APLIKASI SENSOR ULTRASONIK SRF04 PADA ROBOT WALL FOLLOWER PENDEKTEKSI KEBERADAAN MANUSIA DALAM SUATU RUANGAN LAPORAN AKHIR Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Oleh : RICKY ZULKARNAIN 0611 3032 0950 POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2014
APLIKASI SENSOR ULTRASONIK SRF04 PADA ROBOT WALL FOLLOWER PENDEKTEKSI KEBERADAAN MANUSIA DALAM SUATU RUANGAN LAPORAN AKHIR Dibuat Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Persyaratan Laporan Akhir Pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika oleh RICKY ZULKARNAIN 0611 3032 0950 Menyetujui, Pembimbing I Pembimbing II Abdurrahman, S.T., M.Kom. Amperawan, S.T., M.T. NIP. 19670711 199802 1 001 NIP. 19670523 199303 1 002 Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Elektro Ketua Program Studi Teknik Elektronika Ir. Ali Nurdin, M.T. Yudi Wijanarko, S.T., M.T. NIP. 19621207 199103 1 001 NIP. 19670511 199203 1 003
MOTTO MENGEJAR KEHIDUPAN DUNIA SEAKAN HIDUP SELAMANYA, DAN MENGEJAR AKHIRAT SEAKAN AKAN MATI ESOK INGIN DUNIA? DENGAN ILMU. INGIN AKHIRAT? DENGAN ILMU. INGIN KEDUANYA? DENGAN ILMU. LIHATLAH ORANG-ORANG YANG DIBAWAHMU DALAM URUSAN DUNIA, DAN JANGANLAH MELIHAT ORANG YANG DIATASMU, KARENA ITU LEBIH PANTAS AGAR TIDAK MEREMEHKAN NIKMAT TUHAN KEPADA MU FIX US TO FIX AROUND US Kupersembahkan Untuk : - Kedua Orang Tuaku. Terima kasih atas do a restu dan dukungannya - Adik-adikku tersayang Terima kasih dukungan nya - Rekan EEB 2011 Terima kasih atas waktu dan dukungannya - Rekan Teknik Elektronika 2011 - Almamaterku
ABSTRAK APLIKASI SENSOR ULTRASONIK SRF04 PADA ROBOT WALL FOLLOWER PENDETEKSI KEBERADAAN MANUSIA DALAM SUATU RUANGAN RICKY ZULKARNAIN Laporan akhir ini menjelaskan tentang sensor ultrasonik SRF04 sebagai penentu arah jalannya robot dan mikrokontroller ATMega32 sebagai pemroses I/O. Alat ini dilengkapi dengan 3 buah sensor ultrasonik SRF04 yang dipasang disebelah kiri, sebelah kanan, dan depan. Sensor ultrasonik SRF04 terdiri dari pemancar dan penerima. Sensor ultrasonik SRF04 bekerja dengan prinsip kerja dimana bagian pemancar sensor akan memancarkan gelombang ultrasonik yang kemudian dipantulkan oleh benda disekitarnya, pantulan gelombang ultrasonik selanjutnya akan diterima oleh bagian penerima dari sensor ultrasonik. Sensor ultrasonik SRF04 berfungsi sebagai navigasi sehingga robot dapat melalui ruangan tanpa harus menabrak halangan. Data yang dihasilkan oleh sensor ultrasonik SRF04 dikirim ke mikrokontroller untuk diproses agar dapat mengendalikan driver motor sehingga terjadi pergerakan pada motor DC. Apabila sensor ultrasonik SRF04 mendeteksi halangan disebelah kiri maka robot akan belok kanan, apabila sensor ultrasonik SRF04 mendeteksi halangan disebelah kanan maka robot akan belok kiri, dan apabila sensor ultrasonik SRF04 depan mendeteksi halangan maka robot akan membandingkan jarak dari sensor ultrasonik kiri dan kanan, jarak yang paling dekat yang akan dihindari. Ketika robot telah mendeteksi adanya manusia maka buzzer akan menyala menadakan terdeteksinya manusia. Kata Kunci : Mikrokontroler ATMega32, Sensor Ultrasonik SRF04, Motor DC, Buzzer iii
ABSTRACT SRF04 ULTRASONIC SENSOR APLICATION ON WALL FOLLOWER ROBOT DETECTION OF HUMAN EXISTENCE IN A ROOM RICKY ZULKARNAIN This final report explain about ultrasonic SRF04 as robot navigator and ATMgega32 microcontroller as a I/O process. This robot is equipped with three ultrasonic SRF04 sensors that are placed on the left side, right side, and in front of the robot. Ultrasonic SRF04 sensort consists of a transmitter and receiver. The ultrasonic SRF04 sensor works with mechanical devices where the transmitter would emit ultrasonic wave which are then reflected by the objects around him, the reflected ultrasonic wave will be received by recipient of the ultrasonic sensor.. Ultrasonic SRF04 sensor is used as navigation so that robot can be thorough the room without hitting a hitch. The relusting data by ultrasonic SRF04 is sent to a microcontroller for processing in order control the motor and make movement to DC motor. If ultrasonic SRF04 sensor detected a hitch at the left side robot will turn right,, If ultrasonic SRF04 sensor detected a hitch at the right side robot will turn left, dan if in front of ultrasonic SRF04 sensor detected a hitch and then compare the distance from right and left ultrasonic sensor, closer hitch will be avoid by robot. When robot detected a human buzzer will turn on the sign of human existence Keywords : Mikrocontroller ATMega32, Ultrasonic SRF04 sensor, DC Motor, Buzzer iv
KATA PENGANTAR Puji dan Syukur penulis haturkan atas kehadirat Allah SWT, karena atas berkat dan rahmat-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Akhir ini tepat pada waktunya. Laporan akhir ini ditulis untuk memenuhi syarat menyelesaikan Diploma III Politeknik Negeri Sriwijaya pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika. Sebagai sebuah bentuk nyata atas manfaat yang didapatkan selama mengenyam pendidikan di Politeknik Negeri Sriwijaya yaitu suatu institusi yang menuntut setiap mahasiswanya untuk memiliki suatu kompetensi maka penulis mencoba mengangkat Judul Aplikasi Sensor Ultrasonik SRF04 pada Robot Wall Follower Pendeteksi Keberadaan Manusia dalam Suatu Ruangan dalam laporan akhir ini. Laporan ini tidaklah mungkin dapat diselesaikan tanpa adanya bantuan dari berbagai pihak. Untuk itulah pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Abdurrahman, S.T, M.Kom., selaku Dosen Pembimbing I dan Bapak Amperawan, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing II serta kepada: 1. Bapak RD. Kusumanto, S.T., M.M., selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang. 2. Bapak Ir. Ali Nurdin, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya. 3. Bapak Ir. Siswandi, M.T., selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya. 4. Bapak Yudi Wijanarko, S.T.,M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya. 5. Seluruh staf pengajar dan karyawan Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika. v
6. Seluruh staf teknisi laboratorium maupun bengkel Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika. 7. Saudara Muhammad Hendra, selaku partner dalam penyusuna Laporan Akhir ini. Dalam penyusunan Laporan Akhir ini, penulis menyadari masih banyak terdapat kesalahan dan kekurangan. Hal ini disebabkan masih terbatasnya kemampuan dan pengetahuan yang penulis miliki. Oleh sebab itu, penulis sangat mengharapkan adanya kritik dan saran yang bersifat membangun guna kebaikan bersama dimasa yang akan datang. Akhir kata penulis berharap semoga Laporan Akhir ini dapat bermanfaat bagi rekan-rekan mahasiswa, khususnya bagi mahasiswa Program Studi Teknik Elektronika. Jika ada kesalahan baik tata bahasa maupun kekeliruan lainnya, penulis minta maaf dan kepada Allah mohon ampun. Palembang, Juli 2014 Penulis vi
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... LEMBAR PENGESAHAN... ABSTRAK... ABSTRACT... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... DAFTAR LAMPIRAN... i ii iii iv v vii x xii xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Perumusan Masalah... 2 1.3 Batasan Masalah... 2 1.4 Tujuan dan Manfaat... 2 1.4.1 Tujuan... 2 1.4.2 Manfaat... 2 1.5 Metodologi Penulisan... 2 1.5.1 Metode Referensi... 2 1.5.2 Metode Observasi... 2 1.5.3 Metode Wawancara... 3 1.6 Sistematika Penulisan... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Robot... 5 2.2 Sensor Ultrasonik... 5 2.2.1 SRF04... 7 2.3 Mikrokontroler ATMega32... 11 vii
2.3.1 Arsitektur Mikrokontroler ATMega32... 12 2.3.2 Fitur ATMega32... 12 2.3.3 Konfigurasi Pin ATMega32... 13 2.4 Motor DC... 14 2.4.1 Jenis-jenis Motor DC... 15 2.4.2 Kontruksi Motor DC... 17 2.4.3 Prinsip Kerja Motor Arus Searah... 19 2.5 MOSFET... 22 2.5.1 Jenis-jenis MOSFET... 22 2.6 Baterai Li-po... 25 BAB III RANCANG BANGUN ALAT 3.1 Perancangan dan Tahap-tahap perancangan... 26 3.2 Blok Diagram Alat... 26 3.3 Metode Perancangan... 27 3.3.1 Perancangan Software... 27 3.3.1.1 Flowchart... 27 3.3.2 Perancangan Hardware... 29 3.3.2.1 Perancangan elektronik... 29 3.3.2.2 Perancangaan mekanik... 33 3.4 Prinsip Kerja Alat... 36 BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Tujuan Pengukuran... 38 4.2 Peralatan pengukuran... 38 4.3 Prosedur pengukuran... 38 4.4 Pengukuran Alat... 39 4.5 Data Hasil Pengukuran... 40 4.5.1 Pengukuran sensor tanpa halangan... 40 viii
4.5.2 Pengukuran waktu tempuh sensor ultrasonik dengan halangan... 41 4.6 Analisa... 45 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 48 5.2 Saran... 48 DAFTAR PUSTAKA DAFTAR LAMPIRAN ix
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Sensor Ultrasonik... 6 Gambar 2.2 Prinsip pemantulan ultrasonik... 6 Gambar 2.3 Foto Sensor Ultrasonik SRF-04... 7 Gambar 2.4 Dimensi range finder Sensor Ultrasonik SFR04... 8 Gambar 2.5 Foto definisi pin range finder... 8 Gambar 2.6 Diagram pewaktuan sensor ultrasonik SFR04... 9 Gambar 2.7 Sudut pancaran sensor ultrasonik SFR04... 9 Gambar 2.8 Pola radiasi sensor ultrasonik SFR04... 10 Gambar 2.9 Blok Diagram ATMega 32... 12 Gambar 2.10 Konfigurasi Pin ATMega32... 13 Gambar 2.11 Motor DC Sederhana... 15 Gambar 2.12 Foto contoh jenis-jenis Motor DC... 17 Gambar 2.13 Konstruksi Motor DC... 17 Gambar 2.14 Konstruksi Bagian Stator Motor... 18 Gambar 2.15 Foto Konstruksi Rotor Motor DC... 18 Gambar 2.16 Foto Konstruksi Komutator Motor DC... 19 Gambar 2.17 Pengaruh penempatan konduktor berarus dalam medan Magnet... 19 Gambar 2.18 Prinsip Kerja Motor DC... 20 Gambar 2.19 Kaidah tangan Kiri sebagai Prinsip kerja Motor.... 21 Gambar 2.20 Simbol Transistor MOSFET Mode Depletion... 23 Gambar 2.21 Simbol Transistor MOSFET Mode Enhancement... 23 Gambar 2.22 Skematik Driver MOSFET... 24 Gambar 2.23 Foto Baterai Li-po Gambar 3.1 Blok Diagram... 27 Gambar 3.2 Flowchart... 28 Gambar 3.3 Rangkaian Sistem Minimum ATMega32 dan Power Supply... 29 Gambar 3.4 Rangkaian Pernghubung ke LCD... 30 x
Gambar 3.5 Rangkaian Driver MOSFET... 31 Gambar 3.6 Skema Rangkaian Keseluruhan... 32 Gambar 3.7 Layout rangkaian Power Supply dan Sistem Minimum... 33 Gambar 3.8 Tata Letak Komponen rangkaian Power Supply dan Sistem Minimum... 34 Gambar 3.9 Layout rangkaian penghubung LCD... 34 Gambar 3.10 Tata letak komponen rangkaian penghubung LCD... 35 Gambar 3.11 Layout Driver MOSFET... 35 Gambar 3.12 Tata letak komponen Driver MOSFET... 36 Gambar 4.1 Titik-titik pengukuran... 39 Gambar 4.2 Pengukuran jarak sensor ultrasonik tanpa halangan... 40 Gambar 4.3 Pengukuran waktu tempuh sensor ultrasonik dengan jarak 5 cm... 41 Gambar 4.4 Pengukuran waktu tempuh sensor ultrasonik dengan jarak 10 cm... 41 Gambar 4.5 Pengukuran waktu tempuh sensor ultrasonik dengan jarak 20 cm... 42 Gambar 4.6 Pengukuran waktu tempuh sensor ultrasonik dengan jarak 30 cm... 42 Gambar 4.7 Pengukuran waktu tempuh sensor ultrasonik dengan jarak 50 cm... 43 Gambar 4.8 Pengukuran waktu tempuh sensor ultrasonik dengan jarak 100 cm... 43 Gambar 4.9 Pengukuran waktu tempuh sensor ultrasonik dengan jarak 200 cm... 44 xi
DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Hasil pengukuran waktu tempuh sensor ultrasonik pada saat tidak ada halangan... 40 Tabel 4.2 Pengukuran waktu tempuh sensor ultrasonik dengan halangan... 44 Tabel 4.3 Tabel perbandingan waktu tempuh sensor ultrasonik pengukuran dan perhitungan... 47 xii
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Surat Kesepakatan Bimbingan Laporan Akhir... L1 Lampiran 2 Lembar Bimbingan Laporan Akhir... L2 Lampiran 3 Lembar Rekomendasi Ujian LA... L3 Lampiran 4 Lembar Revisi Penguji... L4 Lampiran 5 Data Sheet Mikrokontroler ATMega32... L5 Lampiran 6 Data Sheet Sensor Ultrasonik SRF04... L6 xiii