TUGAS AKHIR APLIKASI PEMANCAR DAN PENERIMA SENSOR ULTRASONIK SR04 DALAM PENGKURAN JARAK Diajukan Untuk Melengkapi Tugas Dan Memenuhi Syarat Memperoleh Ahli Madya PRIMA AYUNI 112408005 PROGRAM STUDI D-III FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATRA UTARA MEDAN 2014
LEMBAR PERSETUJUAN Judul : Aplikasi Pemancar Dan Penerima Sensor Ultrasonik SR04 Dalam Pengukuran Jarak Kategori : Tugas Akhir Nama : Prima Ayuni Nomor Induk Mahasiswa : 112408005 Program Studi : D-III Fisika Departemen : Fisika Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatra Utara Disetujui di Medan, Juli 2014 Disetujui Oleh Ketua Program Studi D-III Fisika Pembimbing, Dr. Susilawati.M.Si Dr. Bisman Perangin-angin, M.Eng.Sc NIP. 197412072000122001 NIP. 195609181985031002
LEMBAR PERNYATAAN APLIKASI PEMANCAR DAN PENERIMA SENSOR ULTRASONIK SR04 DALAM PENGUKURAN JARAK TUGAS AKHIR Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, Juli 2014 PRIMA AYUNI NIM. 112408005
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT atas rahmat-nya akhirnya Tugas Akhir dengan judul Aplikasi Pemancar Dan Penerima Sensor Ultrasonik SR04 Dalam Pengkuran Jarak dapat diselesaikan. Tugas Akhir ini merupakan satu persyaratan guna menyelesaikan Pendidikan Diploma Untuk meraih gelar Ahli Madya di Departemen Fisika. Atas bantuan serta dorongan yang telah diberikan penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Dr. Bisman Perangin-angin, M.Eng.Sc selaku dosen pembimbing yang dengan sabar membimbing dan memberikan arahan hingga terselesainya Tugas Akhir ini, dan juga kepada Ibu Dr. Susilawati, M.Si dan Bapak Dr. Perdinan Sinuhai, MS. selaku Ketua dan Sekretaris Program Studi D- III Fisika. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada kedua orang tua tercinta atas didikan, nasehat dan doa selama ini kepada penulis, dan juga kepada rekan-rekan stambuk 2011 atas bantuannya. Penulis mengharapkan koreksi dari pembaca yang sifatnya membangun kearah satu penyempurnaan. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi kita semua. Medan, Juli 2014 Penulis, Prima Ayuni 112408005
ABSTRAK Telah dirancang pendeteksi jarak dekat, jauh dan cukup jauh yaitu Aplikasi Pemancar Dan Penerima Sensor Ultrasonik SR04 Dalam Pengukuran Jarak. Rangkaian ini dirancang dengan menggunakan mikrokontroler ATmega 8535 dan sensor ultrasonik tipe SR04 sebagai input untuk mendeteksi jarak. Sensor ini terdiri dari pemancar dan penerima gelombang ultrasonic. Rangkaian pemancar akan memancarkan gelombang ultrasonic dalam waktu 200 µs. gelombang ini melalui udara dengan kecepatan kurang lebih 344 m/det. Jika gelombang ini mengenai suatu objek, maka gelombang ini akan dipantulkan kembali ke penerima dari sensor ultrasonic. Metode yang digunakan ialah dengan memanfaatkan (Timer/Counter) yang sudah ada dalam mikrokontroler. Mikrokontroler ATmega 8535 memiliki kecepatan pembangkit frekuensi hingga 8MHz, kemampuan pencacah 8-bit,serta dengan menggunakan bahasa C sebagai bahasa pemrogramannya. Code Vision AVR merupakan salah satu perangkat lunak yang menggunakan bahasa C. Code Vision AVR dirancang dengan mempertimbangkan sifat- sifat pengkodean bahasa C sehingga program yang dihasilkan compiler bisa sekecil mungkin dan secepat mungkin. Hasil perancangan alat ini akan didapatkan pengukuran jarak benda dari sensor gelombang ultrasonic dengan mikrokontroler Atmega 8535. Kata kunci: Mikrokontroler ATmega 8535, Sensor Ultrasonic.
DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK... i ABSTRACT... ii KATA PENGANTAR... iii DAFTAR ISI... iv DAFTAR TABEL... vi DAFTAR GAMBAR... vii BAB 1. PENDAHULUAN... 1 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Rumusan Masalah... 2 1.3. Tujuan Penulisan... 2 1.4. Batasan Masalah... 3 1.5. Manfaat Penulisan... 3 1.6. Sistematika Penulisan... 4 BAB 2. DASAR TEORI... 5 2.1. Sensor Jarak Ultrasonik PING... 5 2.1.1. Prinsip Kerja Sensor Ultrasonik... 8 2.1.2. Pengaktifan Sensor Ultrasonik... 9 2.1.3. Pemancar (Transmitter) Pada Sensor Ultrasonik... 9 2.1.4. Penerima (Receiver) Pada Sensor Ultrasonik... 13 2.1.5. Pengukur Jarak dengan UltraSonic... 16 2.1.6. Transducer Sensor Ultrasonik... 17 2.2. Mikrokontroller ATmega 8535... 18 2.2.1. Pengertian Mikrokontroler... 18 2.2.2. Chip Mikrokontroller ATmega 8535... 20 2.2.3. Konfigurasi Pin ATmega 8535... 25 2.2.4. Port Masukan/Keluaran (Input/Output Port)... 28 2.2.5. Konstruksi ATMega 8535... 30 2.3. Bahasa Pemograman C... 33 2.3.1. Struktur Bahasa C... 34
2.3.2. Pengenal... 34 2.3.3. Tipe Data... 35 2.3.4. Konstanta Variabel... 37 2.3.5. Komentar... 38 2.4. Operator Bahasa C... 38 2.4.1. Operator Aritmatika... 38 2.4.2. Operator Pembanding... 39 2.4.3. Operator Logika... 40 2.4.4. Fungsi Pustaka... 40 2.5. LCD (Liquid Crystal Display)... 41 2.6. Regulator Tegangan... 45 2.6.1. Regulator Tegangan DC (Direct Current)... 48 2.6.2. Penyearah (Rectifier)... 50 2.6.3. Penyearah Dua Fase... 52 BAB 3. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN... 54 3.1. Rangkaian Perangkat Keras (Hardware)... 54 3.1.1. Blok Diagram Rangkaian... 54 3.1.2. Rangkaian Catu Daya... 55 3.1.3. Rangkaian Minimal Mikrokontroler ATmega 8535... 56 3.1.4. Sensor Ultrasonik PING... 58 3.1.5. Rangkaian Minimal Sensor Ultrasonik... 60 3.1.6. Prinsip Kerja Pemancar Ultrasonik (Transmitter)... 61 3.1.7. Prinsip Kerja Penerima Ultrasonik (Receiver)... 63 3.1.8. Rangkaian Minimal LCD Display... 66 3.1.9. Rangkaian Minimal Buzzer... 67 3.2. Rangkaian Lengkap Pendeteksi Jarak... 69 3.3. Flowchart Program Pendeteksi Jarak... 70
BAB 4. PENGUJIAN DAN ANALISA... 72 4.1. Pengujian Alat... 72 4.1.1. Pengukuran Pin IC Mikrokontroller AT mega 8535... 73 4.1.2. Pengukuran Pin LCD... 75 4.2. Pengukuran Waktu Pantul Sensor Ultrasonik... 76 4.2.1. Tampilan Grafik Pengukuran Waktu Pantul Sensor Ultrasonik... 77 4.2.2. Analisa Data... 80 4.2.3. Ralat Rata Rata Hasil Dari Analisa Data... 80 BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN... 82 5.1. Kesimpulan... 82 5.2. Saran... 82 DAFTAR PUSTAKA... 83 LAMPIRAN
DAFTAR TABEL Tabel Judul Halaman 2.1. Perbandingan Kecepatan Mikrokontroler pada Beberapa Merek... 22 2.2. Deskripsi Pin Mikrokontroler ATmega 8535... 25 2.3. Tipe Data... 37 2.4. Operator Aritmatika... 38 2.5. Operator Pembanding... 39 2.6. Operator Logika... 40 2.7. Operator Dasar LCD... 43 2.8. Konfigurasi Pin LCD... 45 2.9. Regulator Tegangan Tetap (DC)... 50 2.10. Regulator Tegangan Tidak Tetap (AC)... 50 4.1. Hasil Pengukuran Pin IC Mikrokontroller ATmega 8535... 73 4.2. Hasil Pengukuran Pin LCD... 75 4.3. Hasil Pengukuran Waktu Pantul Sensor Ultrasonik... 77 4.4. Hasil Analisa Data... 80
DAFTAR GAMBAR Gambar Judul Halaman 2.1. Sensor Jarak Ultrasonik Ping... 5 2.2. Diagram Waktu Sensor Ping... 6 2.3. Jarak Ukur Sensor Ping... 7 2.4. Ilustrasi Cara Kerja Sensor... 8 2.5. Skematik Hubungan Pin... 9 2.6. Rangkaian Pemancar Sensor Ultrasonik... 11 2.7. Rangkaian Penerima Sensor Ultrasonik... 14 2.8. Prinsip Echo Sounder... 17 2.9. Transducer Ultrasonik... 17 2.10. Kemasan Mikrokontroler ATmega 8535... 23 2.11. Blok Diagram Fungsional ATmega8535... 24 2.12. Konfigurasi IC Mikrokontroller ATmega 8535... 25 2.13. Konfigurasi Internal Pin Port... 29 2.14. Register I/O Sebagai Memori Data Dan I/O Sebagai I/O... 31 2.15. LCD Pendeteksi Jarak.... 41 2.16. Konfigurasi Pin LCD... 43 2.17. Regulator Tegangan... 46 2.18. Rangkaian Penyearah Sederhana... 51 2.19. Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh... 51 2.20. Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang dengan filter C... 52 2.21. Rangkaian Rectifier Dua-Fase... 53 3.1. Blok Diagram Rangkaian... 54 3.2. Rangkaian Catu Daya... 55 3.3. Rangkaian Mikrokontroller ATmega 8535... 57 3.4. Prinsip kerja Sensor Ultrasonik... 59 3.5. Prinsip Pemantulan Sensor Ultrasonik... 59 3.6. Rangkaian Sensor Ultrasonik Ping... 60 3.7. Rangkaian Pemancar Sensor Ultrasonik... 62 3.8. Rangkaian Penerima Sensor Ultrasonik... 65 3.9. Rangkaian LCD... 66
3.10. Rangkaian Buzzer... 68 3.11. Rangkaian Lengkap Pendeteksi Jarak... 69 3.12. Flowchart Program Pendeteksi Jarak... 71 4.1. Rangkaian Skematik Mikrokontroller ATmega 8535... 72 4.2. Rangkaian Skematik LCD... 76 4.3. Grafik Jarak 10 cm... 77 4.4. Grafik Jarak 30 cm... 78 4.5. Grafik Jarak 60 cm... 78 4.6. Grafik Jarak 90 cm... 78 4.7. Grafik Jarak 120 cm... 79 4.8. Grafik Jarak 150 cm... 79 4.9. Grafik Jarak 180 cm... 79