PROJEK AKHIR II RANCANG BANGUN ALAT UKUR VOLUME CAIRAN MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK BERBASIS ARDUINO UNO. Oleh : YON UDUT TUANA SIREGAR

Transkripsi

1 PROJEK AKHIR II RANCANG BANGUN ALAT UKUR VOLUME CAIRAN MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK BERBASIS ARDUINO UNO Oleh : YON UDUT TUANA SIREGAR PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM MEDAN 2017

2 RANCANG BANGUN ALAT UKUR VOLUME CAIRAN MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK BERBASIS ARDUINO UNO TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya YON UDUT TUANA SIREGAR PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM MEDAN 2017

3 LEMBAR PERSETUJUAN Judul : Rancang Bangun Alat Ukur Volume Cairan Menggunakan Sensor Ultraonik Berbasis Arduino Uno Kategori Nama : Tugas Akhir : Yon Udut Tuana Siregar Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi Departemen Fakultas : Diploma (D-3) Metrologi dan Instrumentasi : Fisika : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatra Utara Diluluskan di Medan, Juli 2017 Disetujui Oleh Ketua Program Studi D-3 Metrologi dan Instrumentasi Dosen Pembimbing Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc. Junedi Ginting, S.Si,M.Si. NIP: NIP:

4 PERNYATAAN RANCANG BANGUN ALAT UKUR VOLUME CAIRAN MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK BERBASIS ARDUINO UNO TUGAS AKHIR Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, Juli 2017 Yon Udut Tuana Siregar Nim :

5 KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Tuhan yang maha Esa, atas berkat dan rahmat serta karunia-nya penuis dapat menyelesaikan tugas akhir ini yang berjudul Rancang Bangun Alat Ukur Volume Cairan Menggunakan Sesnsor Ultrasonik Berbasis Arduino Uno. Tugas akhir ini merupakan satu syarat dalam menempuh ujian Diploma-III di fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara, Medan dan kelengkapan persyaratan pendidikan Dimloma-III di fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara, Medan. Pada kesempatan ini tak lupa penulis menyampaikan terima kasih dan penghargaan yang setinggi - tingginya kepada kedua orang tua penulis dan semua pihak yang telah memberikan bimbingan dan petunjuk, terutama kepada : 1. Seluruh keluarga yang telah memberikan dukungan moral dan moril selama pembuatan tugas akhir ini. 2. Bapak Junedi Ginting S.Si,M.Si. selaku Pembimbing yang telah membimbing dan mengarahkan kepada Penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 3. Bapak Dr.Kerista Sebayang, M.S selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatra Utara. 4. Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc. selaku Ketua Program Studi D-3 Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatra Utara.

6 5. Seluruh Staf Pengajar/Pegawai Program Studi D-III Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatra Utara. 6. Rekan D-III Metrologi dan Instrumentasi yang memberikan bantuan penulisan untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis sadar bahwa tugas akhir ini masih banyak kekurangan, maka penulis tetap mengharapkan saran dan kritik yang membangun, penulis berharap tulisan ini dapat bermanfaat bagi pihak yang memerlukan. Medan, 21 Juli 2017 Penulis

7 ABSTRAK Dalam rangka mambuat sebuah sistem instrumentasi yang dapat menegtahui volume zat cair secara otomatis yang telah diketahui volumenya, dibuatlah Alat Ukur volume cairan menggunakan senor ultrasonic berbasis mikrokontroler arduino uno. Perancangan alat ukur ini memanfaatkan sensor ultrasonic HC-SR04 sebagai sensor utama. Bagian transmitter pada sensor akan memancarkan gelombang ultrasonic dengan kecepatan 340 m/s dan ditangkap kembali oleh receiver yang ada pada sensor tersebut. Data waktu, jarak, dan volume akan di proses pada mikrokontroler arduino uno. Hasil pengujian menunjukkan tingkat akurasi yang cukup tinggi, hasi pengukuran volume cairan dilakukan secara otomatis kemudian data akan ditampilkan pada LCD Kata Kunci :, Mikrokontroler Arduino Uno R3, Senor Ultrasonik HC-SR04, LCD (Liquid Crystal Diplay)

8 ABSTRACT In order to made an instrumentation system that can known volume of liquid automatically known volume, made Measure volume of fluid using ultrasonic sensor based arduino uno microcontroller. The design of this measuring instrument utilizing ultrasonic sensor HC-SR04 as the main sensor. The transmitter part of the sensor will emit ultrasonic waves at a speed of 340 m / s and be recaptured by the receiver on the sensor. The time, distance, and volume data will be processed on arduino uno microcontroller. The test results show a fairly high accuracy level, the measurement of fluid volume is done automatically then the data will be displayed on the LCD Keywords: Arduino Uno R3 Microcontroller, Sensor Ultrasonic HC-SR04, LCD (Liquid Crystal Diplay)

9 DAFTAR ISI Halaman PERSETUJUAN...i PERNYATAAN...ii PENGHARGAAN...iii ABSTRAK...v ABSTRACT...vi DAFTAR GAMBAR...vii DAFTAR TABEL...viii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Batasan Masalah Metode Penulisan Sistematika Penulisan 4 BAB II LANDASAN TEORI Sensor ultrasonic HC-SR Deskripsi Pin Sensor Ultrasonik HC-SR Karakteristik Sensor Ultrasonik HC-SR Mikrokontroler Arduino Uno R Catu Daya Memory Input & Output Komunikasi Programing Perangkat lunak (Arduino IDE) Software Arduio Bahasa Pemrograman Arduino Proteki USB Karakter Fisik Arduino LCD (Liquid Crystal Display) LED (Light Emitting Diode) Baterai 22 BAB III METODOLOGI PENELITIAN Waktu dan Tempat Alat dan Bahan Perancangan Alat Ukur Volume Cairan Perancangan Perangkat Keras Perancangan Perangkat lunak Software Arduino.cc Program Alat Ukur volume cairan Flowchart Sistem alat ukur volume cairan 35 BAB IV PENGUJIAN DAN HASIL Pengujian Rangkaian Sumber Daya 37

10 4.2.Pengujian Rangkaian Mikrokontroler Arduino Uno R Pengujian Hasil Cairan Oleh Sensor Pengujian LCD 42 BAB V PENUTUP Kesimpulan Saran 46 DAFTAR PUSATAKA 47 LAMPIRAN 1. Data sheet arduino 2. Data sheet LCD 16x2 3. Data sheet HC-SR04

11 DAFTAR GAMBAR Halaman 2.1. Cara Kerja Sensor Ultrasonik Sensor ultrasonic HC-SR Diagram Waktu HC-SR Tampilan Framework Arduino Uno Arduino Uno R (a) Blok Diagram LCD (b) LCD 16x2 Character LED dan symbol LED Batrai 9V Rancangan alat ukur volume cairan Diagram blok system Rangkaian keseluruhan alat ukur volume cairan Prototype alat ukur volume cairan Software Arduino.cc Penulisan program pada software arduino.cc Tampilan saat proses compile dan upload Flowchart Sitem kerja Alat Ukur Volume Cairan Informasi Signature Mikrokontroler Arduino Uno R Hasil pengujian LCD 44

12 DAFTAR TABEL Halaman 2.1. Deskripsi Arduino Pengujian Hasil Pengukuran oleh sensor 38

13 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Dalam sebuah industri penggunaan tangki banyak digunakan untuk memenuhi kebutuhan proses produksi. Tangki tidak hanya digunakan sebagai media penyimpanan tetapi juga digunakan untuk menjaga kelancaran ketersediaan cairan yang diperlukan selama proses produksi berlangsung. Pentingnya penggunaan tangki tersebut mengharuskan tangki berada pada ketinggian normal agar proses produksi tidak terganggu. Hal tersebut menimbulkan permasalahan yaitu pekerja harus memonitor ketinggian cairan secara terus menerus. Demikian juga halnya dalam kehidupan sehari hari terkadang kita memiliki sebuah wadah yang terdapat cairan didalamnya akan tetapi sulit bagi kita untuk menentukan berapa volume dari cairan yang berada didalalam wadah tersebut. Dengan berlatar belakangkan akan masalah tersebut maka penulis membuat Alat yang dapat mengukur volume cairan dalam suatu penampung secara akurat tidak berubah-ubah. Alat ukur yang akan dibuat ini merupakan alat ukur volume cairan yang serbaguna dalam arti dapat digunakan untuk beberapa penampung cairan yang berbeda-beda sepanjang bentuk tandon adalah silinder, sehingga meningkatkan efektivitas suatu industri. Berdasarkan hal tersebut tugas akhir ini bertujuan merancang alat pengukur volume cairan automatis berbasis mikrokontroler denganlcd

14 sebagai penampil data volume cairan Rumusan Masalah Permasalahan utama pada pembuatan tugas akhir ini adalah membahas tentang bagaimana membuat sebuah prototype alat yang dapat melakukan pengukuran volume cairan secara otomatis dan kontinu. serta hasil dari pengukuran volume cairan ditampilkan pada LCD. Perancangan alat ukur volume cairan menyangkut perancangan perangkat keras dan perangkat lunak sehingga dihasilkan sebuah prototype alat ukur volume cairan. Sensor HC-SR04 digunakan sebagai komponen utama pada alat ukur ini dinilai karena memiliki akurasi yang cukup baik sehingga dapat mencegah atau mengurangi terjadinya human error saat peruses pengukur berlangsung Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari dibuatnya alat ini adalah : 1. Untuk merancang dan membuat prototype alat ukur volume cairan menggunakan sensor ultrasonic berbasis mikrokontroler arduino uno. 2. Untuk merealisasikan penggunaan sensor ultrasonic untuk memonitoring permukaan air dengan metoda refleksi gelombang ultrasonic. 3. Memperkaya pengetahuan penulis dan pembaca tentang Mikrokontroler dan aplikasinya.

15 1.4. Batasan Masalah Agar perancangan yang dibahas dalam tugas akhir ini tidak terlalu luas dan menyimpang dari topik yang telah ditentukan, maka penulis perlu membatasi permasalahan sebagai berikut: 1. Perancangan yang dilakukan adalah merancang perangkat keras dan perangkat lunak sedemikan rupa sehingga dihasilkan sebuah prototype alat ukur volume cairan. 2. Pembahasan tentang mikrokontroler Arduino Uno R3 hanya sebatas yang berkaitan dengan perancangan ini. 3. Wadah zat cair telah ditentukan sebelumnya agar dapat dilakukan perhitungan volumenya. 4. Pengukuran volume pada wadah hanya sebatas simulasi dengan acuan tinggi cairan berdasarkan tinggi cairan hasil pengukuran oleh senor ultrasonic dan rumus volume wadah yang bersangkutan Metode Penulisan Adapun metode penulisan yang digunakan dalam menyusun dan menganalisa proyek ini adalah: 1. Studi literatur yang berhubungan dengan perancanangan dan pembuatan alat ini. 2. Perencanaan dan pembuatan alat baik software maupun hardware. 3. Analisis dan uji coba fungsi dari kesuluruhan alat.

16 1.6. Sistematika Penulisan Untuk mempermudah penyusunan laporan, maka dalam hal ini penulis membagi dalam beberapa bab, serta memberikan gambaran secara garis besar isi dari tiap-tiap bab. BAB I : PENDAHULUAN Bab ini berisikan latar belakang masalah, tujuan dan manfaaat penelitian, identifikasi masalah, pembatasan masalah, rumusan masalah, metode penelitian, serta sistematika penulisan. BAB II : LANDASAN TEORI Bab ini merupakan landasan teori yang membahas tentang teoriteori yang mendukung dalam penyelesaian masalah. BAB III : METODOLOGI PENELITIAN Meliputi metode, bahan alat, perancangan dan pengambilan data penelitian. BAB IV : HASIL dan ANALISA Meliputi hasil uji coba dan pembahasan. BAB V : KESIMPULAN dan SARAN Berisikan kesimpulan tentang hasil rancangan yang telah dibuat serta saran dalam pengembangan rancangan tersebut.

17 BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Sensor Ultrasonik HC-SR04 Sensor HC-SR04 adalah sensor pengukur jarak berbasis gelombang ultrasonik. Prinsip kerja sesnsor ini pirip dengan radar ultrasonik. Gelombang ultrasonik di pancarkan kemudian di terima balik oleh receiver ultrasonik. Jarak antara waktu pancar dan waktu terima adalah representasi dari jarak objek. Sensor ini cocok untuk aplikasi elektronik yang memerlukan deteksi jarak termasuk untuk sensor pada robot. Gelombang ultrasonik adalah gelombang bunyi yang mempunyai frekuensi sangat tinggi yaitu kisaran Hz. Bunyi ultrasonik tidak dapat di dengar oleh telinga manusia. akan tetapi, Bunyi ultrasonik dapat didengar oleh hewan seperti : anjing, kucing, kelelawar, dan lumba-lumba. Bunyi ultrasonik bisa merambat melalui medium zat padat, cair maupun gas. Reflektivitas bunyi ultrasonik di permukaan zat padat hampir sama dengan reflektivitas bunyi ultrasonik di permukaan zat cair. Pada sensor ultrasonik, gelombang ultrasonik dibangkitkan melalui sebuah alat yang disebut dengan piezoelektrik dengan frekuensi tertentu. Piezoelektrik ini akan menghasilkan gelombang ultrasonik (umumnya berfrekuensi 40kHz) ketika sebuah osilator diterapkan pada benda tersebut. Secara umum, alat ini akan menembakkan gelombang ultrasonik menuju suatu area atau suatu target. Setelah gelombang menyentuh permukaan target, maka target akan memantulkan kembali gelombang tersebut. Gelombang pantulan

18 dari target akan ditangkap oleh sensor, kemudian sensor menghitung selisih antara waktu pengiriman gelombang dan waktu gelombang pantul diterima. Gambar 2.1. Cara Kerja Sensor Ultrasonik Secara detail, cara kerja sensor ultrasonik adalah sebagai berikut: Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan frekuensi tertentu dan dengan durasi waktu tertentu. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas 20kHz. Untuk mengukur jarak benda (sensor jarak), frekuensi yang umum digunakan adalah 40kHz. Sinyal yang dipancarkan akan merambat sebagai gelombang bunyi dengan kecepatan sekitar 340 m/s. Ketika menumbuk suatu benda, maka sinyal tersebut akan dipantulkan oleh benda tersebut. Setelah gelombang pantulan sampai di alat penerima, maka sinyal tersebut akan diproses untuk menghitung jarak benda tersebut. Jarak benda dihitung berdasarkan rumus : S = 340.t/2 Dimana S merupakan jarak antara sensor ultrasonik dengan benda (bidang pantul), dan t adalah selisih antara waktu pemancaran gelombang oleh transmitter dan waktu ketika gelombang pantul diterima receiver. Sensor HC-SR04 merupakan sensor ultrasonik yang siap pakai, salah satu alat yang berfungsi sebagai pengirim, penerima, dan pengontrol gelombang ultrasonik. Alat ini bisa digunakan untuk mengukur jarak benda dari diantara 2cm

19 4m dengan akurasi 3 mm. Alat ini memiliki 4 pin, pin Vcc, Gnd, Trigger, dan Echo. Pin Vcc untuk listrik positif dan Gnd untuk ground-nya. Pin Trigger untuk trigger keluarnya sinyal dari sensor dan pin Echo untuk menangkap sinyal pantul dari benda. Ketika kita memberikan tegangan positif pada pin Trigger selama 10 μs, maka sensor akan mengirimkan 8 step sinyal ultrasonik dengan frekuensi 40kHz. Selanjutnya, sinyal akan diterima pada pin Echo. Untuk mengukur jarak benda yang memantulkan sinyal tersebut, maka selisih waktu ketika mengirim dan menerima sinyal digunakan untuk menentukan jarak benda tersebut. Rumus untuk menghitungnya sudah saya sampaikan di atas. Gambar 2.2 Sensor ultrasonic HC-SR Deskripsi Pin Sensor Ultrasonik HC-SR04 VCC = 5V Power Supply. Pin sumber tegangan positif sensor. Trig = Trigger/Penyulut. Pin ini yang digunakan untuk membangkitkan sinyal ultrasonik. Echo = Receive/Indikator. Pin ini yang digunakan untuk mendeteksi sinyal pantulan ultrasonik. GND = Ground/0V Power Supply. Pin sumber tegangan negatif sensor

20 Karakterisktik Sensor Ultrasonik 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 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 2.3. Diagram Waktu HC-SR04

21 2.2. Mikrokontroler Arduino Uno R3 Arduino adalah sebuah board mikrokontroller yang berbasis ATmega328. Arduino memiliki 14 pin input/output yang mana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM, 6 analog input, crystal osilator 16 MHz, koneksi USB, jack power, kepala ICSP, dan tombol reset. Arduino mampu mensupport mikrokontroller; dapat dikoneksikan dengan komputer menggunakan kabel USB. Arduino memiliki kelebihan tersendiri disbanding board mikrokontroler yang lain selain bersifat open source, arduino juga mempunyai bahasa pemrogramanya sendiri yang berupa bahasa C. Selain itu dalam board arduino sendiri sudah terdapat loader yang berupa USB sehingga memudahkan kita ketika kita memprogram mikrokontroler didalam arduino. Sedangkan pada kebanyakan board mikrokontroler yang lain yang masih membutuhkan rangkaian loader terpisah untuk memasukkan program ketika kita memprogram mikrokontroler. Port USB tersebut selain untuk loader ketika memprogram, bisa juga difungsikan sebagai port komunikasi serial. Bahasa pemrograman arduino merupakan bahasa C yang sudah disederhanakan syntax bahasa pemrogramannya sehingga mempermudah kita dalam mempelajari dan mendalami mikrokontroller. Tabel 2.1 Deskripsi Arduino Mikrokontroler ATmega 328 Tegangan pengoprasian Tegangan Input yang disarankan Batas Tegangan Input Jumlah pin I/O Digital 5 V 7 12 V 6 20 V 14 Pin digital ( 6 diantaranya

22 menyediakan keluaran PWM Jumlah pin input Anlag Arus Dc tiap pin I/O Arus Dc untuk pin 3,3 V 6 pin 40mA 50mA Memor Flash 32 KB (ATmega 328) sekitar 0,5 digunakan oleh boarder SRAM 2 KB (ATmega 328) EPROM 1 KB (Atmega 328) Catu Daya Arduino dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal. Sumber listrik dipilih secara otomatis. Eksternal (nonusb) daya dapat datang baik dari AC-DC adaptor atau baterai. Adaptor ini dapat dihubungkan dengan cara menghubungkannya plug pusat-positif 2.1mm ke dalam board colokan listrik. Lead dari baterai dapat dimasukkan ke dalam header pin Gnd dan Vin dari konektor Power. Board dapat beroperasi pada pasokan daya dari 6-20 volt. Jika diberikan dengan kurang dari 7V, bagaimanapun, pin 5V dapat menyuplai kurang dari 5 volt dan board mungkin tidak stabil. Jika menggunakan lebih dari 12V, regulator tegangan bisa panas dan merusak board. Rentang yang dianjurkan adalah 7-12 volt. 10 Pin catu daya adalah sebagai berikut: VIN. Tegangan input ke board Arduino ketika menggunakan sumber daya eksternal (sebagai lawan dari 5 volt dari koneksi USB atau sumber daya

23 lainnya diatur). Anda dapat menyediakan tegangan melalui pin ini, atau, jika memasok tegangan melalui colokan listrik, mengaksesnya melalui pin ini. 5V. Catu daya diatur digunakan untuk daya mikrokontroler dan komponen lainnya di board. Hal ini dapat terjadi baik dari VIN melalui regulator onboard, atau diberikan oleh USB. 3,3 volt pasokan yang dihasilkan oleh regulator on-board. Menarik arus maksimum adalah 50 ma. GND Memory ATmega328 ini memiliki 32 KB dengan 0,5 KB digunakan untuk loading file. Ia juga memiliki 2 KB dari SRAM dan 1 KB dari EEPROM Input & Output Setiap 14 pin digital pada arduino dapat digunakan sebagai input atau output, menggunakan fungsi pinmode(), digitalwrite(), dan digitalread(). Input/output dioperasikan pada 5 volt. Setiap pin dapat menghasilkan atau menerima maximum 40 ma dan memiliki internal pull-up resistor (disconnected oleh default) 20-50K Ohm. Beberapa pin memiliki fungsi sebagai berikut : 1 Serial : 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirim (TX) TTL data serial. Pin ini terhubung pada pin yang koresponding dari USB ke TTL chip serial.

24 2 Interupt eksternal : 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasikan untuk trigger sebuah interap pada low value, rising atau falling edge, atau perubahan nilai. 3 PWM : 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Mendukung 8-bit output PWM dengan fungsi analogwrite(). 4 SPI : 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mensuport komunikasi SPI, yang mana masih mendukung hardware, yang tidak termasuk pada bahasa arduino. 5 LED : 13. Ini adalah dibuat untuk koneksi LED ke digital pin 13. Ketika pin bernilai HIGH, LED hidup, ketika pin LOW, LED mati Komunikasi Uno Arduino memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer, Arduino lain, atau mikrokontroler lain. ATmega328 ini menyediakan UART TTL (5V) komunikasi serial, yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan 1 (TX). Firmware Arduino menggunakan USB driver standar COM, dan tidak ada driver eksternal yang dibutuhkan. Namun, pada Windows, file. Ini diperlukan. Perangkat lunak Arduino termasuk monitor serial yang memungkinkan data sederhana yang akan dikirim ke board Arduino. RX dan TX LED di board akan berkedip ketika data sedang dikirim melalui chip USB-to-serial dan koneksi USB ke komputer.

25 Programming Arduino dapat diprogram dengan perangkat lunak Arduino.Pilih Arduino Uno dari Tool lalu sesuaikan dengan mikrokontroler yang digunakan. 13 Para ATmega328 pada Uno Arduino memiliki bootloader yang memungkinkan Anda untuk meng-upload program baru untuk itu tanpa menggunakan programmer hardware eksternal. Ini berkomunikasi menggunakan protokol dari bahas C. Sistem dapat menggunakan perangkat lunak FLIP Atmel (Windows) atau programmer DFU (Mac OS X dan Linux) untuk memuat firmware baru. Atau Anda dapat menggunakan header ISP dengan programmer eksternal Perangkat Lunak (Arduino IDE) Lingkungan open-source Arduino memudahkan untuk menulis kode dan meng-upload ke board Arduino. Ini berjalan pada Windows, Mac OS X, dan Linux. Berdasarkan Pengolahan, avr-gcc, dan perangkat lunak sumber terbuka lainnya. Gambar 2.4. Tampilan Framework Arduino Uno

26 Software Arduino Arduino Uno dapat diprogram dengan perangkat lunak Arduino. Pada ATMega328 di Arduino terdapat bootloader yang memungkinkan Anda untuk meng-upload kode baru untuk itu tanpa menggunakan programmer hardware eksternal. IDE Arduino adalah software yang sangat canggih ditulis dengan menggunakan Java. IDE Arduino terdiri dari: 1. Editor program, sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan mengedit program dalam bahasa Processing. 2. Compiler, sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa Processing) menjadi kode biner. Bagaimanapun sebuah mikrokontroler tidak akan bisa memahami bahasa Processing. Yang bisa dipahami oleh mikrokontroler adalah kode biner. Itulah sebabnya compiler diperlukan dalam hal ini. 3. Uploader, sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam memory didalam papan Arduino. Sebuah kode program Arduino umumnya disebut dengan istilah sketch. Kata sketch digunakan secara bergantian dengan kode program dimana keduanya memiliki arti yang sama Bahasa Pemograman Arduino Seperti yang telah dijelaskan diatas program Arduino sendiri menggunakan bahasa C. walaupun banyak sekali terdapat bahasa pemrograman tingkat tinggi (high level language) seperti pascal, basic, cobol, dan lainnya. Walaupun

27 demikian, sebagian besar dari paraprogramer profesional masih tetap memilih bahasa C sebagai bahasa yang lebih unggul, berikut alasan-alasannya: 1. Bahasa C merupakan bahasa yang powerful dan fleksibel yang telah terbukti dapat menyelesaikan program-program besar seperti pembuatan sistem operasi, pengolah gambar (seperti pembuatan game) dan juga pembuatan kompilator bahasa pemrograman baru. 2. Bahasa C merupakan bahasa yang portabel sehingga dapat dijalankan di beberapa sistem operasi yang berbeda. Sebagai contoh program yang kita tulis dalam sistem operasi windows dapat kita kompilasi didalam sistem operasi linux dengan sedikit ataupun tanpa perubahan sama sekali. 3. Bahasa C merupakan bahasa yang sangat populer dan banyak digunakan oleh programer berpengalaman sehingga kemungkinan besar library pemrograman telah banyak disediakan oelh pihak luar/lain dan dapat diperoleh dengan mudah. 4. Bahasa C merupakan bahasa yang bersifat modular, yaitu tersusun atas rutin-rutin tertentu yang dinamakan dengan fungsi (function) dan fungsi-fungsi tersebut dapat digunakan kembali untuk pembuatan program-program lainnya tanpa harus menulis ulang implementasinya. 5. Bahasa C merupakan bahasa tingkat menengah (middle level language) sehingga mudah untuk melakukan interface (pembuatan program antar muka) ke perangkat keras. 6. Struktur penulisan program dalam bahasa C harus memiliki fungsi utama, yang bernama main(). Fungsi inilah yang akan dipanggil pertama kali pada saat proses eksekusi program. Artinya apabila kita mempunyai fungsi lainselain fungsi

28 utama, maka fungsi lain tersebut baru akan dipanggil pada saat digunakan. Selain itu juga dalam bahasa C kita akan mengenal file header, biasa ditulis dengan ekstensi h(*.h), adalah file bantuan yang yang digunakan untuk menyimpan daftar-daftar fungsi yang akan digunakan dalam program. Bagi anda yang sebelumnya pernah mempelajari bahasa pascal, file header ini serupa dengan unit. Dalam bahasa C, file header standar yang untuk proses input/output adalah <stdio.h>. Perlu sekali untuk diperhatikan bahwa apabila kita menggunakan file header yang telah disediakan oleh kompilator, maka kita harus menuliskannya didalam tanda < dan > (misalnya <stdio.h>). Namun apabila menggunakan file header yang kita buat sendiri, maka file tersebut ditulis diantara tanda dan (misalnya cobaheader.h ). perbedaan antara keduanya terletakpada saat pencerian file tersebut. Apabila kita menggunakan tanda <>, maka file tersebut dianggap berada pada direktori default yang telah ditentukan oleh kompilator. Sedangkan apabila kita menggunakan tanda, maka file header dapat kita dapat tentukan sendiri lokasinya. File header yang akan kita gunakan harus kita daftarkan dengan menggunakan directive #include. Directive #include ini berfungsi untuk memberi tahu kepada kompilator bahwa program yang kita buat akan menggunakan filefile yang didaftarkan. Berikut ini contoh penggunaan directive #include. #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include myheader.h Setiap kita akan menggunakan fungsi tertentu yang disimpan dalam sebuah file header, maka kita juga harus mendaftarkan file headernya dengan

29 menggunakan directive #include. Sebagai contoh, kita akan menggunakan fungsi getch() dalam program, maka kita harus mendaftarkan file header<conio.h> Proteksi Aruslebih USB Arduino UNO mempunyai sebuah sebuah sekring reset yang memproteksi port USB komputer dari hubungan pendek dan arus lebih. Walaupun sebagian besar komputer menyediakan proteksi internal sendiri, sekring menyediakan sebuah proteksi tambahan. Jika lebih dari 500 ma diterima port USB, sekring secara otomatis akan memutuskan koneksi sampai hubungan pendek atau kelebihan beban hilang Karakteristik Fisik Panjang dan lebar maksimum dari PCB Arduino UNO masing-masingnya adalah 2.7 dan 2.1 inci, dengan konektor USB dan power jack yang memperluas dimensinya. Empat lubang sekrup memungkinkan board untuk dipasangkan ke sebuah permukaan atau kotak. Sebagai catatan, bahwa jarak antara pin digital 7 dan 8 adalah 160 mil. (0.16"), bukan sebuah kelipatan genap dari jarak 100 mil dari pin lainnya. Gambar 2.5. Arduino Uno R3

30 2.3. LCD (Liquid Crystal Display) Display LCD sebuah liquid crystal atau perangkat elektronik yang dapat digunakan untuk menampilkan angka atau teks. Ada dua jenis utama layar LCD yang dapat menampilkan numerik (digunakan dalam jam tangan, kalkulator dll) dan menampilkan teks alfanumerik (sering digunakan pada mesin foto kopi dan telepon genggam). Dalam menampilkan numerik ini kristal yang dibentuk menjadi bar, dan dalam menampilkan alfanumerik kristal hanya diatur kedalam pola titik. Setiap kristal memiliki sambungan listrik individu sehingga dapat dikontrol secara independen. Ketika kristal off' (yakni tidak ada arus yang melalui kristal) cahaya kristal terlihat sama dengan bahan latar belakangnya, sehingga kristal tidak dapat terlihat. Namun ketika arus listrik melewati kristal, itu akan merubah bentuk dan menyerap lebih banyak cahaya. Hal ini membuat kristal terlihat lebih gelap dari penglihatan mata manusia sehingga bentuk titik atau bar dapat dilihat dari perbedaan latar belakang. Sangat penting untuk menyadari perbedaan antara layar LCD dan layar LED. Sebuah LED display (sering digunakan dalam radio jam) terdiri dari sejumlah LED yang benar-benar mengeluarkan cahaya (dan dapat dilihat dalam gelap). Sebuah layar LCD hanya mencerminkan cahaya, sehingga tidak dapat dilihat dalam gelap. LMB162A adalah modul LCD matrix dengan konfigurasi 16 karakter dan 2 baris dengan setiap karakternya dibentuk oleh 8 baris pixel dan 5 kolom pixel (1 baris terakhir adalah kursor).memori LCD terdiri dari bir CGROM, 64 byte CGRAM dan 80x8 bit DDRAM yang diatur pengalamatannya oleh Address

31 Counter dan akses datanya (pembacaan maupun penulisan datanya) dilakukan melalui register data. Pada LMB162A terdapat register data dan register perintah. Proses akses data ke atau dari register data akan mengakses ke CGRAM, DDRAM atau CGROM bergantung pada kondisi Address Counter, sedangkan proses akses data ke atau dari Register perintah akan mengakses Instruction Decoder (dekoder instruksi) yang akan menentukan perintah perintah yang akan dilakukan oleh LCD. (a) (b) Gambar 2.6. (a) Blok Diagram LCD (b) LCD 16x2 Character Klasifikasi LED Display 16x2 Character 16 karakter x 2 baris 5x7 titik Matrix karakter + kursor HD44780 Equivalent LCD kontroller/driver Built-In 4-bit atau 8-bit MPU Interface

32 Tipe standar Bekerja hampir dengan semua Mikrokontroler Untuk keperluan antar muka suatu komponen elektronika dengan mikrokontroler, perlu diketahui fungsi dari setiap kaki yang ada pada komponen tersebut. Kaki 1 (GND) : Kaki ini berhubungan dengan tegangan +5 Volt yang merupakan tegangan untuk sumber daya. Kaki 2 (VCC) : Kaki ini berhubungan dengan tegangan 0 volt (Ground). Kaki 3 (VEE/VLCD) : Tegangan pengatur kontras LCD, kaki ini terhubung pada cermet. Kontras mencapai nilai maksimum pada saat kondisi kaki ini pada tegangan 0 volt. Kaki 4 (RS) : Register Select, kaki pemilih register yang akan diakses. Untuk akses ke Register Data, logika dari kaki ini adalah 1 dan untuk akses ke Register Perintah, logika dari kaki ini adalah 0. Kaki 5 (R/W) : Logika 1 pada kaki ini menunjukan bahwa modul LCD sedang pada mode pembacaan dan logika 0 menunjukan bahwa modul LCD sedang pada mode penulisan. Untuk aplikasi yang tidak memerlukan pembacaan data pada modul LCD, kaki ini dapat dihubungkan langsung ke Ground. Kaki 6 (E) : Enable Clock LCD, kaki mengaktifkan clock LCD. Logika 1 pada kaki ini diberikan pada saat penulisan atau membacaan data. Kaki 7 14 (D0 D7) : Data bus, kedelapan kaki LCD ini adalah bagian di mana aliran data sebanyak 4 bit ataupun 8 bit mengalir saat proses penulisan maupun pembacaan data.

33 Kaki 15 (Anoda) : Berfungsi untuk tegangan positif dari backlight LCD sekitar 4,5 volt (hanya terdapat untuk LCD yang memiliki backlight) Kaki 16 (Katoda) : Tegangan negatif backlight LCD sebesar 0 volt 2.4. LED (Light Emitting Diode) Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya. Bentuk LED mirip dengan sebuah bohlam (bola lampu) yang kecil dan dapat dipasangkan dengan mudah ke dalam berbagai perangkat elektronika. Berbeda dengan Lampu Pijar, LED tidak memerlukan pembakaran filamen sehingga tidak menimbulkan panas dalam menghasilkan cahaya. Oleh karena itu, saat ini LED (Light Emitting Diode) yang bentuknya kecil telah banyak digunakan sebagai lampu penerang dalam LCD TV yang mengganti lampu tube. Gambar 2.7. LED dan symbol LED

34 Seperti dikatakan sebelumnya, LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda. LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna) Baterai 9V Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik. Dalam kehidupan kita sehari-hari, kita dapat menemui dua jenis Baterai yaitu Baterai yang hanya dapat dipakai sekali saja (Single Use) dan baterai yang dapat di isi ulang (Rechargeable). Output Arus Listrik dari Baterai adalah Arus Searah atau disebut juga dengan Arus DC (Direct Current). Pada umumnya, Baterai terdiri dari 2 Jenis utama yakni Baterai Primer yang hanya dapat sekali

35 pakai (single use battery) dan Baterai Sekunder yang dapat diisi ulang (rechargeable battery). Gambar 2.8. Batrai 9V Baterai Primer atau Baterai sekali pakai ini merupakan baterai yang paling sering ditemukan di pasaran, hampir semua toko dan supermarket menjualnya. Hal ini dikarenakan penggunaannya yang luas dengan harga yang lebih terjangkau. Baterai jenis ini pada umumnya memberikan tegangan 1,5 Volt dan terdiri dari berbagai jenis ukuran seperti AAA (sangat kecil), AA (kecil) dan C (medium) dan D (besar). Disamping itu, terdapat juga Baterai Primer (sekali pakai) yang berbentuk kotak dengan tegangan 6 Volt ataupun 9 Volt.

36 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Waktu dan Tempat Perancangan ini telah dilakukan pada bulan Juni 2017 sampai Juli 2017 di rumah tinggal Pancur Batu dan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Alat dan Bahan A. Alat yang Digunakan Dalam Penelitian Ini 1. Satu set komputer berfungsi untuk pengelolaan data dan pemrograman 2. Bor listrik berfungsi untuk melubangi material 3. Solder berfungsi untuk mencairakan timah dan menyambung beberapa komponen elektronik 4. Lem tembak berfungsi untuk menyatukan komponen dengan bodi alat 5. Kabel Ties berfungsi untuk merapikan jumper B. Bahan yang Digunakan Komponen Mekanik 1. Box plastik sebagai body sekaligus sebagai wadah cairan 2. Pipa sebagai jalur dari kabel dan penyanggan sensor 3. Mur dan baut sebagai penyambung komponendari alat 4. Papan digunakan sebagai dudukan atau tempat meletakkan alat

37 Komponen Elektronik 1. Arduino berfungsi sebagai mikrokontroler dari alat ukur volume air 2. Sensor ultrasonic HC-SR04 berfungsi untuk mengukur volume dan ketinggian air. 3. LCD berfungsi untuk menampilkan hasil pengukuran 4. LED berfungsi sebagai indicator yang menandakan status dari alat 5. Baterai berfungsi sebagai supply tegangan 3.3. Perancangan Alat Ukur Volume Cairan Perancangan adalah proses menuangkan ide dan gagasan berdasarkan teoriteori dasar yang mendukung. Proses perancangan dapat dilakukan dengan cara pemilihan komponen yang akan digunakan, mempelajari karakteristik dan data fisiknya, membuat rangkaian skematik dengan melihat fungsi-fungsi komponen yang dipelajari.perancangan dilakukan sebagai langkah awal sebelum terbentuknya suatu sistem beserta rangkaian elektronik pendukungnya yang siap untuk direalisasikan. Hal ini dilakukan agar sistem yang dibuat dapat berjalan sebagaimana mestinya. Pada tahap perancangan ini dibagi menjadi 2 tahap perancangan. Tahap pertama adalah perancangan perangkt keras (hardware). Tahap kedua adalah perancangan perangkat lunak (software) pada Arduino. Pada perancangan ini di buatlah suatu system informasi keadaan jumlah volume zat air berbasis mikrokontroller arduino Uno. Sehingga dibuatlah suatu prototipe miniature dengan menggunakan Box Plastik yang berbentuk balok seperti dalam gambar berikut ini.

38 SENSOR WADAH CAIRAN LED LCD DUDUKAN ALAT PUSH BUTTON ON/OFF Gambar 3.1. Rancangan alat ukur volume cairan Perancangan alat dimaksudkan untuk merencanakan bagian bagian rangkaian yang akan digunakan dalam peralatan agar berfungsi dengan normal. Proses perancangan akan dijelaskan dalam bentuk blok diagram. LCD SENSOR ARDUINO LED Gambar 3.2. Diagram blok system Dalam perancangan alat ini terdapat dua jenis perancangan, perancangan hardware dan perancangan software yang berfungsi sebagai pemprosesan data. Komponen-komponen di dalam perancangan ini terdiri dari power supply sebagai pemberi tegangan, sensor ultrasonik serta sebuah rangkaian pengendali mikrokontroller yang berfungsi sebagai pemproses data dan sebuah LCD yang digunakan untuk menampilkan informasi yang telah

39 diproses oleh mikrokontroller Perancangan Perangkat Keras Rangkaian keseluruhan sistem dari alat ukur volume cairan ini terdiri dri 3 bagian yaitu : power supply, bagian input dan bagian output. Bagian power supply merupakan input tegangan dari baterai. Bagian input terdiri dari 1 buah input yaitu sensor ultrasonic HC-SR-04. Bagian output terdiri dari LCD dan LED. SCL SDA Gambar 3.3. Rangkaian keseluruhan alat ukur volume cairan Keterangan : 1. Pin VCC pada module LCD dihubungkan dengan pin VCC pada arduino 2. Pin GND pada module LCD dihubungkan dengan pin GND pada arduino 3. Pin SDA pada module LCD dihubungkan dengan pin A4 pada arduino 4. Pin SCL pada module LCD dihubungkan dengan pin A5 pada arduino

40 5. Pin VCC pada module HC-SR04 dihubungkan dengan pin VCC pada arduino 6. Pin GND pada module HC-SR04 dihubungkan dengan pin GND pada arduino 7. Pin VCC pada module LED dihubungkan dengan pin D13 pada arduino 8. Pin GND pada module LED dihubungkan dengan pin GND pada arduino Pertama kali catu daya dihidupkan, secara otomatis mikrokontroller siap menerima instruksi pengukuran pada objek penampung air. Mikrokontroller akan mengirim frekuensi 40 KHz kerangkaian pemancar ultrasonik dan ketika sinyal ultrasonik yang dipancarkan sampai pada objek penampung zat air maka sinyal tersebut dipantulkan kembali dan diterima oleh rangkaian penerima ultrasonik. Sehingga dapat diketahui selang waktu rangkaian penerima ultrasonik yang kemudian memberi isyarat pada mikrokontroller bahwa sinyal pantulan telah diterima oleh rangkaian penerima. Untuk mendapatkan pengukuran volume air yang presisi yaitu dengan mengukur selang waktu antara sinyal utrasonik yang dikirim dengan sinyal ultrasonik yang diterima.selang waktu ini kemudian dikalikan dengan kecepatan sinyal yang merambat diudara, hasilnya kemudian dibagi dua dan didapat jarak antara sensor dengan penampung air. Setelah diperoleh jarak kemudian hasil tersebut maka hasil tersebut diproses pada mikrokontroler dengan penambahan rumus volume. Dimana diketahui luas alas dari wadah cairan adalah 168 Cm 2 Hasil dari pengukuran sensor kemudian di tampilkan dengan menggunakan LCD. LCD ini merupakan salah satu perangkat display yang

41 bisa menampilkan gambar atau karakter yang diinginkan. Dalam hal ini perhitungan yang akan ditampikan dalam satuan litter dan juga tinggi air dalam wadah akan ditampilkan oleh. Mikrokontroller ini akan menditeksi setiap terdapat perubahan pada penampung air sesuia dengan perubahan volume air tesebut. Gambar 3.4. Prototype alat ukur volume cairan

42 Perancangan Perangkat Lunak Software Arduino.cc Bahasa C merupakan salah satu bahasa yang cukup popular dan handal untuk pemrograman mikrokontroler. Dalam melakukan pemrograman mikrokontroler diperlukan suatu software pemrograman, salah satunya yang mendukung bahasa c adalah Arduino.cc. Software Arduino.cc hanya digunakan untuk mikrokontroler keluarga arduino saja. Gambar 3.5. Software Arduino.cc Program Alat Ukur Volume Persiapan pertama sebelum memasukkan program adalah menghubungkan mikrokontroler arduino dengan PC melalui USB port. Langkah berikutnya adalah membuka sotware arduino.cc, langkah selanjutnya adalah penulisan program pada software, berikut ini adalah program yang di tuliskan pada software. #include <Wire.h> // i2c Conection Library #include <LiquidCrystal_I2C.h> //i2c LCD Library LiquidCrystal_I2C lcd(0x3f, 16, 2);

43 #define echopin A2 // Echo Pin #define trigpin A3 // Trigger Pin int maximumrange = 80; // Maximum range needed int minimumrange = 0; // Minimum range needed float duration, distance; // Duration used to calculate distance int led = 13; float volume; void setup() { // put your setup code here, to run once: lcd.begin(); pinmode(trigpin, OUTPUT); pinmode(echopin, INPUT); pinmode(led, OUTPUT); } void loop() { // put your main code here, to run repeatedly: digitalwrite(trigpin, LOW); delaymicroseconds(2); digitalwrite(trigpin, HIGH); delaymicroseconds(10);

44 digitalwrite(trigpin, LOW); duration = pulsein(echopin, HIGH); distance = duration/58.2; Serial.println(distance); volume = (168 * (21.70-(distance))); delay(200); lcd.clear(); lcd.setcursor(8, 1); lcd.print(21.70-(distance)); lcd.setcursor(0, 1); lcd.print("tinggi="); lcd.setcursor(14, 1); lcd.print("cm"); lcd.setcursor(0, 0); lcd.print("vol = "); lcd.print(volume); lcd.print(" ml"); delay(1000); if (distance<=8){ digitalwrite(led,high);

45 } else { digitalwrite(led,low); } } Gambar 3.6. Penulisan program pada software arduino.cc Setelah pengetikan program selesai langkah selajutnya adalah compile program untuk mengubah bahasa pemrograman (code program) menjadi bahasa mesin (kode biner) dan memastikan apakah terdapat error atau warning pada program. Jika tidak terjadi error maka upload program berhasil.

46 Gambar 3.7. Tampilan saat proses compile dan upload

47 3.4. Flowchart Sitem kerja Alat Ukur Volume Cairan Mulai Inisialisasi sistem Ukur ketinggian oleh sensor Kalkulasi ketinggian dengan luas alas wadah Tampilkan Volume dalam Liter Tampilkan Ketinggian dalam Cm Selesai Gambar 3.8. Flowchart Sitem kerja Alat Ukur Volume Cairan Pertama kali catu daya dihidupkan, secara otomatis mikrokontroller siap menerima instruksi pengukuran pada objek penampung air. Mikrokontroller akan mengirim frekuensi 40 KHz kerangkaian pemancar ultrasonik dan ketika sinyal ultrasonik yang dipancarkan sampai pada objek penampung zat air maka sinyal tersebut dipantulkan kembali dan diterima oleh rangkaian penerima ultrasonik. Sehingga dapat diketahui selang waktu rangkaian penerima ultrasonik yang kemudian memberi isyarat pada mikrokontroller

48 bahwa sinyal pantulan telah diterima oleh rangkaian penerima. Untuk mendapatkan pengukuran volume air yang presisi yaitu dengan mengukur selang waktu antara sinyal utrasonik yang dikirim dengan sinyal ultrasonik yang diterima.selang waktu ini kemudian dikalikan dengan kecepatan sinyal yang merambat diudara, hasilnya kemudian dibagi dua dan didapat jarak antara sensor dengan penampung air. Setelah diperoleh jarak kemudian hasil tersebut maka hasil tersebut diproses pada mikrokontroler dengan penambahan rumus volume. Dimana diketahui luas alas dari wadah cairan adalah 168 Cm 2 Hasil dari pengukuran sensor kemudian di tampilkan dengan menggunakan LCD. LCD ini merupakan salah satu perangkat display yang bisa menampilkan gambar atau karakter yang diinginkan. Dalam hal ini perhitungan yang akan ditampikan dalam satuan litter dan juga tinggi air dalam wadah akan ditampilkan oleh. Mikrokontroller ini akan menditeksi setiap terdapat perubahan pada penampung air sesuia dengan perubahan volume air tesebut.

49 BAB IV PENGUJIAN DAN HASIL 4.1. Pengujian Rangkaian Sumber Tegangan (Baterai) Untuk supply tegangan robot digunakan Baterai dengan tegangan 9V. pengujian dilakukan untuk mengetahui apakag batre bekerja dengan baik atau tidak. Dari hasil pengujian didapat hasil bahwa batre bekerja dengan dengan baik ditandai dengan aktifnya seluruh sistem alat ukur volume cairan pada saat pussbutton ditekan ke posisi On Pengujian Rangkaian Mikrokontroler Arduino Uno R3 Pemrograman menggunakan mode ISP (In System Programming) mikrokontroler harus dapat diprogram langsung pada papan rangkaian dan rangkaian mikrokontroler harus dapat dikenali oleh program Arduino.cc. Pada pengujian ini berhasil dilakukan dengan dikenalinya jenis mikrokontroler oleh program downloader yaitu Arduino Genuino/Uno. Gambar 4.1. Informasi Signature Mikrokontroler Arduino Uno R3 Apabila Chip Signature sudah dikenali dengan baik dan dalam waktu singkat, bisa dikatakan rangkaian mikrokontroler Arduino Uno R3 bekerja dengan

50 baik dengan mode ArduinoISP-nya Pengujian Hasil Pengukuran Ketinggian Volume Cairan Oleh Sensor Bagian ini dilakukan uji coba pengukuran ketinggian dan volume cairan oleh sensor ultrasonic HC-SR04. Pengujian dilakukan dengan cara memasukkan air ke wadah cairan dengan takaran yang berbeda beda. Hasil dari pengukuran oleh sensor akan dibandingkan dengan jumlah air yang dimasukkan dan pengukuran tinggi air dengan menggunakan penggaris untuk mengetahui seberapa akurat sensor. Dari hasil pengujian didapat hasil sebagai berikut. Tabel 4.1 Pengujian Hasil Pengukuran Ketinggian Volume Cairan Oleh Sensor Perhitungan manual Pengukuran Sensor Error Volume (ml) Tinggi (cm) Volume (ml) Tinggi (cm) V T , , ,5 989,93 5,89 10,07 0, ,4 1396,99 8,32 103,01 0, ,1 1900,91 11,05 99,09 0,05 Error 268,8 0,84 Dari hasil percobaan di atas menunjukkan bahwa terdapat perbedaan hasil pengukuran oleh sensor denga perhitingan manual. Hal ini dikarenakan pengaruh sensor yang digunakan sehingga data tidak terlalu akurat dan juga di akibatkan oleh human error.untuk perhitungan manual diperoleh dari hasil hitung volume balok (wadah cairan), karena ukuran balok yang berbeda dari sampai ke atas maka untuk menghitung volume balok digunaka rumus Luas alas x Tinggi dimna

51 luas alas yang akan digunakan adalah rata rata dari alas pada permukaan bagian atas dan bawah, dengan perhitungan seagai berikut. Luas alas atas = 14 x14 = 196 Luas alas bawah = 12 x12 = 144 Maka didapat luas alas rata rata, LA = = cm 2 Dengan menjumlah nilai semua error dibagi dengan banyaknya percobaan maka akan didapat error rata dari percobaan. Dengan rumus berikut. a. Error rata rata pngukuran volume Χ = = = ml b. Error rata rata pengukuran tinggi Χ = = = 0,168 cm Program yang dituliskan pada arduino untuk percobaan di atas adalah sebagai berikut. #include <Wire.h> // i2c Conection Library #include <LiquidCrystal_I2C.h> //i2c LCD Library LiquidCrystal_I2C lcd(0x3f, 16, 2); #define echopin A2 // Echo Pin #define trigpin A3 // Trigger Pin int maximumrange = 80; // Maximum range needed int minimumrange = 0; // Minimum range needed float duration, distance; // Duration used to calculate distance int led = 13;

52 float volume; void setup() { // put your setup code here, to run once: lcd.begin(); pinmode(trigpin, OUTPUT); pinmode(echopin, INPUT); pinmode(led, OUTPUT); } void loop() { // put your main code here, to run repeatedly: digitalwrite(trigpin, LOW); delaymicroseconds(2); digitalwrite(trigpin, HIGH); delaymicroseconds(10); digitalwrite(trigpin, LOW); duration = pulsein(echopin, HIGH); distance = duration/58.2; Serial.println(distance); volume = (168 * (21.70-(distance))); delay(200);

53 lcd.clear(); lcd.setcursor(8, 1); lcd.print(21.70-(distance)); lcd.setcursor(0, 1); lcd.print("tinggi="); lcd.setcursor(14, 1); lcd.print("cm"); lcd.setcursor(0, 0); lcd.print("vol = "); lcd.print(volume); lcd.print(" ml"); delay(1000); if (distance<=8){ digitalwrite(led,high); } else { digitalwrite(led,low); } }

54 4.4. Pengujian LCD Pengujian pada LCD dilakukan dengan menuliskan listing program berikut pada software arduino. #include <Wire.h> // i2c Conection Library #include <LiquidCrystal_I2C.h> //i2c LCD Library LiquidCrystal_I2C lcd(0x3f, 16, 2); #define echopin A2 // Echo Pin #define trigpin A3 // Trigger Pin int maximumrange = 80; // Maximum range needed int minimumrange = 0; // Minimum range needed float duration, distance; // Duration used to calculate distance int led = 13; float volume; void setup() { // put your setup code here, to run once: lcd.begin(); pinmode(trigpin, OUTPUT); pinmode(echopin, INPUT); pinmode(led, OUTPUT); } void loop() { // put your main code here, to run repeatedly:

55 digitalwrite(trigpin, LOW); delaymicroseconds(2); digitalwrite(trigpin, HIGH); delaymicroseconds(10); digitalwrite(trigpin, LOW); duration = pulsein(echopin, HIGH); distance = duration/58.2; Serial.println(distance); volume = (168 * (21.70-(distance))); delay(200); lcd.clear(); lcd.setcursor(8, 1); lcd.print(21.70-(distance)); lcd.setcursor(0, 1); lcd.print("tinggi="); lcd.setcursor(14, 1); lcd.print("cm"); lcd.setcursor(0, 0); lcd.print("vol = "); lcd.print(volume); lcd.print(" ml");

56 delay(1000); if (distance<=8){ digitalwrite(led,high); } else { digitalwrite(led,low); } } Hasil dari eksekusi program di atas adalah sebagai beriku Gambar 4.2. Hasil pengujian LCD

57 BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan Dari perancangan dan pengujian robot pemadam api dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Telah dirancang alat ukur volume cairan dengan menggunakan sensor ultrasonic HC-SR04. Setelah dilakukan pengujian alat bekerja dengan baik dalam melakukan pengukuran Volume dan ketinggian permukaan cairan. 2. Hasil pengujian alat menggunakan wadah berbentuk balok dengan ukuran luas alas 168 cm 2 menunjukkan error rata- rata volume cairan pada sistem adalah 53,76 ml. 3. Hasil pengujian alat menggunakan wadah berbentuk balok dengan ukuran luas alas 168 cm 2 menunjukkan error rata- rata ketinggian cairan pada sistem adalah 0,168 ml. 4. Error atau kurangnya ke akuratan dari hasil pengukuran disebabkan oleh human error dan kemampuan serta kualitas komponen yang digunakan.

58 5.2. Saran Dari hasil tugas akhir ini masih terdapat beberapa kekurangan dan dimungkinkan untuk pengembangan lebih lanjut. Oleh karenanya penulis merasa perlu untuk memberi saran sebagai berikut. 1. Pengukuran akan lebih akurat apabila menggunakan wadah dengan berbentuk slinder atau dengan wadah yang biasa digunakan di lab yang telah ditentukan ukuran dari volumenya serta pemilihan alat dan komponen yang lebih bagus 2. Penambahan fitur seperti pemanas air dan sensor Temperature akan membuat kinerja alat menjadi lebih efektif dan komplit sehngga memungkinkan kita untuk mengetahui volume dan ketinggian cairan serta suhu dari cairan.

59 DAFTAR PUSTAKA Budiharto, Widodo Panduan Lengkap Belajar Mikrokontroler dan Aplikasi Mikrokontroler. PT Elex Media Komputindo. Jakarta Budiharto, Widodo Elektronik Digital dan Mikroprosesor. Andi: Yogyakarta Ogata, Katsuhiko. Teknik Kontrol Otomatik jilid Erlangga: Jakarta. Sutrisno, Elektronika Teori Dasar dan Penerapannya Jilid 1. Bandung: Institut Teknologi Bandung Halliday, David dan Robert Resnick FISIKA Edisi Ketiga Jilid 1. Jakarta: Erlangga Djuandi, F Pengenalan Arduino. ] PING))) Ultrasonic Distance Sensor Datasheet Parallax.com

60 LAMPIRAN DATA SHEET ARDUINO Arduino Arduino is an open-source electronics design platform. The Arduino board is specially designed for programming and prototyping with Atmel microcontrollers. An arduino interacts with physical world via sensors. Using arduino; electric equipments can be designed to respond to change in physical elements like temperature, humidity, heat or even light. [5] This is the automation process. For example, reading a humidity sensor and turning on and off of an automatic irrigation system. There several types of arduino boards. The open-source Arduino environment allows one to write code and load it onto the Arduino board's memory. The development environment is written in Java and based on Processing, AVR-GCC, and other open source software. [5] The Arduino programming language is an implementation of Wiring, a similar physical computing platform, which is based on the Processing multimedia programming environment. The arduino software is published as open source tools, available for extension by experienced programmers. The language can be expanded through C++ libraries, and people wanting to understand the technical details can make the leap from Arduino to the AVR C programming language on which it's based. Similarly, AVR-C code can be added directly into the Arduino programs if one so wishes. Types of arduino boards Legacy Versions Arduino legacy versions include Arduino NG, Diecimila, and the Duemilanove. These arduinos use ATMEGA168 chips. They require manual selection of either USB or battery power.[5] For Arduino NG one is required to hold the rest button on the board for a few seconds before uploading a program on to it. Figure 2.14 Different types of arduino

61 Arduino Uno This is the most common arduino type. This arduino type uses ATmega328 AVR microcontroller. Figure 2.15 Parts of arduino uno ATmega328 is more preferred due to the following features: Have three 8-bit bi-directional I/O ports with internal pull-up resistors.[5] 32K Bytes of flash memory. 1K Bytes EEPROM 2K Bytes of RAM 2 instruction words/vector. 8-channel 10-bit successive approximation ADC Programmable Serial USART 23 Programmable I/O Lines Operating Voltage Ve.t.c

62 Figure 2.16 Atmega 328 microcontroller pin configuration Arduino Mega 2560 This is regarded as an advancement of arduino uno. It has more memory than arduino uno. It has a total of 54 input pins of which 16 are analog inputs. It has a larger PCB board than arduino. Overall it is more powerful than arduino uno. This arduino board is based on ATmega Arduino LilyPad This arduino board is designed for wearable applications. It is usually sewn on fabric. This board requires the use of a special FTDI-USB TTL serial programming cable. Arduino LilyPad is used to design "smart" wearable Arduino Mega ADK This arduino board is specifically designed to interact with android devices. The system has three major parts; humidity sensing part, control section and the output section. The soil humidity was detected using YL-69 soil sensor (a resistance type sensor). The control unit was achieved using ATMega328 microcontroller based on arduino platform. The output was the control unit was used to control the irrigation system by switching it on and off depending on the soil moisture contents. Two stages of design were undertaken; hardware and software.

63 3.1 Hardware design Control Unit: ATMega328 microcontroller on arduino platform ATMega328 microcontroller on arduino platform was selected the control unit of the microcontroller. Arduino Uno was selected from the expansive arduino family. Arduino Uno has a total of 20 inputs pins of which 14 are digital and 6 are analog inputs. [5] The digital pins can be used as either inputs or outputs and also 6 of the 14 pins can be utilized as PMW. The board has a 16 MHz ceramic resonator, a USB connection and a power jack. Figure 3.1 Arduino Uno In the design of the system analog pins were selected as the arduino input and digital pin was selected as the arduino output pins. Other important pins on the arduino board are shown in the table below. AREF Analog Reference pin GND(Digital side) Digital Ground Vin Input voltage (external power source) 5V Regulated power to the microcontroller 3.3V 3.3V generated by the on-board FTDI chip GND Ground Table 3-1 Important pins in arduino

64 The pins on the arduino were selected as shown below. Pin Digital pin 2 Digital pin 3 Digital pin 4 Digital pin 5 Digital pin 11 Digital pin 12 Digital pin 7 Digital pin 8 Digital pin 9 Digital pin 10 Analog Pin 4 VCC GND Connections LCD D7 pin LCD D6 pin LCD D5 pin LCD D4 pin LCD Enable LCD RS pin Connection to Water Pump LED Pin indicating Soggy soil LED Pin indicating Moist soil LED Pin indicating Dry soil Connection to Soil Moisture Sensor 5VDC Ground Table 3-2 Selected pins on arduino

65 DATA SHEET SENSOR HC-SR04 Ultrasonic Ranging Module HC - SR04 Product features: Ultrasonic ranging module HC - SR04 provides 2cm - 400cm non-contact measurement function, the ranging accuracy can reach to 3mm. The modules includes ultrasonic transmitters, receiver and control circuit. The basic principle of work: (1) Using IO trigger for at least 10us high level signal (2) The Module automatically sends eight 40 khz and detect whether there is a pulse signal back. (3) IF the signal back, through high level, time of high output IO duration is the time from sending ultrasonic to returning. Test distance = (high level time velocity of sound (340M/S) / 2, Wire connecting direct as following: 5V Supply Trigger Pulse Input Echo Pulse Output 0V Ground Electric Parameter Picture. Sensor HCSR-04 Timing diagram The Timing diagram is shown below. You only need to supply a short 10uS pulse to the trigger input to start the ranging, and then the module will send out an 8 cycle burst of ultrasound at 40 khz and raise its echo. The Echo is a distance

66 object that is pulse width and the range in proportion.you can calculate the range through the time interval between sending trigger signal and receiving echo signal. Formula: us / 58 = centimeters or us / 148 =inch; or: the range = high level time * velocity (340M/S) / 2; we suggest to use over 60ms measurement cycle, in order to prevent trigger signal to the echo signal. Picture. Timing Diagram

67 DATA SHEET LCD LCD (Liquid Crystal Display) screen is an electronic display module and find a wide range of applications. A 16x2 LCD display is very basic module and is very commonly used in various devices and circuits. These modules are preferred over seven segments and other multi segment LEDs. The reasons being: LCDs are economical; easily programmable; have no limitation of displaying special & even custom characters (unlike in seven segments), animations and so on. A 16x2 LCD means it can display 16 characters per line and there are 2 such lines. In this LCD each character is displayed in 5x7 pixel matrix. This LCD has two registers, namely, Command and Data. The command register stores the command instructions given to the LCD. A command is an instruction given to LCD to do a predefined task like initializing it, clearing its screen, setting the cursor position, controlling display etc. The data register stores the data to be displayed on the LCD. The data is the ASCII value of the character to be displayed on the LCD. Click to learn more about internal structure of a LCD. Pin Diagram: Pin Description: Pin No Function Name 1 Ground (0V) Ground 2 Supply voltage; 5V (4.7V 5.3V) Vcc 3 Contrast adjustment; through a variable resistor V EE 4 Selects command register when low; and data register when high Register Select 5 Low to write to the register; High to read from the register Read/write 6 Sends data to data pins when a high to low pulse is given Enable 7 DB0 8-bit data pins 8 DB1