PERANCANGAN ALAT UKUR KECEPATAN BENDA BERGERAK MENGGUNAKAN SENSOR INFRA RED BERBASIS ARDUINO UNO TUGAS AKHIR IMAS DIRGA AYUDHIA 132411027 DEPARTEMEN FISIKA PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016
PERANCANGAN ALAT UKUR KECEPATAN BENDA BERGERAK MENGGUNAKAN SENSOR INFRA RED BERBASIS ARDUINO UNO TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Melengkapi Tugas dan Memenuhi Syarat Memperoleh Ahli Madya IMAS DIRGA AYUDHIA 132411027 DEPARTEMEN FISIKA PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016
HALAMAN PENGESAHAN IMAS DIRGA AYUDHIA 132411027 Medan, Juli 2016 Menyetujui, Ketua Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi Dosen Pembimbing Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc Tua Raja Simbolon, S.Si, M.Si NIP. 19660729 199203 2 002 NIP.19721115 2000121 001 i
SURAT PERNYATAAN Saya yang bertandatangan di bawah ini : Nama : Imas Dirga Ayudhia Tempat / Tanggal Lahir : Makassar / 17 Agustus 1995 Dept / Program Studi : Fisika / D3 Metrologi dan Instrumentasi Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Judul Tugas Akhir : Perancangan Alat Ukur Kecepatan Benda Bergerak menggunakan Sensor Infra Red Berbasis Arduino Uno Dengan ini menyatakan bahwa karya tulis ilmiah yang saya sampaikan pada kegiatan Tugas Akhir ini adalah benar karya saya sendiri dan/atau bukan merupakan plagiasi. Apabila dikemudian hari ditemukan bahwa karya tulis ilmiah yang saya sampaikan bukan karya saya sendiri/plagiasi, saya bersedia menerima sanksi akademik atau yang lainnya. Medan,Juli 2016 Yang menyatakan Imas Dirga Ayudhia 132411027 ii
PENGHARGAAN Alhamdulillahirobbil alamin, segala puji dan syukur bagi Allah Subhanahuwata ala yang telah melimpahkan barokah, rahmat, hidayah-nya dan mengangerahkan kemudahan serta kelancaran sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini sesuai waktu yang telah di tetapkan yang merupakan salah satu syarat dalam mencapai gelar Ahli Madya pada Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi. Tak lupa pula sholawat dan salam Semoga senantiasa tercurahkan kepada Rasulullah Sallallahu alaihiwassalam sang pembawa petunjuk dan selalu menjadi inspirasi dan tauladan bagi penulis. Demi kelancaran dalam penyelesaian laporan Tugas Akhir ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak terutama Ibunda Isma Dirwati, beserta kakak dan sahabat Fanny Satria Akbar,SE dan Moli Sari,Sos yang telah memberikan bantuan moril maupun materil, semangat dan do a yang begitu besar kepada penulis. Tugas akhir ini di susun untuk melengkapi persyaratan dalam mencapai gelar Ahli Madya dalam Program Studi Diploma Tiga (III) Metrologi dan Instrumentasi Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah: PERANCANGAN ALAT UKUR KECEPATAN BENDA BERGERAK MENGGUANAKAN SENSOR INFRA RED BERBASIS ARDUINO UNO Penulis menyadari bahwa tersusunnya Tugas Akhir ini dari do a, perhatian,bimbingan,, motivasi dan dukungan berbagai pihak, sehingga dengan keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar besarnya kepada: 1. Bapak Dr. Krista Sebayang, M.Si, selaku Dekan Fakultas Matematika dan Pengetahuan Alam. 2. Ibu Dr. Diana A. Barus, M.Sc, selaku Ketua Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. 3. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi D3 Metrologi dan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. iii
4. Seluruh teman-teman D3 Metrologi dan Instrumentasi angkatan 2013 membantu penulis menyelesaikan tugas akhir. 5. Dan semua pihak yang telah membantu penulis namun tidak dapat disebutkan namanya satu-persatu. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini.semoga laporan ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca. Amin Yaa Rabbal alamin. Medan, Juli 2016 Penulis iv
PERANCANGAN ALAT UKUR KECEPATAN BENDA BERGERAK BERBASIS ARDUINO UNO ABSTRAK Sistem sensor infra merah terdiri dari LED infra merah dan fotodioda. Fotodioda merupakan detektor cahaya infra merah yang dibantu penguat transistor.dalam perancangan ini digunakan untuk mendeteksi kecepatan dan panjang benda.proses pengukuran kecepatan dan panjang pada benda bergerak diawali dengan benda melewati sensor infra merah. Fotodioda akan mengubah cahaya yang masuk menjadi tegangan, besaran tegangan akan masuk ke dalam rangkaian dan akan didapat keluaran logika sebagai masukan untuk mikrokontroler. Data yang masuk ke dalam mikrokontroler akan diproses dengan program yang sudah dibuat dengan menggunakan arduino uno. Dengan menggunakan rumus kecepatan dalam fisika yaitu jarak dibagi waktu maka hasil pengukuran akan tampil di dalam LCD 2x16. Pengukuran kecepatan benda dikalibrasi dengan menggunakan stopwatch sebagai penghitung waktu, kecepatan benda akan didapat dengan menggunakan rumus kecepatan, dengan asumsi jarak yang sudah ditentukan. Sedangkan panjangnya benda dikalibrasi dengan menggunakan penggaris.kesalahan pengukuran kecepatan mencapai 3.36% sedangkan kesalahan pengukuran panjang mencapai 2.59%.Secara keseluruhan perancangan alat pengukur kecepatan dengan sensor infra merah sudah berhasil direalisasikan dengan baik. Kata kunci :Inframerah, LED, Arduino uno, Kecepatan, LCD v
THE DESIGN TOOL VELO CITY MEASUREMENT OF MOVING OBJECTS BASED ARDUINO UNO ABSTRACT Infrared sensor system consists of an infrared LED and photo diode. Photo diode is an infrared light detector which assisted the transistor amplifier. In this scheme is used to detect the speed and length of objects. The process of detecting speed and length of an object started when an object passed through the infrared sensor. Photo diodes will transform the incoming light into a voltage, the amount of voltage going into the series and will get the logic output as input to the microcontroller. Data is entered into the microcontroller will be processed by the program that have made using CodeVision ATMega. Using the formula in physics is the distance divided by time, the result will appear on 2x16 LCD screen The measurements of speed are calibrated using a stopwatch as a timer, the speed of the object will be obtained by using the formula of speed, with the assumption of a designated distance. The length of objects are calibrated using a ruler. Measurement errors at speeds up to 3.36%, the length measurement error reaches 2.59%. Overall, The design of speed measuring device using infra red sensor is running good enough. Key word :Infrared, LED, Arduino uno, Speed, LCD vi
DAFTAR ISI Pengesahan... i Pernyataan... ii Penghargaan... iii Abstrak...v Abstrac... vi Daftar Isi... vii Daftra Tabel...x Dafar Gambar... xi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang...1 1.2 Perumusan Masalah...2 1.3 Batasan Masalah...2 1.4 Tujuan Penelitian...2 1.5 Manfaat Penelitian...2 1.6 Metodologi Penelitian...3 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 ARDUINO UNO...4 2.1.1 Input dan Output...7 2.1.2 Spesifikasi Arduino Uno...8 2.1.3 Software Arduino Uno...8 2.1.4 Bahasa Pemrograman Arduino Uno Berbasis Bahasa C...9 2.1.5 Mengitung Jarak...10 vii
2.1.6 Satuan Kecepatam...11 2.1.7 Gerak Lurus Beraturan...12 2.1.8 Gerak Lurus Berubah Beraturan...12 2.2 INFRARED...13 2.2.1 Pengrtian Infrared...14 2.2.2 Sistem Sensor Infra Red...14 2.2.3 Rangkaian Sederhana Sensor Infra Red...14 2.2.4 Prinsip Kerja sensor infra Red...14 2.3 PHOTODIODA...15 2.3.1 Pengertian Dioda...15 2.3.2 Primsip Kerja Photodioda...15 2.4 LCD( Liquid Cristal Display)...16 2.4.1 Pengrtian LCD...16 2.5 RESISTOR...17 2.5.1 Pengertian Resitor...17 BAB III PERANCANGAN SISTEM 3.1 PERANCANGAN BLOK DIAGRAM...18 3.2 PERANCANGAN RANGKAIAN SKEMATIK...19 3.3 RANGKAIAN SENSOR...20 3.4 Rangkaian Mikrokontroler Arduino Uno...21 3.5 FLOW CHART...22 viii
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1HASIL...29 4.2PEMBAHASAN DAN PENGUJIAN...30 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan...31 B. Saran...32 DAFTAR PUSTAKA... LAMPIRAN... ix
2.1 Ardiuno Uno 2.1.b Deskripsi Arduino Uno 4.1 tabel hasil pengujian DAFTAR TABEL x
DAFTAR GAMBAR Gambar 1 : 2.1 Ardiuno Uno 2.1.a Board Arduino Uno Gambar 2 : 2.1.3 Software Arduino Uno 2.1.3.a Tampilan IDE Arduino Uno Dengan Sebuak Sketch Gambar 3 : 2.1.7 Gerak Lurus Beraturan 2.1.7.a Sistem Kooridanat Kutub Dua Dimensi Gambar 4 : 2.2 Infrared 2.2.1.a Sitem Infrared Gambar 5 : 2.2.3 Rangkaian Sederhana Sensor Infrared 2.23.a Rangkaian Sederhana Sensor Infrared Gambar 6 : 2.3 Photodioda 2.3.a Photodioda Gambar 7 : 2.4 LCD 2.4.a LCD Gambar 8 : 2.5 Resistor 2.5.a Resistor Gambar 9 : 3.1 Perancangan Blok Diagram 3.1.1 Blok Diagram Gambar 10 : 3.2.1 Rangkaian Mikrokontroler Arduino Uno 3.2.1.a Skematik Arduino Uno Gambar 11 : 3.3 Rangkaian Resistor 3.3.1 Rangkaian Sensor Gambar 12 : 3.4 Rangkaian Keseluruhan Skematik 3.4.1 Keseluruhan Skematik Gambar 13 : 3.5 Flowcahrt 3.5.1 Flowchart xi