Rancang Bangun Penjaga Jarak 10 Meter Antara Ibu Dan Anak Memanfaatkan Bluetooth HC-06 Berbasis Mikrokontroller ATMega 328 Chapter III V
BAB 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
3.1. Diagram Blok System Rancang Bangun Penjaga Jarak 10 Meter
Diagram blok sistem merupakan salah satu bagian terpenting dalam perancangan dan
pembuatan alat ini, karena dari diagram blok dapat diketahui prinsip kerja
keseluruhan rangkaian.
Rx (Penerima)
Display
V
Bluetooth HC-06
Mikrokontroler ATMega328
Tombol
Gambar 3.1 Diagram blok
Universitas Sumatera Utara
3.1.1 Fungsi Tiap Blok
1.
Blok Atmega328
: Mengkonversi data dari Bluetooth ke LCD
2.
Blok Bluetooth HC-06
: Berfungsi sebagai ‘salve’
3.
Blok Display (LCD)
: Sebagai output tampilan
4.
Blok power supply
: Sebagai penyedia tegangan ke sistem dan
Bluetooth
5.
Blok tombol
: Sebagai inputan jarak 10 meter yang akan
Diukur
3.2
Rangkaian Bluetooth HC 06
Gambar 3.2 Rangkaian Bluetooth HC 06
Pada prinsipnya, HC-06 dapat bekerja ketika UART_TXD, UART_RXD,
VCC dan GND terhubung. Namun, untuk hasil pengujian yang lebih baik, yang
menghubungkan LED dan KEY yang direkomendasikan (ketika
menguji
menguasai). Mana, 3.3V TXD dari MCU terhubung ke HC-06 ini UART_RXD,
3.3V RXD dari MCU menghubungkan untuk HC-06 ini UART_TXD, dan
kekuasaan 3.3V dan GND harus terhubung. Maka sistem minimum adalah
jadi. Perhatikan bahwa, PIN2 yang: UART_RXD modul Bluetooth tidak memiliki
resistor pull-up. Jika MCU TXD tidak memiliki fungsi pull-up, maka pengguna harus
menambahkan
resistor
pull-up
ke
UART_RXD.
Ini
mungkin
mudah
untuk diabaikan. Jika ada dua MCU yang terhubung untuk menguasai dan perangkat
Universitas Sumatera Utara
slave masing-masing, maka sebelum dipasangkan (LED akan berkedip) pengguna
dapat mengirim perintah AT oleh port serial ketika sistem daya. Silahkan lihat HC04 dan lembar data HC-06 untuk perintah rinci. Dalam bab terakhir, perintah set akan
diperkenalkan. Harap memperhatikan bahwa komando HC-04 / HC-06 tidak
memiliki terminator. Untuk Sebagai contoh, perhatikan perintah panggilan,
mengirimkan AT sudah cukup, tidak perlu menambahkan CRLF (Line feed carriage
return). Jika LED adalah pencahayaan konstan, itu menunjukkan pasangan selesai.
Kedua MCUs dapat berkomunikasi dengan satu sama lain dengan port serial.
Pengguna dapat berpikir ada garis port serial antara dua MCUs.
3.3 Rangkaian Power Supply
Gambar 3.3 Rangkaian Power Supply
Rangkaian power supply seperti yang ditunjukkan gambar diatas terdiri dari
bagian penurun tegangan (step-down), penyearah, dan filter. Transformator atau T1
berfungsi untuk menurunkan tegangan listrik Pln sebesar 200Volt AC menjadi
tegangan rendah AC yang diinginkan. Dalam hal ini rangkaian diatas menggunakan
output trafo 12 volt AC. Setelah tegangan AC 220Volt diturunkan menjadi 12V,
selanjutnya tegangan AC ini disearahkan dengan menggunakan empat buah diode
silikon. Dioda silikon ini akan menyearahkan tegangan AC menjadi DC. Khusus
untuk keperluan penyearah (rectifier), keempat buah diode ini dapat diganti dengan
diode bridge.
Setelah disearahkan dengan diode, arus output AC dari trafo sudah berubah
menjadi DC, namun arus DC pada output diode masih tidak murni karena separuh
fasa positif dari tegangan AC ikut keluar. Untuk mengatasi hal ini, digunakan
Universitas Sumatera Utara
sebuah kapasitor ‘Elco’ (electrolit condensator) yang akan menurunkan puncak fasa
dari dasa positif yang keluar dari diode. Akibat dari pemasangan elko tersebut
sebagai filter, tegangan DC akan menjadi lebih halus dan bersih, namun konsekuensi
efek dari pengisian dan pengosongan elko akan menaikkan tegangan yang asalnya 12
VAC menjadi sekitar 16VDC.
3.4 Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display)
Pada alat ini, display yang digunakan adalah LCD (Liquid Crystal Display)
16 x 2. Untuk blok ini tidak ada komponen tambahan karena mikrokontroler dapat
memberi data langsung ke LCD, pada LCD Hitachi - M1632 sudah terdapat driver
untuk
mengubah data ASCII output mikrokontroler menjadi tampilan karakter.
Pemasangan potensio sebesar 10 KΩ untuk mengatur kontras karakter yang
tampil.Gambar 3.4 berikut merupakan gambar rangkaian LCD yang dihubungkan ke
mikrokontroler.
Gambar 3.4 Rangkaian LCD
Dari gambar 3.4, rangkaian ini terhubung ke PD4, PD5, PD6, PD7 yang merupakan
pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Wdith Modulation)
output. Sehingga nilai yang akan tampil pada LCD display akan dapat dikendalikan
oleh Mikrokontroller Atmega328.
Universitas Sumatera Utara
3.5 Rangkaian Mikrokontroller Atmega328
Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATMEGA328 dapat dilihat pada
gambar di bawah ini :
Gambar 3.5 Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATMEGA328
Dari gambar 3.5, ATmega328 adalah mikrokontroller keluaran dari atmel
yang mempunyai arsitektur RISC ( Reduce Instruction Set Computer) yang dimana
setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC ( Completed
Instruction Set Computer). Mikrokontroler ini memiliki beberapa fitur antara lain:
1. Memiliki EEPROM (Electrically
Erasable
Programmable
Read
Only
Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanen
karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya
dimatikan.
2.
Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.
3. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width
Modulation) output.
4. 32 x 8-bit register serba guna.
5. Dengan clock 16 MHz kecepatan mencapai 16 MIPS.
6.
32
KB Flash
memory dan
pada
arduino
memiliki bootloader yang
menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.
7.
130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu
siklus clock.
Universitas Sumatera Utara
3.6 Flowchart Sistem
Start
Setting Bluetooth
pada Jalur RX dan TX
Jika Jalur RX
dan TX
Terkoneksi
Tidak
Ya
Bluetooth Scanning
Apakah
Bluetooth
Terdeteksi?
Jarak
Ya
Connect
Bluetooth
END
Universitas Sumatera Utara
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengujian IC Mikrokontroler ATMega328
Tabel 4.1. Pengukuran Pin IC mikrokontroler ATMega328
No Pin
Tegangan keluaran
1
0,0
2
0,0
3
0,0
4
0,0
5
0,0
6
0,0
7
0,0
8
0,0
9
3,97
10
3,97
11
0,0
12
0,78
13
0,86
14
0,0
15
0,0
16
0,0
17
0,0
18
3,95
19
3,95
20
3,95
21
3,94
22
3,96
23
3,96
24
0,0
25
3,96
Universitas Sumatera Utara
26
0,01
27
0,01
28
0,01
4.2 Pengujian Display LCD
Rangkaian LCD dihubungkan ke PB.0….PB7, yang merupakan pin I/O dua arah dan
pin fungsi khusus, yaitu sebagai Timer, yaitu sebagai timer/counter, komperator
analog dan spimempunyai fungsi khusus sebagai pengerimana data secara serial.
Sehingga nilai yang akan tampil pada LCD display akan dapat di kendalikan oleh
Mikrokontroller ATMega8535. Pada bagian ini, mikrokontroller dapat member data
langsung ke LCD. Pada LCD Hitachi- M11632 sudah terdapat driver untk mengubah
ASCII output mikrokontroller menjadi tampilan karakter.
Tabel 4.2. Pengukuran pin IC LCD
No Pin
Tegangan keluaran
1
0,0
2
4,95
3
1,39
4
3,96
5
3,96
6
0,0
7
4,93
8
4,93
9
4,93
10
4,93
11
0,0
12
3,96
13
3,96
14
0,0
15
4,95
16
0,0
Universitas Sumatera Utara
Tabel diatas merupakan hasil pengukuran pada LCD, pengukuran dilakukan
dengan tujuan mengetahui apakah LCD bekerja dengan baik atau tidak yaitu dengan
membandingkan tegangan terukur dengan program maupun data sheet.
4.3 Pengujian Pin Modul HC-06
Pegukuran modul bluetooth HC-06 yaitu:
-
Koneksi terenkripsi
-
Frekuensi: 2.4-2,524 GHz
-
Inti Bluetooth v2.0
-
Serial Port Profile (SPP) dukungan
4.4 Pengujian Power Supply
Hasil pengukuran power supply tegangan input dan tegangan output, dapat dilihat
pada tabel 4.3 dibawah ini :
Tabel 4.3. Hasil Pengukuran Power Supply
Hasil Pengukuran
Objek yang diukur
Input ( volt )
Output ( volt )
Adaptor
220 VAC
12 VDC
Dari data pengukuran dapat terlihat bahwa rangkaian catudaya tersebut
memiliki output sebesar 12v. Dimana mikrokontroler membutuhkan daya sebesar 9v12v. Dan Mikrokontroler tersebut sudah memiliki penyearah tegangan untuk
merubah masukan hingga menjadi 5v.
Universitas Sumatera Utara
4.5 Pengujian Alat
Tabel 4.4. Tabel Pengujian Penjaga Jarak
Jarak ( m )
Keterangan Alarm
1m
Mati
2m
Mati
3m
Mati
4m
Mati
5m
Mati
6m
Mati
7m
Mati
8m
Mati
9m
Mati
10 m
Mati
12, 77 m
Hidup
Alat berhasil mengukur jarak 10 meter. Jika jarak antara ibu dan anak
melewati 10 meter maka alarm akan berbunyi. Dalam pengukuran yang penulis
lakukan alarm berbunyi pada jarak 12,77 m.
Universitas Sumatera Utara
BAB 5 PENUTUP
5.1 KESIMPULAN
Setelah melakukan tahap perancangan dan pembuatan sistem yang kemudian
dilanjutkan dengan tahap pengujian dan analisa maka dapat diambil kesimpulan
sebagai berikut :
1. Alat ini berhasil mengukur jarak 10 meter, apabila melebihi jarak 10 meter
maka alarm akan berbunyi.
2. Dari pengukuran yang dilakukan, alarm berhasil berbunyi pada jarak 12,77
meter.
3. Alat ini berhasil mengukur jarak tanpa penghalang, jika alat terhalangi oleh
benda maka sinyal antara TX(HC-05) dan RX(HC-06) tidak akan terdeteksi,
maka akan terjadi error dan alarm tidak akan berbunyi.
5.2 SARAN
Penulis menyadari bahwa alat ini masih sangat membutuhkan banyak pengembangan
baik dari segi penggunaan dan sistem kerja, maka penulis mempunyai beberapa saran
demi kemajuan dan pengembangan alat ini yakni :
1
Untuk kedepannya fungsi dari alat ini diharapkan bisa diperluas lagi supaya
tidak hanya bisa mengukur jarak dalam 10 meter saja, tetapi bisa mengukur
jarak lebih dari 10 meter.
Universitas Sumatera Utara
3.1. Diagram Blok System Rancang Bangun Penjaga Jarak 10 Meter
Diagram blok sistem merupakan salah satu bagian terpenting dalam perancangan dan
pembuatan alat ini, karena dari diagram blok dapat diketahui prinsip kerja
keseluruhan rangkaian.
Rx (Penerima)
Display
V
Bluetooth HC-06
Mikrokontroler ATMega328
Tombol
Gambar 3.1 Diagram blok
Universitas Sumatera Utara
3.1.1 Fungsi Tiap Blok
1.
Blok Atmega328
: Mengkonversi data dari Bluetooth ke LCD
2.
Blok Bluetooth HC-06
: Berfungsi sebagai ‘salve’
3.
Blok Display (LCD)
: Sebagai output tampilan
4.
Blok power supply
: Sebagai penyedia tegangan ke sistem dan
Bluetooth
5.
Blok tombol
: Sebagai inputan jarak 10 meter yang akan
Diukur
3.2
Rangkaian Bluetooth HC 06
Gambar 3.2 Rangkaian Bluetooth HC 06
Pada prinsipnya, HC-06 dapat bekerja ketika UART_TXD, UART_RXD,
VCC dan GND terhubung. Namun, untuk hasil pengujian yang lebih baik, yang
menghubungkan LED dan KEY yang direkomendasikan (ketika
menguji
menguasai). Mana, 3.3V TXD dari MCU terhubung ke HC-06 ini UART_RXD,
3.3V RXD dari MCU menghubungkan untuk HC-06 ini UART_TXD, dan
kekuasaan 3.3V dan GND harus terhubung. Maka sistem minimum adalah
jadi. Perhatikan bahwa, PIN2 yang: UART_RXD modul Bluetooth tidak memiliki
resistor pull-up. Jika MCU TXD tidak memiliki fungsi pull-up, maka pengguna harus
menambahkan
resistor
pull-up
ke
UART_RXD.
Ini
mungkin
mudah
untuk diabaikan. Jika ada dua MCU yang terhubung untuk menguasai dan perangkat
Universitas Sumatera Utara
slave masing-masing, maka sebelum dipasangkan (LED akan berkedip) pengguna
dapat mengirim perintah AT oleh port serial ketika sistem daya. Silahkan lihat HC04 dan lembar data HC-06 untuk perintah rinci. Dalam bab terakhir, perintah set akan
diperkenalkan. Harap memperhatikan bahwa komando HC-04 / HC-06 tidak
memiliki terminator. Untuk Sebagai contoh, perhatikan perintah panggilan,
mengirimkan AT sudah cukup, tidak perlu menambahkan CRLF (Line feed carriage
return). Jika LED adalah pencahayaan konstan, itu menunjukkan pasangan selesai.
Kedua MCUs dapat berkomunikasi dengan satu sama lain dengan port serial.
Pengguna dapat berpikir ada garis port serial antara dua MCUs.
3.3 Rangkaian Power Supply
Gambar 3.3 Rangkaian Power Supply
Rangkaian power supply seperti yang ditunjukkan gambar diatas terdiri dari
bagian penurun tegangan (step-down), penyearah, dan filter. Transformator atau T1
berfungsi untuk menurunkan tegangan listrik Pln sebesar 200Volt AC menjadi
tegangan rendah AC yang diinginkan. Dalam hal ini rangkaian diatas menggunakan
output trafo 12 volt AC. Setelah tegangan AC 220Volt diturunkan menjadi 12V,
selanjutnya tegangan AC ini disearahkan dengan menggunakan empat buah diode
silikon. Dioda silikon ini akan menyearahkan tegangan AC menjadi DC. Khusus
untuk keperluan penyearah (rectifier), keempat buah diode ini dapat diganti dengan
diode bridge.
Setelah disearahkan dengan diode, arus output AC dari trafo sudah berubah
menjadi DC, namun arus DC pada output diode masih tidak murni karena separuh
fasa positif dari tegangan AC ikut keluar. Untuk mengatasi hal ini, digunakan
Universitas Sumatera Utara
sebuah kapasitor ‘Elco’ (electrolit condensator) yang akan menurunkan puncak fasa
dari dasa positif yang keluar dari diode. Akibat dari pemasangan elko tersebut
sebagai filter, tegangan DC akan menjadi lebih halus dan bersih, namun konsekuensi
efek dari pengisian dan pengosongan elko akan menaikkan tegangan yang asalnya 12
VAC menjadi sekitar 16VDC.
3.4 Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display)
Pada alat ini, display yang digunakan adalah LCD (Liquid Crystal Display)
16 x 2. Untuk blok ini tidak ada komponen tambahan karena mikrokontroler dapat
memberi data langsung ke LCD, pada LCD Hitachi - M1632 sudah terdapat driver
untuk
mengubah data ASCII output mikrokontroler menjadi tampilan karakter.
Pemasangan potensio sebesar 10 KΩ untuk mengatur kontras karakter yang
tampil.Gambar 3.4 berikut merupakan gambar rangkaian LCD yang dihubungkan ke
mikrokontroler.
Gambar 3.4 Rangkaian LCD
Dari gambar 3.4, rangkaian ini terhubung ke PD4, PD5, PD6, PD7 yang merupakan
pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Wdith Modulation)
output. Sehingga nilai yang akan tampil pada LCD display akan dapat dikendalikan
oleh Mikrokontroller Atmega328.
Universitas Sumatera Utara
3.5 Rangkaian Mikrokontroller Atmega328
Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATMEGA328 dapat dilihat pada
gambar di bawah ini :
Gambar 3.5 Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATMEGA328
Dari gambar 3.5, ATmega328 adalah mikrokontroller keluaran dari atmel
yang mempunyai arsitektur RISC ( Reduce Instruction Set Computer) yang dimana
setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC ( Completed
Instruction Set Computer). Mikrokontroler ini memiliki beberapa fitur antara lain:
1. Memiliki EEPROM (Electrically
Erasable
Programmable
Read
Only
Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanen
karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya
dimatikan.
2.
Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.
3. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width
Modulation) output.
4. 32 x 8-bit register serba guna.
5. Dengan clock 16 MHz kecepatan mencapai 16 MIPS.
6.
32
KB Flash
memory dan
pada
arduino
memiliki bootloader yang
menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.
7.
130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu
siklus clock.
Universitas Sumatera Utara
3.6 Flowchart Sistem
Start
Setting Bluetooth
pada Jalur RX dan TX
Jika Jalur RX
dan TX
Terkoneksi
Tidak
Ya
Bluetooth Scanning
Apakah
Bluetooth
Terdeteksi?
Jarak
Ya
Connect
Bluetooth
END
Universitas Sumatera Utara
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengujian IC Mikrokontroler ATMega328
Tabel 4.1. Pengukuran Pin IC mikrokontroler ATMega328
No Pin
Tegangan keluaran
1
0,0
2
0,0
3
0,0
4
0,0
5
0,0
6
0,0
7
0,0
8
0,0
9
3,97
10
3,97
11
0,0
12
0,78
13
0,86
14
0,0
15
0,0
16
0,0
17
0,0
18
3,95
19
3,95
20
3,95
21
3,94
22
3,96
23
3,96
24
0,0
25
3,96
Universitas Sumatera Utara
26
0,01
27
0,01
28
0,01
4.2 Pengujian Display LCD
Rangkaian LCD dihubungkan ke PB.0….PB7, yang merupakan pin I/O dua arah dan
pin fungsi khusus, yaitu sebagai Timer, yaitu sebagai timer/counter, komperator
analog dan spimempunyai fungsi khusus sebagai pengerimana data secara serial.
Sehingga nilai yang akan tampil pada LCD display akan dapat di kendalikan oleh
Mikrokontroller ATMega8535. Pada bagian ini, mikrokontroller dapat member data
langsung ke LCD. Pada LCD Hitachi- M11632 sudah terdapat driver untk mengubah
ASCII output mikrokontroller menjadi tampilan karakter.
Tabel 4.2. Pengukuran pin IC LCD
No Pin
Tegangan keluaran
1
0,0
2
4,95
3
1,39
4
3,96
5
3,96
6
0,0
7
4,93
8
4,93
9
4,93
10
4,93
11
0,0
12
3,96
13
3,96
14
0,0
15
4,95
16
0,0
Universitas Sumatera Utara
Tabel diatas merupakan hasil pengukuran pada LCD, pengukuran dilakukan
dengan tujuan mengetahui apakah LCD bekerja dengan baik atau tidak yaitu dengan
membandingkan tegangan terukur dengan program maupun data sheet.
4.3 Pengujian Pin Modul HC-06
Pegukuran modul bluetooth HC-06 yaitu:
-
Koneksi terenkripsi
-
Frekuensi: 2.4-2,524 GHz
-
Inti Bluetooth v2.0
-
Serial Port Profile (SPP) dukungan
4.4 Pengujian Power Supply
Hasil pengukuran power supply tegangan input dan tegangan output, dapat dilihat
pada tabel 4.3 dibawah ini :
Tabel 4.3. Hasil Pengukuran Power Supply
Hasil Pengukuran
Objek yang diukur
Input ( volt )
Output ( volt )
Adaptor
220 VAC
12 VDC
Dari data pengukuran dapat terlihat bahwa rangkaian catudaya tersebut
memiliki output sebesar 12v. Dimana mikrokontroler membutuhkan daya sebesar 9v12v. Dan Mikrokontroler tersebut sudah memiliki penyearah tegangan untuk
merubah masukan hingga menjadi 5v.
Universitas Sumatera Utara
4.5 Pengujian Alat
Tabel 4.4. Tabel Pengujian Penjaga Jarak
Jarak ( m )
Keterangan Alarm
1m
Mati
2m
Mati
3m
Mati
4m
Mati
5m
Mati
6m
Mati
7m
Mati
8m
Mati
9m
Mati
10 m
Mati
12, 77 m
Hidup
Alat berhasil mengukur jarak 10 meter. Jika jarak antara ibu dan anak
melewati 10 meter maka alarm akan berbunyi. Dalam pengukuran yang penulis
lakukan alarm berbunyi pada jarak 12,77 m.
Universitas Sumatera Utara
BAB 5 PENUTUP
5.1 KESIMPULAN
Setelah melakukan tahap perancangan dan pembuatan sistem yang kemudian
dilanjutkan dengan tahap pengujian dan analisa maka dapat diambil kesimpulan
sebagai berikut :
1. Alat ini berhasil mengukur jarak 10 meter, apabila melebihi jarak 10 meter
maka alarm akan berbunyi.
2. Dari pengukuran yang dilakukan, alarm berhasil berbunyi pada jarak 12,77
meter.
3. Alat ini berhasil mengukur jarak tanpa penghalang, jika alat terhalangi oleh
benda maka sinyal antara TX(HC-05) dan RX(HC-06) tidak akan terdeteksi,
maka akan terjadi error dan alarm tidak akan berbunyi.
5.2 SARAN
Penulis menyadari bahwa alat ini masih sangat membutuhkan banyak pengembangan
baik dari segi penggunaan dan sistem kerja, maka penulis mempunyai beberapa saran
demi kemajuan dan pengembangan alat ini yakni :
1
Untuk kedepannya fungsi dari alat ini diharapkan bisa diperluas lagi supaya
tidak hanya bisa mengukur jarak dalam 10 meter saja, tetapi bisa mengukur
jarak lebih dari 10 meter.
Universitas Sumatera Utara