RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

57
RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK BERBASIS ARDUINO UNO DENGAN TAMPILAN LCD PROJEK AKHIR 2 TREVOR SHIELDS S NIM. 142411055 PROGRAM STUDI D-3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2018 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Transcript of RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

Page 1: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR

ULTRASONIK BERBASIS ARDUINO UNO DENGAN TAMPILAN LCD

PROJEK AKHIR 2

TREVOR SHIELDS S

NIM. 142411055

PROGRAM STUDI D-3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2018

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 2: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR

ULTRASONIK BERBASIS ARDUINO UNO DENGAN TAMPILAN LCD

PROJEK AKHIR 2

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat

Untuk Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma 3

PROGRAM STUDI D-3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2018

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 3: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 4: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

PENGHARGAAN

Puji dan syukur saya ucapkan dan sembahkan kehadirat Tuhan Yang Maha

Esa. Karena atas berkat dan rahmat-Nya, saya dapat menyelesaikan laporan tugas

akhir ini. Laporan ini disusun sebagai salah satu persyaratan untuk menyelesaikan

pendidikan Diploma 3 pada program studi Metrologi Dan Instrumentasi, Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara. Pada tugas

akhir 2 ini, penulis mengambil judul :

“RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGGUNAKAN

SENSORULTRASONIK BERBASIS ARDUINO UNO DENGAN

TAMPILAN LCD”

Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan laporan ini,

sehingga memerlukan bantuan berbagai pihak dalam penyusunan laporan ini.

Untuk itu, izinkanlah penulis menyampaikan penghargaan yang sebesar-besarnya

kepada :

1. Tuhan Yang Maha Esa, atas berkah dan rahmat-Nya yang telah Ia

curahkan kepada penulis dalam menyelesaikan laporan ini.

2. Drs. Kerista Sebayang, M.S, sebagai dekan Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

3. Ibu Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc selaku ketua Program Studi D3

Metrologi dan InstrumentasiFakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan

Alam Universitas Sumatera Utara dan juga selaku Dosen Penguji di

projekakhir 2 ini.

4. Junedi Ginting, S.Si., M.Si selaku dosen pembimbing dalam projek akhir

ini.

5. Ayahanda Tumpak Sitorus dan Ibund tercinta Manna Manik yang telah

memberikan bantuan berupa dukungan moril dan materil yang sangat

membantu dalam menyelesaikan laporan projek akhir 2 ini.

6. Abangda Wira Morrer Sitorus yang memberikan bantuan dan bimbingan

untuk membuat alat untuk menyelesaikan laporan projekakhir 2 ini.

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 5: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

7. Seluruh Dosen dan Staf Program Studi D3 Metrologi Dan Instrumentasi

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera

Utara.

8. Teman-teman Metrologi ’14, terkhusus untuk Metro A 2014 yang telah

memberikan dukungan.

9. Semua pihak yang turut membantu dalam pengerjakan Laporan projek

Akhir 2 ini yang tidak dapat disebutkan satu per satu.

Penulis menyadari, masih banyak kekurangan dalam laporan projekakhir 2

ini.Untuk itu penulis membutuhkan kritik serta saran yang membangun untuk

menyempurnakan laporan ini.Semoga laporan ini berguna baik sebagai referensi

maupun bahan panduan. Amin

Medan, 08 Februari 2018

Hormat saya,

Trevor Shields S

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 6: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

ABSTRAK

Pengukuran panjang menggunakan alat ukur panjang manual sering kali menghasilkan hasil ukur yang kurang akurat. Hal ini disebabkan oleh faktor kesalahan parallax pada manusia. Untuk itu dirancanglah sebuah alat ukur panjang yang memanfaatkan gelombang ultrasonic dari sensor HC-SR04 yang akan membantu mengurangi kesalahan nilai akibat parallax error. Hasil pengukuranditampilkan dalam liquid crystal display 16 x 2 untuk memudahkan pembacaan. Perancangan ini dikendalikan melalui kit Arduino Uno R3 berbasis ATMEGA 328 P yang diimplementasikan dalam sebuah plat plastik sebagai tempat rangkaian.

Kata Kunci: HC-SR04, Arduino Uno, Ultrasonic Ruler, LCD

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 7: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

ABSTRACT

The manual distance measuring instrument, in fact, having a problem with its data because of parallax error repeatedly. To decrease the error, the ultrasonic distance range (ultrasonic ruler) was designed. Using the HC-SR04, this instrument will help peoples measuring accurately. The data displayed on LCD module (liquid crystal display) sized 16 x 2. This instrument controlled by Arduino Uno R3 Kit based on ATMEGA 328 P, and implemented on the plastic plat as it place and cover.

Keywords: HC-SR04, Arduino Uno, Ultrasonic Ruler, LCD

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 8: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

DAFTAR ISI

Halaman

PENGHARGAAN............................................................................................... i

ABSTRAK ........................................................................................................... iii

ABSTRACT......................................................................................................... iv

DAFTAR ISI .......................................................................................................v

DAFTAR GAMBAR...........................................................................................vii

DAFTAR TABEL ..............................................................................................viii

BAB I. PENDAHULUAN................................................................................. 1

1.1. Latar Belakang .............................................................................1

1.2. RumusanMasalah ......................................................................... 2

1.3. TujuanPenulisan ........................................................................... 2

1.4. Batasan Masalah ........................................................................... 3

1.5. Metode Penulisan .......................................................................... 3

1.6. Sistematika Penulisan ................................................................... 3

BAB II. LANDASAN TEORI ........................................................................... 5

2.1. Gelombang Ultrasonik Sebagai Alat Ukur Panjang...................... 8

2.2. Ultrasonic Ranging Module HC-SR04 ......................................... 9

2.2.1. Konfigurasi PIN HC-SR04 .................................................15

2.2.2. PrinsipKerja Sensor Ultrasonik HC-SR04..........................16

2.3. Arduino Uno R3 Kit......................................................................18

2.3.1 SpesifikasiArduino Uno R3 Kit ...........................................21

2.4. LCD (Liquid Crystal Display) ......................................................24

2.4.1. Pengalamatan pada Display LCD .......................................25

2.4.2. Prinsip Kerja Liquid Cystal Display ...................................25

2.5. Potensiometer................................................................................27

2.6. Software Arduino 1.6 ....................................................................30

BAB III. PERANCANGAN SISTEM ...............................................................37

3.1. Diagram Blok Sistem ....................................................................37

3.2. Layout Rangkaian Ultrasonic Ruler..............................................38

3.3. Flowchart Sistem...........................................................................39

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 9: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

BAB IV. ANALISIS DAN PENGUJIAN ..........................................................41

4.1. Pengujian Sensor HC-SR04 ..........................................................41

4.1.1. Pengukuran Jarak Objek Secara Langsung.........................41

4.1.2. Pengukuran Jarak Objek dengan Bantuan Mistar baja .......41

4.2. PengujianFungsi LCD...................................................................42

4.3. Analisis Data Hasil Pengukuran ...................................................43

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................45

5.1. Kesimpulan ...................................................................................45

5.2. Saran..............................................................................................46

DAFTAR PUSTAKA………………………………………………………….47

LAMPIRAN I.......................................................................................................48

LAMPIRAN II.....................................................................................................52

LAMPIRAN III...................................................................................................55

LAMPIRAN IV...................................................................................................56

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 10: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

DAFTAR GAMBAR

Nomor Gambar Nama Gambar Halaman

2.1. Profil Pengukuran 6

2.2. Sensor Ultrasonik HC-SR04 11

2.3. Sistem Pewaktu pada Sensor HC-SR04 11

2.4. Cara Kerja Sensor Ultrasonik 14

2.5. Arduino Uno 18

2.6. Pengalamatan Pada LCD 25

2.7.Struktur Internal Potensiometer beserta bentuk

dan Simbolnya27

2.8. Tampilan Awal Software Arduino 1.6 31

3.1. Diagram Blok Sistem Ultrasonic Ruler 37

3.2. Rangkaian Ultrasonic Ruler 38

3.3. Flowchart Sistem Ultrasonic Ruler 39

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 11: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

DAFTAR TABEL

Nomor Tabel Nama Tabel Halaman

2.1 Konfigurasi PIN HC-SR04 15

2.2 Spesifikasi Arduino Uno R3 21

4.1 Data Hasil Pengukuran Jarak Objek Secara Langsung 41

4.2 Data Pengukuran Objek dengan Bantuan Mistar Baja 42

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 12: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

BAB I

PENDAHULUAN

10. Latar Belakang

Panjang adalah salah satu besaran pokok, dimana setiap besaran pokok

memiliki alat ukur sendiri. Salah satu satuan dalam panjang adalah meter. Alat

ukur panjang adalah instrument (alat) yang di gunakan untuk menghitung besaran

panjang, dan biasanya dalam satuan meter dan cm. Contoh alat ukur panjang

adalah Mistar / penggaris dan jangka sorong .Alat ukur panjang konvensional

biasanya berupa batangan berskala maupun pita panjang yang telah diberikan

skala. Skala-skala tersebut dibandingkan dengan standar panjang yang ada, yang

telah diturunkan sedemikian rupa.

Dalam proses pengujian alat ukur, takar, timbang dan perlengkapannya

(UTTP), alat ukur panjang cukup memberikan peranan yang signifikan. Salah

satunya adalah dalam proses industri, khususnya manufaktur tangki ukur mobil.

Pengukuran panjang terstandar merupakan salah satu poin penting utama dalam

menentukan bagaimana kualitas suatu produk tangki ukur mobil. Selain itu, pada

pengujian tangki ukur mobil juga digunakan alat ukur panjang. Namun, seringkali

alat ukur panjang menyebabkan kesalahan.

Jika diinginkan hasil pengukuran yang valid, maka perlu dilakukan

pengukuran berulang ,misalnya dalam penentuan nilai konsentrasi suatu zat dalam

larutan dimana perlu dilakukan pengukuran berulang sebanyak n kali. Dari data

tersebut dapat diperoleh pendekatan harga nilai terukur yaitu melalui perhitungan

rata-rata dari hasil yang diperoleh dan standar deviasi.

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 13: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

Salah satu kendala alat ukur manual (khususnya yang menggunakan

penglihatan) untuk mengetahui sebuah nilai adalah potensi kesalahan paralaks.

Kesalahan paralaks sendiri merupakan bentuk kesalahan pembacaan hasil ukur

yang disebabkan oleh keterbatasan fungsi penglihatan. Tentunya, kesalahan

seperti ini akan menimbulkan beberapa dampak, salah satunya adalah nilai terukur

menjadi tidak sah kebenarannya. Dalam kaitan industri, terutama yang

memanfaatkan pengukuran sebagai salah satu indeks kualitas, hal tersebut tidak

dapat ditolerir. Hal tersebut dikarenakan akan berdampak langsung pada kualitas

hasil produksi yang dihasilkan oleh proses produksi massal.

1.2. Rumusan Masalah

Pada laporan projek akhir 2 ini akan mendeskripsikan bagaimana sebuah

ultrasonic ruler dapat melakukan pengukuran panjang. Alat ini dibangun

darisensor ultrasonik HC-SR04 dengan memanfaatkan Arduino Uno R3 Kit

sebagai pengendali lengkap dengan aplikasi pemrogramannya. Hasilnya akan

ditampilkan dalam LCD (liquid crystal display)

1.3 Tujuan Penelitian

1. Untuk membandingkan nilai antara alat ukur panjang manual dengan

ultrasonic ruler, mengetahui besar kesalahan alat dan unjuk kerja

alatdalam melakukan pengukuran

2. Untuk mengetahui prinsip kerja alat ukur jarak/ ultrasonic ruler yang

dirancang

3. Untuk membuat prototype alat ukur jarak digital berbasis mikrokontroler

Arduino Uno R3 menggunakan sensor HC-SR04

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 14: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

1.4. Batasan Masalah

Pengukuran panjang menggunakan rancangan alat ukur jarak/ ultrasonic

rulerdibatasi oleh beberapa permasalahan, antara lain ;

1. Sensor yang digunakan adalah sensor ultrasonik tipe HC-SR04, merupakan

salah satu jenis sensor ultrasonik yang umum digunakan dalam perancangan

sederhana alat ukur jarak

2. Setiap diagram blok rangkaian yang membangun sistem dibahas secara

sederhana. bukan pada ketelitian yang akurat

3. Alat pembanding yang digunakan adalah mistar ukur konvensional bukan

standar ukuran panjang. Hal ini disebabkan perancangan alat cukup sederhana

dan belum mengimbangi teknologi standar ukuran panjang dalam sistem

internasional

4. Komponen dan software yang digunakan akan dibahas secara sederhana,

meliputi fungsi dan cara kerjanya yang berhubungan dengan alat yang di buat

1.5. Metode Penelitian

Metode penelitian yang digunakan adalah studi literatur dan juga

pengamatan langsung. Studi literatur digunakan untuk melengkapi kajian teoritis

yang menjadi bahan bahasan dalam sistem perancangan alat.Pengamatan langsung

dilakukan dengan membandingkan nilai hasil pengukuran menggunakan alat ukur

manual dan juga alat ukur yang dirancang.

1.6. Sistematika Penulisan

Dalam penyusunan laporan projek akhir 2 ini, pembahasan mengenai alat

ukur jarak/ ultrasonic ruler dibagi atas beberapa bab, antara lain ;

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 15: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini berisikan mengenai latar belakang pembuatan alat, rumusan

permasalahan, tujuan penelitian, batasan masalah yang diangkat, metode

penelitian dan juga sistematika penulisan laporan

BAB II : KAJIAN TEORITIS

Bab ini berisikan kajian teoritis yang berhubungan dengan alat yang

dibuat. Mencakup teori komponen-komponen yang digunakan hingga

program pendukung programming pada alat

BAB III : PERANCANGAN ALAT

Bab ini berisi mengenai perencanaan pembuatan alat secara keseluruhan,

mulai dari diagram blok sistem sampaiflowchart pengujian

BAB IV : ANALISA DAN PENGUJIAN

Bab ini berisikan mengenai proses uji coba alat ukur, prosedur

pengoperasian alat, pengolahan data alat dan lain-lain

BAB V : PENUTUP

Bab ini berisikan kesimpulan laporan projek akhir 2 dan saran-saran

terhadap laporan maupun pengembangan alat

DAFTAR PUSTAKA

Pada bagian ini berisi sumber-sumber kepustakaan yang digunakan dalam

penulisan laporan maupun perancangan alat ukur

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 16: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

BAB II

LANDASAN TEORI

Setiap aktifitas kehidupan kita sehari-hari, tidak mungkin pernah terlepas

dari kegiatan ukur mengukur, baik untuk skala kecil ataupun besar. Hal ini karena

dari pengukuran dapat ditentukan kuantitas dan kualitas dari sebuah objek. Hasil

pengukuran yang baik dari suatu kuantitas objek, dapat ditentukan berdasarkan

tingkat presisi dan akurasi yang dihasilkan. Akurasi menunjukkan kedekatan nilai

hasil pengukuran dengan nilai sebenarnya. Untuk menentukan tingkat akurasi

perlu diketahui nilai sebenarnya dari besaran yang diukur dan kemudian dapat

diketahui seberapa besar tingkat akurasinya. Presisi menunjukkan tingkat

keandalan dari data pengukuran yang diperoleh. Hal ini dapat dilihat dari standar

deviasi yang diperoleh dari pengukuran, presisi yang baik akan memberikan

standar deviasi yang kecil dan bias yang rendah. Jika diinginkan hasil pengukuran

yang valid, maka perlu dilakukan pengukuran berulang, misalnya dalam

penentuan nilai konsentrasi suatu zat dalam larutan dimana perlu dilakukan

pengukuran berulang sebanyak n kali. Dari data tersebut dapat diperoleh

pendekatan harga nilai terukur yaitu melalui perhitung an rata-rata dari hasil yang

diperoleh dan standar deviasi. Ilustrasi sederhana untuk menjelaskan perbedaan

antara presisi, akurasi dan bias dari suatu hasil pengukuran dapat dinyatakan

sebagaimana pada gambar 2.1.

Gambar 2.1.profil pengukuran

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 17: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

Gambar 2.1.memberikan ilustrasi sederhana tentang target hasil dari

olahraga menembak atau memanah yang polanya dapat dianalogikan dengan pola

hasil pengukuran analitik yang ideal. Pada gambar 1 (a) distribusi data cukup baik

dan mendekati data aslinya.Hasil data dikatakan presisi dan akurat atau tidak

menyimpang.Gambar 1 (b) menunjukkan distribusi data yang presisi, tetapi

menyimpang dari target yang sebenarnya berarti data dikatakan tidak

akurat.Gambar 1 (c) menggambarkan distribusi data yang menyebar dan hal ini

menunjukkan bahwa data yang diperoleh tidak presisi.

2.1. Ultrasonic Ranging Module HC-SR04

Sensor ini merupakan sensor ultrasonik siap pakai, satu alat yang

berfungsi sebagai pengirim, penerima, dan pengontrol gelombang ultrasonik. Alat

ini bisa digunakan untuk mengukur jarak benda dari 2cm - 4m dengan akurasi

3mm. Alat ini memiliki 4 pin, pin Vcc, Gnd, Trigger, dan Echo. Pin Vcc untuk

listrik positif dan Gnd untuk ground-nya. Pin Trigger untuk trigger keluarnya

sinyal dari sensor dan pin Echo untuk menangkap sinyal pantul dari benda.

Piezoelektrik berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik.

Bahan piezoelektrik adalah material yang memproduksi medan listrik ketika

dikenai regangan atau tekanan mekanis. Sebaliknya, jika medan listrik diterapkan,

maka material tersebut akan mengalami regangan atau tekanan mekanis. Jika

rangkaian pengukur beroperasi pada mode pulsa elemen piezoelektrik yang sama,

maka dapat digunakan sebagai transmitter dan reiceiver.

Transmitter adalah sebuah alat yang berfungsi sebagai pemancar

gelombang ultrasonik dengan frekuensi tertentu (misal, sebesar 40 kHz) yang

dibangkitkan dari sebuah osilator.Untuk menghasilkan frekuensi 40 KHz, harus di

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 18: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

buat sebuah rangk aian osilator dan keluaran dari osilator dil anjutkan menuju

penguat sinyal. Besarnya frekuensi ditentukan oleh komponen RLC / kristal

tergantung dari disain osilator yang digunakan. Penguat sinyal akan memberikan

sebuah sinyal listrik yang diumpankan ke piezoelektrik dan terjadi reaksi mekanik

sehingga bergetar dan memancarkan gelombang yang sesuai dengan besar

frekuensi pada osilator.

Receiver terdiri dari transduser ultrasonik meng gunakan bahan

piezoelektrik, yang berfungsi sebagai penerima gelombang pantulan yang berasal

dari transmitter yang dikenakan pada permukaan suatu benda atau gelombang

langsung LOS (Line of Sight) dari transmitter. Oleh karena bahan piezoelektrik

memiliki reaksi yang reversible, elemen keramik akan membang kitkan tegangan

listrik pada saat gelombang datang dengan frekuensi yang resonan dan akan

menggetarkan bahan piezoelektrik tersebut.

Gambar 2.1.1. Sensor Ultrasonik HC-SR04

Cara menggunakan alat ini yaitu: ketika kita memberikan tegangan positif

pada pin Trigger selama 10uS, maka sensor akan mengirimkan 8 step sinyal

ultrasonik dengan frekuensi 40kHz. Selanjutnya, sinyal akan diterima pada pin

Echo. Untuk mengukur jarak benda yang memantulkan sinyal tersebut, maka

selisih waktu ketika mengirim dan menerima sinyal digunakan untuk

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 19: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

menentukanjarak benda tersebut.Rumus untuk menghitungnya sudah saya

sampaikan di atas. Berikut adalah visualisasi dari sinyal yang dikirimkan oleh

sensor HC-SR04

Gambar 2.1.2. Sistem Pewaktu pada Sensor HC-SR04

Merupakan salah satu sensor ultrasonik yang dapat melakukan pengukuran

jarak. Pengukuran jarak yang dilakukan oleh sensor ini termasuk mutakhir, yaitu

tidak menggunakan sistem kontak langsung terhadap benda yang akan diukur

jaraknya. Artinya modul HC-SR04 tidak secara langsung menyentuh benda yang

diukur, melainkan menggunakan gelombang ultrasonik untuk mengetahui jarak

benda yang akan diukur. Sensor ini sendiri memiliki spesifikasi pengukuran

electric parameter sebagai berikut;

1. Memerlukan tegangan 5 V DC untuk melakukan kerja

2. Memerlukan arus sebesar 15 mA untuk melakukan kerja

3. Frekuensi yang dihasilkan sebesar 40 Hz

4. Maximum range yang dapat dijangkau oleh HC-SR04 adalah 400 cm

(4m), O HC-SR04 adalah sebesar 2 cm sehingga range ukurnya adalah 2

cm < range >400 cm

5. Sensor dapat mengukur dalam jangkauan sudut sebesar 15 derajat.

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 20: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

Pemanfaatan teknologi saat ini sangat berpengaruh pada kehidupan

manusia sehari-hari. Mulai dari teknologi yang paling kecil sampai pada

yang sangat canggih.

2.2. Prinsip Kerja Sensor Ultrasonik HRC-04

Prinsip kerja sensor ini adalah menggunakan pantulan gelombang

ultrasonik untuk mengetahui jarak yang akan diukur. Pada sensor ini, terdiri atas

dua buah bagian, yaitu trigger dan echo. Trigger berfungsi sebagai pemancar

gelombang ultrasonik. Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan

frekuensi tertentu dan dengan waktu tertentu pula. Frekuensi yang digunakan oleh

sensor ini umumnya adalah 40 Hz. Sensor tersebut akan merambat pada kecepatan

suara yakni 340 m/s hingga mengenai benda yang akan diukur jaraknya. Apabila

telah mengenai permukaan benda, maka sinyal akan kembali dipatulkan dan

diterima oleh echo. Echo sendiri adalah receiver pada sensor ini. Apabila sinyal

telah diterima oleh echo, maka sinyal selanjutnya diproses untuk menghitung

jarak benda tersebut.

Dalam sistem modul sensor ultrasonik, terdapat dua buah modul yakni

transceiver dan receiver. Transceiver berfungsi sebagai pengendali dan pemancar

gelombang, ultrasonik terhadap benda yang akan diukur jaraknya sedangkan

receiver merupakan penerima sinyal pantul dari benda yang diukur jaraknya.

Keduanya menciptakan sitem pengukuran yang terstruktur, sehingga dapat

aplikasikan dalam sistem perancangan sebuah alat ukur jarak .

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 21: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

Gambar 2.2.1. Cara Kerja Sensor Ultrasonik

Secara detail, cara kerja sensor ultrasonik adalah sebagai berikut:

Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan frekuensi tertentu

dan dengan durasi waktu tertentu. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas

20kHz. Untuk mengukur jarak benda (sensor jarak), frekuensi yang umum

digunakan adalah 40kHz.

Sinyal yang dipancarkan akan merambat sebagai gelombang bunyi dengan

kecepatan sekitar 340 m/s. Ketika menumbuk suatu benda, maka sinyal

tersebut akan dipantulkan oleh benda tersebut.

Setelah gelombang pantulan sampai di alat penerima, maka sinyal tersebut

akan diproses untuk menghitung jarak benda tersebut. Jarak benda

dihitung berdasarkan rumus :

S = 340.t/2

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 22: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

dimana S merupakan jarak antara sensor ultrasonik dengan benda (bidang

pantul), dan t adalah selisih antara waktu pemancaran gelombang oleh

transmitter dan waktu ketika gelombang pantul diterima receiver.

2.3.Konfigurasi PIN HC-SR04

Untuk melakukan sebuah unjuk kerja, sensor ultrasonik tipe HC-SR04

harus dikonfigurasikan menggunakan pin-pinnya.Dimana konfigurasi pinnya

ditunjukkan pada tabel 2.1.di bawah ini ;

Tabel 2.3.. Konfigurasi PIN HC-SR04

No.PIN Nama

Pin

Fungsi dan Konfigurasi

1 VCC Terhubung ke tegangan 5V DC

2 Trig Untuk mengirim gelombang Ultrasonic

3 Echo Untuk menerima pantulan gelombang

ultrasonic

4 GND Terhubung ke ground

Sensor ultrasonik adalah sensor yang bekerja berdasarkan prinsip pantulan

gelombang suara dan digunakan untuk mendeteksi keberadaan suatu objek

tertentu di depannya, frekuensi kerjanya pada daerah diatas gelombang suara dari

40 KHz hingga 400 KHz. Sensor ultrasonik terdiri dari dari dua unit, yaitu unit

pemancar dan unit penerima. Di dalam robotika, sensor sonar mempunyai tiga

tujuan yang berbeda, tetapi berhubungan,yaitu : Penghindaran rintangan

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 23: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

(Obstacleavoidance), Pemetaan sonar (Sonar Mapping) dan Pengenalan objek

(Object recognition). Prinsip Kerja dari sensor ultrasonik yaitu, sinyal dipancarkan

oleh pemancar ultrasonik. Sinyal yang dipancarkan tersebut kemudian akan

merambat sebagai sinyal / gelombang bunyi dengan kecepatan bunyi yang

berkisar 340 m/s. Setelah sinyal tersebut sampai di penerima ultrasonik, kemudian

sinyal tersebut akan diproses untuk menghitung jaraknya. Sensor jarak ultrasonik

ping adalah sensor 40 khz produksi parallax yang banyak digunakan untuk

aplikasi atau kontes robot cerdas. Sensor HC-SR04 adalah sensor ultrasonik yang

diproduksi oleh Devantech.Sensor ini merupakan sensor jarak yang presisi. Dapat

melakukan pengukuran jarak 2 cm sampai 4 meter dan sangat mudah untuk

dihubungkan ke mikrokontroler menggunakan sebuah pin input dan pin output.

Banyak hal yang dapat kita lakukan untuk mengetahui suatu besaran dalam

listrik.salah satunya adalah melakukan pengukuran. Listrik merupakan elemen

elektron yang senantiasa bergerak dari satu potensial ke potensial lainnya (pada

satu sumber arus listrik).Pengukuran listrik ditujukan sebagai sarana analisis bagi

sebagian orang serta sebagai acuan ilmu pengetahuan bagi awam.Analisis tersebut

berkaitan dengan tujuan bagi ilmu pengetahuan dan teknologi, sehingga

kebanyakan pengukuran dilakukan di bidang keteknikan dan ilmu pengetahuan

alam.Pengukuran yang baik biasanya dilakukan secara terstruktur, baik dari segi

metodologi maupun penerapan berbagai standar-standar yang berlaku.

Pengukuran dalam bidang keilmuan biasanya dilakukan di tempat tertentu,

misalkan laboratorium. Percobaan kali ini akan membahas mengenai mekanisme

kerja dari multimeter. Selain itu, kita juga akan membahas lebih lanjut mengenai

sistematika pemasangan multimeter di berbagai sistem pengukuran besaran utama

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 24: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

listrik. Fungsi listrik disini adalah sebagai pembangkit sinyal pada sensor

ultrasonik HC-SR04. Seperti spesifikasi sensor yang telah tertera dalam datasheet

sensor. Listrik yang digunakan adalah listrik searah atau direct current.

2.3. Arduino Uno R3 Kit

Merupakan modul mikrokontroler yang menggunakan ATMEGA 328 P,

yang memiliki fungsi utama sebagai unit pengolah data dan pusat kendali data

yang akan ditampilkan. Arduino Uno sendiri merupakan pengembangan teknologi

mikrokontroler modern yang berbasis pada easy programming, easy to configure

dan user friendly. Dalam paket kit Arduino sendiri terdapat 6 pin yang dapat

dijadikan keluaran/ output PWM, 6 pin sebagai masukan analog, 16 MHz osilator

Kristal, koneksi USB, jack liatrik hingga tombol reset. Gambar fisik Arduino uno

dapat dilihat dibawah;

Gambar 2.5. Arduino Uno

Arduino uno R3 ini termasuk keluaran baru dan merupakan revisi dari

versi arduino sebelumnya, dan memiliki beberapa fitur unggul dibandingkan jenis

arduino lainnya. Dari pada mengharuskan sebuah penekanan fisik dari tombol

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 25: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

reset sebelum sebuah penguploadan, Arduino Uno didesain pada sebuah cara yang

memungkinkannya untuk direset dengan software yang sedang berjalan pada pada

komputer yang sedang terhubung. Salah satu garis kontrol aliran hardware (DTR)

dari ATmega8U2/16U2 sihubungkan ke garis reset dari ATmega328 melalui

sebuah kapasitor 100 nanofarad. Ketika saluran ini dipaksakan (diambil rendah),

garis reset jatuh cukup panjang untuk mereset chip. Software Arduino

menggunakan kemampuan ini untuk memungkinkan kita untuk mengupload kode

dengan mudah menekan tombol upload di software Arduino.Ini berarti bahwa

bootloader dapat mempunyai sebuah batas waktu yang lebih singkat, sebagai

penurunan dari DTR yang dapat menjadi koordinasi yang baik dengan memulai

penguploadan.

Pengaturan ini mempunyai implikasi. Ketika Arduino Uno dihubungkan

ke sebuah komputer lain yang sedang running menggunakan OS Mac X atau

Linux, Arduino Uno mereset setiap kali sebuah koneksi dibuat dari software

(melalui USB). Untuk berikutnya, setengah-detik atau lebih, bootloader sedang

berjalan pada Arduino uno. Ketika Arduino uno diprogram untuk mengabaikan

data yang cacat/salah (contohnya apa saja selain sebuah penguploadan kode baru)

untuk menahan beberapa bit pertama dari data yang dikirim ke board setelah

sebuah koneksi dibuka. Jika sebuah sketch sedang berjalan pada board menerima

satu kali konfigurasi atau data lain ketika sketch pertama mulai, memastikan

bahwa software yang berkomunikasi menunggu satu detik setelah membuka

koneksi dan sebelum mengirim data ini.

Arduino Uno berbeda dari semua board Arduino sebelumnya, Arduino uno

tidak menggunakan chip driver FTDI USB-to-serial. Sebaliknya, fitur-fitur

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 26: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

Atmega16U2 (Atmega8U2 sampai ke versi R2) diprogram sebagai sebuah

pengubah USB ke serial. Revisi 2 dari board Arduino Uno mempunyai sebuah

resistor yang menarik garis 8U2 HWB ke ground, yang membuatnya lebih mudah

untuk diletakkan ke dalam DFU mode. Revisi 3 dari board Arduino Uno memiliki

fitur-fitur baru sebagai berikut:

Pinout 1.0: ditambah pin SDA dan SCL yang dekat dengan pin AREF

dan dua pin baru lainnya yang diletakkan dekat dengan pin RESET,

IOREF yang memungkinkan shield-shield untuk menyesuaikan tegangan

yang disediakan dari board. Untuk ke depannya, shield akan dijadikan

kompatibel/cocok dengan board yang menggunakan AVR yang

beroperasi dengan tegangan 5V dan dengan Arduino Due yang beroperasi

dengan tegangan 3.3V. Yang ke-dua ini merupakan sebuah pin yang tak

terhubung, yang disediakan untuk tujuan kedepannya

Sirkuit RESET yang lebih kuat

Atmega 16U2 menggantikan 8U2

“Uno” berarti satu dalam bahasa Italia dan dinamai untuk menandakan

keluaran (produk) Arduino 1.0 selanjutnya. Arduino UNO dan versi 1.0 akan

menjadi referensi untuk versi-versi Arduino selanjutnya. Arduino UNO adalah

sebuah seri terakhir dari board Arduino USB dan model referensi untuk papan

Arduino, untuk suatu perbandingan dengan versi sebelumnya.

2.4. Spesifikasi Arduino Uno R3

Secara umum, spesifikasi kit Arduino Uno R3 dapat dilihat padatabel

berikut ini :

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 27: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

Tabel 2.2. Spesifikasi Arduino Uno R3

Mikrokontrorel Atmega 328

Operating voltage 5 V

Input voltage 7 – 12 V (recommended)

Input voltage 6 – 20 V (limit)

Digital I/O pins 14 ( 6 provide PWM output)

Analog input pins 6

DC current/ I/O

pins

40 mA

DC Current fot 3,3 V pin 50 mA

Flash memory 32 KB

SRAM/ EPROM 2 KB/ 1 KB

Clock Speed 16 Mhz

Arduino uno dapat disuplai melalui koneksi USB atau dengan sebuah

power suplai eksternal.Sumber daya dipilih secara otomatis.Suplai eksternal

(non-USB) dapat diperoleh dari sebuah adaptor AC ke DC atau battery. Adaptor

dapat dihubungkan dengan mencolokkan sebuah center-positive plug yang

panjangnya 2,1 mm ke power jack dari board. Kabel lead dari sebuah baterai

dapat dimasukkan dalam header /kepala pin Ground (Gnd) dan pin Vin dari

konektor power. Board Arduino dapat beroperasi pada sebuah suplai eksternal 6

sampai 20 Volt. Jika disuplai dengan yang lebih kecil dari 7 V, kiranya pin 5

Volt mungkin mensuplai kecil dari 5 Volt dan board Arduino uno bisa menjadi

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 28: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

tidak stabil. Jika menggunakan suplai yang lebih dari besar 12 Volt, voltage

regulator bisa kelebihan panas dan membahayakan board Arduino uno.

2.5. LCD (Liquid Crystal Display)

Liquid Crystal Display adalah suatu jenis media tampil yangmenggunakan

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 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.

2.5.1. Pengalamatan Pada Display LCD

Display pada LCD juga memiliki pengalamatan tertentu, sepertihalnya

seven segment. Pengalamatan tersebut digunakan pada saat akanprogramming

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 29: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

LCD untuk menampilkan karakter tertentu. Alamat-alamatnya dapat dilihat pada

gambar dibawah ini ;

Gambar 2.5.1.. Pengalamatan pada LCD

2.5.2. Prinsip Kerja Liquid Crystal Display

Pada aplikasi umumnya RW diberi logika rendah “0”.Bus data terdiri dari

4-bit atau 8-bit.Jika jalurdata 4-bit maka yang digunakan ialah DB4 sampai

denganDB7. 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). 19 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

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 30: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

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. Instruksi pembacaan hanya satu, yaitu get

LCD status (membaca status LCD), lainnya merupakaninstruksi penulisan. Jadi

hampir setiap aplikasi yang menggunakanLCD,R/W selalu disetke “0”. Jalur data

dapat terdiri 4 atau 8 jalur(tergantung modeyang dipilih pengguna), DB0, DB1,

DB2,DB3, DB4, DB5,DB6 dan DB7. Mengirim data secara parallel baik4-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.

Jika bit ini di set (RS = 1), maka byte pada posisi kursor LCD saat itu dapat

dibaca atau ditulis. Jika bit ini di reset (RS = 0), merupakan instruksi yang dikirim

ke LCD atau status eksekusi dari instruksi terakhir yang dibaca.

2.6. Potensiometer

Dalam Peralatan Elektronik, sering ditemukan Potensiometer yang

berfungsi sebagai pengatur Volume di peralatan Audio / Video seperti Radio,

Walkie Talkie, Tape Mobil, DVD Player dan Amplifier. Potensiometer juga

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 31: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

sering digunakan dalam Rangkaian Pengatur terang gelapnya Lampu (Light

Dimmer Circuit) dan Pengatur Tegangan pada Power Supply (DC Generator)

Potensiometer adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya

dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan

pemakainya. Potensiometer merupakan Keluarga Resistor yang tergolong dalam

Kategori Variable Resistor.Secara struktur, Potensiometer terdiri dari 3 kaki

Terminal dengan sebuah shaft atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya.

Gambar dibawah ini menunjukan Struktur Internal Potensiometer beserta bentuk

dan Simbolnya.

Gambar 2.6.1. Struktur Internal Potensiometer beserta bentuk dan Simbolnya

Potensiometer biasanya di gunakan untuk pengoprasian pengendali elektronik,

seperti penguat sinyal, pengaturan suara, pengaturan intensitas, sebagai tranduser,

pengendali masukan dan keluaran sebuah perangkat elektronik.Contoh yang biasa

di gunakan sebagai tranduser adalah sebagai sensor joystick yang dapat kita

gunakan dari jarak jauh.Potensiometer sangat jarang di gunakan untuk

mengendalikan daya yang besar secara langsung.Untuk pengendali volume yang

menggunakan potensiometer biasanya di lengkapi dengan saklar yang sudah

terintegrasi, sehingga pada saat potensiometer membuka saklar penyapu berada

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 32: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

pada posisi terendah.Kebanyakan dari komponen ini di gunakan pada rangkaian

power amplifier sebagai pengatur volume, bass dan treble.Dan juga di gunakan

dalam Control Motor DC yang berfungsi sebagai pengatur kecepatan putaran

motor. Nilai dari potensiometer dapat berubah sesuai dengan perputaran ataupun

pergeseran yang di hasilkan. Range yang di hasilkan juga bervariasi, misalnya

nilai yang tertera pada potensio adalah 100k ohm, maka range resistansi

akandimulai dari tahanan 0 ohm sampai dengan 100k ohm. Jadi dengan begitu,

nilai yang di hasilkan dari sebuah tahanan potensio terbukti berubah-ubah.

Dengan kemampuan yang dapat mengubah resistansi atau hambatan,

potensiometer sering digunakan dalam rangkaian atau peralatan Elektronika

dengan fungsi-fungsi sebagai berikut :

Sebagai pengatur Volume pada berbagai peralatan Audio/Video seperti

Amplifier, Tape Mobil, DVD Player.

Sebagai Pengatur Tegangan pada Rangkaian Power Supply

Sebagai Pembagi Tegangan

Aplikasi Switch TRIAC

Digunakan sebagai Joystick pada Tranduser

Sebagai Pengendali Level Sinyal

Berdasarkan bentuknya, Potensiometer dapat dibagi menjadi 3 macam, yaitu

1. Potensiometer Slider, yaitu Potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur

dengan cara menggeserkan Wiper-nya dari kiri ke kanan atau dari bawah ke

atas sesuai dengan pemasangannya. Biasanya menggunakan Ibu Jari untuk

menggeser wiper-nya.

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 33: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

2. Potensiometer Rotary, yaitu Potensiometer yang nilai resistansinya dapat

diatur dengan cara memutarkan Wiper-nya sepanjang lintasan yang melingkar.

Biasanya menggunakan Ibu Jari untuk memutar wiper tersebut. Oleh karena

itu, Potensiometer Rotary sering disebut juga dengan Thumbwheel

Potentiometer.

3. Potensiometer Trimmer, yaitu Potensiometer yang bentuknya kecil dan harus

menggunakan alat khusus seperti Obeng (screwdriver) untuk memutarnya.

Potensiometer Trimmer ini biasanya dipasangkan di PCB dan jarang

dilakukan pengaturannya.

Prinsip Kerja (Cara Kerja) Potensiometer Sebuah Potensiometer (POT)

terdiri dari sebuah elemen resistif yang membentuk jalur (track) dengan terminal

di kedua ujungnya.Sedangkan terminal lainnya (biasanya berada di tengah) adalah

Penyapu (Wiper) yang dipergunakan untuk menentukan pergerakan pada jalur

elemen resistif (Resistive).Pergerakan Penyapu (Wiper) pada Jalur Elemen

Resistif inilah yang mengatur naik-turunnya Nilai Resistansi sebuah

Potensiometer.Elemen Resistif pada Potensiometer umumnya terbuat dari bahan

campuran Metal (logam) dan Keramik ataupun Bahan Karbon

(Carbon).Berdasarkan Track (jalur) elemen resistif-nya, Potensiometer dapat

digolongkan menjadi 2 jenis yaitu Potensiometer Linear (Linear Potentiometer)

dan Potensiometer Logaritmik (Logarithmic Potentiometer).

2.7. Bahasa Pemograman C++

Setiap mikrokontroler yang digunakan dalam perancangan sistem tidak

lepas daripada pemrograman untuk menghasilkan peforma yang kita inginkan.

Pemrograman sendiri memiliki karakteristik bahasa tersendiri, tidak sama antar

satu bahasa dan bahasa yang lain. Macam-macam bahasa pemrograman yang

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 34: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

digunakan dalam sistem antara lain bahasa pascal, bahasa c, bahasa assembly dan

lain sebagainya.Peranan bahasa pemrograman juga signifikan. Selain berfungsi

sebagai interfacing antara alat/ komponen dan juga lingkungan luar alat,

bahasapemrograman ini juga memaksimalkan juga membangkitkan fungsi alat

yang akan diprogram. Dalam kaitannya dengan sistem alat ukur yang dibangun,

bahasa pemrograman digunakan untuk membuat mikrokontroler yang digunakan

dalam sistem dapat sejalan dengan tujuan pengukuran tersebut.

Software Arduino sendiri merupakan tempat untuk memrogram kit

Arduino sesuai dengan kehendak yang kita mau. Bahasa pemrograman yang

digunakan adalah bahasa pemrograman berbasis C, artinya fungsi-fungsi dan

karakteristik yang didekla rasikan didalam proses pemrograman Arduino

menggunakan metode yang sama dengan pendeklarasian bahasa C. Salah satu

kemudahan yang ditawarkan oleh kit Arduino Uno R3 adalah efisiensi dalam pem

rograman, artinya kita tidak perlu merasa susah dalam melakukan pemograman

terhadap kit mikrokontroler tersebut. pada mikrokontroler biasa (menggunakan

chip tunggal) kita harus mengetahui pengalamatan masi ng-masing pin. Misalkan

kita akan memrogram chip ATMEGA tipe 32xx , maka secara harfiah kita juga

harus tau fungsi masing-masing pin dan juga pengalamatannya. Software arduino

1.6 adalah salah satu aplikasi compiler yang digunakan untuk pemrograman.

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 35: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

Gambar 2.7.Tampilan Awal Software Arduino 1. 6

Bahasa C adalah evolusi dari bahasa B yang dikembangkan oleh Dennis

Ritchie, merupakan general-purpose language, yaitu bahasa pe mrograman yang

dapat digunakan unt uk tujuan apa saja. Bahasa C mempunyai kemampuan lebih

dari bahasa pemrograman lain. Banyak sekali aplikasi-aplikasi yang dibangun

dengan bahasa C, mulai dari pemrograman sistem, aplikasi cerdas ( artifical

intelligence), sistem, pakar, utility, driver, database, browser, network

programming, sistem operasi, game, virus, dan lainnya, bahkan Software

Development Kit untuk Windows juga ditulis dalam bahasa C.

Karena sifat bahasa pemrogramannya yang portable, yaitu dengan sedikit

atau tanpa perubaha n, suatu program yang ditulis dengan baha sa C pada suatu

komputer dapat dijal ankan pada komputer lain. Sebagai bahasa yang digolongkan

dalam middle level language, perangkat keras, juga kecepatan prosesnya yang

mendekati low level language seperti Assembly, tetapi memberikan kemudahan

yang tidak ditawarkan Assembly. Disamping itu, bahasa C jauh lebih mudah

untuk dipelajari jika dibandingkan dengan bahasa low level karena mendekati

frase-frase dalam bahasa manusia, yaitu bahasa Inggris.

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 36: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

Bahasa C juga mempunyai banyak keuntungan dibanding bahasa

pemrograman lain. Dikarenakan kokoh dan memberikan keleluasaan kepada

penggunanya, pada tahun 80-an, penggunaan bahasa C di dunia industri semakin

luas, sehingga distandarisasi oleh ANSI dan kemudian diadopsi oleh ISO, lalu

diadopsi ulang oleh ANSI. Official name bahasa C adalah ISO/IEC 9899-1990.

Bahas C mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan bahasa lain seperti

assembly, diantaranya: Bahasa C tersedia hampir di semua jenis komputer, kode

Bahasa C bersifat portable, berbagai struktur data dan pengendalian proses

disediakan dalam Bahasa C sehingga pembuatan program lebih terstruktur, mudah

dipahami tanpa harus mengetahui mesin secara detail, memungkinkan manipulasi

data dalam bentuk bit maupun byte.

Namun ada pula beberapa kelemahan Bahasa C khususnya bagi pemula,

kebanyakan dikarenakan banyaknya operator dan fleksibilitas penulisan program

kadang-kadang membingkungkan, dan umumnya pemrogram Bahasa C tingkat

pemula belum pernah mengenal pointer dan tidak terbiasa menggunakannya. Pada

pemrograman sistem pengukur jarak di Arduino, bahasa pemrograman yang

digunakan adalah bahasa C. sepertihalnya bahasa pemrograman lainnya, bahasa C

memiliki struktur bahasa tertentu, yang pasti ada dalam setiap tampilannya.

Struktur umum bahasa C adalah sebagai berikut. Terdapat #include<stdio.h>.

Bagian ini disebut preprocessor Directive, yang artinya bagian yang digunakan

untuk mengikut-sertakan berkas-berkas file header/library yang berisi fungsi-

fungsi yang ada pada program yang akan dibuat pada baris-baris bawahnya. File

yang diikutsertkan bernama stdio.h yang terletak di suatu direktori pada instalasi

DevC++.

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 37: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

Pada baris selanjutnya int main ().merupakan judur fungsi utama program

yang bernama fungsi main () yang mengambilkan nilai berupa integer (bilangan

bulat negatif ataupun positif ) mengenai data integer akan dibahas di bagian-

bagian berikutnya. Fungsi main () adalah fungsi yang wajib ada di setiap kode

program yang ditulis menggunakan bahasa C. tanda { merupakan tanda awal

program. Terdapat printf("selamat datang di DevC++");. Hal ini merupakan

perintah untuk menampilkan output di layar monitor berupa tulisan" Selamat

datang di DevC++" (tanpa tanda kutip).

Perintah untuk menampilkan tulisan ke layar disebut fungsi Printf () yagn

menerimakan masuk berupa kalimat yang ingin ditampilkan.Tanda titik koma

harus selalu dituliskan untuk memberi.akhr dari suatu baris perintah. pada baris

berikutnya terdapat getch ();, digunakan untuk menghentikan layar tampilan

sejenak samapi pengguna menekan tombol yang ada pada keyboard. Jadi

fungsinya adalah menunggu penekanan tombol tertentu dan kemudian program

akan mati (terminated) baris terakhir berisi } yang merupakan akhir dari program.

Bahasa C memiliki beberapa elemen dasar seperti ;

- Karakter, Mengacu dari system standar kode internasional ANSI karakter

yang dikenal didalam bahasa C adalah karakter abjad/huruf, angka, dan

simbol-simbol khusus.

- Keyword, Keyword adalah suatu kata yang memiliki makna dan fungsi

tertentu, karena itu ia disebut juga reserved word.

- Identifier, Identifier dapat dikatakan sebagai suatu tempat untuk

menyimpan nilai. Identifier dapat diberi nama unik dan bisa memiliki tipe

data. Ia dibagi menjadi dua: Konstanta: nilainya tetap selama program

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 38: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

berjalan (dieksekusi),cara untuk mengubahnya hanya melalui source code

saja. Variabel: nilainya dapat berubah atau diubah selama program

berjalan(dieksekusi).

- Tipe data, Merupakan pengelompokan data yang digunakan untuk

merepresentasikan jenis sebuah nilai yang terdapat pada program.

- Operator, Operator berkaitan erat dengan kata operasi. Operator ditandai

dengan sebuah atau beberapa simbol dan kata.

- Punctuator, Punctuator adalah simbol-simbol yang berkenaan sebagai

tanda baca pada struktur penulisan bahasa C.

Dibawah ini adalah contoh program bahasa C:

#include

<stdio.h> int

main()

{

int a,b,c;

printf("Enter the first

value:”); scanf(“%d”,&a);

printf("Enter the second

value:”); scanf(“%d”,&b);

c = a + b;

printf("%d + %d = %d\n",a,b,c);

return 0

}

Dari contoh diatas dapat disimpulkan bahwa struktur program bahasa C adalah:

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 39: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

- Adanya fungsi main. Suatu program C minimal harus memiliki function

main(), tanpa function itu maka program C tidak dapat dieksekusi tapi bisa

dikompilasi.

- Lalu statement, Statement adalah suatu baris instruksi/perintah tertentu.

Statement menyebabkan suatu tindakan akan dilakukan oleh komputer.

- Preprosessor Directive adalah bagian yang berisi pengikutsertaan file

atauberkas-berkas fungsi maupun pendefinisian konstanta atau fungsi

makro tertentu.

- Deklarasi variabel menyebabkan komputer menyediakan tempat yang

diberi nama (identifier) a, bdan cdengan ukuran integer (2 byte = 16 bit).

- printf akan membuat komputer mengirim teks yang berada dalam fungsi

tersebut ke layar monitor, sedangkan scanf membuat komputer menanti

masukan dari pemakai melalui keyboard.

- Adanya proses. Pada program ini akan dikerjakan proses aritmatika, yaitu

proses memberi nilai (assignmentyang dipakai tanda “=”) variabel

“c”dengan nilai yang ada dalam variabel “a”ditambah nilai yang ada

dalam variabel “b”.

- Yang terakhir adalah proses mencetak ke layar monitor dengan format

yang sesuai.

- Selain function main(), dapat ditambahkan function lain.

- Jika function akan diletakkan disembarang tempat dari function main(),

maka function tersebut harus dideklarasikan terlebih dahulu sebelum

function main()

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 40: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

BAB III

PERANCANGAN SISTEM

3.1. Diagram Blok Sistem

Rancangan suatu sistem terlebih dahulu dinyatakan dalam diagram blok.

Diagram blok merupakan salah satu bentuk cara merancang alat berdasarkan dasra

teori yang ada. Selain daripada bentu translasi teori ke perancangan, diagram blok

merupakan cara termudah untuk memahami cara kerja suatu sistem.

Penggunaan diagram blok memungkinkan kita untuk menganalisa cara

kerja rangkaian dan merancang hardware yang akan dibuat secara umum.

diagram sendiri adalah pernyataan hubungan yang berurutan dari satu atau lebih

komponen yang memiliki satuan kerja tersendiri, dan setiap blok komponen

mempengaruhi komponen lainnya

Gambar 3.1. Diagram Blok Sistem Ultrasonic Ruler

Fungsi masing-masing blok adalah sebagai berikut :

Blok TX Merupakan sinyal analog yang dipancarkanoleh modul

transceiver sensor ke benda yangakan diukur jaraknya.

Blok RX Merupakan sinyal analog yang terpantul kembali ke receiver

sensor dari benda yang diukur jaraknya

TX RXSENSOR

ULTRASONIKARDUINO

UNODISPLAY

LCD

BATERAI

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 41: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

Blok Sensor Ultrasonik Merupakan sinyal analog yang terpantul

kembali ke receiver sensor dari benda yang diukur jaraknya dan RX.

Blok Arduino Uno R3: Sebagai pengolah sinyal, merubah sinyalAnalog

ke digital selanjutnya akan ditampilkan ke LCD

Blok Baterai Sebagai sumber tenaga/ daya utama dalam sistem.

Blok Display LCD Sebagai penampil hasil pengukuran yang dilakukan

oleh sistem

3.2 Rankaian Alat Pengukur Jarak

Sistematika perancangan rangkaian ultrasonic ruler/ alat ukur jarak dibuat

menggunakan Microsoft Visio 2010. Software Visio sendiri dapat didownload

secara gratis maupun berbayar pada official site Microsoft Corp. ataupun

penyedia layanan download software lainnya. Skematik rangkaian dibuat secara

nyata dengan memperhatikan detail rangkaian yang terpasang pada printed

circuitboard. Skematik rangkaian pada alat ukur jarak/ ultrasonic ruler adalah

seperti dibawah ini ;

Gambar 3.2 : Rangkaian Alat Pengukur Jarak

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 42: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

3.3. Diagram Alir

\

\

Gambar 3.3. Flowchart Sistem Ultrasonic Ruler

Penjelasan Flowchart ;

1. Analog signal transmission to trigger dan Analog signal Tranmision from

the thing to the echo adalah prosespengiriman sinyal analog sensor kepada

benda yang akan diukur, lalu sinyal dipantulkan kembali. Jadi terjadi dua

kali transmisi sinyal.

2. Analog to Digital Conversion, merupakan proses inti yang dilakukan

olehmikrokontroler untuk pengolahan sinyal dan ditampilkan ke display

LCD

POWER ON

ANALOG SIGNAL TRANSMISSION

TO TRIGGER

ANALOG SIGNAL TRANSMISSION

FROM THE THING TO THE ECHO

ANALOG TO DIGITAL CONVERSION

RANGE DISPLAYED

END

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 43: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

3. Inisialisasi jarak, merupakan inisialisasi jarak pengukuran yang akan

mengaktifkan display LCD .

4. Penampilan hasil jarak ukur, adalah proses final dalam pengukuran. Hasil

ukur yang telah diolah mikrokontroler ditampilkan dalam karakter abjad

dan angka melalui LCD.

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 44: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

BAB IV

ANALISIS DAN PENGUJIAN

4.1. Pengujian Sensor HC-SR04

4.1.1. Pengukuran Jarak Objek Secara Langsung

Pengujian pertama ini dilakukan untuk mengetahui unjuk kerja alat

sebenarnya. Pengujian ini dilakukan dengan cara mengukur jarak/ panjang objek

tertentu yang telah diukur jaraknya terlebih dahulu. Artinya, objek diletakkan

pada jarak tertentu, sehingga secara otomatis sensor akan menampilkan jarak

benda tersebut. Data yang diperoleh adalah sebagai berikut ;

Tabel 4.1. Data Hasil Pengukuran Jarak Objek Secara Langsung

Pengujian

ke-

Jarak Benda

Menggunakan mistar

Pembacaan Alat Rata-Rata

1

30 cm

30 cm

29,6 cm2 29 cm

3 30 cm

4

60 cm

59 cm

59,3 cm5 60 cm

6 59 cm

7

90 cm

89 cm

89 cm8 88 cm

9 90 cm

Pengujian dilakukan sebanyak 3, seri pertama adalah pengukuran pada

jarak 30 cm, seri kedua 60 cm, ketiga 90 cm.

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 45: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

4.2. Pengujian Fungsi LCD

Pengujian ini dilakukan untuk menunjukkan peforma LCD dalam

menampilkan karakter tertentu. Pengujian dilakukan melalui pemrograman setelah

sebelumnya LCD dihubungkan ke Arduino Uno R3. Programnya adalah sebagai

berikut ;

lcd.clear();

lcd.setCursor(1,0);

lcd.print("TREVOR SHIELDS S ");

lcd.setCursor(4,1);

lcd.print("142411055");

delay(1000);//wait for 1 sec

Hasilnya adalah LCD menampilkan karakter Trevor Shields S pada baris pertama

dan juga 142411055 pada baris kedua dengan posisi sesuai alamat yang dituju.

4.3. Analisis Data Hasil Pengukuran

Berdasarkan pengukuran menggunakan alat ukur jarak telah didapatkan

data seperti tabel di atas. Pada masing-masing pengujian didapatkan kesalahan

hasil ukur alat sebagai berikut ;

1. Kesalahan rata-rata(%) pada jarak 30 cm

ℎ = 30 − 29,630 ∗ 100% = 0, 01%

2. Kesalahan rata-rata(%) pada jarak 60 cm

ℎ = 60 − 59,360 ∗ 100% = 0.23%

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 46: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

3. Kesalahan rata-rata(%) pada jarak 90 cm

ℎ = 90 − 8990 ∗ 100% = 0, 01%

Dari data di atas dapat dianalisis bahwasannya kesalahan hasil ukur akan

semakin tinggi apabila jarak benda yang diukur semakin jauh. Hal ini dapat

dimungkinkan karena beberapa faktor, antara lain ;

- Menurut datasheet HC-SR04, Luas area pengukuran tidak lebih dari 0.5 meter

persegi. Track uji yang di buat berukuran 0.6 meter persegi

- Sudut pengujian yang mungkin melebihi spesifikasi yang ditujukan kepada HC-

SR04 yakni 15 derajat. Selain itu, permukaan benda pantul yang kurang rata akan

mempengaruhi hasil pengukuran

- Penggunaan timah solder yang kurang baik, baik dari segi manufaktur maupun

kualitas timah. Hal ini akan berpengaruh pada transmisi sinyal listrik yang sangat

penting bagi kemampuan kendali mikrokontroler maupun kemampuan deteksi

sensor

- Kondisi ruangan yang secara nyata accessible, artinya udara dan partikel lain

bebas untuk berkeliaran. Udara dari pendingin maupun udara nafas akan

mempengaruhi hasil ukur dari sensor

- Kondisi lantai ukur yang kurang stabil, artinya masih ada gundukan kecil-kecil

yang mengganggu transmisi sinyal ultrasonik yang dipancarkan ke objek

pengukuran

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 47: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

1. Melalui data yang didapatkan, hasil pengujian pada masing-masing jarak

pengukuran adalah sebagai berikut ;

- Jarak 30 cm kesalahannya adalah 0,13 %

- Jarak 60 cm kesalahannya adalah 0,23 %

- Jarak 90 cm kesalahannya adalah 0.01 %

2. Dari data di atas dapat dianalisis bahwasannya kesalahan hasil ukur akan

semakin tinggi apabila jarak benda yang diukur semakin jauh. Hal ini

dapat dimungkinkan karena luas area pengukuran tidak lebih dari 0.5

meter persegi.

3. Pada prinsip kerja sensor ultrasonic HRC-04, Analog signal transmission

to trigger dan Analog signal Tranmision from the thing to the echo adalah

proses pengiriman sinyal analog sensor kepada benda yang akan diukur,

lalu sinyal dipantulkan kembal, sehingga sensor akan memerlukan waktu

yang cukup lama agar dapat bekerja dengan baik.

5.1. Saran

1. Pada saat melakukan percobaan disarankan menunggu beberapa detik agar

sensor ultrasonic dapat bekerja lebih maksimal.

2. Pada saat ingin melakukan percobaan supaya kita memperhatikan baterai

yang kita gunakan supaya alat tersebut dapat bekerja secara optimal.

3. Pada saat melakuan percobaan agar mistar yang dipakai adalah mistar

yang memenuhi syarat teknis untuk melakukan suatu pengukuran.

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 48: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

DAFTAR PUSTAKA

Adrianto, Heri (2013). Pemrograman Mikrokontroler Arduino MenggunakanBahasa C (CodeVisionAVR). Bandung: Penerbit INFORMATIKA

Bejo, Agus. 2005. C & AVR Rahasia Kemudahan Bahasa C dalam Mikrokontroler Arduino uno. Edisi Pertama. Yogyakarta: Gava Media Charles L. Philips, Royce D. Harbor, Sistem Kontrol, Penerbit PT Prenhallindo, Jakarta,

Budiharto, Widodo (2005). Elektronika Digital + Mikroprosesor. Yogyakarta: Penerbit ANDI

Budiharto, Widodo (2011). Aneka Proyek Mikrokontroler. Edisi Pertama. Yogyakarta : Graha Ilmu

http://matrudian.wordpress.com/2010/12/05/analog-to-digital-converter-adc/.Rudy, Analogto Digital Converter (ADC)

http://klinikrobot.com/projects/104-pengukuran-jarak-menggunakan-sensorultrasonik-hc-sr04-dengan-mikrokontroler-arduino-uno-r3-dan-modulserial-lcd-20x4.html

http://blog.famosastudio.com/2011/12/bengkel/menggunakan-ultrasonic-rangesensor-hc-sr04-dan-sdm-io/458

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 49: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

Lampiran Program Ultrasonic Ruler

//Libraries#include <Ultrasonic.h>#include <LiquidCrystal.h>

//Setup connection with LCD and HC-SR04LiquidCrystal lcd(11, 9, 5, 4, 3, 2);Ultrasonic ultrasonic(A0,A1);

void setup() { //Lcd initlcd.begin(16, 2); //16 rows, 2 columns}

void loop(){lcd.clear();lcd.print(" Ardumotive ;) "); // You can change this message.lcd.setCursor(0, 1);lcd.print("Distance: ");lcd.print(ultrasonic.Ranging(CM));lcd.print("cm");

delay(1000); // 1sec delay}

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 50: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

LAMPIRAN GAMBAR RANGKAIAN ALAT UKUR JARAK BERBASIS

ARDUINO UNO

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 51: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

Tech Support: [email protected]

Ultrasonic Ranging Module HC - SR04

� Product features:

Ultrasonic ranging module HC - SR04 provides 2cm - 400cm non-contactmeasurement function, the ranging accuracy can reach to 3mm. The modules includes ultrasonic transmitters, receiver and control circuit. The basic principle of work:(1) Using IO trigger for at least 10us high level signal,(2) The Module automatically sends eight 40 kHz and detect whether there is a pulse signal back.(3) IF the signal back, through high level , time of high output IO duration is the time from sending ultrasonic to returning.Test distance = (high level time×velocity of sound (340M/S) / 2,

� Wire connecting direct as following:

• 5V Supply• Trigger Pulse Input• Echo Pulse Output• 0V Ground

Electric Parameter

Working Voltage DC 5 V

Working Current 15mA

Working Frequency 40Hz

Max Range 4m

Min Range 2cm

MeasuringAngle 15 degree

Trigger Input Signal 10uS TTL pulse

Echo Output Signal Input TTL lever signal and the range in

proportion

Dimension 45*20*15mm

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 52: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

Vcc Trig Echo GND

Timing diagram

The Timing diagram is shown below. You only need to supply a short 10uS pulse to the trigger input to start the ranging, and then the module will send out an 8 cycle burst of ultrasound at 40 kHz and raise its echo. The Echo is a distance object that is pulse width and the range in proportion .You cancalculate the range through the time interval between sending trigger signal and receiving echo signal. Formula: uS / 58 = centimeters or uS / 148 =inch; or: the range = high level time * velocity (340M/S) / 2; we suggest to use over 60ms measurement cycle, in order to prevent trigger signal to the echo signal.

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 53: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

�Attention:

• � The module is not suggested to connect directly to electric, if connectedelectric, the GND terminal should be connected the module first, otherwise, it will affect the normal work of the module.• � When tested objects, the range of area is not less than 0.5 square metersand the plane requests as smooth as possible, otherwise ,it will affect the results of measuring.

www.Elecfreaks.com

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 54: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

Arduino Uno

Arduino Uno R3 Front Arduino Uno R3 Back

Arduino Uno R2 Front Arduino Uno SMD Arduino Uno Front Arduino Uno Back

Overview

The Arduino Uno is a microcontroller board based on the ATmega328 (datasheet). It has 14 digital input/output pins (of which 6 can be used as PWM outputs), 6 analog inputs, a 16 MHz ceramic resonator, a USB connection, a power jack, an ICSP header, and a reset button. It contains everything needed to support the microcontroller; simply connect it to a computer with a USB cable or power it with a AC-to-DC adapter or battery to get started.The Uno differs from all preceding boards in that it does not use the FTDI USB-to-serial driver chip. Instead, it features the Atmega16U2 (Atmega8U2 up to version R2) programmed as a USB-to-serial converter.Revision 2 of the Uno board has a resistor pulling the 8U2 HWB line to ground, making it easier to put into DFU mode.Revision 3 of the board has the following new features:

1.0 pinout: added SDA and SCL pins that are near to the AREF pin and two other new pins placed near to the RESET pin, the IOREF that allow the shields to adapt to the voltage provided from the board. In future, shields will be compatible both with the board that use the AVR, which operate with 5V and with the Arduino Due that operate with 3.3V. The second one is a not connected pin, that is reserved for future purposes.

Stronger RESET circuit. Atmega 16U2 replace the 8U2.

"Uno" means one in Italian and is named to mark the upcoming release of Arduino 1.0. The Uno and version 1.0 will be the reference versions of Arduino, moving forward. The Uno is the latest in a series of USB Arduino boards, and the reference model for the Arduino platform; for a comparison with previous versions, see the index of Arduino boards.

Summary

Microcontroller ATmega328

Operating Voltage 5V

Input Voltage (recommended) 7-12VUNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 55: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

Input Voltage (limits) 6-20VDigital I/O Pins 14 (of which 6 provide PWM output)Analog Input Pins 6

DC Current per I/O Pin 40 mADC Current for 3.3V Pin 50 mA

Flash Memory 32 KB (ATmega328) of which 0.5 KB used by bootloaderSRAM 2 KB (ATmega328)EEPROM 1 KB (ATmega328)Clock Speed 16 MHz

Schematic & Reference Design

EAGLE files: arduino-uno-Rev3-reference-design.zip (NOTE: works with Eagle 6.0 and newer) Schematic: arduino-uno-Rev3-schematic.pdfNote: The Arduino reference design can use an Atmega8, 168, or 328, Current models use anATmega328, but an Atmega8 is shown in the schematic for reference. The pin configuration is identical on all three processors.

Power

The Arduino Uno can be powered via the USB connection or with an external power supply. The power source is selected automatically.External (non-USB) power can come either from an AC-to-DC adapter (wall-wart) or battery. The adapter can be connected by plugging a 2.1mm center-positive plug into the board's power jack. Leads from a battery can be inserted in the Gnd and Vin pin headers of the POWER connector.The board can operate on an external supply of 6 to 20 volts. If supplied with less than 7V, however,the 5V pin may supply less than five volts and the board may be unstable. If using more than 12V, the voltage regulator may overheat and damage the board. The recommended range is 7 to 12 volts.The power pins are as follows:

VIN. The input voltage to the Arduino board when it's using an external power source (as opposed to 5 volts from the USB connection or other regulated power source). You can supply voltage through this pin, or, if supplying voltage via the power jack, access it through this pin.

5V.This pin outputs a regulated 5V from the regulator on the board. The board can be supplied with power either from the DC power jack (7 - 12V), the USB connector (5V), or the VIN pin ofthe board (7-12V). Supplying voltage via the 5V or 3.3V pins bypasses the regulator, and can damage your board. We don't advise it.

3V3. A 3.3 volt supply generated by the on-board regulator. Maximum current draw is 50 mA. GND. Ground pins.

Memory

The ATmega328 has 32 KB (with 0.5 KB used for the bootloader). It also has 2 KB of SRAM and 1 KBof EEPROM (which can be read and written with the EEPROM library).

Input and Output

Each of the 14 digital pins on the Uno can be used as an input or output, using pinMode(), digitalWrite(), and digitalRead() functions. They operate at 5 volts. Each pin can provide or receive a maximum of 40 mA and has an internal pull-up resistor (disconnected by default) of 20-50 kOhms. In addition, some pins have specialized functions:

Serial: 0 (RX) and 1 (TX). Used to receive (RX) and transmit (TX) TTL serial data. These pins are connected to the corresponding pins of the ATmega8U2 USB-to-TTL Serial chip.

External Interrupts: 2 and 3. These pins can be configured to trigger an interrupt on a lowvalue, a rising or falling edge, or a change in value. See the attachInterrupt() function for details.

PWM: 3, 5, 6, 9, 10, and 11. Provide 8-bit PWM output with the analogWrite() function.

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 56: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). These pins support SPI communication using the SPI library.

LED: 13. There is a built-in LED connected to digital pin 13. When the pin is HIGH value, theLED is on, when the pin is LOW, it's off.

The Uno has 6 analog inputs, labeled A0 through A5, each of which provide 10 bits of resolution (i.e.1024 different values). By default they measure from ground to 5 volts, though is it possible to change the upper end of their range using the AREF pin and the analogReference() function. Additionally, somepins have specialized functionality:

TWI: A4 or SDA pin and A5 or SCL pin. Support TWI communication using the Wire library.

There are a couple of other pins on the board:

AREF. Reference voltage for the analog inputs. Used with analogReference(). Reset. Bring this line LOW to reset the microcontroller. Typically used to add a reset button to

shields which block the one on the board.

See also the mapping between Arduino pins and ATmega328 ports. The mapping for the Atmega8,168, and 328 is identical.

Communication

The Arduino Uno has a number of facilities for communicating with a computer, another Arduino, or other microcontrollers. The ATmega328 provides UART TTL (5V) serial communication, which is available on digital pins 0 (RX) and 1 (TX). An ATmega16U2 on the board channels this serial communication over USB and appears as a virtual com port to software on the computer. The '16U2 firmware uses the standard USB COM drivers, and no external driver is needed. However, on Windows,a .inf file is required. The Arduino software includes a serial monitor which allows simple textual data to be sent to and from the Arduino board. The RX and TX LEDs on the board will flash when data is being transmitted via the USB-to-serial chip and USB connection to the computer (but not for serial communication on pins 0 and 1).A SoftwareSerial library allows for serial communication on any of the Uno's digital pins.The ATmega328 also supports I2C (TWI) and SPI communication. The Arduino software includes aWire library to simplify use of the I2C bus; see the documentation for details. For SPI communication, use the SPI library.

Programming

The Arduino Uno can be programmed with the Arduino software (download). Select "Arduino Uno from the Tools > Board menu (according to the microcontroller on your board). For details, see the reference and tutorials.The ATmega328 on the Arduino Uno comes preburned with a bootloader that allows you to upload new code to it without the use of an external hardware programmer. It communicates using the original STK500 protocol (reference, C header files).You can also bypass the bootloader and program the microcontroller through the ICSP (In-CircuitSerial Programming) header; see these instructions for details.The ATmega16U2 (or 8U2 in the rev1 and rev2 boards) firmware source code is available . TheATmega16U2/8U2 is loaded with a DFU bootloader, which can be activated by:

On Rev1 boards: connecting the solder jumper on the back of the board (near the map of Italy)and then resetting the 8U2.

On Rev2 or later boards: there is a resistor that pulling the 8U2/16U2 HWB line to ground, making it easier to put into DFU mode.

You can then use Atmel's FLIP software (Windows) or the DFU programmer (Mac OS X and Linux) to load a new firmware. Or you can use the ISP header with an external programmer (overwriting the DFU bootloader). See this user-contributed tutorial for more information.

Automatic (Software) Reset

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 57: RANCANG BANGUN ALAT UKUR JARAK MENGUNAKAN SENSOR ...

Rather than requiring a physical press of the reset button before an upload, the Arduino Uno is designed in a way that allows it to be reset by software running on a connected computer. One of the hardware flow control lines (DTR) of the ATmega8U2/16U2 is connected to the reset line of the ATmega328 via a 100 nanofarad capacitor. When this line is asserted (taken low), the reset line drops long enough to reset the chip. The Arduino software uses this capability to allow you to upload code by simply pressing the upload button in the Arduino environment. This means that the bootloader can have a shorter timeout, as the lowering of DTR can be well-coordinated with the start of the upload. This setup has other implications. When the Uno is connected to either a computer running Mac OS X orLinux, it resets each time a connection is made to it from software (via USB). For the following half-second or so, the bootloader is running on the Uno. While it is programmed to ignore malformed data (i.e. anything besides an upload of new code), it will intercept the first few bytes of data sent to theboard after a connection is opened. If a sketch running on the board receives one-time configuration or other data when it first starts, make sure that the software with which it communicates waits a secondafter opening the connection and before sending this data.The Uno contains a trace that can be cut to disable the auto-reset. The pads on either side of the trace can be soldered together to re-enable it. It's labeled "RESET-EN". You may also be able to disable the auto-reset by connecting a 110 ohm resistor from 5V to the reset line; see this forum thread fordetails.

USB Overcurrent Protection

The Arduino Uno has a resettable polyfuse that protects your computer's USB ports from shorts and overcurrent. Although most computers provide their own internal protection, the fuse provides an extra layer of protection. If more than 500 mA is applied to the USB port, the fuse will automatically break theconnection until the short or overload is removed.

Physical Characteristics

The maximum length and width of the Uno PCB are 2.7 and 2.1 inches respectively, with the USB connector and power jack extending beyond the former dimension. Four screw holes allow the board to be attached to a surface or case. Note that the distance between digital pins 7 and 8 is 160 mil(0.16"), not an even multiple of the 100 mil spacing of the other pins.

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA