Aplikasi Sensor Pir dan Sensor Ultrasonik Sebagai Pengendali Sistem Kran Air Otomatis Berbasis ATmega 8535
APLIKASI SENSOR PIR DAN SENSOR ULTRASONIK
SEBAGAI PENGENDALI SISTEM KRAN AIR OTOMATIS
BERBASIS ATMEGA 8535
TUGAS AKHIR
WAHYU SITORUS
122408028
PROGRAM STUDI D-3 FISIKA
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUANALAM
UNIVERSITAS SUMATRA UTARA
MEDAN
2015
APLIKASI SENSOR PIR DAN SENSOR ULTRASONIK
SEBAGAI PENGENDALI SISTEM KRAN AIR OTOMATIS
BERBASIS ATMEGA 8535
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Melengkapi Tugas Dan Memenuhi Syarat Memperoleh
Gelar Ahli Madya
WAHYU SITORUS
122408028
PROGRAM STUDI D-3 FISIKA
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATRA UTARA
MEDAN
2015
LEMBAR PERSETUJUAN
Judul
:Aplikasi Sensor Pir dan Sensor Ultrasonik
Sebagai Pengendali Sistem Kran Air Otomatis
Berbasis ATmega 8535
Kategori
: Tugas Akhir
Nama / NIM
: WAHYU SITORUS / 122408028
Program Studi
: D-3 Fisika
Departemen
: Fisika
Fakultas
: Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatra Utara
Diluluskan di
Medan, 28 Juli 2015
Disetujui Oleh
Ketua Program Studi D-3 Fisika
Pembimbing,
Dr. Susilawati, M.Si
Junedi Ginting, S.Si M.Si
NIP. 197412072000122001
NIP. 197306222003121001
LEMBAR PERNYATAAN
APLIKASI SENSOR PIR DAN SENSOR ULTRASONIK SEBAGAI
PENGENDALI SISTEM KRAN AIR OTOMATIS BERBASIS ATMEGA
8535
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwaTugas Akhir ini adalah hasilkarya sendiri. Kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebut kansumbernya.
Medan, 28 Juli 2015
WAHYU SITORUS
NIM. 122408028
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa,
dengan limpahan berkat-NYA penyusunan proyek ini dapat diselesaikan dalam
waktu yang ditetapkan.
Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada berbagai pihak yang telah
banyak membantu penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini yaitu kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Sutarman, M.Sc, selaku Dekan Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
2. Ibu Dr. Marpongahtun, M.Sc selaku Pembantu Dekan I Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
3. Ibu Dr. Susilawati, M.Si selaku ketua Program Studi D-3 Fisika Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Junedi Ginting, S.Si M.Si,
membimbing dan
selaku
pembimbing
yang
telah
mengarahkan kepada penulis dalam menyelesaikan
Laporan Proyek ini.
5. Seluruh Staf Pengajar / Pegawai program studi fakultas MIPA Universitas
Sumatera Utara.
6. Ayahanda dan Ibunda tercinta yang telah memberikan bantuan berupa
dukungan moril dan materil yang sangat membantu dalam menyelesaikan
Tugas Akhir ini.
7. Senior kami Fathurrahman yang telah memberikan bantuan berupa ilmu
dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
i
8. Rekan Fisika Instrumentasi D3 yang memberikan bantuan penulis untuk
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
9. Semua pihak yang turut membantu dalam pengerjahan Tugas Akhir yang
tidak dapat disebutkan satu persatu.
Akhir kata penulis ucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah
membantu saya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
ii
APLIKASI SENSOR PIR DAN SENSOR ULTRASONIK
SEBAGAI PENGENDALI SISTEM KRAN AIR OTOMATIS
BERBASIS ATMEGA 8535
PIR SENSOR APPLICATION AND SENSOR ULTRASONIC AS THE TAP
WATER CONTROL SYSTEM AUTOMATIC BASED ATMEGA 8535
ABSTRAK
Kran umumnya digerakkan secara manual selama ini Oleh setiap aktifitas manusia
dengan cara memutar atau menggerakkan kran ke atas atau ke bawah. Sistem kran
secara manual ini memiliki kelemahannya yaitu pemborosan air dan kran yang
mudah rusak. Dengan memanfaatkan sensor Passive Infrared (PIR) sebagai
pendeteksi objek berupa anggota tubuh manusia dan mengirimkan sinyal tersebut
ke Arduino sebagai pusat pengendalinya Arduino ini akan mengirimkan instruksi
ke relay untuk mengaktifkan saklar maka solenoid valve yang berfungsi sebagai
katup aliran air akan aktif. Penelitian ini penulis akan membuat kran air wudhu
otomatis yang berbasis arduino untuk menghidari pemborosan dalam aktiifitas
sehari-hari (berwudhu). Hasil penelitian menunjukkan bahwa sensor PIR ini dapat
mendeteksi objek dalam jarak maksimum 15 cm. Dari hasil perbandingan
menggunakan kran manual dan kran otomatis terjadi selisih 20% lebih hemat
menggunakan kran otomatis dari pada menggunakan kran manual. Penggunaan
sensor PIR pada penelitian ini memiliki sensitifitas sangat rendah, dimana
pembacaan sensor ini harus tepat dengan objek, jika objek tidak sesuai maka
sensor tesebut tidak dapat berkerja. Maka diharap pada penelitian selanjutnya
dapat menggunakan sensor yang lebih berkualitas lagi agar penggunaan kran
wudhu dapat bekerja secara optimal.
Kata Kunci : AT8535, kran,PIR ,Ultrasonik.
iii
DAFTAR ISI
PENGHARGAAN ............................................................................................. iii
ABSTRAK ........................................................................................................... v
DAFTAR ISI ...................................................................................................... vi
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... viii
DAFTAR TABEL………………………………………………………….
ix
BAB 1. PENDAHULUAN ..............................................................................
1.1. Latar Belakang masalah ..............................................................
1.2. Rumusan Masalah .....................................................................
1.3. Tujuan Penulisan ........................................................................
1.4. Batasan Masalah .........................................................................
1.5. Sistematika Penulisan ................................................................
1
1
3
3
3
4
BAB II. LANDASAN TEORI .........................................................................
2.1. Mikrokontroller ATmega8535 ...................................................
2.1.1. Arsitektur Mkrokontroler AVR ATmega8535 ...............
2.1.2. Fitur ATmega8535 ............................................................
2.1.3. Konfigurasi Pin ATmega8535 .........................................
2.1.4. Deskripsi pin-pin pada Mikrokontroler ATmega8535 ...
2.1.5. Peta Memory ATMega8535 .............................................
2.1.6. Register Serba guna ( General Purpose Register) ...........
2.1.7 USART. .............................................................................
2.1.8. Status Register (SREG) ...................................................
2.2. Infra Red .......................................................................................
2.3 Sensor Dan Tranduser .................................................................
2.4 Transistor .....................................................................................
2.5 Relay …………………………………… .................................
2.6. Saklar Pembatas ............................................................................
2.7. Water Pump ...................................................................................
5
5
6
8
8
10
13
16
16
17
19
20
21
22
23
24
BAB III. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN .......................................
3.1. Diagram Blok Rangkaian ..............................................................
3.1.1. Fungsi Tiap Blok..............................................................
3.2. Rangkaian Penstabil Tegangan(Regulator) .................................
3.3. Rangkaian Mikrokontroler ATmega8535 ....................................
3.4. Perancangan Rangkaian LCD .......................................................
3.5. Rangkaian Relay Water Pump......................................................
3.6. Perancangan Rangkaian Sensor Ultrasonic PING.......................
3.7. FLOWCHART SISTEM ..............................................................
25
26
26
26
27
28
30
31
33
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .........................................................
4.1. Pengujian Rangkaian Regulator ....................................................
4.2. Pengujian IC Mikrokontroler.........................................................
4.3. Pengujian Display LCD .................................................................
4.4. Pengujian Rangkaian Relay ...........................................................
4.5. Pengujian Sensor PIR ...................................................................
34
34
35
37
39
39
iv
4.6. Pengujian Sensor Ultrasonic..........................................................
BAB V. PENUTUP ............................................................................................
5.1. Kesimpulan ...................................................................................
5.2. Saran ..............................................................................................
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
v
41
43
43
43
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Gambar 2.2
Gambar 2.3
Gambar 2.4
Arsitektur ATMega8535...........................................................
Konfigurasi Pin ATMega8535 .................................................
Organisasi memori ATMega8535 ...........................................
(a) Register I/O Sebagai Memori Data ...................................
(b) Register I/O sebagai I/O .....................................................
Gambar 2.5 Register Serba guna ..................................................................
Gambar 2.6 Status Register............................................................................
Gambar 2.7 NPN ...............................................................................................
Gambar 2.8 Rangkaian Switching Transistor ..............................................
Gambar 2.9 Simbol Relay ................................................................................
Gambar 2.10 Saklar Pembatas ........................................................................
Gambar 2.11 Water Pump................................................................................
Gambar 3.1 Diagram Blok .............................................................................
Gambar 3.2 Rangkaian Regulator ................................................................
Gambar 3.3 Rangkaian system minimum mikrokontroller
Atemega 8535 .............................................................................
Gambar 3.4 Rangkaian LCD .........................................................................
Gambar 3.5 Skematik Rangkaian Relay ......................................................
Gambar 3.6 Rankaian Skematik Sensor Ultrasonik.1 ...............................
Gambar 3.7 Sistem Flowchart .......................................................................
Gambar 4.1 Tegangan Output IC Regulator 7805 .....................................
Gambar 4.2 Blok Diagram pengukuran Sensor PIR..................................
vi
7
10
14
15
15
16
18
21
22
23
23
24
25
26
27
29
30
32
33
32
40
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Pengukuran IC Mikrokontroler ATMEGA 8535.......................
35
Tabel 4.2 Pengukuran IC LCD .......................................................................
38
Tabel 4.3 Pegukuran Sensor PIR....................................................................
40
vii
SEBAGAI PENGENDALI SISTEM KRAN AIR OTOMATIS
BERBASIS ATMEGA 8535
TUGAS AKHIR
WAHYU SITORUS
122408028
PROGRAM STUDI D-3 FISIKA
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUANALAM
UNIVERSITAS SUMATRA UTARA
MEDAN
2015
APLIKASI SENSOR PIR DAN SENSOR ULTRASONIK
SEBAGAI PENGENDALI SISTEM KRAN AIR OTOMATIS
BERBASIS ATMEGA 8535
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Melengkapi Tugas Dan Memenuhi Syarat Memperoleh
Gelar Ahli Madya
WAHYU SITORUS
122408028
PROGRAM STUDI D-3 FISIKA
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATRA UTARA
MEDAN
2015
LEMBAR PERSETUJUAN
Judul
:Aplikasi Sensor Pir dan Sensor Ultrasonik
Sebagai Pengendali Sistem Kran Air Otomatis
Berbasis ATmega 8535
Kategori
: Tugas Akhir
Nama / NIM
: WAHYU SITORUS / 122408028
Program Studi
: D-3 Fisika
Departemen
: Fisika
Fakultas
: Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatra Utara
Diluluskan di
Medan, 28 Juli 2015
Disetujui Oleh
Ketua Program Studi D-3 Fisika
Pembimbing,
Dr. Susilawati, M.Si
Junedi Ginting, S.Si M.Si
NIP. 197412072000122001
NIP. 197306222003121001
LEMBAR PERNYATAAN
APLIKASI SENSOR PIR DAN SENSOR ULTRASONIK SEBAGAI
PENGENDALI SISTEM KRAN AIR OTOMATIS BERBASIS ATMEGA
8535
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwaTugas Akhir ini adalah hasilkarya sendiri. Kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebut kansumbernya.
Medan, 28 Juli 2015
WAHYU SITORUS
NIM. 122408028
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa,
dengan limpahan berkat-NYA penyusunan proyek ini dapat diselesaikan dalam
waktu yang ditetapkan.
Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada berbagai pihak yang telah
banyak membantu penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini yaitu kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Sutarman, M.Sc, selaku Dekan Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
2. Ibu Dr. Marpongahtun, M.Sc selaku Pembantu Dekan I Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
3. Ibu Dr. Susilawati, M.Si selaku ketua Program Studi D-3 Fisika Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Junedi Ginting, S.Si M.Si,
membimbing dan
selaku
pembimbing
yang
telah
mengarahkan kepada penulis dalam menyelesaikan
Laporan Proyek ini.
5. Seluruh Staf Pengajar / Pegawai program studi fakultas MIPA Universitas
Sumatera Utara.
6. Ayahanda dan Ibunda tercinta yang telah memberikan bantuan berupa
dukungan moril dan materil yang sangat membantu dalam menyelesaikan
Tugas Akhir ini.
7. Senior kami Fathurrahman yang telah memberikan bantuan berupa ilmu
dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
i
8. Rekan Fisika Instrumentasi D3 yang memberikan bantuan penulis untuk
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
9. Semua pihak yang turut membantu dalam pengerjahan Tugas Akhir yang
tidak dapat disebutkan satu persatu.
Akhir kata penulis ucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah
membantu saya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
ii
APLIKASI SENSOR PIR DAN SENSOR ULTRASONIK
SEBAGAI PENGENDALI SISTEM KRAN AIR OTOMATIS
BERBASIS ATMEGA 8535
PIR SENSOR APPLICATION AND SENSOR ULTRASONIC AS THE TAP
WATER CONTROL SYSTEM AUTOMATIC BASED ATMEGA 8535
ABSTRAK
Kran umumnya digerakkan secara manual selama ini Oleh setiap aktifitas manusia
dengan cara memutar atau menggerakkan kran ke atas atau ke bawah. Sistem kran
secara manual ini memiliki kelemahannya yaitu pemborosan air dan kran yang
mudah rusak. Dengan memanfaatkan sensor Passive Infrared (PIR) sebagai
pendeteksi objek berupa anggota tubuh manusia dan mengirimkan sinyal tersebut
ke Arduino sebagai pusat pengendalinya Arduino ini akan mengirimkan instruksi
ke relay untuk mengaktifkan saklar maka solenoid valve yang berfungsi sebagai
katup aliran air akan aktif. Penelitian ini penulis akan membuat kran air wudhu
otomatis yang berbasis arduino untuk menghidari pemborosan dalam aktiifitas
sehari-hari (berwudhu). Hasil penelitian menunjukkan bahwa sensor PIR ini dapat
mendeteksi objek dalam jarak maksimum 15 cm. Dari hasil perbandingan
menggunakan kran manual dan kran otomatis terjadi selisih 20% lebih hemat
menggunakan kran otomatis dari pada menggunakan kran manual. Penggunaan
sensor PIR pada penelitian ini memiliki sensitifitas sangat rendah, dimana
pembacaan sensor ini harus tepat dengan objek, jika objek tidak sesuai maka
sensor tesebut tidak dapat berkerja. Maka diharap pada penelitian selanjutnya
dapat menggunakan sensor yang lebih berkualitas lagi agar penggunaan kran
wudhu dapat bekerja secara optimal.
Kata Kunci : AT8535, kran,PIR ,Ultrasonik.
iii
DAFTAR ISI
PENGHARGAAN ............................................................................................. iii
ABSTRAK ........................................................................................................... v
DAFTAR ISI ...................................................................................................... vi
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... viii
DAFTAR TABEL………………………………………………………….
ix
BAB 1. PENDAHULUAN ..............................................................................
1.1. Latar Belakang masalah ..............................................................
1.2. Rumusan Masalah .....................................................................
1.3. Tujuan Penulisan ........................................................................
1.4. Batasan Masalah .........................................................................
1.5. Sistematika Penulisan ................................................................
1
1
3
3
3
4
BAB II. LANDASAN TEORI .........................................................................
2.1. Mikrokontroller ATmega8535 ...................................................
2.1.1. Arsitektur Mkrokontroler AVR ATmega8535 ...............
2.1.2. Fitur ATmega8535 ............................................................
2.1.3. Konfigurasi Pin ATmega8535 .........................................
2.1.4. Deskripsi pin-pin pada Mikrokontroler ATmega8535 ...
2.1.5. Peta Memory ATMega8535 .............................................
2.1.6. Register Serba guna ( General Purpose Register) ...........
2.1.7 USART. .............................................................................
2.1.8. Status Register (SREG) ...................................................
2.2. Infra Red .......................................................................................
2.3 Sensor Dan Tranduser .................................................................
2.4 Transistor .....................................................................................
2.5 Relay …………………………………… .................................
2.6. Saklar Pembatas ............................................................................
2.7. Water Pump ...................................................................................
5
5
6
8
8
10
13
16
16
17
19
20
21
22
23
24
BAB III. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN .......................................
3.1. Diagram Blok Rangkaian ..............................................................
3.1.1. Fungsi Tiap Blok..............................................................
3.2. Rangkaian Penstabil Tegangan(Regulator) .................................
3.3. Rangkaian Mikrokontroler ATmega8535 ....................................
3.4. Perancangan Rangkaian LCD .......................................................
3.5. Rangkaian Relay Water Pump......................................................
3.6. Perancangan Rangkaian Sensor Ultrasonic PING.......................
3.7. FLOWCHART SISTEM ..............................................................
25
26
26
26
27
28
30
31
33
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .........................................................
4.1. Pengujian Rangkaian Regulator ....................................................
4.2. Pengujian IC Mikrokontroler.........................................................
4.3. Pengujian Display LCD .................................................................
4.4. Pengujian Rangkaian Relay ...........................................................
4.5. Pengujian Sensor PIR ...................................................................
34
34
35
37
39
39
iv
4.6. Pengujian Sensor Ultrasonic..........................................................
BAB V. PENUTUP ............................................................................................
5.1. Kesimpulan ...................................................................................
5.2. Saran ..............................................................................................
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
v
41
43
43
43
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Gambar 2.2
Gambar 2.3
Gambar 2.4
Arsitektur ATMega8535...........................................................
Konfigurasi Pin ATMega8535 .................................................
Organisasi memori ATMega8535 ...........................................
(a) Register I/O Sebagai Memori Data ...................................
(b) Register I/O sebagai I/O .....................................................
Gambar 2.5 Register Serba guna ..................................................................
Gambar 2.6 Status Register............................................................................
Gambar 2.7 NPN ...............................................................................................
Gambar 2.8 Rangkaian Switching Transistor ..............................................
Gambar 2.9 Simbol Relay ................................................................................
Gambar 2.10 Saklar Pembatas ........................................................................
Gambar 2.11 Water Pump................................................................................
Gambar 3.1 Diagram Blok .............................................................................
Gambar 3.2 Rangkaian Regulator ................................................................
Gambar 3.3 Rangkaian system minimum mikrokontroller
Atemega 8535 .............................................................................
Gambar 3.4 Rangkaian LCD .........................................................................
Gambar 3.5 Skematik Rangkaian Relay ......................................................
Gambar 3.6 Rankaian Skematik Sensor Ultrasonik.1 ...............................
Gambar 3.7 Sistem Flowchart .......................................................................
Gambar 4.1 Tegangan Output IC Regulator 7805 .....................................
Gambar 4.2 Blok Diagram pengukuran Sensor PIR..................................
vi
7
10
14
15
15
16
18
21
22
23
23
24
25
26
27
29
30
32
33
32
40
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Pengukuran IC Mikrokontroler ATMEGA 8535.......................
35
Tabel 4.2 Pengukuran IC LCD .......................................................................
38
Tabel 4.3 Pegukuran Sensor PIR....................................................................
40
vii