PENERAPAN SENSOR ULTRASONIC PADA ROBOT PENDETEKSI GAS KARBON MONOKSIDA (CO) BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 16
LAPORAN AKHIR
Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Pendidikan Diploma III pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika
oleh :
IKE OKTARINI 061130320922
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2014
i
PENERAPAN SENSOR ULTRASONIC PADA ROBOT PENDETEKSI GAS KARBON MONOKSIDA (CO) BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 16
LAPORAN AKHIR Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Pendidikan Diploma III pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Oleh : IKE OKTARINI 061130320922 Menyetujui, Pembimbing 1
Pembimbing 2
Yeni Irdayanti, S.T., M.Kom. NIP. 19761221 200212 2 001
Selamat Muslimin, S.T., M.Kom. NIP. 19790722 200801 1 007
Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Elektro
Ketua Program Studi Teknik Elektronika
Ir. Ali Nurdin, M.T. NIP. 19621207 199103 1 001
Yudi Wijanarko, S.T., M.T. NIP. 19670511 199203 1 003
ii
PERNYATAAN KEASLIAN Saya yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama
: IKE OKTARINI
NIM
: 0611 3032 0022
Jurusan
: Teknik Elektro
Program Studi
: Teknik Elektronika
Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Laporan Akhir yang telah saya buat ini dengan judul “Penerapan Sensor Ultrasonic Pada Robot Pendeteksi Gas Karbon Monoksida (CO) Berbasis Mikrokontroler ATMega 16” adalah benar hasil karya saya sendiri dan bukan merupakan duplikasi, serta tidak mengutip sebagian atau seluruhnya dari karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan sumbernya.
Palembang, 24 Juli 2014 Penulis
IKE OKTARINI
iii
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
MOTTO : “Di dalam Setiap Masalah dan Kesulitan yang Datang Telah terdapat Solusi, Tinggal Bagaimana Kita Untuk Menggalinya”
Kupersembahkan Kepada : Allah SWT dan Nabi Muhammad SAW Papa dan Mamaku Tercinta, dan Keluarga Besar Seseorang yang selalu memberikan semangat, Terima kasih Hafizhul Kalam HMJ Teknik Elektro Polsri Sahabat-Sahabat Seperjuangan 6 EEA Rekan-rekan Teknik Elektro Polsri 2011 Dosen Pembimbing Almamaterku
iv
ABSTRAK PENERAPAN SENSOR ULTRASONIC PADA ROBOT PENDETEKSI GAS KARBON MONOKSIDA (CO) BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 16
IKE OKTARINI
Teknologi didunia telah mengalami kemajuan yang sangat pesat, terutama dibidang robotika. Dalam perkembangannya sensor ultrasonic merupakan sensor yang wajib ada pada robot terkini, agar robot dapat berpindah dan tidak menabrak dinding atau halangan yang ada didepannya robot perlu sensor ultrasonic. Robot pendeteksi gas ini bertujuan untuk mendeteksi adanya kandungan gas karbon monoksida yang berbahaya dengan cara melakukan pencarian keruangan-ruangan, robot bergerak menggunakan aplikasi dari motor DC dan mikrokontroler atmega 16 sebagai pengendali, serta Smartphone sebagai media informasi melalui Bluetooth. Sensor ultrasonic adalah sensor yang dapat mendeteksi adanya penghalang yang berada disekitarnya dan memiliki sistem navigasi yang baik untuk robot. Range jarak sebuah sensor ultrasonic berkisar antara 3 cm – 3 m dengan output panjang pulsa yang sebanding dengan objek. Setiap sensor ultrasonic mendeteksi jarak sebesar 3 cm pada objek dengan kecepatan intensitas cahaya sensor 34x103 cm/ms maka didapatlah waktu tempuh sebesar 0,00008 ms. Semakin jauh jarak pantul dari sensor ke penghalang maka akan semakin lama waktu tempuh dari gelombang ultrasonic dan pada tampilan osiloskop akan semakin besar pula lebar pulsa yang dihasilkan.
Kata Kunci : Sensor ultrasonic, Mikrokontroler, Robot Bluetooth, Smartphone.
v
ABSTRACT APPLICATION OF ULTRASONIC SENSORS ON THE ROBOT GAS CARBON MONOXSIDE (CO) DETECTOR MICROCONTROLLER BASED ATMEGA 16 IKE OKTARINI
The technology world has progressed very rapidly, especially in the field of robotics. In it development ultrasonic sensors are the sensors that must exist in the current robot, to the robot can move and not hit a wall or obstacle, it needs in front of the placed robot ultrasonic sensors. Gas detection robot aims to detect the presence of carbon monoxide contents of harmful gases by means of spatial-room search, the robot moves that the application of a DC motor and a microcontroller Atmega 16 as a controller, as well as an information medium Smartphone via Bluetooth. Ultrasonic sensors is a sensor that can detect the presence of a barrier that are around and have a good navigation systems for robots. The range of ultrasonic distance sensor is between 3 cm - 3 m with an output pulse length that is proportional to the object. Each ultrasonic sensors detect the distance of 3 cm of the object with the speed of light intensity sensor 34x103 cm / ms, then its travel time of 0.00008 ms. The farther the distance from the sensor to the barrier reflection it will be the longer travel time of the ultrasonic waves and on the oscilloscope display greater the pulse width will also be wider.
Keyword : Ultrasonic Sensors, Microcontroller, Robot, Bluetooth, Smartphone
vi
KATA PENGANTAR Alhamdulillahirabbil’alamin, segala puji dan syukur saya ucapkan ke hadirat Allah SWT atas segala nikmat-Nya, karena berkat rahmat dan karunia-Nya maka penulis dapat menyelesaikan Laporan Akhir yang berjudul “Penerapan Sensor Ultrasonic Pada Robot Pendeteksi Gas Karbon Monoksida (CO) Berbasis Mikrokontroler ATMega 16”. Shalawat dan salam agar selalu tercurah kepada Rasulullah SAW, beserta keluarga dan para sahabat. Penyusunan Laporan Akhir ini adalah syarat untuk menyelesaikan pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya. Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Ibu Yeni Irdayanti,S.T.,M.Kom. Selaku Pembimbing I 2. Bapak Selamat Muslimin,S.T.,M.Kom. Selaku Pembimbing II Kemudian terima kasih juga atas segala bantuan, dukungan dan kerjasama yang telah diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan akhir ini antara lain kepada: 1. Bapak RD. Kusumanto, S.T.,M.M selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya. 2. Bapak Ir. Ali Nurdin, M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya. 3. Bapak Ir. Siswandi, M.T. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya. 4. Bapak Yudi Wijanarko, S.T., M.T selaku Ketua Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya. 5. Semua dosen dan seluruh staff serta karyawan administrasi di jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya. 6. Seluruh staf Laboratorium dan Bengkel Teknik Elektronika. 7. Keluarga yang saya sayangi, Mama, Papa, Mbak saya Sri Wahyuningsih, Kakak saya Wijaya Saputra, Hafizhul Kalam yang telah memberi
vii
dukungan baik moril, materil maupun doa yang tulus untuk keberhasilan penulis. 8. Sahabat – sahabatku yang tersayang, yang telah banyak memberikan dukungan kepada penulis. 9. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Elektronika tahun angkatan 2011 POLSRI serta teman-teman kelas 6 EEA. 10. Himpunan Mahasiswa Jurusan Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang. 11. Semua pihak yang telah membantu yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu dalam pembuatan laporan akhir ini. Penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan dan kelemahan dalam pembuatan laporan akhir ini masih jauh dari sempurna, dikarenakan keterbatasan kemampuan yang dimiliki. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari berbagai pihak. Semoga laporan akhir ini dapat memberikan tambahan ilmu dan bermanfaat bagi yang membacanya. Akhirnya penulis mengucapkan terima kasih atas semua bantuan dan dukungan yang telah diberikan kepada penulis, semoga Allah SWT selalu berkenan memberikan balasan yang setimpal atas bantuan yang telah diberikan, Amin.
Palembang, Juli 2014
Penulis
viii
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL ............................................................................
i
LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................
ii
PERNYATAAN KEASLIAN ..............................................................
iii
MOTTO ................................................................................................
iv
ABSTRAK ............................................................................................
v
ABSTRACT ...........................................................................................
vi
KATA PENGANTAR ..........................................................................
vii
DAFTAR ISI .........................................................................................
ix
DAFTAR TABEL ................................................................................
xii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................
xiii
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................
xiv
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN 1.1 . Latar Belakang................................................................
1
1.2 . Pembatasan Masalah .....................................................
2
1.3. Perumusan Masalah .......................................................
2
1.4. Tujuan dan Manfaat .......................................................
2
1.4.1 Tujuan ................................................................
2
1.4.2 Manfaat ..............................................................
2
1.5. Metodologi Penulisan .....................................................
3
1.5.1 Metode Literatur .....................................................
2
1.5.2 Metode Wawancara ................................................
3
1.5.3 Metode Observasi ..................................................
3
1.6. Sistematika Penulisan .....................................................
3
TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Robot .............................................................................
5
2.2. Sensor .............................................................................
6
2.2.1 Sensor MQ-7 ..........................................................
6
ix
2.2.2 Sensor Ultrasonic
...............................................
7
2.2.2.1 Pengertian Gelombang Ultrasonic ...........
9
2.2.2.2 Energi dan Intensitas Gelombang Ultrasonic 10 2.3 Mikrokontroler ...............................................................
10
2.3.1 Struktur Mikrokontroler ........................................
10
2.3.2 Mikrokontroler ATMega 16 ...................................
13
2.3.3 Arsitektur ATMega 16 ..........................................
14
2.3.4 Konfigurasi Pin ATMega 16 .................................
15
2.3.5 Deskripsi Mikrokontroler ATMega 16 ..................
16
2.4 Modul Xbee-Pro .............................................................
18
2.5 Motor DC .........................................................................
19
2.5.1 Driver Motor IC L298 ...........................................
20
2.6 Liquid Crystal Display (LCD) .........................................
22
2.7 Bluetooth ........................................................................
23
BAB III RANCANG BANGUN ALAT 3.1 Perancangan dan Tahap Perancangan .............................
25
3.2 Blok Diagram .................................................................
26
3.3 Perancangan Alat .............................................................
27
3.3.1 Perancangan Elektronik .......................................
27
3.3.1.1 Rangkaian Power Supply .........................
28
3.3.1.2 Rangkaian Mikrokontroler........................
28
3.3.1.3 Rangkaian Driver Motor ..........................
29
3.3.1.4 Rangkaian LCD ........................................
31
3.3.2 Proses Perancangan PCB ........................................
31
3.3.3 Perancangan Mekanik ..............................................
33
3.3.3.1 Perancangan Robot ...................................
33
3.3.3.2 Perancangan Node .....................................
34
3.4 Prinsip Kerja Alat ............................................................
35
3.5 Flowchart ........................................................................
37
3.5.1 Flowchart Pada Sensor Ultrasonic .....................
37
x
BAB IV PEMBAHASAN 4.1.Tujuan Pengukuran ..........................................................
38
4.2. Alat dan Bahan Pengukuran ...........................................
38
4.2.1 Osiloskop .................................................................
38
4.3. Langkah-langkah Pengukuran ........................................
39
4.4 Gambar Rangkaian dan Titik Pengukuran ......................
40
4.5. Hasil Pengukuran Pada Sensor Jarak .............................
41
4.6. Analisa ............................................................................
42
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan .......................................................................
46
5.2 Saran .................................................................................
46
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Tabel Kebenaran IC L298 ..............................................
22
Tabel 4.1
Hasil Pengukuran Sensor Ultrasonic ..............................
41
xii
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1
Sensor ..........................................................................
6
Gambar 2.2
Sensor MQ-7 ................................................................
7
Gambar 2.3
Koneksi Sensor Ultrasonic Devantech SRF04..............
8
Gambar 2.4
Ilustrasi Cara Kerja Sensor ...........................................
9
Gambar 2.5
Blok Diagram Mikrokontroler .....................................
11
Gambar 2.6
Blok Diagram ATMega 16 ...........................................
15
Gambar 2.7
Pin ATMega 16 ............................................................
16
Gambar 2.8
XBee dan XBee-Pro ......................................................
18
Gambar 2.9
Ilustrasi Prinsip Kerja Modul Xbee-Pro .......................
18
Gambar 2.10
Alur Data Internal XBee ...............................................
19
Gambar 2.11
Prinsip Kerja Lorentz ...................................................
19
Gambar 2.12
Arah Putaran Motor DC ...............................................
20
Gambar 2.13
Pin IC L298 ..................................................................
21
Gambar 2.14
Rangkaian H-Bridge .....................................................
21
Gambar 2.15
Liquid Crystal Display (LCD) ....................................
23
Gambar 3.1
Blok Diagram ...............................................................
26
Gambar 3.2
Skema Rangkaian Power Supply .................................
28
Gambar 3.3
Tata Letak Power Supply, Sistem Minimum dan LCD .
28
Gambar 3.4
Skema Rangkaian Sistem Minimum ATMega 16 ........
29
Gambar 3.5
Skema Rangkaian Driver Motor L298 .........................
29
Gambar 3.6
Tata Letak Rangkaian Driver Motor L298 ..................
30
Gambar 3.7
Layout Driver Motor L298 ..........................................
30
Gambar 3.8
Skema Rangkaian Liquid Crystal Display (LCD) .......
31
Gambar 3.9
Skema Robot Mobil Pendeteksi Gas ............................
34
Gambar 3.10
Robot Mobil Pendeteksi ...............................................
34
Gambar 3.11
Desain Titik Node Robot Pendeteksi Gas ....................
35
Gambar 3.12
Static Node ...................................................................
35
Gambar 3.13
Diagram Alir (Flowchart) Sensor Ultrasonic ..............
37
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1
Lembar Kesepakatan Bimbingan LA Pembimbing I
Lampiran 2
Lembar Kesepakatan Bimbingan LA Pembimbing II
Lampiran 3
Lembar Konsultasi Pembimbing I
Lampiran 4
Lembar Konsultasi Pembimbing II
Lampiran 5
Lembar Rekomendasi Laporan Akhir
Lampiran 6
Data Sheet Sensor Ultrasonik HC-SR04
Lampiran 7
Data Sheet ATMega 16
Lampiran 8
Data Sheet MQ-7
Lampiran 9
Data Sheet L298N
Lampiran 10 Dokumentasi Lampiran 11 Lembar Revisi Lampiran 12 Gambar Keseluruhan Rangkaian Robot Pendeteksi Gas CO
xiv
