Perancangan Sistem Radar Pendeteksi Objek Menggunakan Sensor Ultrasonik Berbasis Arduino Uno

(1)

DAFTAR PUSTAKA

Agfianto Eko Putra, 2002, ”Belajar Mikrokontroler AT89S51/52/653 Teori danAplikasi”, Edisi 2, Yogyakarta : Penerbit Gava Media.

Agfianto Eko Putra, 2002, ”Teknik Antarmuka Komputer, Konsep dan Aplikasi”,

Edisi 1, Yogyakarta : Graha Ilmu.

Charles L. Philips, Royce D. Harbor, Sistem Kontrol, Penerbit PT Prenhallindo, Jakarta,

http://www.elangsakti.com/2015/05/sensor-ultrasonik.html

http://www.aisi555.com/2011/07/mengenal-project-board-atau-bread-board.html http://ecadio.com/belajar-dan-mengenal-arduino-mega

(2)

BAB 3

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN

3.1. Diagram Blok Sistem

Arduino uno Sensor UltraSonic

Power Supply

Motor Servo

(3)

3.1.1. Fungsi-fungsi diagram blok

1. Blok Sensor Ultrasonic sebagai pendeteksi adanya halangan 2. Blok Supply sebagaisumbertegangan ke mikrokontroler dan sensor 3. Block arduino sebagai otak dari system yang memproses data dari

sensor dan dikrim ke PC

4. Blok motor servo sebagai penggerak radar 90 derajat 5. Blok PC sebagai tampilan data dari sensor berupa radar

3.2. Rangkaian Arduino uno

(4)

Arduino Uno adalah papan sirkuit berbasis mikrokontroler ATmega328. IC (integrated circuit) ini memiliki 14 input/output digital (6 output untuk PWM), 6 analog input, resonator kristal keramik 16 MHz, Koneksi USB, soket adaptor, pin header ICSP, dan tombol reset.

Hal inilah yang dibutuhkan untuk mensupport mikrokontrol secara mudah terhubung dengan kabel power USB atau kabel power supply adaptor AC ke DC atau juga battery.

Arduino Uno berbeda dari semua board mikrokontrol diawal-awal yang tidak menggunakan chip khusus driver FTDI USB-to-serial. Sebagai penggantinya penerapan USB-to-serial adalah ATmega16U2 versi R2 (versi sebelumnya ATmega8U2). Versi Arduino Uno Rev.2 dilengkapi resistor ke 8U2 ke garis ground yang lebih mudah diberikan ke mode DFU.

3.3. Rangkaian sensor ultrasonic

(5)

Sensor ultrasonik terdiri dari 4 kaki vcc, trigger, data dan gnd. Pada rangkaian diatas sensor ultrasonic hanya membutuhkan 2 pin untuk dihubungkan ke arduino, sedangkan 2 pin lagi kebutuhan suplay.

3.4. Rangkaian Power Supply

Gambar 3.4. rangkaian Power supply

Untuk mempermudah perancangan alat, pada rangkaian saya ini menggunakan power supply 12 volt yang telah ada dipasaran. Tetapi mikrokontroler hanya membutuhkan tegangan 5 volt. Jadi untuk menstabilkan tegangan yaitu menggunakan IC7805 yang berfungsi untuk menjaga tegangan 5 volt.

(6)

3.5. Pengujian Komunikasi data PC

Gambar 3.5. Pengujian arduino ke PC

Komunikasi serial adalah komunikasi yang pengiriman datanya per-bit secara berurutan dan bergantian. Komunikasi ini mempunyai suatu kelebihan yaitu hanya membutuhkan satu jalur dan kabel yang sedikit dibandingkan dengan komunikasi paralel.

Pada prinsipnya komunikasi serial merupakan komunikasi dimana pengiriman data dilakukan per bit sehingga lebih lambat dibandingkan komunikasi parallel, atau dengan kata lain komunikasi serial merupakan salah satu metode komunikasi data di mana hanya satu bit data yang dikirimkan melalui seuntai kabel pada suatu waktu tertentu.

(7)

Start

inisialisasi

Motor Servo bergerak

Kirim data ke PC

Selesai Deteksi jarak 3.6. Flowchat Sistem

(8)

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Pengujian rangkaian Arduino uno

Pengujian sistem arduino uno dilakukan dengan memprogram sistem arduino uno untuk membuat Pin.13 menjadi nilai positif negative 0 dan 1 yang diulang ulang dengan delay 100 ms. kemudian keluaran tegangan dari Pin.13 akan diukur dengan avometer.

Pengujian sistem arduino uno ini untuk memastikan bahwa sistem arduino yang digunakan pada penelitian ini tidak rusak. Sehingga program yang ditanamkan pada microcontroller mampu untuk mengontrol suhu dan kelembaban ruang seperti yang diharapkan.

Untuk pengujian arduino dapat digunaka program standar sebagai berikut void setup() {

pinMode(13, OUTPUT);

}

void loop() {

digitalWrite(13, HIGH);

delay(1000);

digitalWrite(13, LOW);

delay(1000);

}

Dan kemudian untuk mengupload program, menggunakan tool upload pada arduino. Apabila pin 13 atau bisa di lihat pada led yang telah disediakan

(9)

pada arduino, akan terlihat led akan hidup dan mati selama 1 detik dan berulang ulang. Pengujian ini bertujuan untuk mengertahui arduino dapat digunakan dengan baik atau tidak.

4.2. Pengujian sensor ultrasonic

Pada sensor ultrasonik, gelombang ultrasonik dibangkitkan melalui sebuah alat yang disebut dengan piezoelektrik dengan frekuensi tertentu. Piezoelektrik ini akan menghasilkan gelombang ultrasonik (umumnya berfrekuensi 40kHz) ketika sebuah osilator diterapkan pada benda tersebut. Secara umum, alat ini akan menembakkan gelombang ultrasonik menuju suatu area atau suatu target. Setelah gelombang menyentuh permukaan target, maka target akan memantulkan kembali gelombang tersebut. Gelombang pantulan dari target akan ditangkap oleh sensor, kemudian sensor menghitung selisih antara waktu pengiriman gelombang dan waktu gelombang pantul diterima.

Pengujian sensor ini yaitu dengan program sebagai berikut #define trigPin 8

#define echoPin 10

void setup() {

Serial.begin (9600);

pinMode(trigPin, OUTPUT);

pinMode(echoPin, INPUT);

}

(10)

long duration, distance;

digitalWrite(trigPin, LOW); // Added this line

delayMicroseconds(2); // Added this line

digitalWrite(trigPin, HIGH);

delayMicroseconds(10); // Added this line

digitalWrite(trigPin, LOW);

duration = pulseIn(echoPin, HIGH);

distance = (duration/2) / 29.1;

Serial.print(distance);

Serial.println(" cm");

delay(500);

}

4.3. Pengujian Motor Servo

Motor servo dikendalikan dengan memberikan sinyal modulasi lebar pulsa (Pulse Wide Modulation / PWM) melalui kabel kontrol. Lebar pulsa sinyal kontrol yang diberikan akan menentukan posisi sudut putaran dari poros motor servo. Sebagai contoh, lebar pulsa dengan waktu 1,5 ms (mili detik) akan memutar poros motor servo ke posisi sudut 90⁰. Bila pulsa lebih pendek dari 1,5 ms maka akan berputar ke arah posisi 0⁰ atau ke kiri (berlawanan dengan arah jarum jam), sedangkan bila pulsa yang diberikan lebih lama dari 1,5 ms maka poros motor servo akan berputar ke arah posisi 180⁰ atau ke kanan (searah jarum jam).

(11)

Gambar 4.1 Gambar pengujian motor servo

Dengan program sebagai berikut. #include <Servo.h>

Servo myservo;

// create servo object to control a servo

int pos = 0; // variable to store the servo position

void setup() {

myservo.attach(9);

// attaches the servo on pin 9 to the servo object

}

void loop() {

for (pos = 0; pos <= 180; pos += 1) {

// goes from 0 degrees to 180 degrees

// in steps of 1 degree

myservo.write(pos);

(12)

delay(15);

// waits 15ms for the servo to reach the position

}

for (pos = 180; pos >= 0; pos -= 1) {

// goes from 180 degrees to 0 degrees

myservo.write(pos);

// tell servo to go to position in variable 'pos'

delay(15);

// waits 15ms for the servo to reach the position

}

4.4. Pengujian rangkaian arduino ke PC

Komunikasi serial di sini adalah komunikasi menggunakan protokol UART/USART (Universal Synchronous/Asynchronous Receiver Transmitter). Protokol ini dapat digunakan sebagai antarmuka antara arduino dan perangkat lainnya. Protokol komunikasi serial (UART) itu sendiri menggunakan dua buah jalur sinyal untuk berkomunikasi, yaitu jalur sinyal Rx (receiver) untuk menerima data dan jalur sinyal Tx (transmitter) untuk mengirimkan data. Setiap development board arduino memiliki setidaknya satu buah port serial untuk melakukan komunikasi menggunakan protokol UART dan bekerja pada tegangan 5V (kecuali arduino Due yang bekerja pada tegangan 3.3V) sehingga Anda tidak dapat langsung menghubungkan serial port pada arduino ke serial port RS232 pada komputer karena serial port RS232 pada komputer bekerja pada tegangan 12V sehingga dapat merusak arduino jika dihubungkan secara langsung.

(13)

Pengujian rangkaian tersebut yaitu dengan memprogram arduino kemudian data akan ditampilkan pada PC, berikut adalah program yang akand didownload pada arduino.

void setup() {

// initialize serial at 9600 bits per second:

Serial.begin(9600);

}

// the loop routine runs over and over again forever:

void loop() {

Serial.println(“tes serial”); delay(1);

// delay in between reads for stability

}

4.5. Pengujian keseluruhan Program arduino

#include <Servo.h>

Servo leftRightServo; // set a variable to map the

servo

int leftRightPos = 0; // set a variable to store the

servo position

const int numReadings = 5; // set a variable for the

number of readings to take

(14)

int total = 0; // the total of all readings

int average = 0; // the average

int echoPin = 8; // the SRF05's echo pin

int initPin = 10; // the SRF05's init pin

unsigned long pulseTime = 0;

// variable for reading the pulse

unsigned long distance = 0;

// variable for storing distance

void setup() {

leftRightServo.attach(9);

// make the init pin an output:

pinMode(initPin, OUTPUT);

// make the echo pin an input:

pinMode(echoPin, INPUT);

// initialize the serial port:

Serial.begin(9600);

}

void loop() {

for (leftRightPos = 0; leftRightPos < 180;

leftRightPos++) {

// going left to right.

(15)

for (index = 0; index <= numReadings; index++) {

// take x number of readings from the sensor and

average them

digitalWrite(initPin, LOW);

delayMicroseconds(10);

digitalWrite(initPin, HIGH);

// send signal

delayMicroseconds(10);

// wait 50 microseconds for it to return

digitalWrite(initPin, LOW);

// close signal

pulseTime = pulseIn(echoPin, HIGH);

// calculate time for signal to return

distance = pulseTime / 58;

// convert to centimetres

total = total + distance;

// update total

delay(1);

}

average = total / numReadings;

// create average reading

if (index >= numReadings) {

// reset the counts when at the last item of the array

index = 0;

(16)

}

if (average > 300) {average = 300;}

Serial.print("X");

// print leading X to mark the following value as

degrees

Serial.print(leftRightPos);

// current servo position

Serial.print("V");

// preceeding character to separate values

Serial.println(average);

// average of sensor readings

}

for (leftRightPos = 180; leftRightPos > 0;

leftRightPos--) {

// going right to left

leftRightServo.write(leftRightPos);

for (index = 0; index <= numReadings; index++) {

digitalWrite(initPin, LOW);

delayMicroseconds(10);

digitalWrite(initPin, HIGH);

delayMicroseconds(10);

digitalWrite(initPin, LOW);

pulseTime = pulseIn(echoPin, HIGH);

(17)

total = total + distance;

delay(1);

}

average = total / numReadings;

if (index >= numReadings) {

index = 0;

total = 0;

}

if (average > 300) {average = 300;}

Serial.print("X");

Serial.print(leftRightPos);

Serial.print("V");

Serial.println(average);

}

Program processing

import processing.serial.*;// import serial library

Serial arduinoport; // declare a serial port

float x, y; // variable to store x and y

co-ordinates for vertices

int radius = 350; // set the radius of objects

int w = 300; // set an arbitary width value

int degree = 0; // servo position in degrees

(18)

int motion = 0;

// value to store which way the servo is panning

int[] newValue = new int[181];

// create an array to store each new sensor value for

each servo position

int[] oldValue = new int[181];

// create an array to store the previous values.

PFont myFont;

// setup fonts in Processing

int radarDist = 0;

// set value to configure Radar distance labels

int firstRun = 0;

// value to ignore triggering motion on the first 2

servo sweeps

/* create background and serial buffer */

void setup(){

// setup the background size, colour and font.

size(750, 450);

background (0); // 0 = black

myFont = createFont("verdana", 12);

textFont(myFont);

// setup the serial port and buffer

arduinoport = new Serial(this, Serial.list()[0], 9600);

}

(19)

void draw(){

fill(0);

// set the following shapes to be black

noStroke();

// set the following shapes to have no outline

ellipse(radius, radius, 750, 750);

// draw a circle with a width/ height = 750 with its

center position (x and y) set by the radius

rectMode(CENTER);

// set the following rectangle to be drawn around its

center

rect(350,402,800,100);

// draw rectangle (x, y, width, height)

if (degree >= 179) {

// if at the far right then set motion = 1/ true we're

about to go right to left

motion = 1;

// this changes the animation to run right to left

}

if (degree <= 1) {

// if servo at 0 degrees then we're about to go left to

right

motion = 0;

// this sets the animation to run left to right

(20)

strokeWeight(7);

// set the thickness of the lines

if (motion == 0) {

// if going left to right

for (int i = 0; i <= 20; i++) {

// draw 20 lines with fading colour each 1 degree

stroke(0, (10*i), 0);

// set the stroke colour (Red, Green, Blue) base

line(radius,radius, radius +

cos(radians(degree+(180+i)))*w, radius +

sin(radians(degree+(180+i)))*w);

// line(start x, start y, end x, end y)

}

} else {

// if going right to left

for (int i = 20; i >= 0; i--) {

// draw 20 lines with fading colour

stroke(0,200-(10*i), 0);

// using standard RGB values, each between 0 and 255

line(radius,radius,radius+cos(radians(degree+(180+i)))*

w,radius + sin(radians(degree+(180+i)))*w);

}

noStroke();

(21)

fill(0,50,0);

// set the fill colour of the shape (Red, Green, Blue)

beginShape();

// start drawing shape

for (int i = 0; i < 180; i++) {

// for each degree in the array

x = radius + cos(radians((180+i)))*((oldValue[i]));

// create x coordinate

y = radius + sin(radians((180+i)))*((oldValue[i]));

// create y coordinate

vertex(x, y);

// plot vertices

}

endShape();

// end shape

fill(0,110,0);

beginShape();

for (int i = 0; i < 180; i++) {

x = radius + cos(radians((180+i)))*(newValue[i]);

y = radius + sin(radians((180+i)))*(newValue[i]);

vertex(x, y);

}

endShape();

/* average */

(22)

beginShape();

for (int i = 0; i < 180; i++) {

x=radius+cos(radians((180+i)))*((newValue[i]+oldValue[i

])/2);

// create average

y=radius+sin(radians((180+i)))*((newValue[i]+oldValue[i

])/2);

vertex(x, y);

}

endShape();

if (firstRun >= 360) {

stroke(150,0,0);

strokeWeight(1);

noFill();

for (int i = 0; i < 180; i++) {

if (oldValue[i] - newValue[i] > 35 || newValue[i] -

oldValue[i] > 35) {

x = radius + cos(radians((180+i)))*(newValue[i]);

y = radius + sin(radians((180+i)))*(newValue[i]);

ellipse(x, y, 10, 10);

}

for (int i = 0; i <=6; i++){

(23)

strokeWeight(1);

stroke(0, 255-(30*i), 0);

ellipse(radius, radius, (100*i), (100*i));

fill(0, 100, 0);

noStroke();

text(Integer.toString(radarDist+50), 380,

(305-radarDist), 50, 50);

radarDist+=50;

}

radarDist = 0;

/* draw the grid lines on the radar every 30 degrees

and write their values 180, 210, 240 etc.. */

for (int i = 0; i <= 6; i++) {

strokeWeight(1);

stroke(0, 55, 0);

line(radius, radius, radius +

cos(radians(180+(30*i)))*w, radius +

sin(radians(180+(30*i)))*w);

fill(0, 55, 0);

noStroke();

if (180+(30*i) >= 300) {

text(Integer.toString(180+(30*i)), (radius+10) +

cos(radians(180+(30*i)))*(w+10), (radius+10) +

sin(radians(180+(30*i)))*(w+10), 25,50);

(24)

text(Integer.toString(180+(30*i)), radius +

cos(radians(180+(30*i)))*w, radius +

sin(radians(180+(30*i)))*w, 60,40);

}

/* Write information text and values. */

noStroke();

fill(0);

rect(350,402,800,100);

fill(0, 100, 0);

text("Degrees: "+Integer.toString(degree), 100, 380,

100, 50); // use Integet.toString to convert

numeric to string as text() only outputs strings

text("Distance: "+Integer.toString(value), 100, 400,

100, 50); // text(string, x, y, width, height)

text("Radar screen code ", 540, 380, 250, 50);

fill(0);

rect(70,60,150,100);

fill(0, 100, 0);

text("Screen Key:", 100, 50, 150, 50);

fill(0,50,0);

rect(30,53,10,10);

text("First sweep", 115, 70, 150, 50);

fill(0,110,0);

(25)

text("Second sweep", 115, 90, 150, 50);

fill(0,170,0);

rect(30,93,10,10);

text("Average", 115, 110, 150, 50);

noFill();

stroke(150,0,0);

strokeWeight(1);

ellipse(29, 113, 10, 10);

fill(150,0,0);

text("Motion", 115, 130, 150, 50);

}

/* get values from serial port */

void serialEvent (Serial arduinoport) {

String xString = arduinoport.readStringUntil('\n'); //

read the serial port until a new line

if (xString != null) { // if theres data in between

the new lines

xString = trim(xString); // get rid of any whitespace

just in case

String getX = xString.substring(1,

xString.indexOf("V")); // get the value of the servo

position

String getV = xString.substring(xString.indexOf("V")+1,

xString.length()); // get the value of the sensor

(26)

degree = Integer.parseInt(getX); // set the values to

variables

value = Integer.parseInt(getV);

oldValue[degree] = newValue[degree]; // store the

values in the arrays.

newValue[degree] = value;

/* sets a counter to allow for the first 2 sweeps of

the servo */

firstRun++;

if (firstRun > 360) {

firstRun = 360; // keep the value at 360

}

(27)

(28)

KESIMPULAN DAN SARAN

Prinsip kerja daripada sensor ultrasonic

gelombang ultrasonik dibangkitkan melalui sebuah alat yang disebut dengan piezoelektrik dengan frekuensi tertentu. Piezoelektrik ini akan menghasilkan gelombang ultrasonik (umumnya berfrekuensi 40kHz) ketika sebuah osilator diterapkan pada benda tersebut. Secara umum, alat ini akan menembakkan gelombang ultrasonik menuju suatu area atau suatu target.

Setelah gelombang menyentuh permukaan target, maka target akan memantulkan kembali gelombang tersebut.

Gelombang pantulan dari target akan ditangkap oleh sensor, kemudian sensor menghitung selisih antara waktu pengiriman gelombang dan waktu gelombang pantul diterima.

Secara detail, cara kerja sensor ultrasonik adalah sebagai berikut:

 Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan frekuensi tertentu dan dengan durasi waktu tertentu. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas 20kHz. Untuk mengukur jarak benda (sensor jarak), frekuensi yang umum digunakan adalah 40kHz.

 Sinyal yang dipancarkan akan merambat sebagai gelombang bunyi dengan kecepatan sekitar 340 m/s. Ketika menumbuk suatu benda, maka sinyal tersebut akan dipantulkan oleh benda tersebut.

 Setelah gelombang pantulan sampai di alat penerima, maka sinyal tersebut akan diproses untuk menghitung jarak benda tersebut. Jarak benda dihitung berdasarkan rumus :

S = 340.t/2

dimana S merupakan jarak antara sensor ultrasonik dengan benda (bidang pantul), dan t adalah selisih antara waktu pemancaran gelombang oleh transmitter dan waktu ketika gelombang pantul diterima receiver.

(29)

Hasil dari visualisasi Radar di PC.

Pengaplikasian Sensor Ultrasonik dalam kehidupan sehari-hari.

Dalam bidang kesehatan, gelombang ultrasonik bisa digunakan untuk melihat organ-organ dalam tubuh manusia seperti untuk mendeteksi tumor, liver, otak dan menghancurkan batu ginjal. Gelombang ultrasonik juga dimanfaatkan pada alat USG (ultrasonografi) yang biasa digunakan oleh dokter kandungan.

Dalam bidang industri, gelombang ultrasonik digunakan untuk mendeteksi keretakan pada logam, meratakan campuran besi dan timah, meratakan campuran susu agar homogen, mensterilkan makanan yang diawetkan dalam kaleng, dan membersihkan benda benda yang sangat halus. Gelombang ultrasonik juga bisa digunakan untuk mendeteksi keberadaan mineral maupun minyak bumi yang tersimpan di dalam perut bumi.

Dalam bidang pertahanan, gelombang ultrasonik digunakan sebagai radar atau navigasi, di darat maupun di dalam air. Gelombang ultrasonik digunakan oleh kapal pemburu untuk mengetahui keberadaan kapal selam, dipasang pada kapal selam untuk mengetahui keberadaan kapal yang berada di atas permukaan air, mengukur kedalaman palung laut, mendeteksi ranjau, dan menentukan posisi sekelompok ikan.

(30)

BAB 2 Landasan Teori

2. 1. Arduino Uno R3

Arduino Uno R3 adalah papan pengembangan (development board) mikrokontroler yang berbasis chip ATmega328P. Disebut sebagai papan pengembangan karena board ini memang berfungsi sebagai arena prototyping sirkuit mikrokontroller. Dengan menggunakan papan pengembangan, anda akan lebih mudah merangkai rangkaian elektronika mikrokontroller dibanding jika anda memulai merakit ATMega328 dari awal di breadboard.

Arduino Uno memiliki 14 digital pin input / output (atau biasa ditulis I/O, dimana 6 pin diantaranya dapat digunakan sebagai output PWM), 6 pin input analog, menggunakan crystal 16 MHz, koneksi USB, jack listrik, header ICSP dan tombol reset. Hal tersebut adalah semua yang diperlukan untuk mendukung sebuah rangkaian mikrokontroler. Cukup dengan menghubungkannya ke komputer dengan kabel USB atau diberi power dengan adaptor AC-DC atau baterai, anda sudah dapat bermain-main dengan Arduino UNO anda tanpa khawatir akan melakukan sesuatu yang salah. Kemungkinan paling buruk hanyalah kerusakan pada chip ATMega328, yang bisa anda ganti sendiri dengan mudah dan dengan harga yang relatif murah.

Kata " Uno " berasal dari bahasa Italia yang berarti "satu", dan dipilih untuk menandai peluncuran Software Arduino (IDE) versi 1.0. Arduino. Sejak awal peluncuran hingga sekarang, Uno telah berkembang menjadi versi Revisi 3 atau biasa ditulis REV 3 atau R3. Software Arduino IDE, yang bisa diinstall di Windows maupun Mac dan Linux, berfungsi sebagai software yang membantu anda memasukkan (upload) program ke chip ATMega328 dengan mudah.

(31)

Spesifikasi

Chip mikrokontroller ATmega328P

Tegangan operasi 5V

Tegangan input (yang direkomendasikan,

via jack DC) 7V - 12V

Tegangan input (limit, via jack DC) 6V - 20V

Digital I/O pin 14 buah, 6 diantaranya menyediakan PWM

Analog Input pin 6 buah

Arus DC per pin I/O 20 mA

Arus DC pin 3.3V 50 mA

Memori Flash 32 KB, 0.5 KB telah digunakan untuk

bootloader

SRAM 2 KB

EEPROM 1 KB

Clock speed 16 Mhz

Dimensi 68.6 mm x 53.4 mm

Berat 25 g

Open Source Hardware

Arduino Uno adalah hardware open source (OSH - Open Source Hardware). Dengan demikian anda dan siapapun diberi kebebasan untuk dapat membuat sendiri Arduino kita sendiri.

Pemrograman

Pemrograman board Arduino dilakukan dengan menggunakan Arduino Software (IDE) yang bisa anda dapatkan gratis disini. Chip ATmega328 yang terdapat pada Arduino Uno R3 telah diisi program awal yang sering disebut

(32)

bootloader. Bootloader tersebut yang bertugas untuk memudahkan anda melakukan pemrograman lebih sederhana menggunakan Arduino Software, tanpa harus menggunakan tambahan hardware lain. Cukup hubungkan Arduino dengan kabel USB ke PC atau Mac/Linux anda, jalankan software Arduino Software (IDE), dan anda sudah bisa mulai memrogram chip ATmega328. Lebih mudah lagi, di dalam Arduino Software sudah diberikan banyak contoh program yang memanjakan anda dalam belajar mikrokontroller

Untuk pengguna mikrokontroller yang sudah lebih mahir, anda dapat tidak menggunakan bootloader dan melakukan pemrograman langsung via header ICSP (In Circuit Serial Programming) dengan menggunakan Arduino ISP

Arduino Uno R3 telah dilengkapi dengan chip ATmega16U2 yang telah diprogram sebagai konverter USB to Serial. Firmware ATmega16U2 di load oleh DFU bootloader, dan untuk merubahnya anda dapat menggunakan software Atmel Flip (Windows) atau DFU programmer (Mac OSX dan Linux), atau menggunakan header ISP dengan menggunakan hardware external programmer.

Proteksi

Development board Arduino Uno R3 telah dilengkapi dengan polyfuse yang dapat direset untuk melindungi port USB komputer/laptop anda dari korsleting atau arus berlebih. Meskipun kebanyakan komputer telah memiliki perlindungan port tersebut didalamnya namun sikring pelindung pada Arduino Uno memberikan lapisan perlindungan tambahan yang membuat anda bisa dengan tenang menghubungkan Arduino ke komputer anda. Jika lebih dari 500mA ditarik pada port USB tersebut, sirkuit proteksi akan secara otomatis memutuskan hubungan, dan akan menyambung kembali ketika batasan aman telah kembali.

Power Supply

Board Arduino Uno dapat ditenagai dengan power yang diperoleh dari koneksi kabel USB, atau via power supply eksternal. Pilihan power yang digunakan akan dilakukan secara otomatis

(33)

External power supply dapat diperoleh dari adaptor AC-DC atau bahkan baterai, melalui jack DC yang tersedia, atau menghubungkan langsung GND dan pin Vin yang ada di board. Board dapat beroperasi dengan power dari external power supply yang memiliki tegangan antara 6V hingga 20V. Namun ada beberapa hal yang harus anda perhatikan dalam rentang tegangan ini. Jika diberi tegangan kurang dari 7V, pin 5V tidak akan memberikan nilai murni 5V, yang mungkin akan membuat rangkaian bekerja dengan tidak sempurna. Jika diberi tegangan lebih dari 12V, regulator tegangan bisa over heat yang pada akhirnya bisa merusak pcb. Dengan demikian, tegangan yang di rekomendasikan adalah 7V hingga 12V

Beberapa pin power pada Arduino Uno :

 GND. Ini adalah ground atau negatif.

 Vin. Ini adalah pin yang digunakan jika anda ingin memberikan power langsung ke board Arduino dengan rentang tegangan yang disarankan 7V - 12V

 Pin 5V. Ini adalah pin output dimana pada pin tersebut mengalir tegangan 5V yang telah melalui regulator

 3V3. Ini adalah pin output dimana pada pin tersebut disediakan tegangan 3.3V yang telah melalui regulator

 IOREF. Ini adalah pin yang menyediakan referensi tegangan mikrokontroller. Biasanya digunakan pada board shield untuk memperoleh tegangan yang sesuai, apakah 5V atau 3.3V

Memori

Chip ATmega328 pada Arduino Uno R3 memiliki memori 32 KB, dengan 0.5 KB dari memori tersebut telah digunakan untuk bootloader. Jumlah SRAM 2 KB, dan EEPROM 1 KB, yang dapat di baca-tulis dengan menggunakan EEPROM library saat melakukan pemrograman.

(34)

Input dan Output (I/O)

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, Arduino Uno memiliki 14 buah digital pin yang dapat digunakan sebagai input atau output, sengan menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digital(Read). Pin-pin tersebut bekerja pada tegangan 5V, dan setiap pin dapat menyediakan atau menerima arus 20mA, dan memiliki tahanan pull-up sekitar 20-50k ohm (secara default dalam posisi disconnect). Nilai maximum adalah 40mA, yang sebisa mungkin dihindari untuk menghindari kerusakan chip mikrokontroller

Beberapa pin memiliki fungsi khusus :

 Serial, terdiri dari 2 pin : pin 0 (RX) dan pin 1 (TX) yang digunakan untuk menerima (RX) dan mengirim (TX) data serial.

 External Interrups, yaitu pin 2 dan pin 3. Kedua pin tersebut dapat digunakan untuk mengaktifkan interrups. Gunakan fungsi attachInterrupt()

 PWM: Pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11 menyediakan output PWM 8-bit dengan menggunakan fungsi analogWrite()

 SPI : Pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), dan 13 (SCK) mendukung komunikasi SPI dengan menggunakan SPI Library

 LED : Pin 13. Pada pin 13 terhubung built-in led yang dikendalikan oleh digital pin no 13.

 TWI : Pin A4 (SDA) dan pin A5 (SCL) yang mendukung komunikasi TWI dengan menggunakan Wire Library

Arduino Uno memiliki 6 buah input analog, yang diberi tanda dengan A0, A1, A2, A3, A4, A5. Masing-masing pin analog tersebut memiliki resolusi 10 bits (jadi bisa memiliki 1024 nilai). Secara default, pin-pin tersebut diukur dari ground ke 5V, namun bisa juga menggunakan pin AREF dengan menggunakan fungsi analogReference(). Beberapa in lainnya pada board ini adalah :

 AREF. Sebagai referensi tegangan untuk input analog.

 Reset. Hubungkan ke LOW untuk melakukan reset terhadap mikrokontroller. Sama dengan penggunaan tombol reset yang tersedia.

(35)

Komunikasi

Arduino Uno R3 memiliki beberapa fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer, berkomunikasi dengan Arduino lainnya, atau dengan mikrokontroller lain nya. Chip Atmega328 menyediakan komunikasi serial UART TTL (5V) yang tersedia di pin 0 (RX) dan pin 1 (TX). Chip ATmega16U2 yang terdapat pada board berfungsi menterjemahkan bentuk komunikasi ini melalui USB dan akan tampil sebagai Virtual Port di komputer. Firmware 16U2 menggunakan driver USB standar sehingga tidak membutuhkan driver tambahan.

Pada Arduino Software (IDE) terdapat monitor serial yang memudahkan data textual untuk dikirim menuju Arduino atau keluar dari Arduino. Led TX dan RX akan menyala berkedip-kedip ketika ada data yang ditransmisikan melalui chip USB to Serial via kabel USB ke komputer. Untuk menggunakan komunikasi serial dari digital pin, gunakan SoftwareSerial library

Chip ATmega328 juga mendukung komunikasi I2C (TWI) dan SPI. Di dalam Arduino Software (IDE) sudah termasuk Wire Library untuk memudahkan anda menggunakan bus I2C. Untuk menggunakan komunikasi SPI, gunakan SPI library.

Reset Otomatis (software)

Biasanya, ketika anda melakukan pemrograman mikrokontroller, anda harus menekan tombol reset sesaat sebelum melakukan upload program. Pada Arduino Uno, hal ini tidak lagi merepotkan anda. Arduino Uno telah dilengkapi dengan auto reset yang dikendalikan oleh software pada komputer yang terkoneksi. Salah satu jalur flow control (DTR) dari ATmega16U pada Arduino Uno R3 terhubung dengan jalur reset pada ATmega328 melalui sebuah kapasitor 100nF. Ketika jalur tersebut diberi nilai LOW, mikrokontroller akan di reset. Dengan demikian proses upload akan jauh lebih mudah dan anda tidak harus menekan tombol reset pada saat yang tepat seperti biasanya.

(36)

2.2. Sensor Ultrasonik

Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya. Cara kerja sensor ini didasarkan pada prinsip dari pantulan suatu gelombang suara sehingga dapat dipakai untuk menafsirkan eksistensi (jarak) suatu benda dengan frekuensi tertentu. Disebut sebagai sensor ultrasonik karena sensor ini menggunakan gelombang ultrasonik (bunyi ultrasonik).

Gelombang ultrasonik adalah gelombang bunyi yang mempunyai frekuensi sangat tinggi yaitu 20.000 Hz. Bunyi ultrasonik tidak dapat di dengar oleh telinga manusia. Bunyi ultrasonik dapat didengar oleh anjing, kucing, kelelawar, dan lumba-lumba.

Bunyi ultrasonik nisa merambat melalui zat padat, cair dan gas. Reflektivitas bunyi ultrasonik di permukaan zat padat hampir sama dengan reflektivitas bunyi ultrasonik di permukaan zat cair. Akan tetapi, gelombang bunyi ultrasonik akan diserap oleh tekstil dan busa.

2.2.1. Cara Kerja Sensor Ultrasonik

Setelah gelombang menyentuh permukaan target, maka target akan memantulkan kembali gelombang tersebut.

(37)

Gelombang pantulan dari target akan ditangkap oleh sensor, kemudian sensor menghitung selisih antara waktu pengiriman gelombang dan waktu gelombang pantul diterima.

Gambar 2.1. cara kerja sensor ultrasonik dengan transmitter dan receiver (atas), sensor ultrasonik dengan single sensor yang berfungsi sebagai transmitter dan

receiver sekaligus

Secara detail, cara kerja sensor ultrasonik adalah sebagai berikut:

 Sinyal yang dipancarkan akan merambat sebagai gelombang bunyi dengan kecepatan sekitar 340 m/s. Ketika menumbuk suatu benda, maka sinyal tersebut akan dipantulkan oleh benda tersebut.

(38)

 Setelah gelombang pantulan sampai di alat penerima, maka sinyal tersebut akan diproses untuk menghitung jarak benda tersebut. Jarak benda dihitung berdasarkan rumus :

S = 340.t/2

2.2.2. Aplikasi Sensor Ultrasonik

(39)

2.2.3. Rangkaian Sensor Ultrasonik Piezoelektrik

Piezoelektrik berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Bahan piezoelektrik adalah material yang memproduksi medan listrik ketika dikenai regangan atau tekanan mekanis. Sebaliknya, jika medan listrik diterapkan, maka material tersebut akan mengalami regangan atau tekanan mekanis. Jika rangkaian pengukur beroperasi pada mode pulsa elemen piezoelektrik yang sama, maka dapat digunakan sebagai transmitter dan reiceiver. Frekuensi yang ditimbulkan tergantung pada osilatornya yang disesuiakan frekuensi kerja dari masing-masing transduser. Karena kelebihannya inilah maka tranduser piezoelektrik lebih sesuai digunakan untuk sensor ultrasonik.

Transmitter

Transmitter adalah sebuah alat yang berfungsi sebagai pemancar gelombang ultrasonik dengan frekuensi tertentu (misal, sebesar 40 kHz) yang dibangkitkan dari sebuah osilator. Untuk menghasilkan frekuensi 40 KHz, harus di buat sebuah rangkaian osilator dan keluaran dari osilator dilanjutkan menuju penguat sinyal. Besarnya frekuensi ditentukan oleh komponen RLC / kristal tergantung dari disain osilator yang digunakan. Penguat sinyal akan memberikan sebuah sinyal listrik yang diumpankan ke piezoelektrik dan terjadi reaksi mekanik sehingga bergetar dan memancarkan gelombang yang sesuai dengan besar frekuensi pada osilator.

(40)

Receiver

Receiver terdiri dari transduser ultrasonik menggunakan bahan piezoelektrik, yang berfungsi sebagai penerima gelombang pantulan yang berasal dari transmitter yang dikenakan pada permukaan suatu benda atau gelombang langsung LOS (Line of Sight) dari transmitter. Oleh karena bahan piezoelektrik memiliki reaksi yang reversible, elemen keramik akan membangkitkan tegangan listrik pada saat gelombang datang dengan frekuensi yang resonan dan akan menggetarkan bahan piezoelektrik tersebut.

Gambar 2.3. rangkaian dasar receiver sensor ultrasonik

2.3 Sensor Ultrasonik HC-SR04

Sensor ini merupakan sensor ultrasonik siap pakai, satu alat yang berfungsi sebagai pengirim, penerima, dan pengontrol gelombang ultrasonik. Alat ini bisa digunakan untuk mengukur jarak benda dari 2cm - 4m dengan akurasi 3mm. Alat ini memiliki 4 pin, pin Vcc, Gnd, Trigger, dan Echo.

(41)

Pin Vcc untuk listrik positif dan Gnd untuk ground-nya. Pin Trigger untuk trigger keluarnya sinyal dari sensor dan pin Echo untuk menangkap sinyal pantul dari benda.

Gambar 2.4. sensor ultrasonik HC-SR04

Cara menggunakan alat ini yaitu: ketika kita memberikan tegangan positif pada pin Trigger selama 10uS, maka sensor akan mengirimkan 8 step sinyal ultrasonik dengan frekuensi 40kHz. Selanjutnya, sinyal akan diterima pada pin Echo. Untuk mengukur jarak benda yang memantulkan sinyal tersebut, maka selisih waktu ketika mengirim dan menerima sinyal digunakan untuk menentukan jarak benda tersebut. Rumus untuk menghitungnya sudah saya sampaikan di atas.

Berikut adalah visualisasi dari sinyal yang dikirimkan oleh sensor HC-SR04

(42)

2.4. Bread Board

Project Board atau yang sering disebut sebagai BreadBoard adalah dasar konstruksi sebuah sirkuit elektronik dan merupakan prototipe dari suatu rangkaian elektronik. Di zaman modern istilah ini sering digunakan untuk merujuk pada jenis tertentu dari papan tempat merangkai komponen, dimana papan ini tidak memerlukan proses menyolder ( langsung tancap ).

Karena papan ini solderless alias tidak memerlukan solder sehingga dapat digunakan kembali, dan dengan demikian dapat digunakan untuk prototipe sementara serta membantu dalam bereksperimen desain sirkuit elektronika. Berbagai sistem elektronik dapat di prototipekan dengan menggunakan breadboard, mulai dari sirkuit analog dan digital kecil sampai membuat unit pengolahan terpusat (CPU).

Secara umum breadbord memiliki jalur seperti berikut ini :

Gambar 2.6. Jalur Breadboard Penjelasan :

 2 Pasang jalur Atas dan bawah terhubung secara horisontal sampai ke bagian tengah dari breadboard. Biasanya jalur ini digunakan sebagai jalur power atau jalur sinyal yg umum digunakan seperti clock atau jalur komunikasi.

(43)

 5 lobang komponen di tengah merupakan tempat merangkai komponen. Jalur ke 5 lobang ini terhubung vertikal sampai bagian tengah dari breadboard.

 Pembatas tengah breadboard biasanya digunakan sebagai tempat menancapkan komponen IC

2.4. Motor Servo

Motor servo adalah sebuah perangkat atau aktuator putar (motor) yang dirancang dengan sistem kontrol umpan balik loop tertutup (servo), sehingga dapat di set-up atau di atur untuk menentukan dan memastikan posisi sudut dari poros output motor. motor servo merupakan perangkat yang terdiri dari motor DC, serangkaian gear, rangkaian kontrol dan potensiometer.

Serangkaian gear yang melekat pada poros motor DC akan memperlambat putaran poros dan meningkatkan torsi motor servo, sedangkan potensiometer dengan perubahan resistansinya saat motor berputar berfungsi sebagai penentu batas posisi putaran poros motor servo.

Penggunaan sistem kontrol loop tertutup pada motor servo berguna untuk mengontrol gerakan dan posisi akhir dari poros motor servo. Penjelasan sederhananya begini, posisi poros output akan di sensor untuk mengetahui posisi poros sudah tepat seperti yang di inginkan atau belum, dan jika belum, maka kontrol input akan mengirim sinyal kendali untuk membuat posisi poros tersebut tepat pada posisi yang diinginkan.

Untuk lebih jelasnya mengenai sistem kontrol loop tertutup, perhatikan contoh sederhana beberapa aplikasi lain dari sistem kontrol loop tertutup, seperti penyetelan suhu pada AC, kulkas, setrika dan lain sebagainya.

(44)

Motor servo biasa digunakan dalam aplikasi-aplikasi di industri, selain itu juga digunakan dalam berbagai aplikasi lain seperti pada mobil mainan radio kontrol, robot, pesawat, dan lain sebagainya.

Gambar 2.7. Komponen Motor Servo

Ada dua jenis motor servo, yaitu motor servo AC dan DC. Motor servo AC lebih dapat menangani arus yang tinggi atau beban berat, sehingga sering diaplikasikan pada mesin-mesin industri. Sedangkan motor servo DC biasanya lebih cocok untuk digunakan pada aplikasi-aplikasi yang lebih kecil. Dan bila dibedakan menurut rotasinya, umumnya terdapat dua jenis motor servo yang dan terdapat di pasaran, yaitu motor servo rotation 180⁰ dan servo rotation continuous.

 Motor servo standard (servo rotation 180⁰) adalah jenis yang paling umum dari motor servo, dimana putaran poros outputnya terbatas hanya 90⁰ kearah kanan dan 90⁰ kearah kiri. Dengan kata lain total putarannya hanya setengah lingkaran atau 180⁰.

 Motor servo rotation continuous merupakan jenis motor servo yang sebenarnya sama dengan jenis servo standard, hanya saja perputaran porosnya tanpa batasan atau dengan kata lain dapat berputar terus, baik ke arah kanan maupun kiri.

(45)

Prinsip kerja motor servo

Bila pulsa lebih pendek dari 1,5 ms maka akan berputar ke arah posisi 0⁰ atau ke kiri (berlawanan dengan arah jarum jam), sedangkan bila pulsa yang diberikan lebih lama dari 1,5 ms maka poros motor servo akan berputar ke arah posisi 180⁰ atau ke kanan (searah jarum jam). Lebih jelasnya perhatikan gambar dibawah ini.

Gambar 2.8. Poros motor Servo

Ketika lebar pulsa kendali telah diberikan, maka poros motor servo akan bergerak atau berputar ke posisi yang telah diperintahkan, dan berhenti pada posisi tersebut dan akan tetap bertahan pada posisi tersebut. Jika ada kekuatan eksternal yang mencoba memutar atau mengubah posisi tersebut, maka motor servo akan mencoba menahan atau melawan dengan besarnya kekuatan torsi yang dimilikinya (rating torsi servo).

(46)

Namun motor servo tidak akan mempertahankan posisinya untuk selamanya, sinyal lebar pulsa kendali harus diulang setiap 20 ms (mili detik) untuk menginstruksikan agar posisi poros motor servo tetap bertahan pada posisinya.

Gambar 2.9. Motor Servo

Keunggulan Motor Servo

Keunggulan dari penggunaan motor servo adalah :

 Tidak bergetar dan tidak ber-resonansi saat beroperasi.

 Daya yang dihasilkan sebanding dengan ukuran dan berat motor.

 Penggunaan arus listik sebanding dengan beban yang diberikan.

 Resolusi dan akurasi dapat diubah dengan hanya mengganti encoder yang dipakai.

Kelemahan Motor Servo

Keunggulan dari penggunaan motor servo adalah :

 Tidak bergetar dan tidak ber-resonansi saat beroperasi.

 Daya yang dihasilkan sebanding dengan ukuran dan berat motor.

(47)

 Resolusi dan akurasi dapat diubah dengan hanya mengganti encoder yang dipakai.

 Tidak berisik saat beroperasi dengan kecepatan tinggi. Aplikasi Motor Servo

Motor servo dapat dimanfaatkan pada pembuatan robot, salah satunya sebagai penggerak kaki robot. Motor servo dipilih sebagai penggerak pada kaki robot karena motor servo memiliki tenaga atau torsi yang besar, sehingga dapat menggerakan kaki robot dengan beban yang cukup berat. Pada umumnya motor servo yang digunakan sebagai pengerak pada robot adalah motor servo 180o

(48)

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Semakin banyaknya pesawat yang ada dibandara maka semakin dibutuhkan suatu alat pendeteksi pesawat yang bisa mendeteksi keberadaan pesawat-pesawat yang ada diudara sehingga tidak terjadi hal-hal yang tak diinginkan. Alat pendeteksi tersebut adalah radar sekunder atau secondary surveillance radar (SSR).

Radar adalah singkatan dari Radio detection and Ranging yang merupakan salah satu fasilitas Navigasi .Radar merupakan suatu cara dimana gelombang radio yang dipancarkan ke angkasa akan diterima kembali setelah suatu benda diangkasa menyebabkan pantulan/ refleksi ketika gelombang radio tersebut mengenainya. Jarak dari obyek tersebut ditentukan dengan mengukur waktu ketika gelombang radio dipancarkan kemudian diterima kembali oleh antena receiver. Arah dari suatu obyek yang dideteksikan dari radar ditentukan oleh posisi rotating antena (antena yang berputar) ketika bagian yang direfleksikan oleh gelombang radio diterima. Jadi radar dapat “melihat” benda yang bergerak di angkasa dalam daerah jangkau radar dan sekaligus menentuka arah dan jarak dari benda tersebut.

Radar ada beberapa macam dan yang umum digunakan di bandara udara adalah Primary Surveillance Radar (PSR) dan Secondary Surveillance Radar (SSR). Kedua jenis radar baik PSR maupun SSR mempunyai cara kerja berbeda. Pada PSR sifatnya aktif dan pesawat yang ditargetkan sifatnya pasif. Karena PSR hanya menerima pantulan gelombang radio dari refleksi pesawat tersebut (echo). Sedangkan pesawat itu sendiri tidak “tahu-menahu” dengan kegiatan radar di bawah.

Disini penulis akan membahas tentang SSR(secondary surveillance radar), karena baik radar maupun pesawat kedua-duanya aktif. Hal ini dapat dilakukan karena pesawat terbang telahdilengkapi dengan transponder. Pesawat-pesawat yang tidak dilengkapi transponder tidak akan dapat dilihat pada radar scope seperti identifikasi pesawat, ketinggiannya, dan lain-lain.

(49)

Secondary Surveillance Radar

Secondary Surveillance Radar (SSR) adalah radar yang bekerja dengan bantuan alat yang bernama transponder di pesawat udara. Secara sederhana cara kerjanya adalah sebagai berikut

1. SSR di darat memancarkan sinyal yang disebut dengan interrogation pada frekuensi 1030 Mhz

2. Jika mendapatkan sinyal interogasi, maka transponder akan menjawab/ memberikan sinyal balasan pada frekuensi 1090 Mhz

3. Dekoder yang ada di SSR akan menghitung jarak pesawat tersebut dari lamanya sinyal sampai kembali ke SSR

4. Arah pesawat tersebut akan ditentukan oleh arah antena radar SSR yang berputar 360 derajat.

Maka dari itu , dalam kempatan inipenulis mencoba untuk membuat suatualat dan Penulisan TugasAkhir dengan judul“ Perancangan Sistem Radar Pendeteksi Objek Menggunakan Sensor Ultrasonik Berbasis Arduino Uno”

1.2.RumusanMasalah

Dalam merancang dan membuat Perancangan Sistem Radar Pendeteksi Objek Menggunakan Sensor Ultrasonik Berbasis Arduino Uno . penulis akan membahas dan menganalisa rangkaian tersebut secara blok per blok. Komponen yang di gunakan dalam perancangan akan di bahas fungsinya secara umum dan karak teristik tidak di bahas. Perencanaan dan analisa rangkaian, di jelaskan secara blok perblok. Tidak di bahas bagaimana cara pembuatan program dan hasil nya hanya sekilas tentang bagaimana program tersebut berkerja.

1.3.Tujuan Penulisan

Adapun Tujuan dari penulisan tugas akhir ini sebagai berikut :

1. Mengetahui Prinsip Kerja Dari Sensor Ultrasonik HC – SR04. 2. Mengetahui hasil dari Visualisasi Radar tersebut.

(50)

1.4. Batasan Masalah

Dalam perencanaan penulisan ini terdapat beberapa batasan masalah sebagai berikut:

1. Rangakaian Arduino yang di gunakan adalah Arduino Uno. 2. Sensor yang di gunakan adalah sensor Ultrasonik HC- SR04 1.5.Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembahasan dan penulisan laporan ini, penulis membuat susunan bab – bab yang membentuk laporan ini dalam sistematika penulisan laporan dengan urutan sebagai berikut :

BAB 1 PENDAHULUAN

Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, serta sistematika penulisan.

BAB 2 LANDASAN TEORI

Dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian Dan bahasa program yang digunakan ,serta karakteristik dari komponen-komponen pendukung.

BAB 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN

Bab ini berisikan tentang proses perancangan dan pembuatan alat. Mulai dari peancangan dan pembuatan system secara hardware atau software

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

Dalam bab ini akan dibahas hasil analisa dari rangkaian dan sistem kerja alat, penjelasan mengenai rangkaian-rangkaian yang digunakan, penjelasan mengenai program yang diisikan kearduino uno R3

BAB 5 PENUTUP

Dalam bab ini menjelaskan kesimpulan dan saran dari alat ataupun data yang dihasilkan dari alat. Bab ini juga merupakan akhir dari penulisan laporan ini.

(51)

ABSTRAK

Tujuan dari alat ukur ini adalah untuk mendeteksi objek atau benda secara visualisasi berbentuk radar beserta jarak dan sudut pandang dari sensor yang mendeteksi suatu benda atau objek tertentu dalam jarak pandangnya. Hasil pengujian menunjukkan bahwa jarak tersebut dapat diketahui dari penggunaan dari sensor Ultrasonik dan Sudutnya ditentukan dari rotasi motor servo yang berotasi pada sudut tertentu dan ditampilkan pada PC . Dari sensor tersebut diketahui terdapat dua komponen yaitu, Tranceiver sebagai pengirim suara ultrasonik menuju objek yang ingin diketahui jaraknya dan suara tersebut akan dipantulkan kembali menuju komponen yang satunya yaitu Receiver , yang berfungsi sebagai penerima dari suara ultrasonik tersebut untuk diproses dan Motor Servo berotasi dengan sudut o° sampai dengan 180° , dan terus berotasi secara bolak-balik sehingga membentuk visualisasi ke dalam bentuk radar dan ditampilkan di PC.

(52)

ABSTRACT

The purpose of this measure is to detect the object or objects shaped radar visualization along with distance and angle of view of the sensors that detect an object or a particular object in his field of vision. The test results indicate that the distance can be seen from the use of ultrasonic sensors and the rotation angle is determined from the servo motor that rotates at a certain angle and displayed on PC. From these sensors is known that there are two components, namely, Transceiver as the sender of ultrasonic sound towards the object you want to know the distance and the sound is reflected back towards the components of which is the Receiver, which serves as a receiver of ultrasonic sound are to be processed and Servo Motor rotates with the angle o ° up to 180 ° and continue to rotate back and forth so as to form the visualization in the form of radar and displayed onPC. Keywords: Ultrasonic Sensor, Servo Motor, Arduino Uno.

(53)

PERANCANGAN SISTEM RADAR PENDETEKSI OBJEK

MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK BERBASIS

ARDUINO UNO

TUGAS AKHIR

RIDHO ABDULLAH SIPAHUTAR

132411066

PROGRAM STUDI D-3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2016

(54)

PERANCANGAN SISTEM RADAR PENDETEKSI OBJEK

MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK BERBASIS

ARDUINO UNO

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat

memperoleh Ahli Madya

RIDHO ABDULLAH SIPAHUTAR

132411066

PROGRAM STUDI D-3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2016

(55)

PERSETUJUAN

Judul : PERANCANGANSISTEM RADAR PENDETEKSI

OBJEK MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK BERBASIS ARDUINO UNO

Kategori : Tugas Akhir

Nama : Ridho Abdullah Sipahutar

NIM : 132411066

Program Studi : D-III Metrologi dan Instrumentasi Departemen : Fisika

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (MIPA) UniversitasSumatera Utara

Diluluskan di : Medan, Juli 2016 Komisi Pembimbing :

Diketahui/Disetujui oleh

KetuaProgram Studi Dosen Pembimbing

D-III Metrologi dan Instrumentasi Tugas Akhir

(Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc) Drs. Takdir Tamba, M.Eng.Sc.

(56)

PERNYATAAN

PERANCANGAN SISTEM RADAR PENDETEKSI OBJEK

MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK BERBASIS

ARDUINO UNO

TUGAS AKHIR

Saya mengakui bahwa TugasAkhir ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing- masing disebutkan sumbernya.

Medan,Juli 2016

Ridho Abdullah Sipahutar NIM. 132411066

(57)

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Than Yang Maha Pemurah dan Maha Penyayang, dengan limpahan karunia-Nya Penulis dapat menyelesiakan Penyusunan tugas akhir ini dengan judul “ Perancangan Sistem Radar Pendeteksi Objek Menggunakan Sensor Ultrasonik Berbasis Arduino Uno “.

Terima kasih penulis sampaikan kepada Dr. Kerista Sebayang , MS selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam , Drs. Takdir Tamba M.Eng.Sc. Selaku pembimbing 1 sekaligus sebagai Penguji 1 dan Dr. Kerista Tarigan M.Eng.Sc. selaku Penguji 2 yang telah meluangkan waktunya selama penyusunan skripsi ini . Terima kasih kepada Kepala Program Studi D3 Metrologi & Instrumentasi yaitu Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc. Ketua Departemen dan Sekretaris Departemen Fisika FMIPA USU, seluruh staff dan Dosen Fisika FMIPA USU , pegawai FMIPA USU , dan rekan-rekan kuliah. Akhirya tidak terlupakan kepada Bapak , Ibu dan Keluarga yang selama ini menberikan bantuan dan dorongan yang diperlukan . Semoga Tuhan Yang Maha Esa membalas semua orang yang membantu menyelesaikan Tugas Akhir ini.

(58)

ABSTRAK

(59)

ABSTRACT

(60)

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, Puji dan syukur kehadirat Allah SWT, dengan limpahan berkatnya penyusunan Tugas Akhir ini dapat diselesaikandalamwaktu yang ditetapkan. Ucapan terimakasih penulis sampaikan kepada berbagai pihak yang telah banyak membantu penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini yaitu kepada: 1. Bapak Drs.Takdir Tamba, M.Eng.Sc. selaku dosen pembimbing Tugas

Akhir.

2. Bapak Dr. Kerista Tarigan, M.Eng.Sc selaku dosen penguji Tugas Akhir. 3. Ibu Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc selaku ketua Program Studi D-3

Metrologi dan instrumentasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

4. Dr. Kerista Sebayang , MS, sebagai dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

5. Seluruh Staf Pengajar / Pegawai program studi fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.

6. Ibunda dan Ayahanda tercinta yang telah memberikan bantuan berupa dukungan moril dan materil yang sangat membantu dalam menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini.

7. Abangda Fathurrahman yang memberikan bantuan dan bimbingan untuk membuat alat untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

8. Irma Julianti Lubis, Amd yang telah memberikan dukungan dan semangat untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

9. Teman- teman sekalian yang telah memberikan dukungan, saran dan semangat selama pembuatan Tugas Akhir dan sampai menyelesaikan Sidang Tugas Akhir ini

10. Abang dan Kakak Senior yang telah memberikan semangat dan saran untuk dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

11. Semua pihak yang turut membantu dalam pengerjakan Laporan Tugas Akhir yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

(61)

Penulis menyadari bahwa Laporan Tugas Akhir ini belum sempurna dan memiliki kekurangan, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun bagi pembaca. Akhir kata Penulis mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang turut membantu dan mengharapkan Laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi kita semua.

Medan, Juli 2016

(62)

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan ... i

Pernyataan ... ii

Penghargaan ... iii

Abstrak ... iv

Abstract ... v

Kata Pengantar ... vi

Daftar Isi ... viii

Daftar Tabel ... ix

Daftar Gambar ... x

Daftar Lampiran ... x

BAB I. PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Rumusan Masalah ... 2

1.3. Tujuan Penulisan ... 2

1.4. Batasan Masalah ... 3

1.5. Sistematika Penulisan ... 3

BAB II. LANDASAN TEORI ... 3

2.1. Ardino Uno R3 ... 3

2.2. Sensor Ultrasonik ... 10

2.2.1. Cara Kerja Sensor Ultrasonik ... 10

2.2.2. Aplikasi Sensor Ultrasonik ... 12

2.2.3. Rangkaian Sensor Ultrasonik ... 12

2.3. Sensor Ultrasonik ... 14

2.4. Bread Board ... 15

(63)

BAB III. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ... 21

3.1. Diagram Blok Sistem ... 21

3.1.1. FungsiTiap Blok ... 22

3.2.Rangkain Arduino Uno ... 22

3.3. Rangkaian Sensor Ultrasonik ... 23

3.4. Rangkaian Power Supply ... 24

3.5. Rangkaian Komunikasi data PC... 25

3.6. Flowchart Sistem ... 26

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 27

4.1. Pengujian rangkaian Arduino Uno ... 27

4.2. Pengujian sensor Ultrasonik ... 28

4.3. Pengujian Motor Servo ... 29

4.4.Pengujian rangkaian Arduino ke PC ... 31

4.5.Pengujian Keseluruhan ... 32

BAB V. PENUTUP ... 47

5.1.Kesimpulan ... 47

5.2.Saran ... 47

(64)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Cara kerja Sensor Ultrasonik ... 11

Gambar 2.2. Rangkaian dasar dari transmitter Ultrasonik ... 13

Gambar 2.3. Rangkaian dasar Receiver sensor Ultrasonik ... 14

Gambar 2.4. Sensor Ultrasonik HC-SR04 ... 15

Gambar 2.5. Sistem pewaktu pada sensor HC-SR04 ... 15

Gambar 2.6. Jalur Breadboard ... 16

Gambar 2.7. Komponen Motor Servo ... 18

Gambar 2.8. Poros Motor Servo ... 19

Gambar 2.9. Motor Servo ... 19

Gambar 2.10. Motor Servo 180° untuk kaki robot ... 20

Gambar 3.1. Diagram blok sistem... 21

Gambar 3.2. Rangkaian Arduino Uno... 22

Gambar 3.3. Rangkaian Sensor Ultrasonik ... 23

Gambar 3.4. Rangkaian Power Supply ... 24

Gambar 3.5. Pengujian Arduino ke PC ... 25

Gambar 3.6. Flowchart Sistem ... 26

Gambar 4.1. Gambar pengujian motor servo ... 28

Gambar 4.2. Hasil Radar ... 46

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A (GambarRangkaian)

(1)

ABSTRACT

(2)

vi KATA PENGANTAR

1. Bapak Drs.Takdir Tamba, M.Eng.Sc. selaku dosen pembimbing Tugas Akhir.