ALAT PENGUKUR TINGGI BENDA PORTABLE BERBASIS ANDROID MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIC SRF04 Zulkarnaen Nasution , Prihastuti Harsani, M.Si. 1) dan Andi Chairunnas 2) Program Studi Ilmu Komputer – FMIPA Universitas Pakuan Jl.Pakuan PO BOX 452, Bogor Telp/Fax (0251) 8375 547 Email :
[email protected],
[email protected] ABSTRAK Laporan ini membahas tentang bagaimana membangun sistem Alat Pengukur Tinggi Benda Portable Berbasis Android Menggunakan Sensor Ultrasonic Srf04. Perancangan pemodelan alat pengukur tinggi benda ini terdiri dari smartphone android, arduino, modul HC05, dan ultrasonicSRF04 untuk pengukuran benda. Alat ini berkerja menggunakan fasilitas aplikasi ponsel atau smartphone berupa menerima output dari modul arduino melalui bluetooth, Pengukuran pada alat ini untuk mengetahui tinggi benda. Dengan alat ini diharapkan lebih efisien, sehingga tidak perlu operator manual untuk setiap kali pengukuran dilakukan. Sistem kerja yang dipakai dalam merancang alat pengukuran tinggi benda secara otomatis ini menggunakan sensor ultrasonic untuk menghitung tinggi benda sehingga tidak diperlukannya operasi manual. Alat ini menggukana microkontroler arduino uno sebagai pengkonfigurasian alat tersebut sehingga bekerja seperti yang diinginkan. Kata kunci : Sistem pengukuran, Android, Smartphone, Arduino, Mikrokontroler, Modul Bluetooth ABSTRACT This report focuses on how to build a system Meter High Benda Android-Based Portable Ultrasonic Sensor Using the SRF04. Design modeling objects altimeter consists of android smartphone, arduino, HC05 module, and ultrasonicSRF04 to the measurement object. This tool works using a mobile phone or smartphone application facilities in the form of receiving the output of the module arduino via bluetooth, Measurements on this tool to know the height of the object. With this tool is expected to be more efficient, eliminating the need for manual operator for each measurement is made. Working system used in designing high measurement object tool automatically uses ultrasonic sensors to calculate the height of objects so no need for manual operation. This tool menggukana microkontroler arduino uno as configuring the device so that it works as intended. Keyword : The measurement system, Android, Smartphone, Arduino, Microcontroller, Bluetooth Module
1
A.Ejah Umraeni Salam (2012) pengukuran tinggi badan dengan detector ultrasonic adalah alat ini bisa mngukur tinggi manusia dengan detector dan kan menghasilkan pada lcd
PENDAHULUAN Latar Belakang Dunia elektronika saat ini di ramaikan dengan proyek membuat robot mulai dari robot mainan sampai robot yang serius diantaranya pemakaian arduino, Arduino merupakan mengendali mikro single-board yang besifat opensource diturunkan dari wiring platform dirancang untuk memudahkan pengguna elektronik dalam berbagai bidang. Untuk mendukung perancangan alat ini,Penulis mencoba pada sensor ultrasonic dan arduino uno. Dengan alat ini diharapkan lebih efisien, sehingga tidak perlu operator manual untuk setiap kali pengukuran dilakukan. Sistem kerja yang dipakai dalam merancang alat pengukuran tinggi bend secara otomatis ini menggunakan sensor ultrasonic untuk menghitung tinggi benda sehingga tidak diperlukannya operasi manual. Alat ini menggukana microkontrolerarduino uno sebagai pengkonfigurasian alat tersebut sehingga bekerja seperti yang diinginkan. Sebelumnya pada tahun (2012) Rizki Mulia Utama meneliti alat ukur tinggi dan berat badan digital berbasis mikrokontroler, alat pengukur ini bertujuan adalah merancang alat yang bisa mengukur tinggi dan berat badan manusia secara bersamaan dengan tampilan digital. Hasil pengujian menunjukkan bahwa alat ini bekerja sesuai dengan rancangannya, dimana jika manusia menaiki alat ini maka alat akan secara langsung mengukur tinggi dan berat badan dan akan menampilkan hasilnya di lcd. Hasan Alwi Azhari (2012) perancangan sistem pengukuran tinggi dan berat badan untuk wahan permaian alat ini bertuhuan adalah merancak alat yang bisa mengukur pengunjung terhadap wahana permaina dan akan menampilkan hasil pada lcd.
Tujuan Tujuan penelitian ini adalah untuk Alat Pengukur Tinggi Benda Portable Berbasis Android Menggunakan Sensor Ultrasonic Srf04. Ruang Lingkup Dalam mengerjakan penelitian ini, penulis membuat suatu pembahasan ruang lingkup mengenai permasalahan yang akan dibahas agar lebih terarah. Adapun ruang lingkup yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah: 1. Alat yang dikembangkan menggunakan mikrokontroler arduino uno. 2. Alat ini menggunakan sensor ultrasonic Srf04. 3. Alat ini berbentuk portable dengan kegunaan untuk mengukur tinggi segala benda secara otomatis menggunakan arduino uno dan sensor ultrasonic sehingga tidak diperlukan lagi pengukuran secara manual. Manfaat Adapun manfaat yang diperoleh dari tugas akhir ini adalah sebagai berikut 1. Dapat mempercepat pengukuran tinggi dibandingkan dengan manual. 2. Dapat di gunakan segala benda. 3. Dapat menghasilkan angka yang lebih jelas atau akurat. 4. Mudah dibawa dan praktis. 5. Dapat menambah wawasan tentang arduino uno beserta cara kerja sensor ultrasonic dalam perancangan alat pengukuran tinggi secara otomatis.
2
DASAR TEORI Arduino Uno R3 Arduino adalah sebuah kit elektronik open source yang dirancang khusus untuk memudahkan setiap orang dalam belajar membuat robot atau mengembangkan perangkat elektronik yang dapat berinteraksi dengan bermacam-macam sensor dan pengendali.Saat ini Arduino sangat populer di seluruh dunia.Banyak pemula yang belajar mengenal robotika dan elektronika lewat Arduino karena mudah dipelajari. Tapi tidak hanya pemula, para hobbyist atau profesional pun ikut senang mengembangkan aplikasi elektronik menggunakan Arduino. Bahasa yang dipakai dalam Arduino bukan assembler yang relatif sulit, tetapi bahasa C yang disederhanakan dengan bantuan pustaka-pustaka (libraries) Arduino.(Kadir, 2013).
Gambar 2. Sensor Ultrasonik srf04 Modul Bluetooth HC-05 Bluetooth adalah str komunikasi untuk bertukar data tanpa perantara kabel (wireless) pada jarak yang tidak terlalu jauh. Bluetooth biasanya digunakan untuk komunikasi dua perangkat berpasangan (paired) menggunakan perantara sinyal gelombang radio UHF dengan frekuensi 2.4 – 2.485 MHz. Pada dasarnya komunikasi bluetooth adalah komunikasi serial hanya dilakukan tanpa perantara kabel.(Widodo, 2012)
Gambar 3.Modul Bluethooth HC-05 Gambar 1.Arduino Uno R3.
METODOLOGI PENELITIAN
Sensor Ultrasonik SRF04. Ultrasonik adalah suara atau getaran dengan frekuensi yang terlalu tinggi untuk bisa didengar oleh telinga manusia, yaitu kira-kira di atas 20 kiloHertz. Hanya beberapa hewan, seperti lumba-lumba menggunakannya untuk komunikasi, sedangkan kelelawar menggunakan gelombang ultrasonik untuk navigasi. (Sigit, 2007).
Perencanaan Proyek Penelitian (Project Planning) 1. Project Planning
4. Mechanical Design
2. Research
3. Part Testing
5. Electrical Design
6. Software Design
7. Functional Test
8. Integration
N
9. Overall Testing
Success Y 10. Application
Gambar 4.Metode penelitian bidang hardware programming 3
Dalam Perencanaan proyek penelitian, terdapat beberapa hal penting yang harus ditentukan dan dipertimbangkan, antara lain : 1. Penentuan topik penelitian. 2. Estimasi kebutuhan alat dan bahan. 3. Estimasi anggaran. 4. Penentuan software dan hardware yang digunakan.
3.
INPUT Sensor HC-SRF04 Mengirimkan Sinyal Jarak Keepada Arduino Uno
Penelitian (Research) Setelah perencanaan system telah siap untuk dilanjutkan dengan penelitian awal dari system yang akan dibuat. Pada tahap penelitian dilakukan perancangan awal, rangkaian mekanik serta komponen dari prototipe sistem kontrol pintu, kipas dan lampu ini untuk memastikan bahwa semua komponen dapat berjalan dengan optimal.
2.
OUTPUT
Penerimaan Perintah Arduino Uno R3
Aplikasi Bluetooth Terminal Ardroid
Penjelasan dari diagram block Alat pengukur Portable Berbasis Android Menggunakan Sensor Ultrasonik SRF-04 sebagai berikut : 1. Input Pada alat ini yang berfungsi sebagai input adalah sensor HC-SRF04 dengan mengirim jarak sinyal menuju obyek menggunakan trigger dan menerima respon jarak yang dipancarkan trigger oleh echo. 2. Proses Pada alat ini yang berfungsi sebagai proses adalah Arduino Uno. 3. Output Pada alat ini yang berfungsi sebagai output adalah handphone Android.
Arduino ATMega 328. Modul Bluetooth HC-05. Led. Catu Daya
Perancangan Skematik Rangkaian Perancangan sistem hardware rangkaian menggunakan software fritzing. Perancangan rangkaian yang akan dibuat ada tiga bagian, berikut ini rangkaian skematik dari masing – masing rangkaian tersebut :
Desain Sistem Mekanik (Mechanical Design) Perancangan system perangkat keras, desain merupakan hal penting yang harus dipertimbangkan. Pada umumnya kebutuhan aplikasi terhadap desain yaitu : 1.
PROSES
Gambar7.Diagram Blok Sistem
Pengetesan Komponen (Part Testing) Pada tahap ini dilakukan pengetesan komponen - komponen yang akan digunakan untuk mengetahui berfungsi atau tidak dari komponen yang akan digunakan. Pengetesan komponen dilakukan dengan menggunakan program dan multimeter. 1. 2. 3. 4.
dalam penggunaan jumper untuk menghindari kesalahan. Penempatan modul dan komponen elektronik dibuat untuk menghasilkan bentuk akhir yang ideal.
Bentuk dan ukuran box atau rumah dibuat untuk menghasilkan system yang efisien dalam pengerjaan dan penggunaan. Rangkaian system dibuat untuk menghasilkan system yang lebih efektif
1. Sistem ATMega328 Rangkaian berfungsi sebagai pengendali dari sebuah system mikrokontroler.
4
b. Menggunakan Software Fritzing untuk membuat skema rangkaian. c. Bluetooth terminal untuk output system.
2. Modul Bluetooth HC-05 Rangkaian ini berfungsi untuk mengkoneksikan antara mikrokontroler dan Bluetooth Terminal. 4.
Desain Sistem Kontrol Sistem kontrol menggunakan pemograman bahasa C dalam Arduino IDE unuk perintah – perintah fungsi pada mikrokontroler Arduino Uno.
Desain Software (Software Design) Pembuatan perangkat lunak sistem harus mengutamakan cara kerja yang efisien, berikut flowchart dari desain software yang digunakan. Berikut ini Flowchart yang digunakan dalam pembuatan prototipe ini.
Gambar 8.Skematik Rangkaian Desain Sistem Elektronik (Electric Design) Dalam mendesain system listrik terdapat beberapa hal yang harus diperhatikan antara lain :
Mulai
Login
Proses Login
1.
2.
3.
Sumber Catu Daya Catu daya yang akan digunakan pada rangkaian ini sebesar 5 V untuk modul Arduino dan 12 V untuk Kipas. Mikrokontroler Mikrokontroler yang akan digunakan dalam penelitian ini menggunakan salah satu produk Arduino Uno R3. Desain Pengontroluntuk mendukung aplikasi ini menggunakan beberapa softwarediantaranya : a. Menggunakan Arduino IDE untuk menerjemahkan listing program dalam bentuk pemograman bahasa C. Hasil kemudian di akan downloadkan ke dalam IC mikrokontroler.
Sistem Login
Cocok Data Login
Menu Utama 1. Conenect Device- Secure 2. Connect A Device Insecure 3. Make Discoverable 4. Setup 5. Selesai
Y
1
2
Mencari Module Bluetooth
Mencari Module Bluetooth
TIDAK
Berhasil
YA
YA
A
4
Make Discoverable
Setup
Selesai
TDAK
Berhasil
Autput Jarak
3
A
A
Autput Jarak
A
Gambar11.Flowchart Program Utama
5
Tahap awal test ini adalah kelengkapan komponen input output yang benar. Pada tahap awal ini, komponen yang telah terpasang diuji satu persatu sebelum akhirnya alat dapat digunakan secara maksimal. Setelah komponen terpasang dengan benar, maka tahap selanjutnya dari test fungsional dapat dilakukan. Tahap selanjutnya adalah tanpa menggunakan komponen output yang akan di rancang, mencoba menyalakan komponen output seperti Micro servo, kipas, dan leddengan pin-pin yang sudah di rancang dengan software arduino 1.0.5. Jika test yang dilakukan pada komponen output dan input selesai dan dinyatakan berhasil, tahap selanjutnya adalah membuat rancangan sesuai dengan sistem yang akan di terapkan dengan melakukan seting kinerja komponen input dan output.
Gambar 9.Flowchart Program Mulai
Perakitan Pada proses ini dilakukan proses perakitan berdasarkan proses desain baik desain mekanis, elektronik, maupun desain software. Terdapat dua tahap yang dilakukan pada perakitan, yaitu material collecting dan assembling.
Mengirim Dan Menerima Sinyal Ultrasonic Dari HC_SRF04
Proese Perhitungan Jarak Ke Cm
Material Collecting Pada tahap ini dilakukan pengumpulan alat dan bahan yang akan digunakan untuk pembuatan prototipe yang meliputi Arduino Uno, Modul Bluetooth HC-05, LED, LCD, Catu Daya, dan juga pengumpulan software -software penunjangnya.
Autput Jarak Pada Bluetooth Terminal
Selesai
Gambar 10. Flowchart Sensor ultrasonik
Test Fungsional Pengetesan fungsional ini dilakukan terhadap integrasi sistem mikrokontroller dan software yang telah didesain. Test ini dilakukan untuk meningkatkan performa dari perangkat lunak untuk mengetahui apakah desain mikrokontroller tidak eror.
Tahap Implementasi (Assembling) Tahapan Assembling (pembuatan) merupakan dimana seluruh obyek dibuat baik secara hardware (system dan rangkaian pengontrol) serta secara software yang merupakan compiler.
6
HASIL DAN PEMBAHASAN N o
Hasil Penelitian Pada tahap sebelumnya telah dijelaskan proses prototipe sistem menggunakan sensor ultrasonic HC-SRF04 dan arduino uno dengan aplikasi untuk pengukuran secara otomatis. Berikut ini merupakan hasil dari bentuk sistem yang dibuat, beserta uraian pengujian dan optimasi yang dilakukan untuk menemukan hasil akhir yang sesuai dengan yang diinginkan, meliputi pengujian hardware dan software yang digunakan dalam penelitian ini.
1
Komponen sistem RX
Arduino ATMeg a 328
Terhubun g dengan Bluetooth
Keteranga n Terhubung
TX
Bluetooth
Terhubung
PIN 11
Sensor Ultrasonic HC-SRF04 Sensor Ultrasonic HC-SRF04 Catu Daya
Terhubung
Catu Daya
Terhubung
Vcc dan GND Arduino Pin 11 dan Pin 12
Terhubung
PIN 12 Pin 5 Pin GN D
Bentuk Sistem Bentuk sistem yang dibuat, menggambarkan sistem dan komponen yang terintegrasi untuk menunjang kinerja dan performa, sehingga dapat berjalan sesuai dengan rancangan. Bentuk sistem ditunjukan pada gambar,
2
Modul Bluetooth
3
Sensor Ultrasonic HCSRF04
Terhubung Terhubung
Terhubung
PengujianFungsional Pada tahap ini dilakukan pengujian yang bertujuan untuk mengetahui apakah tegangan yang mengalir di dalam rangkaian sudah sesuai dengan yang dibutuhkan. Pengujian ini dilakukan dengan cara mengetes tegangan output tiap komponen dengan menggunakan multimeter.
Gambar18 .Bagian Utama Sistem Gambar 21.Pengujian Tegangan Sensor Ultrasonic dan HC-05
PengujianStruktural Pada tahap ini dilakukan pengujian yang bertujuan untuk mengetahui apakah jalur - jalur rangkaian sudah berhubungan dengan benar sehingga sistem dapat berjalan atau berfungsi dengan baik. Pengujian ini dilakukan dengan mengetes jalur - jalur rangkaian menggunakan multimeter. Berikut ini table hasil pengujian struktural sistem.
Pada gambar 21 dilakukan pengujian tegangan pada modul Bluetooth HC 05 dan sensor ultrasonic SRF04. Sensor Ultrasonic menunjukan tegangan sebesar 4.41 Volt DC pada multimeter tegangan tersebut sudah mencukupi supply tenaga sensor. Sedangkan 7
modul Bluetooth HC-05 menunjukan tegangan sebesar 4.38 Volt DC pada multimeter, tegangan tersebut langsung diberikan oleh arduino kepada lampu.
ditampilkan pada handphone (Bluetooth Terminal). Tabel 4.Hasil pengamatan Hasil Obyek Pengukuran Meja Makan 77 cm Gelas 9 cm Bangku 56 cm Aquarium 48 cm Toples 17 cm Aqua Botol 23 600ml Bak Mandi 84 Tempat Beras 76
Pengujian Modul Bluetooth Pada tahap pengujian Bluetooth dilakukan dengan cara mengkoneksikan dengan aplikasi Modul Bluetooth untuk mengetahui apakah komponen ini berfungsi dengan baik atau tidak. Tabel 3.Pengujian Modul Bluetooth Sensor Tegangan Obyek Ultrasonic Jarak <=10 3.3 Volt Terkoneksi meter DC Jarak >=11 Tidak 3.3 Volt meter Terkoneksi DC
Berdasarkan table 5 didapatkan hasil pengamatan pengujian alat yaitu alat prototype ini dapat mengukur suatu obyek dengan minimal ketinggian yaitu 3 cm dan maksimal 400 cm.Berdasarkan pengukuran uji coba validasi antara pengukuran manual dengan pengukuran otomatis, didapatkan data berupa grafik seperti gambar …. Sehingga dapat disimpulkan bahwa rata – rata perbedaan pengukuran antara alat dengan manual yaitu dari 1 cm – 3 cm karena sensor ultrasonic memiliki pantulan pengukuran 3cm semakin tinggi obyek yang diukur maka semakin bergeser 3mm keakuratannya dan hasil pengukuran manual dan alat akan sama jika pengukuran obyek yang dilakukan dibawah 35 cm.
Berdasarkan table 3 didapatkan hasil yaitu modul bluetooth ini berfungsi dengan tegangan 3.3 Volt DC dengan jarak dibawah 10 meter, jika lebih dari 10 meter maka modul Bluetooth ini tidak berfungsi. Pengujian Sensor Ultrasonic HC-SRF04 Pada tahap pengujian sensor ultrasonic dilakkan dengan cara melakukan pengukuran terhadap obyek yang berbeda jarak dan ketinggiannya sehingga didapatkan pengukuran yang akurat. Micro Servo Micro Servo
Posisi Derajat
Delay
Tegangan
Pintu Terbuka
90 Derajat
1 Detik
5 Volt DC
Pintu Tertutup
0 Derajat
1 Detik
5 Volt DC
android
Pengujian Alat Pengujian Alat Pada tahap pengujian alat dilakukan pengujian pengukuran menggunakan prototype, dimana hasil pengukuran
Gambar . Grafik Perbandingan Pengukuran
8
Aplikasi (Application) Pada tahap aplikasi ini dilakukan agar pengguna dapat melakukan pengukuran secara otomatis menggunakan alat prototipe, hasil pengukuran pada alat akan ditampilkan pada android. Berikut ini tampilan dari prototipe secara keseluruhan pada gambar 22.
Saran Dalam prototype alat pengukur tinggi portable berbasis android menggunakan sensor ultrasonic sikon untuk pengukuran otomatis ini penulis member saran-saran pengujian lebih lanjut untuk mencapai sistem yang lebih baik antara lain: 1. Diharapkan kedepan nya untuk pengukuran dengan output android. Dapat ditingkatkan yaitu pada sensifitas sensor lebih dari 100 cm dan dapat bekerja dengan baik pada output android tersebut. 2. Diharapkan prototype dapat diimpentasikan untuk kehidupan yang sebenarnya. 3. Diharapkan sistem dapat bekerja menggunakan media pengiriman lain seperti WIFI.
Gambar 22.Rangkaian Keseluruhan Prototipe Sistem KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Dari beberapa tahap perancangan, Alat Pengukur Tinggi Portable Berbasis Android Menggunakan Sensor Ultrasonik Srf04 untuk pengkuran otomatis ini dapat diperoleh kesimpulan antara lain: Penulis telah dapat membuat pengukuran otomatis memanfaatkan sensor ultrasonic Srf04, seperti yang telah di bahas pada bab sebelumnya.Penulis telah dapat menyelesaikan perancangan programan arduino yang mengunakan bahasa pemograman bahasa C. Perangkat dapat berkerja dengan baik dalam mengukur objek dengan ukuran 0 sampai 100 cm untuk hasil output yang ditampilkan pada Bluetooth terminal pada android. Pada sistem ini memberikan kemudahan, efisiensi, dan praktis dalam mengukur objek. Disebutkan prototype yang dikembangkan sesuai dengan hasil uji coba structural, fungsional dan validasi. Hasil pengujian telah sesuai dengan yang diinginkan dan sensitifitas kinerja dari prototipe ini yaitu dapat mengukur objek mencapai ±400 cm untuk output langsung pada computer.
DAFTAR PUSTAKA Azhari,
Sistem Pengukuran Tinggi Dan Berat Badan Untuk Wahana Permainan
Kadir,
Abdul.2013. Panduan Praktis Mempelajari Aplikasi Mikrokontroler Dan Pemrogramannnya Menggunakan Arduino. Andi Publisher, Jakarta.
H
A.2012.Perancangan
Salam, A U. 2012Pengukur Tinggi Badan Dengan Detektor Ultrasonik Sigit, Riyanto.2007. Robotika, Sensor & Aktuator. Graha Ilmu, Yogyakarta. Utama ,M R.2014 Alat Ukur Tinggi Dan Berat Badan Digital Berbasis Mikrokontroller Widodo, S T. 2002. Elektronika Penerbit Salemba, Jakarta. 9
Dasar.
10
