BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN

Transkripsi

1 Gambar Rangkaian LCD 16x2 BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN 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. Langkah dalam perancangan ini terbagi dalam 2 bagian utama yaitu bagian perancangan elektronik meliputi semua tahap yang berhubungan dengan rangkaian misalnya perancangan rangkaian, pemilihan komponen, pencetakan dan pembuatan layout dan pencetakan di papan PCB (Printed Circuit Board),

2 pemasangan komponen di PCB serta pengujian alat. Semua langkah- langkah tersebut dikerjakan secara teratur agar diperoleh hasil yang maksimal. 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 prouk yang ada. 3.3 Diagram Blok Rangkaian Blok diagram merupakan salah satu bagian terpenting dalam perancangan suatu alat, dari blok diagram inilah dapat diketahui cara kerja rangkaian. Diagram blok rangakaian dapat dilihat pada gambar 3.1 sebagai berikut :

3 Fungsi Setiap Blok Gambar 3.1. Blok Diagram Dari Rangkaian Suplay Catu Daya Sensor 1 Arduino Uno R3 : Sebagai Sumber Tegangan (DC). : Sebagai inputan pemulai rangkaian kerja. : Sebagai media pengolah data untuk mendapatkan jarak, antara pengiriman sinyal dan penerimaan sinyal yang kemudian di kirim ke display. Blok display (LCD) : Sebagai output tampilan instruksi dari sensor. Blok display (Android): Sebagai output tampilan instruksi dari sensor 3.4 Rangkaian Mikrokontroler Arduino Uno R3

4 Rangkaian sistem mikrokontroler Arduino Uno R3 dapat dilihat pada gambar 3.2 di bawah ini : Gambar 3.2. Rangkaian sistem mikrokontroler Arduino Uno R3 Dari gambar 3.2, Rangkaian tersebut berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada. Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC Mikrokontroler ATMega328. Semua program diisikan pada memori dari IC ini sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki. Pin 12 terhubung ke Gnd dan pin 13 dihubungkan ke Vcc sebesar 5v dan dua buah kapasitor 30 pf. Pin 9 merupakan masukan reset (aktif rendah). Pulsa transisi dari tinggi ke rendah akan me-reset mikrokontroler ini. Untuk men-download file heksadesimal ke mikrokontroler, Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd dari kaki mikrokontroler dihubungkan ke RJ45. RJ45

5 sebagai konektor yang akan dihubungkan ke ISP Programmer. Dari ISP Programmer inilah dihubungkan ke komputer melalui port paralel. Kaki Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd pada mikrokontroler terletak pada kaki 6, 7, 8, 9, 10 dan 11. Apabila terjadi keterbalikan pemasangan jalur ke ISP Programmer, maka pemograman mikrokontroler tidak dapat dilakukan karena mikrokontroler tidak akan bisa merespon. 3.5 Perancangan Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display) Pada alat ini, display yang digunakan adalah LCD 16 x 2. Untuk blok ini tidak ada komponen tambahan karena mikrokontroler dapat memberi data langsung ke LCD, Pada LCD Hitachi - M1632 sudah terdapat driver untuk mengubah data ASCII output mikrokontroler menjadi tampilan karakter. Pemasangan potensio sebesar 5 KΩ untuk mengatur kontras karakter yang tampil. Gambar 3.3 berikut merupakan gambar rangkaian LCD yang dihubungkan ke mikrokontroler. Gambar 3.3. Rangkaian LCD

6 Dari gambar 3.3, rangkaian ini terhubung ke PB.0... PB.7, yang merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu sebagai Timer/Counter, komperator analog dan SPI mempunyai fungsi khusus sebagai pengiriman data secara serial. Sehingga nilai yang akan tampil pada LCD display akan dapat dikendalikan oleh Mikrokontroller. 3.6 Rangkaian Sensor SR04 Dan Sistem Komparator Pada saat sensor ultrasonik memancarkan gelombang suara secara otomatis akan mencari target ke permukaan, ketika sensor menemukan target maka gelombang yang dikirimkan akan dikembalikan untuk di proses ke dalam mikrokontroller. Sensor ultrasonik dihubungkan atau dicatu dengan sumber tegangan DC.

7 Gambar 3.4. Rangkaian Senor Ultrasonik dengan system komparator. Sebuah rangkaian komparator pada Op Amp akan membandingkan tegangan yang masuk pada satu saluran input dengan tegangan pada saluran input lain, yang disebut tegangan referensi. Tegangan output berupa tegangan high atau low sesuai dengan perbandingan Vin dan Vref. Dan berikut adalah rangkaian komparator sederhana. Gambar 3.5. Komparator Sederhana Vref di hubungkan ke +V supply, kemudian R1 dan R2 digunakan sebagai pembagi tegangan, sehingg nilai tegangan yang di referensikan pada masukan + op-amp adalah sebesar : V = [R1/(R1+R2) ] * Vsupply. (1) Op-amp tersebut akan membandingkan nilai tegangan pada kedua masukannya, apabila masukan (-) lebih besar dari masukan (+) maka, keluaran op-amp akan menjadi sama dengan Vsupply, apabila tegangan masukan (-) lebih kecil dari masukan (+) maka keluaran op-amp akan menjadi sama dengan + Vsupply.

8 Jadi dalam hal ini jika Vinput lebih besar dari V maka keluarannya akan menjadi Vsupply, jika sebaliknya, Vinput lebih kecil dari V maka keluarannya akan menjadi + Vsupply. Secara umum prinsip kerja rangkaian komparator adalah membandingkan amplitudo dua buah sinyal, jika +Vin Vin dan masing - masing menyatakan amplitudo sinyal input tidak membalik dan input membalik, Vo dan Vsat masingmasing menyatakan tegangan output dan tegangan saturasi, maka prinsip dasar dari komparator adalah +Vin Vin maka Vo = Vsat+ +Vin < Vin maka Vo = Vsat Keterangan: +Vin Vin = Amplitudo sinyal input tidak membalik (V) = Amplitudo sinyal input membalik (V) Vsat+ = Tegangan saturasi + (V) Vsat = Tegangan saturasi - (V) Vo = Tegangan output (V) 3.7 Flowchart System

9 Gambar 3.6. Flowchart

10 Keterangan : - Aktifkan sensor ultrasonik - Sensor ultrasonik mengaktifkan Transmitter untuk memancarkan gelombang ultrasonik terhadap objek yang akan diukur, lalu pantulan gelombang dari objek akan dikirimkan ke Reiciver. - Mikrokontroler memproses data yang diberikan sensor dengan diberi rumusan yang telah di tetapkan. - Hasil dari proses yang dilakukan mikrokontroler akan ditampilkan hasilnya pada diplay LCD.

11 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Tujuan Pengukuran Alat Pengukuran dan analisa merupakan hal terpenting dalam pembuatan suatu alat. Tujuan dari pegukuran dan analisa adalah untuk mengetahui apakah alat yang telah dibuat dapat bekerja atau tidak. Terlebih untuk penelitian projek akhir 2 ini, mencari kesimpulan apakah alat ukur digital lebih efesien hasilnya atau cenderung merugikan dari alat ukur manual Peralatan Pengukuran Proses pengukuran akan berjalan dengan baik karena dipersiapkan peralatan- peralatan yang mendukung. Peralatan tersebut antara lain adalah : 1. Catu daya 2. Media wadah penampungan volume BBM 3. Kabel- Kabel Penghubung Prosedur Pengukuran Memahami pengukuran pada masing- masing titik pengujian, perlu dipersiapkan terlebih dahulu peralatan- peralatan yang digunakan langkahlangkah pengukuran dapat dilakukan sebagai berikut : 1. Siapkan semua peralatan yang dibutuhkan dan pastikan semua dalam keadaan baik. 2. Hidupkan power dengan menyambungkan sumber daya rangkaian pada alat ukur.

12 3. Lakukan pengukuran menambahkan volume BBM 4. Baca hasil pengukuran pada tampilan LCD dan tampilan android Pengukuran Alat Proses pengukuran alat dapat segera dilakukan setelah. Pengaruh impedansimenambahkan volume BBM. Juga perlu diperhatikan dalam melakukan proses pengukuran. Ketidaksesuaian impedansi antara pengujian, kabel, alat pengukur yang dapat mempengaruhi hasil pengukuran. Adapun titik- titik yang menjadi alur proses pengukuran pada rangkaian dapat dilihat pada Gambar 4.1.

13 Gambar 4.1. Titik Pengukuran Aplikasi Sensor Ultrasonik Pada Pengukur Volume Digital Data Hasil Pengukuran Berdasarkan titik pengukuran pada gambar 4.1 didapat hasil pengukuran pada tabel aplikasi sensor ultrasonik yang dapat dilihat pada tabel. Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Volume BBM Volume (Liter) Tampilan LCD (Liter) Harga (R P ) ,6 0, ,15 1,2 1, ,05 1,8 1, ,10 Keterangan : S = Jarak Antara Sensor ultrasonik dengan bidang pantul. T = Selisih waktu antara pemancaran gelombang ultrasonik sampai diterima kembali oleh bagian ultrasonik V = Ketetapan cepat rambat suara (340 m/s) Hasil Pengujian Rangkaian LCD Setelah seluruh komponen telah dipasang dengan baik maka pada LCD akan dihasilkan tampilan sebagai berikut :

14 1. Kondisi awal LCD Gambar 4.2. Tampilan Awal LCD 2. Saat sensor ultrasonik pada saat mengukur volume Gambar 4.3. Tampilan LCD saat Sensor Mengukur Volume

15 4.2 Pembahasan Rangkaian Mikrokontroler Arduino Uno R3 Mikrokontroler Arduino Uno pada aplikasi sensor Ultrasonik pada pengukur jarak digital ini merupakan otak semua proses hardware dan software. Mikrokontroller akan memproses semua data yang masuk melalui port- port yang telah didefenisikan sebelumnya dalam sebuah program yang telah dibuat. Untuk mengetahui jarak pengukuran dalam suatu objek maka kerja mikrokontroller menerima sinyal dari sensor ultrasonik yang dihubungkan ke mikrokontroller melalui PC0. Mikrokontroller akan memproses input dari sensor ultrasonik melalui PC0 sehingga dapat mendeteksi jarak pengukuran dan kemudian mikrokontroller akan memproses dan mengirimkan data ke LCD Interfacing LCD (2x16) Rangkaian LCD merupakan rangkaian pendukung sebagai media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama dan dapat menampilkan karakter ASCII, didalam LCD terdapat sebuah mikroprocessor yang mengendalikan tampilan. Rangkaian LCD merupakan sebuah rangkaian yang berfungsi untuk menampilkan informasi. Rangkaian ini bekerja pada saat mendapat masukan data dari mikrokontroller pada pin PD4- PD7. Pada rangkaian LCD juga dapat digunakan trimpot yang berfungsi sebagai pengatur kontras (kecerahan LCD). Tegangan yang digunakan pada rangkaian LCD yaitu 5V, dan juga menggunakan resistor 10 k. Jenis LCD yang digunakan adalah M1632, yaitu terdiri dari 16 baris data dan 2 kolom. Untuk melakukan percobaan penggunaan LCD biasanya langsung menggunkan program untuk menampilkan tulisan pada layar LCD.

16 Berdasarkan pengujian dan system LCD ini yaitu pada saat LCD tidak mengukur atau melebihi jarak maka LCD akan menampilkan hasil 0,00. Pada saat pengukuran terdeteksi maka LCD akan memberikan informasi berupa jarak yang telah diproses

17 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan - Setelah dilakukan perancangan alat ukur jarak digital dengan komponen utama Mikrokontroler Arduino Uno R3, Sensor Ultrasonik dan LCD 16x2 dapat disimpulkan bahwa alat masih perlu perbaikan lebih lanjut, karena hasil penghitungan yang didapat dari proses pengukuran masih memiliki kekurangan. Hasil pengukuran yang dilakukan alat ukur jarak digital memiliki resistansi pengurangan hasil ± 2cm. - Dari hasil pengukuran didapat nilai deviasi sebesar 9 % (batas kewajaran deviasi sebesar 10 %). - Kesimpulan yang penulis dapatkan dari perancangan alat ukur jarak digital ini, bahwasanya alat ukur ini masih belum bisa dijadikan sebagai pengganti dari alat ukur manual. Namun dengan pembelajaran dan evaluasi kedepannya penulis akan mencoba memperbaiki kinerja alat ukur jarak digital ini. 5.2 Saran - Sebaiknya pengukuran dilakukan pada media bidang datar karena objek yang berigi atau bersudut akan mengurangi keefesienan hasil pengukuran. - Gunakanlah komponen- komponen yang tepat seperti Mikrokonroller, Sensor, LCD dan lainnya, karena komponen dari suatu rangkaian alat yang baik sangat berpengaruh untuk menentukan keefesienan suatu hasil yang didapatka