PERANCANGAN MONITORING JARAK JAUH KETINGGIAN AIR PADA WADUK MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK BERBASIS PC

PERANCANGAN MONITORING JARAK JAUH KETINGGIAN AIR PADA WADUK MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK BERBASIS PC SKRIPSI AMIN ODOS SIBUEA 100801024 DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2014

  PERANCANGAN MONITORING JARAK JAUH KETINGGIAN AIR PADA WADUK MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK BERBASIS PC SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains AMIN ODOS SIBUEA 100801024 DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2014

  PERSETUJUAN

  Judul : Perancangan Monitoring Jarak Jauh Ketinggian air Pada Waduk Menggunakan Sensor Ultrasonik Berbasis PC

  Kategori : Skripsi Nama : Amin Odos Sibuea Nomor Induk Mahasiswa : 100801024 Program Studi : Sarjana (S1) Fisika Departemen : Fisika Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

  Universitas Sumatera Utara Disetujui di

  Medan, Agustus 2014 Komisi Pembimbing : Pembimbing 2,

  Pembimbing 1, Dr.Bisman Perangin-angin M.Eng.Sc Dr. Marhaposan Situmorang NIP. 195609181985031002 NIP. 195510301980031003 Disetujui Oleh Departemen Fisika FMIPA USU Ketua, Dr.Marhaposan Situmorang NIP. 195510301980031003

  

PERNYATAAN

PERANCANGAN MONITORING JARAK JAUH

KETINGGIAN AIR PADA WADUK MENGGUNAKAN

SENSOR ULTRASONIK

BERBASIS PC

  SKRIPSI Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing masing disebutkan sumbernya.

  Medan, Agustus 2014

AMIN ODOS SIBUEA 100801024

  PENGHARGAAN

  Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Pengasih yang oleh karena kasih dan karuniaNya, Penulis dimampukan untuk menyelesaikan skripsi ini. Adapun Judul dari skripsi saya ini adalah“ Perancangan Monitoring jarak jauh ketinggian air pada waduk menggunakan sensor ultrasonik berbasis PC” yang disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam kurikulum pembelajaran di Departemen Fisika Universitas Sumatera Utara untuk memperoleh gelar Sarjana Sains.

  Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada : 1. Kepada Kedua Orang tua saya (Ds. H. Sibuea, S.Th dan L.br Simorangkir) yang telah banyak memberikan motivasi, semangat, doa dan dukungan dalam menyelesaikan studi penulis, juga untuk Abang dan Kakak saya yang tercinta ( Ruth Marnala Sibuea, Jona Egregius Sibuea S.Pd, Josep Eisen Hower Sibuea ST, Esosia Benyamin Sibuea ST, dan Maria Sofia Sibuea A.md). Terima kasih buat semua dukungan dan bimbingannya.

  2. Bapak Dr.Marhaposan Situmorang dan Bapak Dr.Bisman Perangin-angin M.Eng.Sc sebagai Dosen pembimbing saya dalam menyelesaikan skripsi ini. Semua itu karena bimbingan, motivasi, ide atau gagasan dan memacu semangat dari bapak dalam penyelesaian skripsi ini.

  3. Bapak Dekan USU Bapak Dr.Sutarman M.Sc beserta seluruh Civitas Akademika FMIPA USU.

  4. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Jurusan Departemen Fisika FMIPA USU dan juga Bapak Drs. Syahrul Humaidi M.Sc selaku Sekertaris Jurusan Departemen Fisika FMIPA USU.

  5. Ruth Mariany Lumban Gaol A.md sebagai teman yang selalu memberikan dukungan dan bantuan dalam penyelesaian skripsi ini.

  6. Seluruh teman teman Asisten Laboratorium, Laboratorium Elektronika Lanjutan FMIPA USU ( Valentina Ginting S.Si, Irma Sika Girsang S.Si,

  Kalam Siregar S.Si, Gunawan B.Sitorus, Okto H.Situmorang dan Bernike Natalia Ginting) dan Rieny Sitanggang, S.Si 7. Sahabat seperjuangan saya Gunawan B.Sitorus, Juli Sitorus dan Ataran Marpaung. Tetap yang terbaik.

8. Semua kawan-kawan saya Fisika Angkatan 2010 yang turut serta mendukung dalam penulisan skripsi ini.

  Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan skripsi ini. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dalam penyempurnaan skripsi ini.

  Akhir kata, penulis mengucapkan banyak terima kasih atas dukungan dan doa dalam penyelesaian skripsi ini. Tuhan memberkati.

PERANCANGAN MONITORING JARAK JAUH

  

KETINGGIAN AIR PADA WADUK MENGGUNAKAN

SENSOR ULTRASONIK

BERBASIS PC

ABSTRAK

  Telah dirancang dan direalisasikan sistem monitoring jarak jauh ketinggian air pada waduk menggunakan sensor ultrasonik berbasis PC. Proses pengiriman data dilakukan dengan menggunakan modul RF (Radio Frequency) Transceiver KYL 1020U. Modul ini telah dilengkapi dengan sistem pemancar (transmitter) dan sistem penerima (receiver). Data yang dikirim adalah data hasil pendeteksian sensor ultrasonik yaitu untuk mengukur ketinggian air. Pengiriman data dari mikrokontroler ATmega 8535 ke rangkaian pemancar dilakukan secara Asynchoronous yaitu pengiriman data 8 bit yang berupa data ASCII. Setelah itu data yang diterima oleh rangkaian pemancar akan dikirimkan ke rangkaian penerima melalui media transmisi gelombang radio. Data yang diterima di bagian pemancar akan di modulasi digital, yaitu proses penumpangan data digital dengan gelombang pembawa sedangkan pada rangkaian penerima, data akan didemodulasi yaitu proses pemisahan data digital dengan gelombang pembawa supaya dapat dibaca di PC. Kata kunci : Sensor Ultrasonik, Mikrokontroler ATmega 8535, Modul RF Transceiver KYL 1020U, PC.

DESIGN OF LONG DISTANCE MONITORING LEVEL IN

  

RESERVOIR USING ULTRASONIC SENSOR

BASED PC ABSTRACT Has been designed and realized a monitoring system of long distance for the water level in reservoir using ultrasonic sensor based PC. The process of sending data using RF module (Radio Frequency) transceiver KYL 1020U. This module has been completed with a transmitter system and receiver system. Sent data is the data that the result of the detection sensor Ultrasonic for level water. Sending data from microcontroller ATmega 8535 to transmitter circuit by Asynchoronous and sending 8 bits of data in the form of ASCII data. After that, the data accepted by the transmitter circuit and already send to receiver circuit by a series of radio wave transmission medium. Data in transmitter will be digital modulated, that is the process place to stay the digital data with a carrier wave whereas at the receiver circuit, the data will be demodulated digital that is the process of separation digital data with carrier wave that can be read on PC.

  Keywords : Ultrasonic Sensor, Microcontroler ATmega 8535, RF Modul Transceiver KYL 1020U, PC.

DAFTAR ISI

  18

  2.2.3 Komunikasi serial dan USART ATmega8535

  11

  2.2.4 USART

  11

  2.2.5 Inisialisasi USART ATmega 8535

  14

  2.2.6 Arsitektur Internal USART ATmega 8535

  15

  2.2.7 Sistem memori ATmega 8535

  16

  2.3 Dasar Sistem Komunikasi Wireless

  17

  2.3.1 Data dan Sinyal

  2.3.2 Nirkabel (Jaringan tanpa kabel)

  2.2.2 Konfigurasi Pin ATmega 8535

  19

  2.3.3 Transmisi sinyal radio

  19

  2.3.4 Transmisi sinyal digital

  22

  2.3.5 Full-Duplex dan Half-Duplex

  27

  2.4 Buzzer

  28

  2.5 Komunikasi serial DB 9

  28

  2.6 Personal Computer (PC)

  30

  8

   Halaman

  Persetujuan i

  2

  Pernyataan ii

  Penghargaan iii

  Abstrak v

  Abstrack vi

  Daftar Isi vii

  Daftar Tabel ix

  Daftar Gambar x

  BAB I Pendahuluan

  1.1 Latar Belakang

  1

  1.2 Rumusan Masalah

  2

  1.3 Batasan Masalah

  1.4 Tujuan Penelitian

  2.2.1 Arsitektur AVR ATmega8535

  3

  1.5 Manfaat Penelitian

  3

  1.6 Sistematika Penulisan

  3 BAB II Landasan Teori

  2.1 Sensor Ultrasonik

  5

  2.1.1 Prinsip kerja sensor ultrasonik

  6

  2.1.2 Timing diagram sensor ultrasonik

  7

  2.2 Mikrokontroler ATmega 8535

  7

  8 BAB III Perancangan dan Sistem Kerja Rangkaian

  3.1 Diagram Blok

  31

  3.2

  33 Rangkaian Mikrokontroler ATmega 8535

  3.3

  34 Rangkaian skematik power supply

  3.4

  35 Rangkaian Buzzer

  3.5

  36 Sensor Ultrasonic SR04

  3.6

  37 Rangkaian PSA Rangkaian Penerima

  3.7

  37 Rangkaian Pemancar (Transmitter) RF Transceiver KYL 1020U

  3.8

  39 Rangkaian Penerima (Receiver) RF Transceiver KYL 1020U

  3.9

  40 Rangkaian lampu indikator

  3.10 Rangkaian lengkap Penerima (Receiver RF Transceiver)

  41

  3.11 Rangkaian lengkap Pemancar (Transmitter RF Transceiver)

  41

  3.12 Rangkaian lengkap (Transmitter dan Receiver)

  42

  3.13 Diagram alir (Flow Chart)

  43 BAB VI Hasil dan Analisis

  4.1 Pengujian Alat

  45

4.1.2 Pengujian Tampilan pada PC

  45

  4.1.3 Pengujian Rangkaian Pemancar (Transmitter)

  50

  4.1.4 Pengujian Pada Sensor Ultrasonik SR04

  54

  4.2 Analisa Data

  55

  4.2.1 Pengujian jarak antara Transmitter dengan Receiver

  55

  4.2.2 Pengujian level ketinggian air dengan jarak baca sensor

  56

  4.2.3 Pengambilan Data pada setiap level air

  56 BAB V Kesimpulan dan Saran

  5.1 Kesimpulan

  60

  5.2 Saran

  60 Daftar Pustaka

  61 Lampiran I Gambar Sistem Peralatan Lampiran II Program pada mikrokontroler atmega 8535 Lampiran III Program pada Visual Basic Lampiran IV Data Pengujian Alat Lampiran V Data Sheet

  

DAFTAR TABEL

  Nomor Judul Halaman Tabel

Tabel 2.1. Konfigurasi Pin ATmega 8535............................................. 9Tabel 2.2 Deskripsi interface RF KYL 1020U

  ……………………..... 25

Tabel 2.3 Konfigurasi Konektor DB 9

  ………………………………. 29

Tabel 4.1 Kalibrasi sensor ultrasonik

  ……………………………….. 54

Tabel 4.2 Pengujian jarak transmitter dengan receiver

  …………….. 55

Tabel 4.3 Pengujian level ketinggian air dengan jarak baca sensor… 56

  

DAFTAR GAMBAR

  Nomor Judul Halaman Gambar Gambar 2.1

  Prinsip kerja sensor ultrasonic………….............................. 6 Gambar 2.2

  Timing diagram sensor ultrasonik ……………………….. 7

Gambar 2.3 Konfigurasi Pin ATmega 8535............................................. 9

  Gambar 2.4 Transmisi Asinkron dan komunikasi asinkron..….............. 13

Gambar 2.5 Diagram blok arsitektur USART ATmega 853

  5…………. 16

Gambar 2.6 Dasar Sistem komunikasi...................................................... 18Gambar 2.7 Model Komunikasi Data Nirkablel....................................... 20Gambar 2.8 Modulasi FSK....................................................................... 23Gambar 2.9 Modul RF Transceiver KYL 1020U..................................... 25Gambar 2.10 Dimensi Ukuran RF.............................................................. 26Gambar 2.11 Konfigurasi Pin KYL Transmitter......................................... 26Gambar 2.12 Konfigurasi Pin KYL Receiver

  ……………………….......... 27 Gambar 2.13

  Skematik Buzzer……………………...………………......... 28 Gambar 2.14

  Konektor serial DB 9……………..…………..………......... 29

Gambar 3.1 Diagram blok Rangkaian...................................................... 31Gambar 3.2 Diagram Blok Rangkaian Mikrokontroler ATmega 8535... 33Gambar 3.3 Rangkaian Skematik Power Supply...................................... 35Gambar 3.4 Rangkaian Buzzer................................................................. 35Gambar 3.5 Rangkaian Sensor Ultrasonik SR04..................................... 36Gambar 3.6 Rangkaian PSA Rangkaian Penerima

  ………….................. 37

Gambar 3.7 Rangkaian Pemancar

  RF Transceiver KYL 1020U………. 38

Gambar 3.8 Diagram Blok Rangkaian Transmitter

  ….………………… 38

Gambar 3.9 Rangkaian Pe nerima RF Transceiver KYL 1020U……….. 39Gambar 3.10 Diagram Blok Rangkaian Receiver............

  ………………. 40 Gambar 3.11 Rangkaian lampu indikator...........................

  ……………… 40

Gambar 3.12 Rangkaian lengkap Penerima (receiver)

  ………………….. 41

Gambar 3.13 Rangkaian lengkap Pemancar (Transmitter)

  ……………… 41

Gambar 3.14 Rangkaian lengkap (Transmitter dan Receiver)

  …………... 42

Gambar 3.15 Flow Chart pada mikrokontroler Atmega 8535…………… 43Gambar 3.15 Flow Chart Pada RF KYL Transceiver 1020U

  ……………. 44