Perancangan Alat Bantu Perkir Menggunkan Sensor Ultrasonik Dan Arduinouno

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Ultrasonik HC-SR04
HC-SR04 adalah sebuah modul yang berfungsi untuk melakukan
pengukuran jarak suatu benda/ halangan dengan memanfaatkan sinyal suara
ultrasonic. Performa yang stabil dan akurasi yang tinggi dengan harga yang murah
merupakan kelebihan dari HC-SR04. Karena kelebihannya, HC-SR04 banyak
dipakai dalam berbagai aplikasi pengukuran jarak.
Pada umumnya, sensor ultrasonic ini berbentuk papan elektronik
berukuran kecil yang dilengkapi dengan beberapa rangkaian elektronik dan dua
buah transducer. Transducer yang pertama berfungsi sebagai transmitter
gelombang

ultrasonic

dan

transducer

yang

satunya

berfungsi

sebagai

receiver.Pada beberapa produk kadang hanya ditemukan satu buah transducer
yang bertindak sebagai transmitter sekaligus receiver sekaligus.Sensor ini
menawarkan deteksi jarak tanpa sentuhan langsung dengan akurasi yang tinggi
dan stabil.
Sensor ini bekerja dengan cara menghasilkan gelombang suara pada
frekuensi tinggi yang kemudian akan segera dipancarkan oleh tranducer yang
bertindak sebagai transmitter. Pantulan gelombang yang mengenai benda di
depannya akan di tangkap oleh transducer yang bertidak sebagai receiver. Dengan
mengetahui lamanya waktu antara dipancarkannya gelombang ultrasonic sampai
dengan ditangkap kembali oleh receiver, maka akan diketahui jarak dari benda
yang terdapat di depan sensor tersebut.

Universitas Sumatera Utara

Kecepatan suara adalah 340m/detik, lamanya waktu tempuh gelombang
ultrasonic dikalikan kecepatan suara, kemudian dibagi dua akan menghasilkan
jarak antara sensor tersebut dengan benda di depannya.

Tabel 2.1 Data Sheet Ultrasonik HC SR04
Voltage DC

5V

Working Curresnt

15 mA

Working Frequency

40 Hz

Max Range

4m

Min Range

2 cm

Measuring Angle

15 degree

Dimension

45 x 20 x 15 mm

Trigger Input Signal 10uS TTL pulse
Echo Output Signal Input TTL lever signal and the range in proportion

Berikut adalah pin dari HC-SR04 :
1.

VCC : Input supply 5V

2.

Trig : Input untuk memberikan pulsa trigger

3.

Echo : Output untuk pulsa Echo

4.

GND : Input supply Ground

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.1 cara kerja sensor

2.2. Prinsip kerja sensor jarak ultrasonic
SRF-04 hanya menggunakan 2 port I/O untuk berhubungan dengan

mikrokontroler, sehingga sangat ideal untuk aplikasi-aplikasi robotika, SRF-04
dapat mengukur jarak mulai 3 cm sampai 3 m, dan dapat mengukur benda dengan
diameter 3 cm pada jarak kurang dari 2 meter.

2.3. Bentuk fisik SRF04
Pulsa Ultrasonic yang dikirim oleh SRF04 adalah sinyal ultrasonic dengan
frekwensi 40 KHz sebanyak 8 periode setiap kali pengiriman. Ketika pulsa
mengenai benda penghalang, maka pulsa ini akan dipantulkan kembali dan
diterima kembali oleh penerima Ultrasonic. Dengan mengukur selang waktu
antara saat pulsa dikirim dan pulsapantul diterima, maka jarak benda penghalang
bisa dihitung.
Apabila PI ( triger pulse input ) diberi logika 1 ( high ) selama minimal 10 uS
maka SRF04 akan memancarkan sinyal ultrasonic, setelah itu pin PO ( echo pulse
output ) akan berlogika high selama 100 uS – 18 mS. ( tergantung jarak sensor

Universitas Sumatera Utara

dan penghalang ) dan apabila tidak ada penghalang maka PO akan berlogika 1
selama kurang lebih 38 mS

Gambar 2.2 Hardware sensor

2.4. Timing Diagram SRF04
Misalkan lama Echo Pulse adalah T, maka untuk mengetahui jaraknya
dapat diketahui dengan cara membagi T dengan 58 ( T/58 )untuk satuan centi
meter dan dibagi dengan 148 ( T/148 ) untuk satuan inchi. Misalkan panjang Echo
Pulse adalah 5800 mikro detik maka jarak benda adalah 1 meter ( 5800/ 58 = 100
cm = 1 meter ).

Gambar 2.3 Timing Diagram SRF04

Universitas Sumatera Utara

2.5

Arduino
Arduino didefinisikan sebagai sebuah platform elektronik yang open

source, berbasis pada software dan hardware yang fleksibel dan mudah

digunakan, yang ditujukan untuk seniman, desainer, hobbies dan setiap orang
yang tertarik dalam membuat objek atau lingkungan yang interaktif (Artanto,
2012:1).
Arduino sebagai sebuah platform komputasi fisik (Physical Computing)
yang open source pada board input ouput sederhana, yang dimaksud dengan
platform komputasi fisik disini adalah sebuah sistem fisik hyang interaktif dengan

penggunaan software dan hardware yang dapat mendeteksi dan merespons situasi
dan kondisi.
Menurut Artanto (2012:2), kelebihan arduino dari platform hardware
mikrokontroler lain adalah: IDE Arduino merupakan multiplatform, yang dapat
dijalankan di berbagai sistem operasi, seperti Windows, Macintosh dan Linux.
IDE Arduino dibuat berdasarkan pada IDE Processing, yang sederhana sehingga
mudah digunakan.
Pemrograman arduino menggunakan kabel yang terhubung dengan port USB,
bukan port serial. Fitur ini berguna karena banyak komputer yang sekarang ini
tidak memiliki port serial.
Papan Arduino merupakan papan mikrokontroler yang berukuran kecil atau dapat
diartikan juga dengan suatu rangkaian berukuran kecil yang didalamnya terdapat
komputer berbentuk suatu chip yang kecil.

Pada Gambardapat dilihat sebuah papan Arduino dengan beberapa bagian
komponen didalamnya.

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.4 Hardware Arduino
Pada hardware arduino terdiri dari 20 pin yang meliputi:
1. 14 pin IO Digital (pin 0–13) Sejumlah pin digital dengan nomor 0–13
yang dapat dijadikan input atau output yang diatur dengan cara membuat
program IDE.
2. 6 pin Input Analog (pin 0–5) Sejumlah pin analog bernomor 0–5 yang
dapat digunakan untuk membaca nilai input yang memiliki nilai analog
dan mengubahnya ke dalam angka antara 0 dan 1023.
3. 6 pin Output Analog (pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11)
Sejumlah pin yang sebenarnya merupakan pin digital tetapi sejumlah pin
tersebut dapat diprogram kembali menjadi pin output analog dengan cara
membuat programnya pada IDE.
Papan Arduino Uno dapat mengambil daya dari USB port pada komputer
dengan menggunakan USB charger atau dapat pula mengambil daya dengan
menggunakan suatu AC adapter dengan tegangan 9 volt. Jika tidak terdapat

power supply yang melalui AC adapter, maka papan Arduino akan mengambil

Universitas Sumatera Utara

daya dari USB port. Tetapi apabila diberikan daya melalui AC adapter secara
bersamaan dengan USB port maka papan Arduino akan mengambil daya melalui
AC adapter secara otomatis.

2.6. Software Arduino
Software arduino yang digunakan adalah driver dan IDE, walaupun masih

ada beberapa software lain yang sangat berguna selama pengembangan arduino.
IDE atau Integrated Development Environment suatu program khusus untuk suatu
komputer agar dapat membuat suatu rancangan atau sketsa program untuk papan
Arduino.IDE arduino merupakan software yang sangat canggih ditulis dengan
menggunakan java. IDE arduino terdiri dari:

Gambar 2.5 Tampilan softwere arduino
1. Editor Program
Sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan mengedit

program dalam bahasa processing
2. Compiler

Universitas Sumatera Utara

Sebuah modul yang mengubah kode program menjadi kode biner
bagaimanapun sebuah mikrokontroler tidak akan bisa memahami
bahasa processing.
3. Uploader

Sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam
memory di dalam papan arduino
Dalam bahasa pemrograman arduino ada tiga bagian utama yaitu struktur,
variabel dan fungsi (Artanto, 2012:27):
Struktur Program Arduino
1. Kerangka Program Kerangka program arduino sangat sederhana,
yaitu terdiri atas dua blok. Blok pertama adalah void setup() dan blok
kedua adalah void loop.Blok Void setup () Berisi kode program yang
hanya dijalankan sekali sesaat setelah arduino dihidupkan atau direset.Merupakan bagian persiapan atau instalasi program. Blok void
loop()Berisi kode program yang akan dijalankan terus menerus.

Merupakan tempat untuk program utama.
2. Sintaks ProgramBaik blok void setup loop () maupun blok function
harus diberi tanda kurung kurawal buka “{“ sebagai tanda awal
program di blok itu dan kurung kurawal tutup “}” sebagai tanda akhir
program.

Fungsi
Pada bagian ini meliputi fungsi input output digital, input output analog,
advanced I/O, fungsi waktu, fungsi matematika serta fungsi komunikasi.Pada

Universitas Sumatera Utara

proses Uploader dimana pada proses ini mengubah bahasa pemrograman yang
nantinya dicompile oleh avr-gcc (avr-gcc compiler) yang hasilnya akan disimpan
kedalam papan arduino.Avr-gcc compiler merupakan suatu bagian penting untuk
software bersifat open source. Dengan adanya avr-gcc compiler, maka akan
membuat bahasa pemrogaman dapat dimengerti oleh mikrokontroler. Proses
terakhir ini sangat penting, karena dengan adanya proses ini maka akan membuat
proses pemrogaman mikrokontroler menjadi sangat mudah.
Berikut ini merupakan gambaran siklus yang terjadi dalam melakukan
pemrogaman Arduino:
1. Koneksikan papan Arduino dengan komputer melalui USB port.
2. Tuliskan sketsa rancangan suatu program yang akan dimasukkan ke
dalam papan Arduino.
3. Upload sketsa program ke dalam papan Arduino melalui kabel USB dan
kemudian tunggu beberapa saat untuk melakukan restart pada papan
Arduino.
4. Papan Arduino akan mengeksekusi rancangan sketsa program yang telah
dibuat dan di-upload ke papan Arduino.

2.7 LCD (Liquid Crystal Display)
LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang
menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan
diberbagai bidang misalnya alal–alat elektronik seperti televisi, kalkulator,
ataupun layar komputer. Pada bab ini aplikasi LCD yang dugunakan ialah LCD
dot matrik dengan jumlah karakter 2 x 16. LCD sangat berfungsi sebagai

Universitas Sumatera Utara

penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat.
Adapun fitur yang disajikan dalam LCD ini adalah :
1. Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris
2. Mempunyai 192 karakter tersimpan
3. Terdapat karakter generator terprogram
4. Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit
5. Dilengkapi dengan back light.
6. Tersedia VR untuk mengatur kontras.
7. Pilihan konfigurasi untuk operasi write only atau read/write.
8. Catu daya +5 Volt DC.
9. Kompatibel dengan DT-51 dan DT-AVR Low Cost Series serta sistem
mikrokontroler/mikroprosesor lain.

Gambar 2.6 LCD (Liquid Crystal Display)

Universitas Sumatera Utara

Tabel 2.2 Diskripsi pin LCD

P

SIMBOL

NILAI

FUNGSI

1

Vss

–

Power supply 0 volt (ground)

2

Vdd/Vcc

–

Power supply Vcc

3

Vee

–

Seting kontras

4

RS

0/1

0: intruksi input / 1: data input

5

R/W

0/1

0: tulis ke LCD / 1: membaca dari

IN

LCD
6

E

0–>1

Mengaktifkan sinyal

7

DB0

0/1

Data pin 0

8

DB1

0/1

Data pin 1

9

DB2

0/1

Data pin 2

10

DB3

0/1

Data pin 3

11

DB4

0/1

Data pin 4

12

DB5

0/1

Data pin 5

13

DB6

0/1

Data pin 6

14

DB7

0/1

Data pin 7

15

VB+

–

Power 5 Volt (Vcc) Lampu latar
(jika ada)

16

VB-

–

Power 0 Volt (ground) Lampu
latar (jika ada)

Universitas Sumatera Utara

2.7.1 Cara kerjaLCD (Liquid Crystal Display)
Pada aplikasi umumnya RW diberi logika rendah “0”.Bus data terdiri dari 4bit atau 8-bit.Jika jalur data 4-bit maka yang digunakan ialah DB4 sampai dengan
DB7. Sebagaimana terlihat pada table diskripsi, interface LCD merupakan sebuah
parallel bus, dimana hal ini sangat memudahkan dan sangat cepat dalam
pembacaan dan penulisan data dari atau ke LCD. Kode ASCII yang ditampilkan
sepanjang 8-bit dikirim ke LCD secara 4-bit atau 8 bit pada satu waktu.
Jika mode 4-bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk membuat
sepenuhnya 8-bit (pertama dikirim 4-bit MSB lalu 4-bit LSB dengan pulsa clock
EN setiap nibblenya). Jalur kontrol EN digunakan untuk memberitahu LCD
bahwa mikrokontroller mengirimkan data ke LCD.Untuk mengirim data ke LCD
program harus menset EN ke kondisi high “1” dan kemudian menset dua jalur
kontrol lainnya (RS dan R/W) atau juga mengirimkan data ke jalur data bus.
Saat jalur lainnya sudah siap, EN harus diset ke “0” dan tunggu beberapa saat
(tergantung pada datasheet LCD), dan set EN kembali ke high “1”. Ketika jalur
RS berada dalam kondisi low “0”, data yang dikirimkan ke LCD dianggap sebagai
sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti bersihkan layar, posisi kursor dll).
Ketika RS dalam kondisi high atau “1”, data yang dikirimkan adalah data ASCII
yang akan ditampilkan dilayar. Misal, untuk menampilkan huruf “A” pada layar
maka RS harus diset ke “1”. Jalur kontrol R/W harus berada dalam kondisi low
(0) saat informasi pada data bus akan dituliskan ke LCD. Apabila R/W berada
dalam kondisi high “1”, maka program akan melakukan query (pembacaan) data
dari LCD.

Universitas Sumatera Utara

Instruksi pembacaan hanya satu, yaitu Get LCD status (membaca status LCD),
lainnya merupakan instruksi penulisan.Jadi hampir setiap aplikasi yang
menggunakan LCD, R/W selalu diset ke “0”.Jalur data dapat terdiri 4 atau 8 jalur
(tergantung mode yang dipilih pengguna), DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5,
DB6 dan DB7.Mengirim data secara parallel baik 4-bit atau 8-bit merupakan 2
mode operasi primer. Untuk membuat sebuah aplikasi interface LCD, menentukan
mode operasi merupakan hal yang paling penting.
Mode 8-bit sangat baik digunakan ketika kecepatan menjadi keutamaan dalam
sebuah aplikasi dan setidaknya minimal tersedia 11 pin I/O (3 pin untuk kontrol, 8
pin untuk data).Sedangkan mode 4 bit minimal hanya membutuhkan 7-bit (3 pin
untuk kontrol, 4 pin untuk data). Bit RS digunakan untuk memilih apakah data
atau instruksi yang akan ditransfer antara mikrokontroller dan LCD.

2.8 LED (Light Emiting Dioda)
Led adalah jenis dioda yang memancarkan cahaya. Komponen ini biasa
digunakan pada lampu senter atau lampu emergensi. Seperti hal nya dioda yang
hanya mengalirkan arus listrik dari satu arah, led juga demikian. Itulah sebab nya,
pemasangan led dirangkaian elektronika harus tidak terbalik. Dengan kata lain,
led tidak berfungsi jika dipasang terbalik.
Led yang umum dipakai berkaki dua. Salah satu kaki berkutub + (disebut
anoda) dan yang lain adalah – (disebut katoda). Namun, tidak tanda + atau –
secara eksplisit. Pembedanya, led mempunyai kaki dengan panjang berbeda. Kaki
yang panjang adalah anoda dan yang pendek adalah katoda.Sekiranya anda
menemukan kaki led yang sudah terpotong sehingga kedua panjang kaki tidak

Universitas Sumatera Utara

bias dibedakan, indikasi yang menyatakan anoda atau katoda masih bias
dilakukan. Perhatikan gambar dibawah, bagian dasar led (yang menghubungkan
kedua kaki) tidak seluruhnya membulat, tetapi ada yang datar. Nah, kaki yang
dekat area yang datar tersebut adalah katoda.

Gambar 2.7 Bentuk Fisik LED

2.8 Buzzer
Buzzer berfungsi sebagai detector adanya kebocoran gas. Pada saat status
normal buzzer tidak akan menyala namun pada saat status berbahaya buzzer akan
menyala sebagai indikasi bahwa ada kebocoran.

Gambar 2.8 Bentuk Fisik Buzzer

Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi
buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian
kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi
akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas

Universitas Sumatera Utara

magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan
kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat
udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai
indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat
(alarm).

2.9. Mobil miniatur
Mobil Miniatur ini di gunakan sebagai alat percobaan saat melakukan
penggujian agat mudah untuk mengganbilan data .dan mudah dalam pengerjaan
nya

Gambar 2.9 Bentuk Fisik Mobil Miniatur

Universitas Sumatera Utara