LOCAL POSITIONING SYSTEM MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK Oleh: Abraham Yoela Yuwono NIM : 612006015 Skripsi Untuk melengkapi syarat-syarat memperoleh Ijasah Sarjana Teknik Elektro FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA SALATIGA
LOCAL POSITIONING SYSTEM MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK Oleh: Abraham Yoela Yuwono NIM : 612006015 Skripsi ini telah diterima dan disahkan Sebagai salah satu persyaratan guna mencapai SARJANA TEKNIK ELEKTRO dalam Konsentrasi Teknik Elektronika FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA SALATIGA Disahkan oleh : Pembimbing I Pembimbing II Darmawan Utomo, M.Eng Tgl : Ir. F. Dalu Setiaji, M.T Tgl :
INTISARI Skripsi ini merealisasikan alat yang dapat menetukan posisi suatu benda dalam koordinat x,y,z di dalam ruang 3 dimensi dengan ukuran tertentu. Sistem ini terdiri dari beberapa modul yang terintegrasi. Modul pengirim sinyal yang diletakkan di empat titik sudut ruangan akan mengirim sinyal dengan urutan tertentu dikontrol oleh modul pengolah data. Sinyal diterima oleh modul kedua melalui modul penerima sinyal dan diteruskan ke modul sinkronisasi untuk diolah menjadi umpan balik dan dikirim menggunakan modul RF. Modul pengolah data akan menerima umpan balik dan akan melakukan proses penghitungan sehingga didapat posisi dalam koordinat x,y,z. Alat yang dirancang ini mampu memroses data untuk menentukan posisi dari empat maupun tiga titik acuan tanpa halangan dengan ralat terbesar kurang dari 5%. Dengan empat titik acuan didapat besarnya ralat rata-rata untuk posisi x, y, dan z sekitar 1% sedangkan bila menggunakan tiga titik acuan ralat rata-rata yang didapat untuk posisi x dan y sekitar 1% sedangkan untuk posisi z mendekati 2%. Alat ini dapat melakukan proses kalibrasi untuk jarak 1 meter. Waktu pemrosesan data yang dibutuhkan alat ini selama 0,79 detik untuk satu kali pemrosesan data. i
KATA PENGANTAR Penyelesaian skripsi ini, baik dalam penulisan dan pembuatan merupakan salah satu anugerah Bapa. Penulis memanjatkan syukur dan terima kasih kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala berkat yang terlimpah selama melalui langkah demi langkah dalam menyelesaikan pendidikan Sarjana ini. Skripsi yang jauh dari kata sempurna ini, penulis persembahkan juga sebagai rasa terima kasih penulis kepada orang-orang yang terkasih : Papa, Mama, Adik dan keluarga besar Yuwono; Bapak Darmawan Utomo, M.Eng., sebagai pembimbing I, Bapak Ir. F. Dalu Setiaji M.T., sebagai pembimbing II, dan Bapak Ir. Handoko, M.Eng., selaku Dekan Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro UKSW yang telah banyak membantu dalam penyelesaian skripsi ini; Kiki Apriliani Santoso serta temanteman MK dan pelayanan di Semarang-Salatiga untuk support yang luar biasa. Penulis memohon maaf tidak dapat mencantumkan seluruh nama yang telah memberi doa dan dukungan dalam penyelesaian tugas ini. Penulis hanya dapat berterima kasih atas segala pengorbanan dana, waktu, dan tenaga yang telah diberikan. Akhir kata, doa dan harapan penulis bagi semuanya: Tuhan Yesus memberkati kita semua. Many things that seem impossible now will be real tomorrow. Just believe everything is possible. Salatiga, Oktober 2011 Penulis, Abraham Yoela Yuwono ii
DAFTAR ISI Halaman INTISARI... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... iii DAFTAR GAMBAR... v DAFTAR TABEL... vii BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1. Tujuan... 1 1.2. Latar Belakang permasalahan... 1 1.3. Spesifikasi Alat... 7 1.4. Sistematika Penulisan... 8 BAB II DASAR TEORI... 10 2.1. Dasar Teori... 10 2.1.1. Mikrokontroler ATmega32... 10 2.1.2. Sensor Ultrasonik... 14 2.1.3. TRF-2.4G... 16 BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI... 18 3.1. Gambaran Umum Sistem... 18 3.2. Perancangan dan Realisasi Perangkat Keras... 18 3.2.1. Modul pengolah data... 18 3.2.2. Modul sinkronisasi... 21 3.2.3. Modul pengirim sinyal... 21 iii
3.2.4. Modul penerima sinyal... 23 3.2.5. Modul penampil... 25 3.2.6. Modul RF... 26 3.3. Perancangan dan Realisasi Perangkat Lunak... 28 BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS... 31 4.1. Pengujian Mikrokontroler... 31 4.2. Pengujian Modul Pengirim Sinyal... 33 4.3. Pengujian Modul Penerima Sinyal... 37 4.4. Pengujian I... 40 4.5. Pengujian II... 42 4.6. Pengujian III... 43 4.7. Pengujian IV... 45 4.8. Pengujian V... 46 BAB V PENUTUP... 47 5.1. Kesimpulan... 47 5.2. Saran Pengembangan... 47 DAFTAR PUSTAKA... 48 iv
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1.1. Penentuan posisi pada GPS berdasarkan irisan radius satelit.... 1 Gambar 1.2. Radius dari suatu transmitter/receiver.... 2 Gambar 1.3. Irisan dari radius dua transmitter/receiver.... 3 Gambar 1.4. Contoh peletakan transmitter dan receiver.... 3 Gambar 1.5. Penentuan posisi suatu benda terhadap 4 titik acuan.... 5 Gambar 1.6. Penentuan posisi suatu benda terhadap 3 titik acuan.... 5 Gambar 2.1. Diagram blok mikrokontroler ATmega32.... 11 Gambar 2.2. Susunan pin mikrokontroler ATmega32.... 12 Gambar 2.3. Sensor ultrasonik.... 16 Gambar 2.4.a. Modul TRF-2.4G.... 16 Gambar 2.4.b. Modul TRF-2.4G.... 17 Gambar 3.1. Diagram blok sistem secara keseluruhan.... 18 Gambar 3.2. Rangkaian modul pengolah data.... 19 Gambar 3.3. Reset... 20 Gambar 3.4. Rangkaian modul pengirim sinyal.... 22 Gambar 3.5. Konfigurasi pin dan typical operating circuit MAX232... 23 Gambar 3.6. Rangkaian modul penerima sinyal.... 23 Gambar 3.7. Modul penampil menggunakan LCD 16 2.... 25 Gambar 3.8. Modul RF.... 26 Gambar 3.9. Diagram alir pengiriman data TRF-2.4G.... 27 Gambar 3.10. Diagram alir penerimaan data TRF-2.4G.... 28 Gambar 3.11. Diagram alir untuk modul pengolah data.... 29 v
Gambar 3.12. Diagram alir untuk modul sinkronisasi.... 30 Gambar 4.1. Gelombang kotak 40 khz pada Port A bit 0 dan bit 1... 31 Gambar 4.2. Gelombang kotak 40 khz dari function generator... 32 Gambar 4.3. Hasil penggabungan keluaran dari Port A bit 0 dan bit 1... 32 Gambar 4.4. Gelombang kotak function generator dan mikrokontroler... 33 Gambar 4.5. Pin T1IN dan T2IN saat tidak diberi masukan... 34 Gambar 4.6. Hasil keluaran pada saat tidak ada masukan... 34 Gambar 4.7. Hasil keluaran saat mendapat masukan gelombang kotak 40 khz.. 35 Gambar 4.8. Hasil penggabungan keluaran dari T1OUT dan T2OUT... 35 Gambar 4.9. Hasil keluaran function generator dan modul pengirim sinyal... 36 Gambar 4.10. Sinyal yang diterima receiver ultrasonik... 36 Gambar 4.11. Sinyal penerimaan saat modul pengirim sinyal menjauh... 37 Gambar 4.12. Hasil penguatan saat tidak menerima sinyal... 38 Gambar 4.13. Hasil keluaran saat tidak menerima sinyal... 38 Gambar 4.14. Hasil penguatan saat menerima sinyal... 39 Gambar 4.15. Hasil keluaran saat menerima sinyal... 39 Gambar 4.16. Pengujian I... 40 Gambar 4.17. Pengujian II... 42 Gambar 4.18. Pengujian III... 44 vi
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1. Spesifikasi sensor ultrasonik.... 15 Tabel 2.2. Fungsi pin TRF-2.4G.... 17 Tabel 2.3. Mode uama TRF-2.4G.... 17 Tabel 4.1. Tabel hasil pembacaan.... 41 Tabel 4.2. Tabel Pengujian I... 41 Tabel 4.3. Tabel Pengujian II... 43 Tabel 4.4. Tabel Pengujian III... 44 vii