Diagram Blok Dan Cara Kerja Pengujian Alat

Gambar 3.4. Gambaran umum rancangan hardware

3.5. Perancangan Hardware

Pada perancangan hardware ini yaitu meliputi perancangan mekanik casing dan sonde, perancangan rangkaian pembangkit ultrasonik, rangkaian penguat ultrasonik, perancangan modul LCD, dan perancangan kontrolling. Rangkaian transmitter Rangkaian penguat Rx1 dan Rx2 Memicu pulsa timer Mengolah waktu penerimaan Rx1 dan Rx2

3.5.1. Perancangan Mekanik

Dalam perancangan mekanik ini telah dibuat desain dan gambaran alat dengan ukuran yang telah di sesuaikan dengan sistem kerja dan sensitivitas sensor, yang ditunjukkan oleh Gambar 3.5. Gambar 3.5. a desain sonde b desain casing sensor Bahan yang digunakan untuk membuat casing dan sonde adalah alumunium dengan diameter 24 mm dan 39 mm serta panjang yang telah di tentukan. Bahan alumunium tersebut kemudian dibentuk dan dipotong sedemikian rupa dengan ukuran yang telah di desain dengan menggunakan mesin bubut. 35 cm 10 cm 17 cm a b Gambar 3.6. Mesin bubut dan bahan alumunium

3.5.2 Perancangan Rangkaian Pembangkit Gelombang Ultrasonik

Rangkaian pembangkit ultrasonik dibuat untuk membangkitkan sensor ultrasonik yang berfungsi sebagai pemancar transmitter. Rangkaian ini dibuat secara sederhana dengan menggunakan IC 4049 yang di kombinasikan dengan rangkaian RC sehingga memperoleh hasil frekuensi yang sesuai dengan karakteristik sensor ultrasonik yang digunakan. Rangkaian yang akan dibuat sebelumnya telah di simulasikan dengan menggunakan software Multisim dan teruji menghasilkan pulsa kotak dengan range frekuensi 36 - 42 kHz. Frekuensi yang di hasilkan dapat di tentukan dengan mengkombinasikan ukuran resistor dan kapasitor. Rangkaian yang dibuat pada dasarnya tidak bisa menghasilkan pulsa dengan frekuensi fix 40 kHz, oleh karena itu di tambahkan potensio untuk mengkombinasikan frekuensi yang di hasilkan sekitar 40 kHz. U1A 4049BD_15V U1B 4049BD_15V R1 18kΩ C1 1uF R2 4.7kΩ R3 10kΩ Key=A 50 1 3 2 4 Q1 BD139 R4 1kΩ 5 6 7 Gambar 3.7. Rangkaian pembangkit ultrasonik

3.5.3. Perancangan Rangkaian Penguat Gelombang Ultrasonik

Gelombang yang diterima oleh transduser penerima ultrasonik receiver sangat kecil, oleh karena itu dibutuhkan suatu penguat yang dapat menguatkan sinyal ultrasonik tersebut agar dapat di analisa pada tampilan osiloskop. Rangkaian penguat tersebut dibuat dengan menggunakan IC CA 3140 yang merupakan IC Op-amp. Rangkaian penguat berintikan dua IC op-amp CA3140, sebuah IC yang memiliki input mosfet yang memiliki impedansi tinggi. Impedansi ini sangat berguna dalam penguatan sinyal yang kecil seperti transduser ultrasonik ini. Penguatan dilakukan dua tingkat. Penguatan pertama dilakukan oleh IC1 sebesar R3R1 kali 100 kali. Penguat an ke dua dilakukan oleh IC2 sebesar R7R4 10 kali. Maka penguatan total dari dua Op-amp tersebut adalah 1000 kali. Selanjutnya, dari hasil penguatan dilakukan filterisasi dengan filter frekuensi rendah low pass filter dengan menggunakan kapasitor C dioda IN4148 yang Tx Mikrokontroller sekaligus berfungsi sebagai penyearah sinyal yang diterima. Akibatnya sinyal yang diterima hanya aktif pada sinyal setengah gelombang pada simetri atas. Pada sistem pengukuran pulsa ultrasonik, sinyal yang diterima dibawa kembali ke bentuk pulsa gelombang kotak dengan level tegangan digital 5 volt. Hal ini didasarkan pada sistem pengolahan sinyal untuk pengukuran jarak antara dua obyek yang menggunakan perangkat digital mikrokontroler. Rangakaian tersebut dapat dilihat pad gambar berikut : Gambar 3.8. Rangkaian penguat ultrasonik

3.5.3. Rangkaian LCD

LCD dipakai untuk menampilkan data interval transit time kedua receiver yang di proses oleh mikrokontroler yang telah menghitung waktu pemancaran pulsa hingga penerimaan pulsa oleh kedua receiver. Data tersebut telah di olah U1A CA3240AE 3 2 4 8 1 U1B CA3240AE 5 6 4 8 7 C1 1nF R1 10kΩ C2 1nF C3 1nF C4 1nF C5 1nF R2 1MΩ R3 10kΩ R4 100kΩ R5 10kΩ R6 10kΩ VCC 12V D1 1N4148 D2 1N4148 1 2 3 5 6 R7 10kΩ 4 VCC 7 9 8 Rx Out oleh mikrokontroller dengan mnegurangkan waktu pemancaran pulsa dengan waktu penerimaan gelombang pada dua receiver. Hal ini tentu saja dapat membantu penampilan data pada osiloskop. LCD yang digunaka berkarakter 16 x 2, dimana LCD yang dipakai mempunyai 16 kolom dan 2 buah baris dengan background berwarna putih terang dan karakter putih. LCD tersbut memiliki beberapa pin yaitu pin RS, RW, Enable, Db – Db7 serta pin untuk supplai dan mengatur contrast dan backlight. LCD tersebut dipasang terintegrasi dengan port serial dan control contrast dan backlight yang dibuat dalam satu board. Gambar 3.9. Rangkaian LCD 16x2

3.5.4. Perancangan program mikrokontroller

Mikrokontroller yang digunakan adalah mikrokontroller Atmega 16. Program dirancang sesuai dengan sistem yang diharapkan. Pada rancangan ini mikrokontroller digunakan untuk memicu pulsa ultrasonik dengan delay waktu tertentu sehingga dapat di terima oleh kedua receiver, selanjutnya data kedua receiver tersebut di olah sebagai waktu kedatangan. Mikrokontroller telah melakukan counting waktu dari saat pengiriman sinyal. Data waktu tersebut kemudian dipanggil dan dilakukan pengurangan terhadap waktu penerimaan dan hasilnya ditampilkan pada LCD. Perancangan program telah dirangkum dalam flowchart pada Gambar 3.10. Untuk memudahkan pengolahan data pada mikrokontroller maka ketiga sistem yang diinginkan diolah pada port yang berbeda pada mikrokontroller yaitu Port C untuk LCD, Port A untuk triger pengiriman pulsa, dan Port B untuk pengolahan dua receiver. Pada perancangan software ini digunakan bahasa pemprograman C dengan software compiler menggunakan Code Vision AVR . Program utama bertugas membaca nilai hasil pengurangan waktu pada saat pengiriman pulsa sampe penerimaan. Gambar 3.10. Program Mikrokontroller Start Inisialisasi : - Port - Lcd - timer Tampilan LCD “ Prototype Sonic Log” Wait ms Picu Ultrasonik Set Port A.0 = 1 Nyalakan timer Wait ms Siapkan Port B untuk dua receiver If Port B.0 dan B.1 menerima pulsa logika high Hitung P.B.0 =1 ? P.B.1 =1 ? Hitung B.1 -B.0 Tampilkan pada LCD Tunda 1 detik

3.6. Pengujian Alat

Pengujian alat dilakukan untuk memastikan apakah seluruh komponen pendukung yaitu Instrument elektronik, mekanik dan kontrolling telah siap untuk di gunakan. Pada pengujian ini dilakukan beberapa tahap pengamatan yaitu : 1. Menganalisis pulsa gelombang rangkaian transmitter apakah sudah tepat pada frekuensi yang di inginkan. 2. Memastikan rangkaian penerima dengan cara membuat sistem transmisi secara kontinu pada rangkaian untuk mengetahui respon sensor. 3. Menganalisa bentuk gelombang pemicu mikrokontroller. 4. Melihat gelombang yang ditransmisikan setelah di picu menggunakan mikrokontrller. 5. Melihat dan menganalisis bentuk gelombang yang di terima oleh kedua receiver. Pengujian dilakukan pada skala laboratorium dengan media transmisi berupa dinding dengan jarak transmisi ke media sekitar 1-5 cm. Pengujian alat ini dilakukan untuk mengetahui respon awal dari gelombang yang diterima oleh kedua receiver dengan mnganalisa interval waktu kedatangannya. 56

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Sonic log

Prototype Sonic log telah dibuat dengan desain mekanik dan elektronik yang telah dirancang sebelumnya dengan ukuran yang disesuaikan. Penyesuaian ukuran didasarkan pada kondisi pengujian dan karakteristik sensor ultrasonik yang digunakan. Berikut desain mekanik dan hasil alat Sonic log yang telah dibuat. a Desain awal b Realisasi Gambar 4.1 Sonic log Box rangkaian 35 cm 10 cm 17 cm Sonde Transmiter Receiver 1 Receiver 2 Mikrokontroller Rangkaian Tx dan Rx Display Prototype Sonic log Sensor Ultrasonik Tx dan Rx Osiloskop Mul timeter 57 Pengujian prototipe dilakukan pada skala laboratorium dengan kondisi sederhana yaitu transmisi pada media dinding dengan jarak transmisi ke media dinding yaitu sekitar 1-5 cm. Dari pengujian tersebut dihasilkan nilai interval waktu transit gelombang ultrasoni pada kedua receiver sebesar 550 µs. Nilai tersebut dapat dilihat pada analisa respon gelombang yang diterima oleh kedua receiver pada osiloskop, dimana osiloskop di setting timediv 500 µs artinya setiap kotak mewakili 500 µs. Nilai tersebut juga di display pada LCD dengan kontrol menggunakan mikrokontroller dengan hasil yang sedikit berbeda yaitu 558 µs. Ketika pulsa mulai di transmisikan maka mikrokontroller mulai menghitung dan ketika mendapat respon dari kedua receiver, counter mulai berhenti dan kemudian hasilnya dikurangkan, waktu penerimaan R2 dikurangi waktu penerimaan R1. Bentuk gelombang dan display nilai travel time yang ditampilkan merupakan nilai pada jarak 5 cm. Pembacaan data interval transit time DT gelombang ultrasonik dilakukan dengan mengkontrol hasil output respon dari kedua receiver. Output receiver dibuat seolah memiliki tegangan fix ketika mendapat respon yaitu 3 volt ketika mendapat respon logika high dan 1,5 volt ketika tidak ada respon logika low. Hal ini untuk memudahkan pengolahan output dengan menggunakan mikrokontroller. Ketika pulsa ditransmisikan maka secara otomatis mikrokontroller akan melakukan counting penghitungan dan selanjutnya ketika receiver 1 mendapat respon maka counter akan mati dan menyimpan data timer, hal yang sama dilakukan dengan delay tertentu untuk receiver 2, selanjutanya data 58 timer kedua receiver dikurangkan receiver 2 dikurangi receiver 1 kemudian hasilnya di display pada lcd 16x2 Gambar 4.2. Gambar 4.2. Tampilan interval transit time Mikrokontroller yang digunakan yaitu jenis ATmega 16 dan di program menggunakan bahasa C pada software Code Vision AVR, listing program secara lengkap ditunjukkan pada Lampiran 2. Mengingat frekuensi kerja pada rangkaian osilator harus di sesuaikan dengan respon dan sensitivitas dari sensornya. Maka untuk mendapatkan frekuensi kerja yang efektif dilakukan pengujian alat dengan menentukkan jarak antara kedua receiver dengan transmitter tidak terlalu jauh. Rangkaian osilator yang dibuat tidak semata-mata menghasilkan frekuensi 40 kHz dikarenakan kombinasi RC pada rangkaian harus di sesuaikan dengan komponen yang ada di pasaran. Setelah dilakukan beberapa tahapan maka didapat range frekuensi antara 33- 42 kHz. Kemudin dilakukan pengujian untuk mengambil data frekuensi yang efektif dengan jumlah pulsa yang sama yaitu 6 pulsa LCD ATMEGA 16