Sistem Pengukuran Debit Air Berbasis Mikrokontroler Atmega8

SISTEM PENGUKURAN DEBIT AIR
BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8

TUGAS AKHIR II

TAUFIQ ISMAIL SIREGAR
142411077

PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017

Universitas Sumatera Utara

SISTEM PENGUKURAN DEBIT AIR
BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8

TUGAS AKHIR II


Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya

TAUFIQ ISMAIL SIREGAR
142411077

PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017

Universitas Sumatera Utara

PERSETUJUAN

Judul

: Sistem Pengukuran Debit Air Berbasis Mikrokontroler
Atmega8


Kategori

: Tugas Akhir II

Nama

: Taufiq Ismail Siregar

NIM

: 142411077

Program Studi : D3 Metrologi dan Instrumentasi
Departemen

: Fisika

Fakultas

: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (MIPA) USU


Diluluskan di
Medan, 28 Juli 2017

Diketahui/disetujui oleh
Prodi D3 Metrologi dan Instrumentasi
FMIPA USU
Ketua,

Pembimbing,

Dr. Diana A. Barus, M.Sc
NIP. 19660729 199203 2 002

Juneidi G S.Si, M.Si.
NIP.19730622 200312 1 001

i
Universitas Sumatera Utara


PERNYATAAN

SISTEM PENGUKURAN DEBIT AIR
BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8

TUGAS AKHIR II

Saya mengakui bahwa tugas akhir II ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali
beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, 28 Juli 2017

Taufiq Ismail Siregar
142411077

ii
Universitas Sumatera Utara

PENGHARGAAN
Alhamdulillah, puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena

atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga Tugas Projek Akhir II ini dapat
terselesaikan. Tak lupa pula penulis mengirimkan salam dan shalawat kepada
Nabi Besar Muhammad SAW yang telah membawa umatnya dari alam kegelapan
ke alam yang berilmu pengetahuan seperti saat sekarang ini.
Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan rasa ucapan terima kasih
yang sebesar-besarnya kepada, Mamaku sayang, Nurleni Purba, guru pertamaku
dan ibu yang sangat luar biasa. Salah satu yang membuatku bersyukur di dunia
adalah terlahir dari rahim sucimu. Doa-doa Mama lah yang membuatku dapat
mengerti arti kehidupan. Semoga Allah memberi kesehatan dan kebahagiaan
kepada Mama. Maaf belum bisa menjadi anak yang sebaik yang mama inginkan.
Ayahku tersayang, Alm. Abd Maolub Pahlawan yang luar biasa yang selalu
memompaku untuk maju dan mengalahkan rasa takutku dan yang tak hentihentinya memberikan dukungan, doa, nasehat, dan motivasi hingga sampai detik
ini penulis tetap kuat dan bersemangat dalam menyelesaikan studi. Terimakasih
Mama dan Ayah atas kasih sayang dan kepercayaan yang telah kalian berikan
kepada anak kalian ini, serta buat seluruh keluarga yang telah membantu,
mendukung dan memberikan kelonggaran serta dukungan terhadap pendidikan
saya hingga bisa berkembang seperti sekarang.
Serta

Orang-orang


yang

mendukung

sehingga

penulis

dapat

menyelesaikan Tugas Projek Akhir II ini. Pada kesempatan ini penulis
mengucapkan terima kasih banyak kepada :
1. Yth.Bapak Dekan Dr. Kerista Sebayang, MS beserta jajarannya di lingkungan
FMIPA USU
2. Ibu Dr. Diana Alemin Barus M,Sc, selaku Ketua Program Studi D3 Metrologi
dan Instrumentasi FMIPA dan juga selaku Penguji saya.
3. Bapak Juneidi Ginting S.Si, M.Si. selaku dosen pembimbing saya. Penulis
sangat berterima kasih untuk setiap bimbingan, masukan, saran bahkan waktu
yang senantiasa diberikan kepada penulis sampai pada akhir penyelesaian

tugas akhir ini.

iii
Universitas Sumatera Utara

4. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi D3 Metrologi Dan
Instrumentasi Departemen Fisika FMIPA-USU
5. Kepada Giassanistya Fadillah Marpaung atas Support dan Do’anya yang telah
membantu penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini
dengan baik.
6. Kepada rekan-rekan ggipers atas support dan kerjasamanya yang telah
membantu mengerjakan segala sesuatunya bersama-sama sehingga penulis
menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik meskipun banyak halangan yang
kita dapat.
7. Kepada Abangda Fatur Alghozi yang dengan semangat memberikan ilmunya
dan sabar membantu menyelesaikan masalah rangkaian yang sebegitu
rumitnya sampai tuntas terimakasih atas bantuan yang sangat luar biasa.
8. Kepada teman-teman seperjuangan di D-3 metrologi dan instrumentasi atas
dorongan dan kesabaran kalian untuk menghadapi teman kalian ini.
9. Kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam kehidupan penulis yang

tidak mampu saya tuliskan satu persatu. Jazakumullah khairan katsiran
Tak ada gading yang tak retak tak ada sesuatu yang sempurna, begitu juga
dengan Tugas Projek Akhir II saya ini, penulis menyadari bahwa Projek Akhir II
ini belum sempurna. Untuk itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang
bersifat konstruktif guna perbaikan di masa mendatang. Dan berharap ini
bermanfaat dan dapat menambah wawasan kita.
“Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan.” (Qs.Al-Insyirah: 6)

Medan, 28 Juli 2017
Penulis,

Taufiq Ismail Siregar

iv
Universitas Sumatera Utara

SISTEM PENGUKURAN DEBIT AIR
BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8

ABSTRAK


Pengukuran debit aliran sangat diperlukan untuk mengetahui potensi
sumber daya air di suatu wilayah daerah aliran sungai. Pengukur kecepatan aliran
air dapat dijadikan sebagai sebuah alat untuk memonitor dan mengevaluasi neraca
air suatu kawasan melalui pendekatan potensi sumber daya air permukaan yang
ada. Tujuan pembuatan system pengukur debit air ini adalah untuk menghasilkan
sebuah alat pengukur potensi air pada suatu daerah aliran sungai. System ini
diimplimentasikan dengan menggunakan sensor phototransistor yang dipasang
pada sebuah baling-baling untuk menghasilkan detak pulsa sebagai keluaran
encoder. Kemudian pulsa tersebut berubah menjadi besaran kecepatan aliran air
dalam satuan m/det melalui mikrokontroler dan ditampilkan pada LCD. Besaran
debit air dapat diperoleh dengan mengalikan kecepatan aliran dengan luas
permukaan (m2)

Kata-Kunci : Debit Air, Mikrokontroler

v
Universitas Sumatera Utara

MICROCONTROLLER-BASED SYSTEM

MEASURMENTS OF WATER DISCHARGE ATMEGA8

ABSTRACT

The measurement of water flow velocity is really needed to notice the potential of
water resource in one river flow area. The equipment used to measure the speed of
water flow as the monitor and evaluation of water balance in one area through the
existed water surface resource. The aim of the design and implementation of the
measurement system of water flow is to imply the system using phototransistor
sensor which has been installed at the blade to produce pulse geat as the output of
encoder. Then this pulse changed into water flow velocity in m/sec. Through
microcontroller and display on LCD. The unit of water velocity can be gained by
the multiplication of measured water velocity by the surface area (m2)

Key words : Water Discharge, Microcontroller

vi
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI


Halaman Sampul
Halaman Sampul Dalam
Lembar Persetujuan ............................................................................................... i
Lembar Pernyataan................................................................................................ ii
Lembar Penghargaan ............................................................................................. iii
Abstrak .................................................................................................................. v
Abstract ................................................................................................................. vi
Daftar Isi................................................................................................................ vii
Daftar Tabel............................................................................................................x
Daftar Gambar ....................................................................................................... xi

BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ................................................................................................ 1
1.2 Rumusan Masalah ........................................................................................... 4
1.3 Tujuan Penulisan ............................................................................................. 4
1.4 Batasan Masalah.............................................................................................. 5
1.5 Sistematika Penulisan ..................................................................................... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA........................................................................... 7
2.1 Sensor .............................................................................................................. 7
2.1.1 Sensor Ultrasonic ..................................................................................... 8
2.1.2 Spesifikasi Sensor Hcsr04 ........................................................................ 10
2.2 Mikrokontroler ................................................................................................ 12
2.2.1 Pengenalan Mikrokontroler AVR ATmega8 ........................................... 16
2.2.1.1 Arsitektur Mikrokontroler AVR ATmega8 ....................................... 16
2.2.1.2 Konfigurasi Pin Mikrokontroler AVR ATmega8 .............................. 19
2.2.2 Deskripsi Pin-Pin Pada Mikrokontroler ATmega8 .................................. 20
2.2.2.1 Port A ................................................................................................. 20
2.2.2.2 Port B ................................................................................................. 20

vii
Universitas Sumatera Utara

2.2.2.3 Port C ................................................................................................. 21
2.2.2.4 Port D ................................................................................................. 22
2.2.2.5 RESET (Reset Input) ......................................................................... 23
2.2.2.6 XTAL1 (Input Oscillator) .................................................................. 23
2.2.2.7 XTAL2 (Output Oscillator)................................................................ 23
2.2.2.8 AVCC................................................................................................. 23
2.2.2.9 AREF ................................................................................................. 23
2.2 2.10 AGND .............................................................................................. 23
2.2.3 Peta Memori ATmega8 ............................................................................ 23
2.2.4 Status Register .......................................................................................... 24
2.3 Bahasa Pemograman C ................................................................................... 25
2.4 LCD (Liquid Crystal Display) ........................................................................ 28
2.5 Resistor............................................................................................................ 30
2.6 Relay ............................................................................................................... 31
2.7 Pengukuran Debit Air ..................................................................................... 33
2.8 Motor Pompa................................................................................................... 34
2.8.1 Pengertian Pompa Sentrifugal .................................................................. 35

BAB III METODE PENELITIAN........................................................................ 37
3.1 Perancangan Diagram Blok............................................................................. 37
3.2 Prinsip Kerja Alat ............................................................................................ 38
3.3 Rangkaian System ........................................................................................... 39
3.4 Rangkaian Driver Relay dan Pompa ............................................................... 40
3.5 Fungsi Port (I/O) Mikrokontroller .................................................................. 40
3.6 Rangkaian LCD ............................................................................................... 41
3.7 Flowchart Sistem............................................................................................. 42

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................. 43
4.1 Data Percobaan................................................................................................ 43
4.2 Analisa Data .................................................................................................... 43
4.3 Pengujian Power Supply ................................................................................. 45

viii
Universitas Sumatera Utara

4.4 Pengujian Mikrokontroller dan LCD .............................................................. 45
4.5 Pengujian Sensor Ultrasonic Hscr04 ............................................................... 48

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 51
5.1 Kesimpulan ..................................................................................................... 51
5.2 Saran................................................................................................................ 51

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 52

ix
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Deskripsi Pin Pada LCD ....................................................................... 30
Tabel 3.1 Fungsi Port Mikrokontroller ................................................................. 40
Tabel 4.1 Data Percobaan ..................................................................................... 43

x
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Sensor Ultrasonic Hcsr04 .................................................................. 10
Gambar 2.2 Timing Diagram Dari Hcsr04 ........................................................... 11
Gambar 2.3 Bagian Mikrokontroller ..................................................................... 13
Gambar 2.4 Arsitektur ATmega8 .......................................................................... 18
Gambar 2.5 Konfigurasi Pin Mikrokontroller ATmega8 ...................................... 19
Gambar 2.6 Memori ATmega8 ............................................................................. 24
Gambar 2.7 Status Register ................................................................................... 27
Gambar 2.8 LCD (Liquid Crystal Display)........................................................... 28
Gambar 2.9 Resistor dan Lambang Resistor ......................................................... 31
Gambar 2.10 Relay................................................................................................ 32
Gambar 2.11 Struktur Sederhana Relay ................................................................ 32
Gambar 2.12 Penampang Sungai .......................................................................... 33
Gambar 2.13 Pompa Sentrifugal ........................................................................... 36
Gambar 3.1 Diagram Blok .................................................................................... 37
Gambar 3.2 Rangkaian Keseluruhan..................................................................... 39
Gambar 3.3 Rangkaian Driver Relay dan Pompa ................................................. 40
Gambar 3.4 Rangkaian LCD 16x2 ........................................................................ 41
Gambar 3.5 Flowchart Sistem ............................................................................... 42
Gambar 4.1 Aplikasi Pemrograman ...................................................................... 45

xi
Universitas Sumatera Utara