Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Pendeteksi Benturan Keras pada Pengiriman Barang Mudah Rusak Akibat Benturan
Pendeteksi Benturan Keras pada Pengiriman
Barang Mudah Rusak Akibat Benturan
Oleh:
Karel Marthinus Manufandu
NIM : 612004038
Skripsi
Untuk melengkapi syarat-syarat memperoleh
Ijasah Sarjana Teknik Elektro
Kosentrasi Teknik Elektronika
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRONIKA DAN KOMPUTER
UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA
SALATIGA
INTISARI
Didalam tugas akhir ini dirancang suatu alat pendeteksi benturan pada
pengiriman barang mudah rusak akibat benturan. Alat ini terdiri dari satu modul
accelerometer sebagai sensor pengukur magnitudo percepatan benturan, satu
modul digital signal controller sebagai pengolah isyarat keluaran accelerometer,
sebuah program
aplikasi desktop sebagai media penampil data magnitudo
percepatan benturan dan waktu kejadian benturan.
Alat yang dibuat masih merupakan prototype dari sebuah alat yang
digunakan untuk mendeteksi tingkat benturan yang terjadi selama masa
pengiriman barang. Alat yang dibuat belum melalui proses pengkalibrasian untuk
satuan magnitudo percepatan yang dideteksi karena ketidaktersediaan alat
pengkalibrasi yang dapat digunakan untuk mengkalibrasi tingkatan magnitudo
percepatan tersebut. Alat yang dibuat mampu mendeteksi benturan dengan tingkat
magnitudo yang melebihi nilai ambang magnitudo yang sudah diatur sebelumnya.
i
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur Kepada Tuhan Yesus Kristus yang telah menyertai
penulis dalam penyelesaian tugas akhir ini baik dalam masa penulisan maupun
dalam masa pembuatan alat, sehingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik
sebagai syarat untuk menyelesaikan studi Strata 1 di Fakultas Teknik Elektro dan
Komputer Universitas Kristen Satya Wacana.
Pada kesempatan ini juga, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada
berbagai pihak, antara lain:
1. Kepada ayahanda Nelles Menufandu dan ibunda Siti Suwarni yang sudah
bersusah payah mendukung baik dari sisi materi dan doa dari awal masa
perkuliahan sampai dengan waktu kelulusan.
2. Kakak Bastian Samuel Menufandu yang sudah mendukung selama masa
perkuliahan.
3. Adik Novi Mutiara Sani yang juga ikut mendukung dalam doa.
4. Tante Martha Menufandu dan keluarga yang telah membantu banyak
selama masa perkuliahan saya.
5. Bapak Ir. Lukas B.S, M.Sc serta Bapak Deddy Susilo, S.T. yang telah
membimbing, mengkoreksi, memberikan saran dan memberikan perhatian
kepada penulis selama pembuatan skripsi ini.
6. Bapak Ir. Handoko, M.Eng., selaku Dekan Fakultas Teknik Jurusan
Teknik Elektro UKSW.
7. Kepada seluruh karyawan TU yang sudah membantu didalam proses
pengurusan skripsi saya.
ii
8. Kepada rekan-rekan teknik elektro 2004 yang telah memberikan perhatian
yang cukup berarti selama perkuliahan. Bayu Widi Sasongko, Jeimy OP,
Surya A, Obho, Daniel, DK, Lintang S, Iwan, Trisangadi, Yosafat
Suryotomo, Pak dhe, Pak che, Ari.
9. Teman-teman lab skripsi yang ikut membantu, menolong, memberikan
ide dan saran dalam mengerjakan skripsi ini.
Akhir kata, penulis menyadari bahwa masih terdapat banyak kekurangan
dalam skripsi ini, oleh sebab itu kritik dan saran yang membangun dari para
pembaca sangat diharapkan. Dengan demikian semoga penulisan skripsi ini dapat
bermanfaat bagi kita semua dan terima kasih atas perhatiannya.
Salatiga, 10 Januari 2012
Karel Marthinus Manufandu
iii
DAFTAR ISI
halaman
INTISARI .......................................................................................................... i
KATA PENGANTAR ………………………………………………………….. ii
DAFTAR ISI …………………………………………………………………… iv
DAFTAR GAMBAR …………………………………………………………... vi
DAFTAR TABEL ……………………………………………………………. viii
BAB I PENDAHULUAN …………………………………………………........ 1
1.1.
Latar Belakang ……………………………………...………………….... 1
1.2.
Batasan Masalah ………………………………………………………… 2
1.3.
Sistematika Penulisan ………………………...………………….……… 3
BAB II DASAR TEORI ……………..…………………………………………. 5
2.1
Sistem Pendeteksi Benturan …………………………………………….. 5
2.2
Accelerometer MMA7260Q …………………………………………… 10
2.3
Digital Signal Controller (DSC) MC56F8013 …………………………. 14
2.3.1. Fasilitas yang dimiliki oleh Digital Signal Controller
MC56F8013 ……………………………………………………. 15
2.3.2. Pin-pin General Purpose Input/Ouput (GPIO) …………............. 16
2.3.3.
Pengubah Analog ke Digital (ADC) DSC MC56F8013 ………. 18
2.3.4.
Modul Timer …………………………………………………… 19
2.4 Modul Pewaktu PCF8583 …………………………………………………. 20
BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ALAT ………………………. 21
3.1 Perancangan dan Realisasi Perangkat Keras ………………………………. 22
iv
3.1.1. Modul Accelerometer ………………………………..………..……. 22
3.1.2. Modul Tombol Tekan …………………………………..……….….. 24
3.1.3. Modul Mikrokontroler ………………………………..…………….. 26
3.1.4. Modul Real Time Clock ………………………………..…………… 27
3.1.5. Modul Digital Signal Controller …………………………………… 29
3.1.5.1. Modul Catu Daya ……………………………….………….. 29
3.1.5.2. Modul DSC MC56F8013 ……………………..……………. 30
3.1.5.3. Daughter Card ……………..………………………………. 32
3.2 Perancangan dan Realisasi Perangkat Lunak Sistem ……………………… 32
3.2.1. Perangkat Lunak Pendeteksi Benturan ……………………………... 34
3.2.1.1. Pemrograman ADC pada MC56F8013 …………………….. 37
3.2.2.2 Pemrograman Penyimpanan Data Waktu dan Benturan ……. 38
3.2.2. Pemrograman Software Aplikasi Desktop ……….…………………. 41
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA ……………………………..………. 44
4.1 Hasil Pengujian Modul Accelerometer MMA7260Q …………………...…. 44
4.2 Pengujian Pin Masukan dan Keluaran BOARD
DEMO56F8013-EE …… 47
4.3 Software Aplikasi Desktop Bagian Penerima ……………………………… 48
4.3.1 Pengujian Masukan Data Serial ……………………..……………… 49
4.3.2 Pengujian Tombol Start untuk Capture Data ……………….………. 51
4.4 Pengujian Alat Pendeteksi Benturan ……………………………………….. 52
BAB IV PENUTUP …………………….……………………………..………. 54
5.1 Kesimpulan ………………………………………………………………… 54
5.2 Saran Pengembangan ………………………….…………………………… 55
v
DAFTAR GAMBAR
halaman
Gambar 2.1. Penempatan modul sistem pendeteksi benturan …………………… 6
Gambar 2.2. Isyarat percepatan hasil keluaran accelerometer …………………... 7
Gambar 2.3. Isyarat percepatan setelah melalui filter Median …………………... 8
Gambar 2.4. Isyarat percepatan setelah melalui filter FIR lolos atas ……………. 8
Gambar 2.5. Nilai rerata integral magnitudo dari isyarat percepatan …………… 9
Gambar 2.6. Model fisik sederhana dari g-sel …………………………………. 11
Gambar 2.7. Konfigurasi pin accelerometer MMA7260Q …………………….. 12
Gambar 2.8. Pin-pin DSC MC56F8013 dikelompokkan sesuai fungsinya …… 16
Gambar 2.9. Blok diagram fungsional ADC MC56F8013 …………………….. 18
Gambar 2.10. Konfigurasi pin PCF8583 ……………………………………….. 20
Gambar 3.1. Blok diagram sistem ……………………………………………… 21
Gambar 3.2. Modul accelerometer MMA7260Q ……………………………… 23
Gambar 3.3. Untai modul tombol tekan ………………………………………. 25
Gambar 3.4. Modul tombol tekan ……………………………………………… 26
Gambar 3.5. Untai keseluruhan modul mikrokontroler ATMega16 …………… 26
Gambar 3.6. Untai Modul real time clock ……………………………………… 27
Gambar 3.7. Untai modul mikrokontroler dan real time clock calendar ……… 28
Gambar 3.8. Board DEMO56F8013-EE ……………………………………….. 29
Gambar 3.9. Modul catu daya board DEMO56F8013-EE …………………….. 29
Gambar 3.10. Modul DSC MC56F8013 ……………………………………….. 30
Gambar 3.11. Filter untuk catu daya ADC …………………………………….. 31
vi
Gambar 3.12. Daughter card board DEMO56F8013 ………………………….. 32
Gambar 3.14. Diagram alir perangkat lunak sistem …………………………… 33
Gambar 3.15. Diagram alir Mode Pengaturan Nilai Ambang ………………… 34
Gambar 3.16. Pengaturan melalui CodeWizardAVR ………………………… 39
Gambar 3.17. Tampilan software aplikasi desktop bagian penerima ………..
42
Gambar 3.18. Tampilan program untuk penyimpanan data ………………….. 43
Gambar 4.1. Penempatan posisi accelerometer saat pengukuran 45
Gambar 4.2. Hasil pengujian pin masukan dan keluaran BOARD
DEMO56F8013-EE ……………………………………………..... 48
Gambar 4.3. Tampilan pengaturan jalur komunikasi serial ……………………. 49
Gambar 4.4. Pengujian tombol untuk menyimpan data ………………………... 55
Gambar 4.5. Isi dari file CaptureData.txt ……………………………………… 52
Gambar 4.6. Gambar 4.6. Isi data yang tersimpan pada memori ………………. 53
vii
DAFTAR TABEL
halaman
Tabel 2.1. Fungsi pin-pin accelerometer MMA7260 ………………………….. 13
Tabel 2.2. Pasangan pemilihan g-select ………………………………………... 14
Tabel 2.3. Fungsi-fungsi pin DSC MC56F8013 ……………………………….. 17
Tabel 2.4. Fungsi-fungsi pin PCF8583 ………………………………………… 20
Tabel 3.1. Konfigurasi kaki pin-pin modul accelerometer MMA7260Q ……… 24
Tabel 3.2. Konfigurasi pin modul mikrokontroler ATMega16 ………………… 27
Tabel 4.1. Hasil pengukuran tegangan keluaran accelerometer
MMA7260Q ………………………………………………………… 45
viii
Barang Mudah Rusak Akibat Benturan
Oleh:
Karel Marthinus Manufandu
NIM : 612004038
Skripsi
Untuk melengkapi syarat-syarat memperoleh
Ijasah Sarjana Teknik Elektro
Kosentrasi Teknik Elektronika
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRONIKA DAN KOMPUTER
UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA
SALATIGA
INTISARI
Didalam tugas akhir ini dirancang suatu alat pendeteksi benturan pada
pengiriman barang mudah rusak akibat benturan. Alat ini terdiri dari satu modul
accelerometer sebagai sensor pengukur magnitudo percepatan benturan, satu
modul digital signal controller sebagai pengolah isyarat keluaran accelerometer,
sebuah program
aplikasi desktop sebagai media penampil data magnitudo
percepatan benturan dan waktu kejadian benturan.
Alat yang dibuat masih merupakan prototype dari sebuah alat yang
digunakan untuk mendeteksi tingkat benturan yang terjadi selama masa
pengiriman barang. Alat yang dibuat belum melalui proses pengkalibrasian untuk
satuan magnitudo percepatan yang dideteksi karena ketidaktersediaan alat
pengkalibrasi yang dapat digunakan untuk mengkalibrasi tingkatan magnitudo
percepatan tersebut. Alat yang dibuat mampu mendeteksi benturan dengan tingkat
magnitudo yang melebihi nilai ambang magnitudo yang sudah diatur sebelumnya.
i
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur Kepada Tuhan Yesus Kristus yang telah menyertai
penulis dalam penyelesaian tugas akhir ini baik dalam masa penulisan maupun
dalam masa pembuatan alat, sehingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik
sebagai syarat untuk menyelesaikan studi Strata 1 di Fakultas Teknik Elektro dan
Komputer Universitas Kristen Satya Wacana.
Pada kesempatan ini juga, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada
berbagai pihak, antara lain:
1. Kepada ayahanda Nelles Menufandu dan ibunda Siti Suwarni yang sudah
bersusah payah mendukung baik dari sisi materi dan doa dari awal masa
perkuliahan sampai dengan waktu kelulusan.
2. Kakak Bastian Samuel Menufandu yang sudah mendukung selama masa
perkuliahan.
3. Adik Novi Mutiara Sani yang juga ikut mendukung dalam doa.
4. Tante Martha Menufandu dan keluarga yang telah membantu banyak
selama masa perkuliahan saya.
5. Bapak Ir. Lukas B.S, M.Sc serta Bapak Deddy Susilo, S.T. yang telah
membimbing, mengkoreksi, memberikan saran dan memberikan perhatian
kepada penulis selama pembuatan skripsi ini.
6. Bapak Ir. Handoko, M.Eng., selaku Dekan Fakultas Teknik Jurusan
Teknik Elektro UKSW.
7. Kepada seluruh karyawan TU yang sudah membantu didalam proses
pengurusan skripsi saya.
ii
8. Kepada rekan-rekan teknik elektro 2004 yang telah memberikan perhatian
yang cukup berarti selama perkuliahan. Bayu Widi Sasongko, Jeimy OP,
Surya A, Obho, Daniel, DK, Lintang S, Iwan, Trisangadi, Yosafat
Suryotomo, Pak dhe, Pak che, Ari.
9. Teman-teman lab skripsi yang ikut membantu, menolong, memberikan
ide dan saran dalam mengerjakan skripsi ini.
Akhir kata, penulis menyadari bahwa masih terdapat banyak kekurangan
dalam skripsi ini, oleh sebab itu kritik dan saran yang membangun dari para
pembaca sangat diharapkan. Dengan demikian semoga penulisan skripsi ini dapat
bermanfaat bagi kita semua dan terima kasih atas perhatiannya.
Salatiga, 10 Januari 2012
Karel Marthinus Manufandu
iii
DAFTAR ISI
halaman
INTISARI .......................................................................................................... i
KATA PENGANTAR ………………………………………………………….. ii
DAFTAR ISI …………………………………………………………………… iv
DAFTAR GAMBAR …………………………………………………………... vi
DAFTAR TABEL ……………………………………………………………. viii
BAB I PENDAHULUAN …………………………………………………........ 1
1.1.
Latar Belakang ……………………………………...………………….... 1
1.2.
Batasan Masalah ………………………………………………………… 2
1.3.
Sistematika Penulisan ………………………...………………….……… 3
BAB II DASAR TEORI ……………..…………………………………………. 5
2.1
Sistem Pendeteksi Benturan …………………………………………….. 5
2.2
Accelerometer MMA7260Q …………………………………………… 10
2.3
Digital Signal Controller (DSC) MC56F8013 …………………………. 14
2.3.1. Fasilitas yang dimiliki oleh Digital Signal Controller
MC56F8013 ……………………………………………………. 15
2.3.2. Pin-pin General Purpose Input/Ouput (GPIO) …………............. 16
2.3.3.
Pengubah Analog ke Digital (ADC) DSC MC56F8013 ………. 18
2.3.4.
Modul Timer …………………………………………………… 19
2.4 Modul Pewaktu PCF8583 …………………………………………………. 20
BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ALAT ………………………. 21
3.1 Perancangan dan Realisasi Perangkat Keras ………………………………. 22
iv
3.1.1. Modul Accelerometer ………………………………..………..……. 22
3.1.2. Modul Tombol Tekan …………………………………..……….….. 24
3.1.3. Modul Mikrokontroler ………………………………..…………….. 26
3.1.4. Modul Real Time Clock ………………………………..…………… 27
3.1.5. Modul Digital Signal Controller …………………………………… 29
3.1.5.1. Modul Catu Daya ……………………………….………….. 29
3.1.5.2. Modul DSC MC56F8013 ……………………..……………. 30
3.1.5.3. Daughter Card ……………..………………………………. 32
3.2 Perancangan dan Realisasi Perangkat Lunak Sistem ……………………… 32
3.2.1. Perangkat Lunak Pendeteksi Benturan ……………………………... 34
3.2.1.1. Pemrograman ADC pada MC56F8013 …………………….. 37
3.2.2.2 Pemrograman Penyimpanan Data Waktu dan Benturan ……. 38
3.2.2. Pemrograman Software Aplikasi Desktop ……….…………………. 41
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA ……………………………..………. 44
4.1 Hasil Pengujian Modul Accelerometer MMA7260Q …………………...…. 44
4.2 Pengujian Pin Masukan dan Keluaran BOARD
DEMO56F8013-EE …… 47
4.3 Software Aplikasi Desktop Bagian Penerima ……………………………… 48
4.3.1 Pengujian Masukan Data Serial ……………………..……………… 49
4.3.2 Pengujian Tombol Start untuk Capture Data ……………….………. 51
4.4 Pengujian Alat Pendeteksi Benturan ……………………………………….. 52
BAB IV PENUTUP …………………….……………………………..………. 54
5.1 Kesimpulan ………………………………………………………………… 54
5.2 Saran Pengembangan ………………………….…………………………… 55
v
DAFTAR GAMBAR
halaman
Gambar 2.1. Penempatan modul sistem pendeteksi benturan …………………… 6
Gambar 2.2. Isyarat percepatan hasil keluaran accelerometer …………………... 7
Gambar 2.3. Isyarat percepatan setelah melalui filter Median …………………... 8
Gambar 2.4. Isyarat percepatan setelah melalui filter FIR lolos atas ……………. 8
Gambar 2.5. Nilai rerata integral magnitudo dari isyarat percepatan …………… 9
Gambar 2.6. Model fisik sederhana dari g-sel …………………………………. 11
Gambar 2.7. Konfigurasi pin accelerometer MMA7260Q …………………….. 12
Gambar 2.8. Pin-pin DSC MC56F8013 dikelompokkan sesuai fungsinya …… 16
Gambar 2.9. Blok diagram fungsional ADC MC56F8013 …………………….. 18
Gambar 2.10. Konfigurasi pin PCF8583 ……………………………………….. 20
Gambar 3.1. Blok diagram sistem ……………………………………………… 21
Gambar 3.2. Modul accelerometer MMA7260Q ……………………………… 23
Gambar 3.3. Untai modul tombol tekan ………………………………………. 25
Gambar 3.4. Modul tombol tekan ……………………………………………… 26
Gambar 3.5. Untai keseluruhan modul mikrokontroler ATMega16 …………… 26
Gambar 3.6. Untai Modul real time clock ……………………………………… 27
Gambar 3.7. Untai modul mikrokontroler dan real time clock calendar ……… 28
Gambar 3.8. Board DEMO56F8013-EE ……………………………………….. 29
Gambar 3.9. Modul catu daya board DEMO56F8013-EE …………………….. 29
Gambar 3.10. Modul DSC MC56F8013 ……………………………………….. 30
Gambar 3.11. Filter untuk catu daya ADC …………………………………….. 31
vi
Gambar 3.12. Daughter card board DEMO56F8013 ………………………….. 32
Gambar 3.14. Diagram alir perangkat lunak sistem …………………………… 33
Gambar 3.15. Diagram alir Mode Pengaturan Nilai Ambang ………………… 34
Gambar 3.16. Pengaturan melalui CodeWizardAVR ………………………… 39
Gambar 3.17. Tampilan software aplikasi desktop bagian penerima ………..
42
Gambar 3.18. Tampilan program untuk penyimpanan data ………………….. 43
Gambar 4.1. Penempatan posisi accelerometer saat pengukuran 45
Gambar 4.2. Hasil pengujian pin masukan dan keluaran BOARD
DEMO56F8013-EE ……………………………………………..... 48
Gambar 4.3. Tampilan pengaturan jalur komunikasi serial ……………………. 49
Gambar 4.4. Pengujian tombol untuk menyimpan data ………………………... 55
Gambar 4.5. Isi dari file CaptureData.txt ……………………………………… 52
Gambar 4.6. Gambar 4.6. Isi data yang tersimpan pada memori ………………. 53
vii
DAFTAR TABEL
halaman
Tabel 2.1. Fungsi pin-pin accelerometer MMA7260 ………………………….. 13
Tabel 2.2. Pasangan pemilihan g-select ………………………………………... 14
Tabel 2.3. Fungsi-fungsi pin DSC MC56F8013 ……………………………….. 17
Tabel 2.4. Fungsi-fungsi pin PCF8583 ………………………………………… 20
Tabel 3.1. Konfigurasi kaki pin-pin modul accelerometer MMA7260Q ……… 24
Tabel 3.2. Konfigurasi pin modul mikrokontroler ATMega16 ………………… 27
Tabel 4.1. Hasil pengukuran tegangan keluaran accelerometer
MMA7260Q ………………………………………………………… 45
viii