Alat Ukur Digital Kemiringan Bidang Datar Menggunakan Bi-Axial Joystick Berbasis Arduino Uno
ALAT UKUR DIGITAL KEMIRINGAN BIDANG DATAR
MENGGUNAKAN BI-AXIAL JOYSTICK BERBASIS ARDUINO UNO
TUGAS AKHIR II
AMI NOVEL
132411008
PROGRAM STUDI D3METROLOGI DAN INSTRUMENTASI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
ALAT UKUR DIGITAL KEMIRINGAN BIDANG DATAR
MENGGUNAKAN BI-AXIAL JOYSTICK BERBASIS ARDUINO UNO
TUGAS AKHIR II
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh
Ahli Madya
AMI NOVEL
132411008
PROGRAM STUDI D3METROLOGI DAN INSTRUMENTASI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
i
HALAMAN PENGESAHAN
ALAT UKUR DIGITAL KEMIRINGAN BIDANG DATAR
MENGGUNAKAN BI-AXIAL JOYSTICK BERBASIS ARDUINO UNO
AMI NOVEL
132411008
Medan,21juli 2016
Menyetujui
DisetujuiOleh
Program StudiD3 Metrologi dan
Instrumentasi FMIPA USU
Ketua,
Dr. Diana Alemin Barus, M.S
NIP. 19660729199203200
Pembimbing,
Dr.Kerista Sebayang,MS
NIP.
195806231986011001
Universitas Sumatera Utara
ii
SURAT PERNYATAAN
Saya yang bertandatangan di bawahini :
Nama
: Ami Novel
Judul
: Alat Ukur Kemiringan Bidang Datar
Menggunakan Bi-Axial Joystick Berbasi Arduino
Uno
Kategori
: Tugas Akhir II
Nomor Induk Mahasiswa
: 132411008
Program Studi
: Diploma Tiga (D3) Metrologi Dan Instrumentasi
Departemen
: Fisika
Fakultas
: Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Dengan ini menyatakan bahwa karya tulis ilmiah yang saya sampaikan pada
kegiatan projek akhir II ini adalah benar karya sendiri dan/atau bukan
merupakan plagiasi.
Apabila dikemudian hari ditemukan bahwa karya tulis ilmiah yang saya
sampaikan bukan karya saya sendiri/plagiasi, saya bersedia menerima sanksi
akademik atau yang lainnya.
Medan, 21 Juli 2016
Yang menyatakan
Ami Novel
132411008
Universitas Sumatera Utara
iii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahirobbil’alamin,
Segala puji dan syukur bagi Allah Subhanahuwata’ala yang telah melimpah
kan barokah, rahmat, hidayah-Nya dan menganugerahkan kemudahan serta
kelancaran sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tugas projek ini
sesuia waktu yang telah ditetapkan.Sholawat dan salam semoga senantiasa
tercurahkan
kepada
RasulullahSallallahu’alaihiwassalamsang
pembawa
petunjuk dan selalumenjad iinspirasi dan teladan bagi penulis Projek II ini
disusun untuk melengkapi persyaratan dalam mencapai gelar Ahli Madya
pada Program Studi Diploma Tiga (III) Metrologi Instrumentasi Departemen
Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Sumatera Utara.
Adapun judul Tugas Akhir ini adalah
ALAT UKUR DIGITAL KEMIRINGAN BIDANG DATAR
MENGGUNAKAN BI-AXIAL JOYSTICK BERBASIS ARDUINO UNO
Penulis menyadari bahwa tersusunnya Tugas Akhir ini dari Do’a,
perhatian, bimbingan, motivasi dan dukungan berbagai pihak, sehingga
dengan keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis
mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Kedua
orang
tuapenulisdansertasaudarakandung
telahmemberikanbantuanmorilmaupunmateril,
semangatdando’a
yang
yang
begitubesarkepadapenulis.
Universitas Sumatera Utara
iv
2. Ibu Dr.Diana Alemin Barus, M.Sc selaku Ketua Program Diploma Tiga
Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan
Alam.
3. Bapak Dr Kerista Sebayang ,MS selakudosenpembimbing, yang telah
banyak membantu dan mendukung penulis dalam menyelesaikan Tugas
Akhir ini.
4. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi Diploma Tiga (III) Metrologi
dan Instrumentasi Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
5. Pembimbing saya dalam pembuatan projek ini bg Iqbal,beserta teman teman
saya di Program Studi D-3 Metrologi dan Instrumentasi.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan Projek Akhir II
ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan
saran dari pembaca yang bersifat ny membangun dalam penyempurnaan
Tugas Projek ini.
Semoga laporan ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi
ilmu yang bermanfaat bagi pembaca.
Amin Yaa Rabbal’alamin
Medan, 21Juli2016
Hormat kami,
AMI NOVEL
Universitas Sumatera Utara
v
ALAT UKUR DIGITAL KEMIRINGAN BIDANG DATAR
MENGGUNAKAN BI-AXIAL JOYSTICK BERBASIS ARDUINO UNO
ABSTRAK
Telah dibuat alat ukur digital kemiringan suatu benda berbasis mikrokontroler
MC68HC908QB8. Pada saat ini kebanyakan pengukuran terhadapkemiringan
benda masih dilakukan dengan menggunakan waterpas yang merupakan alat
ukur kemiringan manual dan analog. Dengan alat tersebut pengukuran
dirasakan kurang praktis dan kurang akurat. Untuk itu dirancang dan dibuat
alat ukur kemiringan secara digital menggunakan tilt-sensor tipe joystick
Biaxial. Sistem pengendali yang digunakan dalam perancangan alat ukur ini
adalah Arduino Uno. Mikrokontroler tersebut mempunyai ADC 10 bit
sehingga data hasil konversi dapat lebih presisi. Disamping itu alat yang
dirancang tersebut juga dilengkapi dengan penampil LCD 16 x 2 karakter
untuk menampilkan sudut kemiringan yang terukur.
Kata Kunci :Arduino Uno R3, Sensor bi axial Joystick, LCD.
Universitas Sumatera Utara
vi
DIGITAL TOOLS TO MEASURE THE SLOPE OBJECTS USING BI AXIAL JOYSTICK BASED ARDUINO UNO
ABSTRACT
The design of tilt meter based to the microcontroller Arduino Uno has been
carried out. At present much measrurement of sloping object uses manual and
an
analog water-pass meter which is not practice and less accurately. To solve
this problem was designeddigital sloping meter use Dual Axis tilt sensor
joystick bi axial type. In this design is usedmicrocontroller Arduino Uno as a
control system which has ADC 10 bits so that the convertion resultwill be
more precission. The meter is complited by LCD 16x 2 characters to display
the measured slopingdegree.
Keywords:ArduinoUnoR3, Joystick Biaxial, LCD.
Universitas Sumatera Utara
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................
i
SURAT PERNYATAAN ...............................................................................
ii
PENGHARGAAN ..........................................................................................
iii
ABSTRAK ......................................................................................................
v
ABSTRACT ....................................................................................................
vi
DAFTAR ISI ...................................................................................................
vii
DAFTAR TABEL ..........................................................................................
x
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................
x
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ...........................................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah ......................................................................................
2
1.3 TujuanPenulis.............................................................................................
2
1.4 Batasan Masalah ........................................................................................
3
1.5 Sistematika Penulis ....................................................................................
3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sensor .........................................................................................................
5
2.2 Sensor Joystick ...........................................................................................
6
2.2.1 Cara Kerja Joystic ...................................................................................
6
2.3 Arduino Uno R3 .........................................................................................
7
2.4Mikrokontoler .............................................................................................
8
Universitas Sumatera Utara
viii
2.4.1Gambaran Mikrokontroller ...............................................................
9
2.4.2 Mikrokontroller Arduino Uno ATMega 328 ...................................
10
2.4.3 Arsitektur ATMEGA 328 .......................................................................
10
2.5 Bahasa C ...................................................................................................
12
2.6 Software Arduino IDE ...............................................................................
14
2.7 LCD (Liquid Crystal Display) ...................................................................
14
2.7.1 Cara Kerja LCD ................................................................................
15
2.7.2 Tipe Data ...........................................................................................
17
2.7.3 Identifier ............................................................................................
19
2.8 Kabel Pelangi .............................................................................................
19
BAB III PERANCANGAN DAN SISTEM KERJA RANGKAIAN
3.1 Umum.........................................................................................................
20
3.2Tujuan Perancangan ....................................................................................
20
3.3Diagram Blok Rangkaian ............................................................................
21
3.4 Flowchart system .......................................................................................
22
3.5 Rangkaian Mikrokontroller Arduino Uno R3 ............................................
23
3.6 Rangkaian LCD..........................................................................................
24
3.7 Rangkain Skematik ....................................................................................
25
3.8 Perancangan Rangkaian Adaptor ...............................................................
25
Universitas Sumatera Utara
ix
BAB IV ANALISI DAN PENGUJIAN
4.1 Hasil ...........................................................................................................
27
4.1.1 Tujuan Pengukuran Alat .........................................................................
27
4.1.2 Peralatan Pengukuran ..............................................................................
27
4.1.3 Prosedur Pengukuran ..............................................................................
27
4.1.4 Pengukuran Alat ......................................................................................
27
4.1.5 Data Hasil Pengukuran............................................................................
29
4.1.6 Hasil Pengujian Rangkaian LCD ............................................................
29
4.2 Pembahasan ................................................................................................
30
4.2.1 Rangkaian Mikrokontroler Arduino Uno R3 ..........................................
30
4.2.2 Interfacing LCD (2X16)..........................................................................
31
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ...............................................................................................
32
5.2 Saran...........................................................................................................
32
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
x
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Pin-Pin LCD ...........................................................................
12
Tabel 2.2 Tipe Data ................................................................................
18
Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Sensor Kemiringan ...................................
18
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Sensor kemiringan joystick ................................................... 6
Gambar 2.2 Rangkaian joystick BiAxial ................................................... 7
Gambar 2.3 Board Arduino ....................................................................... 8
Gambar 2.4 IDE Arduino Versi 1.6.5........................................................ 9
Gambar 2.5 Arsitektur ATMega 328......................................................... 11
Gambar 2.6 LCD 16x2 .............................................................................. 14
Gambar 2.7 Kabel Pelangi......................................................................... 19
Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian ...................................................... 19
Gambar 3.2 Rangkaian sistem mikrokontroller Arduino .......................... 23
Gambar 3.3 Rangkaian LCD ..................................................................... 24
Gambar 3.4 Skematik Rangkaian LCD ..................................................... 25
Gambar 3.5 Skematik Rangkaian Adaptor ................................................ 26
Gambar 4,1 Titik Pengukuran Sensor Kemiringan Pada Pengukuran bidang datar
....................................................................................................................28
Gambar 4.2 Tampilan LCD ....................................................................... 30
Universitas Sumatera Utara
MENGGUNAKAN BI-AXIAL JOYSTICK BERBASIS ARDUINO UNO
TUGAS AKHIR II
AMI NOVEL
132411008
PROGRAM STUDI D3METROLOGI DAN INSTRUMENTASI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
ALAT UKUR DIGITAL KEMIRINGAN BIDANG DATAR
MENGGUNAKAN BI-AXIAL JOYSTICK BERBASIS ARDUINO UNO
TUGAS AKHIR II
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh
Ahli Madya
AMI NOVEL
132411008
PROGRAM STUDI D3METROLOGI DAN INSTRUMENTASI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
i
HALAMAN PENGESAHAN
ALAT UKUR DIGITAL KEMIRINGAN BIDANG DATAR
MENGGUNAKAN BI-AXIAL JOYSTICK BERBASIS ARDUINO UNO
AMI NOVEL
132411008
Medan,21juli 2016
Menyetujui
DisetujuiOleh
Program StudiD3 Metrologi dan
Instrumentasi FMIPA USU
Ketua,
Dr. Diana Alemin Barus, M.S
NIP. 19660729199203200
Pembimbing,
Dr.Kerista Sebayang,MS
NIP.
195806231986011001
Universitas Sumatera Utara
ii
SURAT PERNYATAAN
Saya yang bertandatangan di bawahini :
Nama
: Ami Novel
Judul
: Alat Ukur Kemiringan Bidang Datar
Menggunakan Bi-Axial Joystick Berbasi Arduino
Uno
Kategori
: Tugas Akhir II
Nomor Induk Mahasiswa
: 132411008
Program Studi
: Diploma Tiga (D3) Metrologi Dan Instrumentasi
Departemen
: Fisika
Fakultas
: Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Dengan ini menyatakan bahwa karya tulis ilmiah yang saya sampaikan pada
kegiatan projek akhir II ini adalah benar karya sendiri dan/atau bukan
merupakan plagiasi.
Apabila dikemudian hari ditemukan bahwa karya tulis ilmiah yang saya
sampaikan bukan karya saya sendiri/plagiasi, saya bersedia menerima sanksi
akademik atau yang lainnya.
Medan, 21 Juli 2016
Yang menyatakan
Ami Novel
132411008
Universitas Sumatera Utara
iii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahirobbil’alamin,
Segala puji dan syukur bagi Allah Subhanahuwata’ala yang telah melimpah
kan barokah, rahmat, hidayah-Nya dan menganugerahkan kemudahan serta
kelancaran sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tugas projek ini
sesuia waktu yang telah ditetapkan.Sholawat dan salam semoga senantiasa
tercurahkan
kepada
RasulullahSallallahu’alaihiwassalamsang
pembawa
petunjuk dan selalumenjad iinspirasi dan teladan bagi penulis Projek II ini
disusun untuk melengkapi persyaratan dalam mencapai gelar Ahli Madya
pada Program Studi Diploma Tiga (III) Metrologi Instrumentasi Departemen
Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Sumatera Utara.
Adapun judul Tugas Akhir ini adalah
ALAT UKUR DIGITAL KEMIRINGAN BIDANG DATAR
MENGGUNAKAN BI-AXIAL JOYSTICK BERBASIS ARDUINO UNO
Penulis menyadari bahwa tersusunnya Tugas Akhir ini dari Do’a,
perhatian, bimbingan, motivasi dan dukungan berbagai pihak, sehingga
dengan keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis
mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Kedua
orang
tuapenulisdansertasaudarakandung
telahmemberikanbantuanmorilmaupunmateril,
semangatdando’a
yang
yang
begitubesarkepadapenulis.
Universitas Sumatera Utara
iv
2. Ibu Dr.Diana Alemin Barus, M.Sc selaku Ketua Program Diploma Tiga
Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan
Alam.
3. Bapak Dr Kerista Sebayang ,MS selakudosenpembimbing, yang telah
banyak membantu dan mendukung penulis dalam menyelesaikan Tugas
Akhir ini.
4. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi Diploma Tiga (III) Metrologi
dan Instrumentasi Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
5. Pembimbing saya dalam pembuatan projek ini bg Iqbal,beserta teman teman
saya di Program Studi D-3 Metrologi dan Instrumentasi.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan Projek Akhir II
ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan
saran dari pembaca yang bersifat ny membangun dalam penyempurnaan
Tugas Projek ini.
Semoga laporan ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi
ilmu yang bermanfaat bagi pembaca.
Amin Yaa Rabbal’alamin
Medan, 21Juli2016
Hormat kami,
AMI NOVEL
Universitas Sumatera Utara
v
ALAT UKUR DIGITAL KEMIRINGAN BIDANG DATAR
MENGGUNAKAN BI-AXIAL JOYSTICK BERBASIS ARDUINO UNO
ABSTRAK
Telah dibuat alat ukur digital kemiringan suatu benda berbasis mikrokontroler
MC68HC908QB8. Pada saat ini kebanyakan pengukuran terhadapkemiringan
benda masih dilakukan dengan menggunakan waterpas yang merupakan alat
ukur kemiringan manual dan analog. Dengan alat tersebut pengukuran
dirasakan kurang praktis dan kurang akurat. Untuk itu dirancang dan dibuat
alat ukur kemiringan secara digital menggunakan tilt-sensor tipe joystick
Biaxial. Sistem pengendali yang digunakan dalam perancangan alat ukur ini
adalah Arduino Uno. Mikrokontroler tersebut mempunyai ADC 10 bit
sehingga data hasil konversi dapat lebih presisi. Disamping itu alat yang
dirancang tersebut juga dilengkapi dengan penampil LCD 16 x 2 karakter
untuk menampilkan sudut kemiringan yang terukur.
Kata Kunci :Arduino Uno R3, Sensor bi axial Joystick, LCD.
Universitas Sumatera Utara
vi
DIGITAL TOOLS TO MEASURE THE SLOPE OBJECTS USING BI AXIAL JOYSTICK BASED ARDUINO UNO
ABSTRACT
The design of tilt meter based to the microcontroller Arduino Uno has been
carried out. At present much measrurement of sloping object uses manual and
an
analog water-pass meter which is not practice and less accurately. To solve
this problem was designeddigital sloping meter use Dual Axis tilt sensor
joystick bi axial type. In this design is usedmicrocontroller Arduino Uno as a
control system which has ADC 10 bits so that the convertion resultwill be
more precission. The meter is complited by LCD 16x 2 characters to display
the measured slopingdegree.
Keywords:ArduinoUnoR3, Joystick Biaxial, LCD.
Universitas Sumatera Utara
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................
i
SURAT PERNYATAAN ...............................................................................
ii
PENGHARGAAN ..........................................................................................
iii
ABSTRAK ......................................................................................................
v
ABSTRACT ....................................................................................................
vi
DAFTAR ISI ...................................................................................................
vii
DAFTAR TABEL ..........................................................................................
x
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................
x
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ...........................................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah ......................................................................................
2
1.3 TujuanPenulis.............................................................................................
2
1.4 Batasan Masalah ........................................................................................
3
1.5 Sistematika Penulis ....................................................................................
3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sensor .........................................................................................................
5
2.2 Sensor Joystick ...........................................................................................
6
2.2.1 Cara Kerja Joystic ...................................................................................
6
2.3 Arduino Uno R3 .........................................................................................
7
2.4Mikrokontoler .............................................................................................
8
Universitas Sumatera Utara
viii
2.4.1Gambaran Mikrokontroller ...............................................................
9
2.4.2 Mikrokontroller Arduino Uno ATMega 328 ...................................
10
2.4.3 Arsitektur ATMEGA 328 .......................................................................
10
2.5 Bahasa C ...................................................................................................
12
2.6 Software Arduino IDE ...............................................................................
14
2.7 LCD (Liquid Crystal Display) ...................................................................
14
2.7.1 Cara Kerja LCD ................................................................................
15
2.7.2 Tipe Data ...........................................................................................
17
2.7.3 Identifier ............................................................................................
19
2.8 Kabel Pelangi .............................................................................................
19
BAB III PERANCANGAN DAN SISTEM KERJA RANGKAIAN
3.1 Umum.........................................................................................................
20
3.2Tujuan Perancangan ....................................................................................
20
3.3Diagram Blok Rangkaian ............................................................................
21
3.4 Flowchart system .......................................................................................
22
3.5 Rangkaian Mikrokontroller Arduino Uno R3 ............................................
23
3.6 Rangkaian LCD..........................................................................................
24
3.7 Rangkain Skematik ....................................................................................
25
3.8 Perancangan Rangkaian Adaptor ...............................................................
25
Universitas Sumatera Utara
ix
BAB IV ANALISI DAN PENGUJIAN
4.1 Hasil ...........................................................................................................
27
4.1.1 Tujuan Pengukuran Alat .........................................................................
27
4.1.2 Peralatan Pengukuran ..............................................................................
27
4.1.3 Prosedur Pengukuran ..............................................................................
27
4.1.4 Pengukuran Alat ......................................................................................
27
4.1.5 Data Hasil Pengukuran............................................................................
29
4.1.6 Hasil Pengujian Rangkaian LCD ............................................................
29
4.2 Pembahasan ................................................................................................
30
4.2.1 Rangkaian Mikrokontroler Arduino Uno R3 ..........................................
30
4.2.2 Interfacing LCD (2X16)..........................................................................
31
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ...............................................................................................
32
5.2 Saran...........................................................................................................
32
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
x
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Pin-Pin LCD ...........................................................................
12
Tabel 2.2 Tipe Data ................................................................................
18
Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Sensor Kemiringan ...................................
18
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Sensor kemiringan joystick ................................................... 6
Gambar 2.2 Rangkaian joystick BiAxial ................................................... 7
Gambar 2.3 Board Arduino ....................................................................... 8
Gambar 2.4 IDE Arduino Versi 1.6.5........................................................ 9
Gambar 2.5 Arsitektur ATMega 328......................................................... 11
Gambar 2.6 LCD 16x2 .............................................................................. 14
Gambar 2.7 Kabel Pelangi......................................................................... 19
Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian ...................................................... 19
Gambar 3.2 Rangkaian sistem mikrokontroller Arduino .......................... 23
Gambar 3.3 Rangkaian LCD ..................................................................... 24
Gambar 3.4 Skematik Rangkaian LCD ..................................................... 25
Gambar 3.5 Skematik Rangkaian Adaptor ................................................ 26
Gambar 4,1 Titik Pengukuran Sensor Kemiringan Pada Pengukuran bidang datar
....................................................................................................................28
Gambar 4.2 Tampilan LCD ....................................................................... 30
Universitas Sumatera Utara