Pendeteksi Benturan Keras pada Pengiriman Barang Mudah Rusak Akibat Benturan Oleh: Karel Marthinus Manufandu NIM : 612004038 Skripsi Untuk melengkapi syarat-syarat memperoleh Ijasah Sarjana Teknik Elektro Kosentrasi Teknik Elektronika FAKULTAS TEKNIK ELEKTRONIKA DAN KOMPUTER UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA SALATIGA
INTISARI Didalam tugas akhir ini dirancang suatu alat pendeteksi benturan pada pengiriman barang mudah rusak akibat benturan. Alat ini terdiri dari satu modul accelerometer sebagai sensor pengukur magnitudo percepatan benturan, satu modul digital signal controller sebagai pengolah isyarat keluaran accelerometer, sebuah program aplikasi desktop sebagai media penampil data magnitudo percepatan benturan dan waktu kejadian benturan. Alat yang dibuat masih merupakan prototype dari sebuah alat yang digunakan untuk mendeteksi tingkat benturan yang terjadi selama masa pengiriman barang. Alat yang dibuat belum melalui proses pengkalibrasian untuk satuan magnitudo percepatan yang dideteksi karena ketidaktersediaan alat pengkalibrasi yang dapat digunakan untuk mengkalibrasi tingkatan magnitudo percepatan tersebut. Alat yang dibuat mampu mendeteksi benturan dengan tingkat magnitudo yang melebihi nilai ambang magnitudo yang sudah diatur sebelumnya. i
KATA PENGANTAR Puji dan Syukur Kepada Tuhan Yesus Kristus yang telah menyertai penulis dalam penyelesaian tugas akhir ini baik dalam masa penulisan maupun dalam masa pembuatan alat, sehingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik sebagai syarat untuk menyelesaikan studi Strata 1 di Fakultas Teknik Elektro dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana. Pada kesempatan ini juga, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak, antara lain: 1. Kepada ayahanda Nelles Menufandu dan ibunda Siti Suwarni yang sudah bersusah payah mendukung baik dari sisi materi dan doa dari awal masa perkuliahan sampai dengan waktu kelulusan. 2. Kakak Bastian Samuel Menufandu yang sudah mendukung selama masa perkuliahan. 3. Adik Novi Mutiara Sani yang juga ikut mendukung dalam doa. 4. Tante Martha Menufandu dan keluarga yang telah membantu banyak selama masa perkuliahan saya. 5. Bapak Ir. Lukas B.S, M.Sc serta Bapak Deddy Susilo, S.T. yang telah membimbing, mengkoreksi, memberikan saran dan memberikan perhatian kepada penulis selama pembuatan skripsi ini. 6. Bapak Ir. Handoko, M.Eng., selaku Dekan Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro UKSW. 7. Kepada seluruh karyawan TU yang sudah membantu didalam proses pengurusan skripsi saya. ii
8. Kepada rekan-rekan teknik elektro 2004 yang telah memberikan perhatian yang cukup berarti selama perkuliahan. Bayu Widi Sasongko, Jeimy OP, Surya A, Obho, Daniel, DK, Lintang S, Iwan, Trisangadi, Yosafat Suryotomo, Pak dhe, Pak che, Ari. 9. Teman-teman lab skripsi yang ikut membantu, menolong, memberikan ide dan saran dalam mengerjakan skripsi ini. Akhir kata, penulis menyadari bahwa masih terdapat banyak kekurangan dalam skripsi ini, oleh sebab itu kritik dan saran yang membangun dari para pembaca sangat diharapkan. Dengan demikian semoga penulisan skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua dan terima kasih atas perhatiannya. Salatiga, 10 Januari 2012 Karel Marthinus Manufandu iii
DAFTAR ISI halaman INTISARI... i KATA PENGANTAR.. ii DAFTAR ISI iv DAFTAR GAMBAR... vi DAFTAR TABEL. viii BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1. Latar Belakang...... 1 1.2. Batasan Masalah 2 1.3. Sistematika Penulisan.... 3 BAB II DASAR TEORI... 5 2.1 Sistem Pendeteksi Benturan.. 5 2.2 Accelerometer MMA7260Q 10 2.3 Digital Signal Controller (DSC) MC56F8013. 14 2.3.1. Fasilitas yang dimiliki oleh Digital Signal Controller MC56F8013. 15 2.3.2. Pin-pin General Purpose Input/Ouput (GPIO)... 16 2.3.3. Pengubah Analog ke Digital (ADC) DSC MC56F8013. 18 2.3.4. Modul Timer 19 2.4 Modul Pewaktu PCF8583. 20 BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ALAT. 21 3.1 Perancangan dan Realisasi Perangkat Keras. 22 iv
3.1.1. Modul Accelerometer..... 22 3.1.2. Modul Tombol Tekan..... 24 3.1.3. Modul Mikrokontroler.... 26 3.1.4. Modul Real Time Clock.. 27 3.1.5. Modul Digital Signal Controller 29 3.1.5.1. Modul Catu Daya... 29 3.1.5.2. Modul DSC MC56F8013... 30 3.1.5.3. Daughter Card... 32 3.2 Perancangan dan Realisasi Perangkat Lunak Sistem 32 3.2.1. Perangkat Lunak Pendeteksi Benturan... 34 3.2.1.1. Pemrograman ADC pada MC56F8013.. 37 3.2.2.2 Pemrograman Penyimpanan Data Waktu dan Benturan. 38 3.2.2. Pemrograman Software Aplikasi Desktop.. 41 BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA... 44 4.1 Hasil Pengujian Modul Accelerometer MMA7260Q.... 44 4.2 Pengujian Pin Masukan dan Keluaran BOARD DEMO56F8013-EE 47 4.3 Software Aplikasi Desktop Bagian Penerima 48 4.3.1 Pengujian Masukan Data Serial.. 49 4.3.2 Pengujian Tombol Start untuk Capture Data.. 51 4.4 Pengujian Alat Pendeteksi Benturan.. 52 BAB IV PENUTUP.... 54 5.1 Kesimpulan 54 5.2 Saran Pengembangan. 55 v
DAFTAR GAMBAR halaman Gambar 2.1. Penempatan modul sistem pendeteksi benturan 6 Gambar 2.2. Isyarat percepatan hasil keluaran accelerometer... 7 Gambar 2.3. Isyarat percepatan setelah melalui filter Median... 8 Gambar 2.4. Isyarat percepatan setelah melalui filter FIR lolos atas. 8 Gambar 2.5. Nilai rerata integral magnitudo dari isyarat percepatan 9 Gambar 2.6. Model fisik sederhana dari g-sel. 11 Gambar 2.7. Konfigurasi pin accelerometer MMA7260Q.. 12 Gambar 2.8. Pin-pin DSC MC56F8013 dikelompokkan sesuai fungsinya 16 Gambar 2.9. Blok diagram fungsional ADC MC56F8013.. 18 Gambar 2.10. Konfigurasi pin PCF8583.. 20 Gambar 3.1. Blok diagram sistem 21 Gambar 3.2. Modul accelerometer MMA7260Q 23 Gambar 3.3. Untai modul tombol tekan. 25 Gambar 3.4. Modul tombol tekan 26 Gambar 3.5. Untai keseluruhan modul mikrokontroler ATMega16 26 Gambar 3.6. Untai Modul real time clock 27 Gambar 3.7. Untai modul mikrokontroler dan real time clock calendar 28 Gambar 3.8. Board DEMO56F8013-EE.. 29 Gambar 3.9. Modul catu daya board DEMO56F8013-EE.. 29 Gambar 3.10. Modul DSC MC56F8013.. 30 Gambar 3.11. Filter untuk catu daya ADC.. 31 vi
Gambar 3.12. Daughter card board DEMO56F8013.. 32 Gambar 3.14. Diagram alir perangkat lunak sistem 33 Gambar 3.15. Diagram alir Mode Pengaturan Nilai Ambang 34 Gambar 3.16. Pengaturan melalui CodeWizardAVR 39 Gambar 3.17. Tampilan software aplikasi desktop bagian penerima.. 42 Gambar 3.18. Tampilan program untuk penyimpanan data.. 43 Gambar 4.1. Penempatan posisi accelerometer saat pengukuran 45 Gambar 4.2. Hasil pengujian pin masukan dan keluaran BOARD DEMO56F8013-EE... 48 Gambar 4.3. Tampilan pengaturan jalur komunikasi serial. 49 Gambar 4.4. Pengujian tombol untuk menyimpan data... 55 Gambar 4.5. Isi dari file CaptureData.txt 52 Gambar 4.6. Gambar 4.6. Isi data yang tersimpan pada memori. 53 vii
DAFTAR TABEL halaman Tabel 2.1. Fungsi pin-pin accelerometer MMA7260.. 13 Tabel 2.2. Pasangan pemilihan g-select... 14 Tabel 2.3. Fungsi-fungsi pin DSC MC56F8013.. 17 Tabel 2.4. Fungsi-fungsi pin PCF8583 20 Tabel 3.1. Konfigurasi kaki pin-pin modul accelerometer MMA7260Q 24 Tabel 3.2. Konfigurasi pin modul mikrokontroler ATMega16 27 Tabel 4.1. Hasil pengukuran tegangan keluaran accelerometer MMA7260Q 45 viii