Perancangan Sistem Tracking Api Menggunakan Fotodioda Dan Sensor Ultrasonik Sebagai Pendeteksi Jarak Berbasis Mikrokontroler Atmega8535
PERANCANGAN SISTEM TRACKING API MENGGUNAKAN FOTODIODA DAN SENSOR ULTRASONIK SEBAGAI PENDETEKSI JARAK BERBASIS MIKROKONTROLER ATmega8535 SKRIPSI DESY CHRISTIN NATALIA SINAGA 1008010041 DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
PERANCANGAN SISTEM TRACKING API MENGGUNAKAN FOTODIODA DAN SENSOR ULTRASONIK SEBAGAI PENDETEKSI JARAK BERBASIS MIKROKONTROLER ATmega8535 SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi salah satu persyaratan untuk mencapai gelar Sarjana Sains (S.Si)
DESY CHRISTIN NATALIA SINAGA 1008010041 DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
PERSETUJUAN
Judul : Perancangan Sistem Tracking Api Menggunakan Fotodioda Dan Sensor Ultrasonik Sebagai Pendeteksi Jarak Berbasis Mikrokontroler Atmega8535
Kategori : Skripsi Nama : Desy C N Sinaga Nomor Induk Mahasiswa : 100801041 Program Studi : Sarjana (S1) Fisika Departemen : Fisika Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara Disetujui di
Medan, 26 Agustus 2014 Komisi Pembimbing : Pembimbing I, Pembimbing II, Dr. Kerista Tarigan, M.Eng. Sc Dr. Bisman P. M. Eng. Sc NIP :196002031986011001 NIP :195609181985031002 Disetujui Oleh Departemen Fisika FMIPA USU Ketua, Dr. Marhaposan Situmorang NIP. 195510301980031003
PERNYATAAN
PERANCANGAN SISTEM TRACKING API MENGGUNAKAN
FOTODIODA DAN SENSOR ULTRASONIK SEBAGAI PENDETEKSI JARAK BERBASIS MIKROKONTROLER ATmega8535SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 26 Agustus 2014 DESY C N SINAGA 100801041
PENGHARGAAN
Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada TUHAN YESUS KRISTUS atas setiap pertolongan dan campur tanganNya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini dengan judul Perancangan Sistem Tracking Api Menggunakan Navigasi Sensor Ultrasonik Berbasis Mikrokontroler Atmega8535.
Dengan kerendahan hati penulis juga mengucapkan terima kasih dan penghargaan kepada:
1. Terima kasih kepada Bapak Dr. Kerista Tarigan, M.Eng.Sc dan Bapak Dr.
Bisman P, M.Eng.Sc selaku dosen pembimbing yang telah bersedia meluangkan waktunya selama penyusunan skripsi ini.
2. Terima kasih kepada Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku ketua jurusan
Fisika, Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc selaku sekretaris jurusan, Bapak dan Ibu
Dosen Pengajar Fisika beserta staff pegawai Departemen Fisika.3. Teristimewa untuk Ibuku tercinta H.Simbolon, terima kasih Ibu untuk
segalanya yang telah Engkau lakukan dalam hidupku, aku mengasihi dan
menyayangimu dan kiranya kasih karunia Tuhan senantiasa memberkatimu.
4. Terima kasih kepada Op. David, Tante Merli, Nanguda Cindy, Tulang dan Nantulang yang selalu memotivasi penulis.
5. Terima kasih kepada adik-adikku tersayang Adriana, July Roma Itonya, Arga
Jeremia yang selalu memberikan perhatian, dukungan dan doa kepada penulis.
6. Terima kasih untuk sahabat-sahabatku Sri Ita, Marisa, Layla, Rahelita, Ririn,
Julyana, Lasmini, Esna, Sarah, Dahniar, Usi, Lya, Mentari, Tere, Rika, Eka,
Jejen, Cibun, Amin, Baginda, Lamhot, Faisal, Jekson, Baik, Gunawan, Riady,
Edy, Wiharja, Rumianto, Juan, Ronal, Sahat, Desmar dan seluruh saudara-
saudaraku Physic Inside kalian tak kan terlupakan.Akhir kata penulis ucapkan terima kasih banyak kepada semua pihak yang turut membantu yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Semoga Tuhan senantiasa memberkati kita semua. Terima kasih.
Medan, 26 Agustus 2014
‘Hikmat akan masuk ke dalam hatimu dan pengetahuan akan
menyenangkan jiwamu; kebijaksanaan akan memelihara engkau,
kepandaian akan menjaga engkau (Amsal 2 : 10-11)’
PERANCANGAN SISTEM TRACKING API MENGGUNAKAN
FOTODIODA DAN SENSOR ULTRASONIK SEBAGAI PENDETEKSI JARAK BERBASIS MIKROKONTROLER ATmega8535
ABSTRAK
Dalam kehidupan sehari-hari manusia membutuhkan keamanan dan kenyamanan dari lingkungan sekitarnya. Saat ini telah dikembangkan alat pengontrol keamanan yang penggunaannya ditujukan untuk memantau keamanan lingkungan sekitarnya secara full time seperti keamanan dari kebakaran. Dengan alasan inilah penulis membuat robot tracking api yang penggunaannya memonitoring ruangan sekitarnya secara fulltime. Prinsip kerja dari robot tracking api adalah mendeteksi adanya api didalam ruangan menggunakan fotodioda sebagai sensor api dan untuk mencari jejak api, robot akan berkeliling di sekitar ruangan dengan memakai sensor jarak ultrasonic SR-04 sebagai alat navigasinya dengan tujuan robot tidak menabrak halangan didepannya. Dengan mengaplikasikan semua fungsi sensor yang ada, diharapkan robot tracking api ini dapat menjadi alternatif baru untuk sistem pemantau kebakaran. Pada robot tracking api persentase ralat rata-rata sensor jarak ultrasonic SR-04 2,13% dalam membaca jarak dan fotodioda sebagai sensor api memenuhi karakteristiknya dengan kemampuan pembacaan sudut dimulai dari 0° hingga 30° fotodioda mampu mengenali titik api dan robot tracking langsung memadamkan api.
Kata kunci: Fotodioda, Sensor Jarak Ultrasonik SR-04, Mikrokontroler Atmega 8535, Robot Tracking Api.
FIRE TRACKING SYSTEM DESIGN USING PHOTODIODE AND
ULTRASONIC SENSOR AS DISTANCE DETECTION WITH
MICROCONTROLLER ATmega8535
ABSTRACT
People need the security and comfort of the surrounding environment in daily
life. Currently, use of security control was developed to monitoring fire as a full
timer monitor. For this reason, the authors make a fire robot tracking use as a
fulltimer monitor. The principle robot tracking is to detect fire in the room using
photodiode as sensor to track the fire and robot tracking will be touring aroundthe room using SR-04 ultrasonic as a navigation tool, so robot does not hit the
obstacle in front of him. With this application is expected to be one of the new
alternative solution for fire monitoring system. In this project produces
percentage error of SR-04 ultrasonic 2.13% and photodiode such as a fire sensors get his characteristics with ability to reading the angles from 0° to 30°, photodiode is able to identify fire and robot tracking directly extinguish the fire.
Keywords: Photodiode, SR-04 Ultrasonic, Microcontroller Atmega 8535, Fire
Robot TrackingDAFTAR ISI
Halaman Persetujuan i
Pernyataan ii
Abstrak iii
Abstract iv
Daftar Isi v
Daftar Tabel vii
Daftar Gambar viii
Daftar Lampiran ix
Bab 1 Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Tujuan Penelitian
2
1.3 Batasan Masalah
2
1.4 Manfaat Penelitian
2
1.5 Sistematika Penulisan
3 Bab 2 Pembahasan
2.1
4 Sensor Ultrasonik
2.1.1 Sensor Jarak Ultrasonik Sr-04
5
2.1.2 Instalasi Sensor Ultrasonic Sr-04
6
2.2 Fotodioda
7
2.2.1
7 Bahan Dari Fotodioda
2.2.2
7 Prinsip Kerja Fotodioda
2.2.3 Karakteristik Fotodioda Dan Aplikasinya Mengukur Intensitas Cahaya
8
2.3
8 Mikrokontroller Atmega 8535
2.3.1
9 Fitur Atmega8535
2.3.2 Deskripsi Pin-Pin Pada Mikrokontroler Atmega8535
10
2.3.2.1 Port B
10
2.3.2.2 Reset (Reset Input)
11
2.3.2.3 Vcc
11
2.3.2.4 Gnd
11
2.3.2.5 Xtal2
11
2.3.2.6 Xtal1
11
2.3.2.7 Port D
12
2.3.2.8
12 Port C
2.3.2.9
12 Avcc
2.3.2.10 Gnd
13
2.3.2.11 Aref
13
2.3.2.12 Port A
13
2.3.4 Arsitektur Atmega8535
13
2.3.5 Organisasi Memori Atmega8535
40
3.7 Perancangan Rangkaian Driver Spreyer
31
3.8 Rangkaian Relay
31
3.9 Perancangan Program
32
3.10 Perancangan Pengkoneksi Bluetoot
34
3.11 Cara Kerja Sistem Keseluruhan
47 Bab 4 Hasil Dan Pembahasan
4.1 Pengujian Sensor Api
4.2 Pengujian Sensor Jarak SR-04
3.6 Rangkaian Sensor Api Dan Penguat
41
4.3 Pengujian Manuver Robot Tracking
52
4.4 Pengujian Koneksi Bluetooth
52 Bab 5 Kesimpulan Dan Saran
5.1 Kesimpulan
54
5.2 Saran
55 Daftar Pustaka
57 Lampiran Lampiran Program AVR
58 Gambar Rangkaian Lengkap
66 Gambar Robot Pemadam Api
29
29
14
2.5 LCD 16x2
2.3.5.1 Memori Program
14
2.3.5.2 Memori Data
15
2.3.5.3 Memori Eeprom
16
2.3.6 Status Register (SREG)
16
2.4 Bahasa Pemrograman ATMega8535
16
2.4.1 Codevision AVR
16
17
3.5 Rangkaian Sensor Jarak SR-04
2.6 Bluetooth
18
2.7 Motor DC
19 Bab 3 Rancangan Sistem
3.1 Diagram Blok Rangkaian
21
3.2 Rangkaian Mikrokontroler Atmega8535
22
3.3 Rangkaian Driver Motor DC
24
3.4 Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display)
27
67
DAFTAR GAMBAR
31 Gambar 3.8 Pemilihan Tipe File……….........................................
39 Gambar 4.1. Range Pembacaan Sensor Api Fotodioda Terhadap Detaksi Jarak Dan Deteksi Sudut.................................................... 41
37 Gambar 3.19 Diagram Alur Sistem…………………………................
36 Gambar 3.17 Kotak Dialog Pengaturan COM PORT ……………......... 36 Gambar 3.18 Tampilan Terminal Pengirim Data……………................
35 Gambar 3.16 Aplikasi Penukar Data…………………………….........
35 Gambar 3.15 Perangkat Bluetooth Yang Terdeteksi Komputer……...
34 Gambar 3.14 Menu Bluetooth…………………………………............
34 Gambar 3.13 Generate, Save Dan Exit.............................................
33 Gambar 3.11 Setting PORT A……........................................... …… 33 Gambar 3.12 Setting Penempatan LCD Pada PORT C........................
32 Gambar 3.10 Pemilihan Tipe Mikrokontroler Dan Kristal……...........
32 Gambar 3.9 Dialog Konfirmasi Tentang Penggunaan CodeWizarardAVR…………………………………......
29 Gambar 3.6 Rangkaian Penerima Sinar Inframerah Dari Api...... …… 30 Gambar 3.7 Rangkaian Spreyer………………………......................
Nomor Judul Halaman Gambar Gambar 2.1 Prinsip Kerja Gelombang Ultrasonik…...........................
28 Gambar 3.5 Rangkaian Sensor Jarak SR-04……………...................
25 Gambar 3.4 Rangkaian Skematik Dari LCD Ke Mikrokontroler.........
23 Gambar 3.3 Rangkaian Driver Motor DC........................................
17 Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian......................................... …… 21 Gambar 3.2 Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8535....................
15 Gambar 2.8 Bentuk LCD (Liquid Cristal Display)...........................
14 Gambar 2.7 Memori Data……………………………………….........
10 Gambar 2.6 Organisasi Memori ATMega8535.................................
7 Gambar 2.5 Konfigurasi PIN ATMega8535.....................................
6 Gambar 2.3 Instalasi Sensor Jarak SR-04...................................... …… 6 Gambar 2.4 Fotodioda...................................................................…...
5 Gambar 2.2 Sensor Jarak Ultrasonic SR-04........................................
Gambar 4.2 Tampilan Koneksi Bluetooth pada Komputer/PC……….. 53
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman Tabel Tabel 2.1. konfigurasi PIN LCD........................................
18 Tabel 3.1. Peta Memori LCD………………………………..
28 Tabel 4.1 Hasil Pengujian Deteksi Sudut Dan Deteksi Jarak Sensor Api.............................................................
40 Tabel 4.2. Hasil Pengujian Sensor Jarak SR-04 Bagian Kanan dengan Media Pantul Dinding…………………...
42 Tabel 4.3. Hasil Pengujian Sensor Jarak SR-04 Bagian Kanan Dengan Media Pantul Sterofom…………..………
43 Tabel 4.4. Hasil Pengujian Sensor Jarak SR-04 Bagian Kanan Dengan Media Pantul Triplex..………………......
44 Tabel 4.5. Hasil Pengujian Sensor Jarak SR-04 Bagian Depan Dengan Media Pantul Dinding……………………
45 Tabel 4.6. Hasil Pengujian Sensor Jarak SR-04 Bagian Depan Dengan Media Pantul Sterofom …..…………......
46 Tabel 4.7. Hasil Pengujian Sensor Jarak SR-04 Bagian Depan Dengan Media Pantul Triplex ……………………
47 Tabel 4.8 Hasil Pengujian Sensor Jarak SR-04 Bagian Kiri Dengan Media Pantul Dinding……………………
48 Tabel 4.9 Hasil Pengujian Sensor Jarak SR-04 Bagian Kiri Dengan Media Pantul Sterofom …………………
49 Tabel 4.10. Hasil Pengujian Sensor Jarak SR-04 Bagian Kiri Dengan Media Pantul Triplex …………………..
50 Tabel 4.11. %Ralat Rata-Rata Hasil Pengujian Sensor Jarak SR-04 Dengan Media Pantul Yang Divariasikan .……… 51