RANCANG BANGUN METAL DETECTOR PADA ROBOT PENDETEKSI LOGAM DI AIR TAWAR BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA16 LAPORAN AKHIR Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Oleh : MUTIARA MITA NAHIDAH 0612 3032 0952 POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2015 i
ii
iii
MOTTO As you sow, so shall you reap QS An Najm 53:39-41 Allah berfirman: Artinya: Bahwasannya seorang manusia tiada memperoleh selain apa yang telah diusahakannya. Bahwasannya usaha kelak akan diperlihatkan (kepadanya), kemudian akan diberi balasan kepadanya dengan balasan yang paling sempurna. Laporan Akhir ini kupersembahkan kepada: Kedua orang tuaku Papa dan Mama yang tiada henti mendo akan serta memberikan dukungan baik mental maupun moril. Kedua adikku beserta keluarga besarku yang selalu memberikan motivasi dan dukungan. Kedua Dosen Pembimbingku Bapak Abdurrahman, S.T., M.Kom dan Bapak Selamat Muslimin,S.T., M.Kom. Semua sahabat, teman dan juga rekan-rekanku Elektronika 2012 terkhusus EEB. Semua Dosen Teknik Elektronika yang selalu memberikan ilmu yang bermanfaat. ALMAMATERKU iv
ABSTRAK Rancang Bangun Metal Detector Pada Robot Pendeteksi Logam Di Air Tawar Berbasis Mikrokontroler Atmega16 (2015; 56 Halaman + 36 Gambar + 7 Tabel + Lampiran) MUTIARA MITA NAHIDAH TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA Laporan akhir ini bertujuan untuk menambah pengetahuan tentang robot bawah air jenis Remoted Operated Vehicles (ROV) dan Metal Detector. ROV adalah kendaraan yang gerakannya dikendalikan secara langsung oleh manusia melalui remote kontrol dari atas permukaan air. Sedangkan Metal Detector merupakan perangkat yang berfungsi untuk mengidentifkasi keberadaan suatu benda dengan bahan metal atau logam. Logam yang dapat di deteksi dengan rangkaian metal detektor ini adalah benda logam yang mengandung unsur besi atau dapat mempengaruhi medan magnet. Hal yang paling penting pada robot bawah air adalah sistem pengendalian dan bahan kedap air yang akan digunakan. Oleh sebab itu pada Laporan Akhir ini digunakan sistem kontrol dengan menggunakan kabel untuk memberikan instruksi pada robot bawah air. Untuk penggerak robot, digunakan 4 buah motor DC Underwater, sedangkan bahan penyusun kerangka robot terbuat dari pipa paralon untuk memanipulasi berat robot. Kata kunci : ROV (Remoted Operated Vehicles), Metal Detector, Logam. v
ABSTRAK Metal Detector Design on the Robot Metal Detectors in fresh water-based Microcontroller ATMega16 (2015; 56 Pages + 36 Pictures + 7 Tables + Appendix Figure) MUTIARA MITA NAHIDAH ELECTRICAL ENGINEERING ELECTRONIC ENGINEERING STATE POLYTECHNIC OF SRIWIJAYA This final report aims to increase knowledge about the robot under water kinds of Remoted Operated Vehicles (ROV) and Metal Detector. ROV is a vehicle whose movement controlled directly by human beings through remote control from above the surface of water. While metal detector is a device that serves to identify the existence of an object with metal or metallic material.metal that can be in the detection of metal detector with a series of metal objects containing this is the element of iron or can affect a magnetic field. The most important in the underwater robot is control system and waterproof material that will be used. Therefore on a final report is used a control system with using a cable to give instruction to the underwater robot. For diving the robots, using 4 pieces of motor dc underwater, while building blocks the framework of the robot material made from a pipe paralon to manipulate the weight of the robot. Keywords: ROV (Remoted Operated Vehicles), Metal Detector, Logam. vi
KATA PENGANTAR Puji dan Syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas rahmat dan hidayah-nya jualah laporan akhir ini dapat diselesaikan. Shalawat dan Salam penulis limpahkan kepada Nabi Muhammad SAW yang merupakan suri tauladan bagi seluruh umat. Dalam Laporan Akhir ini penulis membahas tentang Rancang Bangun Metal Detector Pada Robot Pendeteksi Logam Di Air Tawar Berbasis Mikrokontroler ATMega16. Pada penyusunan Laporan Akhir ini penulis banyak menerima bantuan dari berbagai pihak berupa bimbingan, saran dan do a yang bermanfaat. Penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada Bapak : 1. Abdurrahman, ST.,Mkom., selaku Dosen Pembimbing I 2. Selamat Muslimin,S.T., M.Kom., selaku Dosen Pembimbing II Yang telah memberikan banyak bimbingan dan masukan yang sangat membantu penulis dalam menyelesaikan Laporan Akhir ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang turut serta membantu penyelesaian Laporan Akhir ini, diantaranya : 1. Allah SWT. Yang telah memberi rahmat, hidayah, kesehatan, keselamatan serta kesabaran dan kekuatan sehingga penulis bisa menyelesaikan Laporan Akhir ini dengan baik. 2. Bapak RD. Kusumanto, S.T.,M.M., selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya. 3. Bapak Ir. Ali Nurdin, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya. 4. Bapak Ir. Siswandi, M.T., selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya. 5. Bapak Yudi Wijanarko, S.T.,M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya. vii
6. Bapak / Ibu Dosen lainnya dan Bapak / Ibu Teknisi Laboratorium Teknik Elektronika dan Bapak / Ibu Staff Jurusan Teknik Elektro yang telah membantu dalam penyelesaian Laporan Akhir ini. 7. Kedua Orang Tua, Ayah dan Ibunda yang selalu dengan tulus mendo akan. 8. Keluarga dan kerabat terdekat yang turut memberikan motivasi. 9. Teman-teman seperjuanganku (Kelas EEB, EEA, EB, EA). 10. Serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu. Penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan dan keterbatasan dalam penyusunan Laporan Akhir ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran dari semua pihak demi penyempurnaan Laporan Akhir ini. Akhir kata, semoga Allah SWT senantiasa melimpahkan berkat, rahmat dan hidayah- Nya kepada kita semua dan semoga kita selalu dalam lindungan-nya. Penulis mengharapkan semoga Laporan Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua, khususnya pada Program Studi Teknik Elektronika. Palembang, Juni 2015 Penulis viii
DAFTAR ISI LEMBAR JUDUL... i LEMBAR PENGESAHAN... ii LEMBAR KEASLIAN... iii MOTTO... iv ABSTRAK... v KATA PENGANTAR... vii DAFTAR ISI... ix DAFTAR TABEL... xii DAFTAR GAMBAR... xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Perumusan Masalah... 2 1.3 Pembatasan Masalah... 2 1.4 Tujuan dan Manfaat... 2 1.4.1 Tujuan... 2 1.4.2 Manfaat... 2 1.5 Metodelogi Penulisan... 3 1.6 Sistematika Penulisan... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Robot Bawah Air... 5 2.1.1 Power Supply... 5 2.1.2 Mikrokontroler ATMega16... 7 2.1.3 Bahasa Pemograman Pada Mikrokontroler... 9 2.1.4 Motor DC Underwater... 10 2.1.5 Kamera... 12 2.1.6 Remote Control... 14 2.1.7 Motor Servo... 15 2.2 Metal Detector... 16 2.2.1 Klasifikasi Jenis Logam... 18 ix
2.2.2 Oscilator... 23 2.2.3 Transmitter-Receiver TX-RX2B... 24 2.2.4 Optocoupler... 27 2.2.5 Coil... 27 2.2.6 Batang Ferit... 28 2.2.7 Magnet... 28 2.2.8 Buzzer... 30 2.2.9 Hukum Archimedes... 30 2.2.10 Gaya Lorentz... 31 2.2.11 Induksi... 33 BAB III RANCANG BANGUN 3.1 Tujuan Perancangan... 34 3.2 Diagram Blok... 34 3.3 Perancangan Hardware... 36 3.3.1 Perancangan Elektronik... 36 3.3.1.1 Rangkaian Power Supply... 37 3.3.1.2 Ragkaian Sistem Minimum... 37 3.3.1.3 Rangkaian Driver Motor L298... 39 3.3.1.4 Rangkaian Driver Motor Relay... 39 3.3.1.5 Motor Servo... 40 3.3.1.6 Metal Detector... 41 3.3.1.7 Rangkaian LED... 42 3.3.1.8 Rangkaian TX-RX2B... 43 3.3.2 Perancangan Mekanik... 44 3.4 Perancangan Software... 46 3.4.1 Perancangan Program... 46 3.4.2 Diagram Alir... 48 BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Umum... 49 4.2 Tujuan Pengukuran... 49 4.3 Alat-alat Pendukung Pengukuran... 50 x
4.4 Titik Uji Pengukuran... 51 4.5 Analisa Hasil Pengukuran... 54 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 55 5.2 Saran... 55 DAFTAR PUSTAKA... 56 LAMPIRAN xi
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Rekomendasi pemakaian jenis dan klasifikasi logam... 19 Tabel 2.2 Sifat baja yang dipengaruhi campuran logam lain... 20 Tabel 2.3 Macam-macam logam ferro dan kegunaannya... 21 Tabel 2.4 Contoh logam non ferro... 23 Tabel 4.1 Jarak deteksi metal detector... 51 Tabel 4.2 Tegangan masuk (Vin) dan tegangan keluar (Vout) pada receiver metal detector... 52 Tabel 4.3 Titik uji pada transmitter dengan dua kondisi... 52 xii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Switch Mode Power Supply DC output 12V 3A... 7 Gambar 2.2 Switch Mode Power Supply DC output 12V 10A... 7 Gambar 2.3 40 Pin ATMega 16... 8 Gambar 2.4 Motor DC Pompa Air... 11 Gambar 2.5 Bagian-bagian Motor DC... 12 Gambar 2.6 Kamera JMK JK 307A... 13 Gambar 2.7 Remote Control... 15 Gambar 2.8 Motor Servo... 16 Gambar 2.9 Metal Detector... 18 Gambar 2.10 TX/RX 2B... 25 Gambar 2.11 Bagian-bagian Optocoupler... 27 Gambar 2.12 Batang Ferit... 28 Gambar 2.13 Kutub Magnet... 29 Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian... 35 Gambar 3.2 Diagram Blok Metal Detector... 36 Gambar 3.3 Rangkaian Power Supply... 37 Gambar 3.4 Rangkaian Sistem minimum... 38 Gambar 3.5 Tata letak komponen sistem minimum... 38 Gambar 3.6 Layout Sistem minimum... 38 Gambar 3.7 Rangkaian driver motor... 39 Gambar 3.8 Rangkaian driver motor relay... 40 Gambar 3.9 Motor servo... 40 Gambar 3.10 Skema Rangkaian Metal Detector... 41 Gambar 3.11 Tata Letak Komponen Metal Detector... 41 Gambar 3.12 Layout Metal Detector... 42 Gambar 3.13 Rangkaian LED... 42 Gambar 3.14 Rangkaian Modul TX2B... 43 Gambar 3.15 Rangkaian Modul RX2B... 43 xiii
Gambar 3.16 Desain dan ukuran robot pendeteksi logam... 44 Gambar 3.17 Desain robot tampak depan... 45 Gambar 3.18 Desain robot tampak samping... 45 Gambar 3.19 Desain robot tampak bawah... 45 Gambar 3.20 Diagram Alir Metal Detector... 48 Gambar 4.1 Grafik jarak deteksi metal detector... 52 Gambar 4.2 Transmitter saat mendeteksi logam... 53 Gambar 4.3 Transmitter tidak mendeteksi logam... 53 xiv