yaitu msec / ISD2560 pada akhir tiap pesan. Overflow Output ( OVF ) Sinyal pulsa ini akan rendah pada saat akhir dari kapasitas memori, yang mengindikasikan bahwa memori telah penuh terisi dan pesan mengalami overflow / kelebihan. Output OVF akan mengikuti input CE hingga pulsa PD melakukan reset pada perangkat. Auxiliary Input ( Aux In ) Auxiliary input dimultiplekskan keluar melalui pin amplifier output dan speaker output ketika CE diset tinggi dan play telah selesai dilakukan, atau jika pada perangkat ini mengalami overflow. Pin ini digunakan jika terdapat input tambahan dari perangkat lain. Voltage Input ( V CCA, V CCD ) Untuk meminimalkan derau, rangkaian analog dan digital pada ISD2560 harus memisahkan sumber tegangannya dan jika perlu ditambahkan kopel.

15 19 Ground Input (V SSA, V SSD ) Perangkat ISD2560 menyediakan perangkat secara terpisah antara analog dan digital ground. Pin ini dapat juga dihubungkan bersama dan dihubungkan pada power supply ground.