TUGAS AKHIR
PROTOTYPE ALAT PENGINGAT PENGGANTIAN OLI PADA SEPEDA MOTOR MEMANFAATKAN SMS BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA-328
MADE BAYU PRANATA
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN 2015
i
TUGAS AKHIR
PROTOTYPE ALAT PENGINGAT PENGGANTIAN OLI PADA SEPEDA MOTOR MEMANFAATKAN SMS BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA-328
MADE BAYU PRANATA NIM. 0904405019
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN 2015 ii
LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS
Tugas Akhir/Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk telah saya nyatakan dengan benar.
Nama
: Made Bayu Pranata
NIM
: 0904405019
Tanda Tangan
: ...............................
Tanggal
: 22 April 2014.........
iii
PROTOTYPE ALAT PENGINGAT PENGGANTIAN OLI PADA SEPEDA MOTOR MEMANFAATKAN SMS BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA-328
Tugas Akhir/Skripsi ini Diajukan untuk Memperoleh Gelar Sarjana Strata 1 (S1) dalam Jurusan Teknik Elektro pada Fakultas Teknik Universitas Udayana
MADE BAYU PRANATA NIM 0904405019
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2015 iv
Lembar Pengesahan Revisi
Usulan Skripsi ini diajukan oleh : Nama : Made Bayu Pranata NIM : 0904405019 Jurusan : Teknik Elektro/Elektronika Terapan Judul Skripsi : Prototype Alat Pengingat Penggantian Oli pada Sepeda Motor Memanfaatkan SMS Berbasis Mikrokontroler ATmega-328.
Telah berhasil dipertahankan di hadapan Dewan Penguji dan telah melengkapi revisi sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk mengerjakan skripsi untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST) pada Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Udayana
DEWAN PENGUJI Pembimbing I : I Gusti Agung Putu Raka Agung, ST., MT. (
)
Pembimbing II : Pratolo Rahardjo, ST., MT.
(
)
Penguji
: Yoga Divayana, Ph.D.
(
)
Penguji
: Ir. I Nyoman Setiawan, MT.
(
)
Penguji
: Widyadi Setiawan, ST., MT.
(
)
Ditetapkan di : Kampus Jurusan Teknik Elektro Universitas Udayana Fakultas Teknik, Bukit Jimbaran Tanggal :
Mengetahui Ketua Jurusan Teknik Elektro
Ir. I Nyoman Setiawan, M.T. NIP 19631229 199103 1 001 v
UCAPAN TERIMA KASIH “Om Swastiastu”, Puja dan puji syukur penulis panjatkan kehadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi yang berjudul “Prototype Alat Pengingat Penggantian Oli pada Sepeda Motor Memanfaatkan SMS Berbasis Mikrokontroler ATmega-328”. Skripsi ini disusun dalam rangka memenuhi sebagian persyaratan dalam rangka menyelesaikan pendidikan sarjana strata satu (S1) pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana. Dalam penyusunan Skripsi ini, penulis mendapatkan petunjuk dan bimbingan dari berbagai pihak. Sehubungan dengan hal tersebut pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan trima kasih kepada : 1. Bapak Prof. Ir. Ngakan Putu Gede Suardana, MT., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana. 2. Bapak Ir. I Nyoman Setiawan, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana. 3. Bapak I Gusti Agung Putu Raka Agung, ST., MT., selaku Dosen pembimbing I. 4. Bapak Pratolo Rahardjo, ST., MT., selaku Dosen pembimbing II. 5. Bapak Ir. Tjok Gede Indra Partha, M.Erg., MT., selaku Pembimbing Akademik yang telah memberikan bimbingan selama menempuh kuliah di Jurusan Teknik Elektro angkatan 2009 Fakultas Teknik Universitas Udayana. 6. Kementerian Hukum dan HAM RI yang telah memberikan ijin melanjutkan perkuliahan di Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Udayana. 7. Keluarga besar khususnya Bapak (I Wayan Runa), Ibu (Ni Nyoman Latri) dan kakak (Luh Winda Pratiwi, SE., M.Si) yang selalu memberikan dukungan, semangat dan doa sehingga skripsi ini dapat terselesaikan. vi
8. Rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Elektro angkatan 2009 Fakultas Teknik Universitas Udayana. 9. Rekan-rekan regu pengamanan narapidana/tahanan Lapas Kerobokan Bali. 10. Serta semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu-persatu atas bantuan dan saran yang diberikan sehingga penulisan Skripsi ini bisa selesai tepat pada waktunya. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa Skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, segala bentuk ide pengembangan, kritik dan saran dari berbagai pihak sangatlah penulis hargai dan harapkan. Akhir kata, semoga Skripsi ini dapat bermanfaat dalam pengembangan ilmu sains dan teknologi, pengetahuan luas serta untuk semua pihak. “Om Santih Santih Santih Om”,
Denpasar, Agustus 2015
Penulis.
vii
ABSTRAK Prototype alat pengingat penggantian oli pada sepeda motor memanfaatkan SMS berbasis mikrokontroler ATmega-328 merupakan sebuah konsep alat yang bertujuan sebagai pengingat pengendara sepeda motor dengan mengirimkan SMS peringatan tentang waktu yang tepat dalam melakukan penggantian oli serta peringatan jika melebihi batas kecepatan maksimal. Alat ini dapat memberikan banyak keuntungan bagi pengendara. Misalnya sering terjadi keterlambatan penggantian oli yang mengakibatkan kerusakan pada mesin kendaraan atau terlalu sering mengganti oli karena speedometer mati sehingga lupa akan jarak tempuh serta lupa akan waktu maksimal dalam penggantian oli. Metode dalam pembuatan prototype ini dibagi menjadi dua bagian. Perancangan perangkat keras (hardware) yang terdiri dari perancangan perangkat elektronika dan perancangan perangkat mekanik. Perancangan perangkat lunak (software) menggunakan bahasa C arduino. Perancangan perngakat mekanik rotary encoder dan speed sensor diletakkan pada prototype velg sepeda. Jarak yang telah ditempuh dan kecepatan putaran roda didapat dari putaran velg sepeda. Program delay timer akan menghitung waktu hingga mencapai waktu maksimal yang telah ditentukan. Prototype alat pengingat penggantian oli memanfaatkan SMS berbasis mikrokontroler ATmega-328 ini adalah alat yang dirancang untuk memberikan peringatan kepada pengguna sepeda motor tentang waktu yang tepat dalam melakukan penggantian oli serta peringatan untuk mengutamakan keselamatan dalam berkendara. Peringatan tersebut berupa SMS yang akan dikirimkan jika sudah menempuh jarak maksimal atau waktu maksimal yang telah ditentukan dalam penggantian oli. Alat ini juga terdapat fitur SMS terus menerus serta buzzer terus berbunyi jika pengendara memacu kendaraannya melebihi batas kecepatan maksimal. Simpulan dari penelitian ini adalah agar pengendara sepeda motor selalu ingat dalam melakukan perawatan kendaraan khususnya dalam penggantian oli secara tepat waktu sehingga kerusakan pada mesin sepeda motor dapat dihindari. Dan menjadikan keselamatan sebagai prioritas utama dalam berkendara. Kata Kunci : Rotary Encoder, Speed Sensor, Delay Timer, Alarm Kecepatan, Mikrokontroler ATmega-328.
viii
ABSTRACT Prototype the oil change reminder on motorcycle use microcontroller ATmega-328 base SMS is a machine concept that use as reminder to motorcycle user to change oil on time and gives a warning if it reach the maximum speed. This prototype gives many advantages to motorcycle user. Such as frequent delays on oil change can affect damages to machine or too often to change oil because the speedometer was dead so they forget the mileage and maximum time to change oil. This machine could be the most important component in automotive industry in the future. This prototype making method divided into two parts, first designing the hardware devices that consist of design of electronic devices and design of mechanic devices. Second, designing the software devices that using C Arduino language. Designing of mechanic device such rotary encoder and speed sensor installation put into motorcycle wheels. The distance traveled and wheels rotation speed could be known form the rotation of motorcycle wheels. Delay time program will count the time until it reach the maximum time which has been specified. Prototype the oil change reminder on motorcycle use microcontroller ATmega-328 base SMS is a machine that designed to give a warning to motorcycle user about the right time to change oil and a warning to prioritize safety riding. That warning is a SMS warning that will be sent if you have maximum distance or maximum time specified to change oil. This prototype also have the continuously SMS program and the buzzer will sound continuously if the motorcycle rider exceed the maximum speed. The conclusion of this study is, so that the motorcycle riders always remember to maintain their vehicle specifically on oil change in a right time to stay away the damage on vehicle. And give safety as a priority on riding. Keywords: Rotary Encoder, Speed Sensor, Delay Timer, Speed Alarm, Microcontroller ATmega-328.
ix
DAFTAR ISI Halaman. JUDUL .................................................................................................................
i
LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS ...................................................
ii
LEMBAR PERSYARATAN GELAR ................................................................ iii LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................ iv UCAPAN TERIMAKASIH.................................................................................
v
ABSTRAK ............................................................................................................ vii ABSTRACT ........................................................................................................... viii DAFTAR ISI ........................................................................................................ ix DAFTAR TABEL ................................................................................................ xii DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiii DAFTAR SINGKATAN ...................................................................................... xvi DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xviii BAB I PENDAHULUAN .....................................................................................
1
1.1 Latar Belakang.......................................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah .................................................................................
2
1.3 Tujuan Penelitian ..................................................................................
2
1.4 Manfaat Penelitian ................................................................................
2
1.5 Batasan Masalah ....................................................................................
3
1.6 Sistematika penulisan ............................................................................
4
BAB II KAJIAN PUSTAKA ..............................................................................
6
2.1 Tinjauan Mutakhir ................................................................................
6
2.2 Tinjauan Pustaka....................................................................................
7
2.2.1 Sensor Kecepatan / Speed Sensor ...............................................
7
2.2.1.1 Jenis-Jenis Cara Pengukuran Kecepatan .......................
8
2.2.1.2 Karakteristik Sensor Kecepatan ....................................
8
2.2.1.3 Cara Kerja Sensor Kecepatan........................................ 10 2.2.2 Rotary Encoder ........................................................................... 10 2.2.3 Counter ....................................................................................... 11 x
2.2.3.1 Counter Up .................................................................... 12 2.2.3.2 Counter Down ............................................................... 13 2.2.4 Mikrokontroler............................................................................ 14 2.2.4.1 Mikrokontroler ATmega-328 ....................................... 16 2.2.5 Mikrokontroler AVR Arduino Uno ............................................ 19 2.2.5.1 Bagian-Bagian Board PCB Arduino Uno ..................... 22 2.2.5.2 Software Arduino Uno .................................................. 24 2.2.6 Fungsi Blok pada Masing-Masing Komponen dalam System Mikrokontroler ATmega-328 ...................................................... 24 2.2.6.1 AVR CPU Core................................................................ 24 2.2.6.2 AVR ATmega-328 Memory In-System Reprogrammable Flash Program Memory .................................................. 27 2.2.6.3 SRAM Data Memory........................................................ 28 2.2.6.4 EEPROM Data Memory .................................................. 29 2.2.7 SMS (Short Message Service) .................................................... 30 2.2.7.1 Penjelasan SMS............................................................. 30 2.2.7.2 Komponen Utama SMS ................................................ 32 2.2.7.3 Perkembangan Teknologi SMS .................................... 33 2.2.7.4 Karakteristik SMS ......................................................... 33 2.2.7.5 Element Jaringan SMS .................................................. 34 2.2.7.6 Prinsip Kerja SMS ........................................................ 38 2.2.8 LCD (Liquid Crystal Display) .................................................... 40 2.2.9 Relay ............................................................................................ 41 2.2.10 Modem Wafecom ....................................................................... 43 2.2.11 Kelistrikan Sepeda Motor .......................................................... 44 2.2.12 Keliling Lingkaran Putaran Roda .............................................. 47 2.2.13 Buku Panduan Ganti Oli dan Servis Berkala Yamaha Byson ... 47 BAB III METODE PENELITIAN .................................................................... 50 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ................................................................. 50 3.2 Data ......................................................................................................... 50 3.2.1 Sumber data .................................................................................. 50 xi
3.2.2 Jenis data....................................................................................... 3.2.3 Teknik Pengumpulan Data ........................................................... 3.3 Bahan ...................................................................................................... 3.4 Peralatan Kerja ........................................................................................ 3.4.1 Perangkat Keras ............................................................................ 3.4.2 Perangkat Lunak ........................................................................... 3.5 Perancangan Hardware ........................................................................... 3.5.1 Diagram Blok Hardware Alat yang Dirancang ............................ 3.5.2 Perancangan Mikrokontroler dengan Sensor Kecepatan .............. 3.5.3 Perancangan Mikrokontroler dengan Rotary Encoder ................. 3.5.4 Perancangan Mikrokontroler dengan Modul SMS Gateway........ 3.5.5 Perancangan Mikrokontroler dengan Relay ................................. 3.5.6 Perancangan Mikrokontroler dengan LCD................................... 3.6 Skematik Alat yang Dirancang ............................................................... 3.7 Perancangan Software ............................................................................. 3.7.1 Diagram Alir Software.................................................................. 3.7.1.1 Diagram Alir Jarak Tempuh............................................ 3.7.1.2 Diagram Alir Batas Kecepatan Maksimal....................... 3.7.1.3 Diagram Alit Batas Waktu Penggantian Oli ................... BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................. 4.1 Realisasi Hasil Perancangan ................................................................... 4.2 Pengujian dan Pembahasan ..................................................................... 4.2.1 Pengujian Rotary Encoder dengan Arduino Uno ......................... 4.2.2 Pengujian Speed Sensor dengan Arduino Uno ............................. 4.2.3 Pengujian Timer Delay dengan Arduini Uni ................................ 4.2.4 Cara Operasional Sistem .............................................................. BAB V PENUTUP ................................................................................................ 5.1 Simpulan ................................................................................................. 5.2 Saran .....................................................................................................
xii
50 51 51 51 51 52 53 53 54 55 56 57 58 61 62 62 63 64 64 66 66 69 69 76 80 83 85 85 85
DAFTAR TABEL Halaman. Tabel 2.1 Kebenaran Counter Up .......................................................................... 13 Tabel 2.2 Kebenaran Counter Down ..................................................................... 14 Tabel 2.3 Konfigurasi Port B ................................................................................. 17 Tabel 2.4 Konfigurasi Port C ................................................................................. 18 Tabel 2.5 Konfigurasi Port D ................................................................................. 18 Tabel 2.6 Penggantian Oli Berdasarkan Jarak Tempuh ......................................... 48 Tabel 2.7 Penggantian Oli Berdasarkan Waktu Maksimal .................................... 49 Tabel 3.1 Konektor Pin Speed Sensor dengan Arduino Uno ................................. 54 Tabel 3.2 Konektor Pin Rotary Encoder dengan Arduino Uno ............................. 55 Tabel 3.3 Konektor Pin Modem Wavecom dengan Arduino Uno ......................... 56 Tabel 3.4 Konektor Pin Relay dengan Arduini Uni ............................................... 59 Tabel 3.5 Konektor Pin LCD dengan Arduino Uno .............................................. 60 Tabel 4.1 Hasil Pengujian Rotary Encoder dengan Arduino Uno ......................... 70 Tabel 4.2 Hasil Pengujian Speed Sensor Yamaha Byson ...................................... 79
xiii
DAFTAR GAMBAR Halaman. Gambar 2.1 Sensor Kecepatan / Speed Sensor.......................................................
8
Gambar 2.2 Kontruksi Tacho Generator DC .........................................................
9
Gambar 2.3 Kontruksi Tacho Generator AC Dengan Rotor Magnet Permanen Diputar...............................................................................................
9
Gambar 2.4 Kontruksi Tacho Generator AC Dengan Rotor Bergerigi ................. 10 Gambar 2.5 Gambar Rotary Encoder..................................................................... 11 Gambar 2.6 Gambar Rangkaian Counter Asinkron ............................................... 12 Gambar 2.7 Gambar Rangkaian Counter ............................................................... 12 Gambar 2.8 Gambar Rangkaian Counter Up ......................................................... 12 Gambar 2.9 Gambar Rangkaian Counter Down .................................................... 14 Gambar 2.10 Mikrokontroller ................................................................................ 15 Gambar 2.11 Konfigurasi Pin ATmega-328 .......................................................... 16 Gambar 2.12 Board Minimum Arduino Uno......................................................... 20 Gambar 2.13 Diagram Blok Arduino Uno ............................................................. 21 Gambar 2.14 Board Arduino Uno.......................................................................... 22 Gambar 2.15 Blok Diagram Arsitektur MCU AVR ................................................ 25 Gambar 2.16 Register Status SREG ...................................................................... 26 Gambar 2.17 Blok Diagram AVR CPU General Purpose Working Register ...... 26 Gambar 2.18 Register pada memori AVR ATMega 328P ................................... 27 Gambar 2.19 Peta Memory..................................................................................... 28 Gambar 2.20 Peta Memory Data ............................................................................ 29 Gambar 2.21 Register EEPROM........................................................................... 30 Gambar 2.22 Jaringan Selular SMS ....................................................................... 32 Gambar 2.23 Arsitektur SMS................................................................................. 35 Gambar 2.24 Eleman Jaringan Pendukung SMS ................................................... 38 Gambar 2.25 Skema Kerja SMS ............................................................................ 39 Gambar 2.26 LCD (Liquid Crystal Display) ......................................................... 40 Gambar 2.27 Prinsip Kerja Relay .......................................................................... 43 xiv
Gambar 2.28 Modem Wavecom ............................................................................. 43 Gambar 2.29 Sistem Starter ................................................................................... 45 Gambar 2.30 Sistem Pengapian (Ignition System) ................................................. 45 Gambar 2.31 Sistem Pengisian (Charging System) ............................................... 46 Gambar 2.32 Sistem Penerangan (Lighting System) .............................................. 46 Gambar 2.33 Buku Panduan Ganti Oli dan Servis Berkala Yamaha Byson .......... 47 Gambar 2.34 Buku Panduan Oli Standar Yamaha Byson ..................................... 48 Gambar 2.35 Buku Panduan Jarak yang Tepat dalam Melakukan Penggantian Oli 48 Gambar 3.1 Diagram Blok Hardware Prototype Alat Pengingat Service dan Ganti Oli ....................................................................................................... 54 Gambar 3.2 Hubungan Speed Sensor dengan Arduino Uno .................................. 55 Gambar 3.3 Hubungan Rotary Encoder dengan Arduino Uno .............................. 56 Gambar 3.4 Hubungan Modul SMS Gateway dengan Arduino Uno .................... 57 Gambar 3.5 Hubungan Relay dengan Arduini Uno ............................................... 59 Gambar 3.6 Perancangan Skematik LCD 16 x 2 ................................................... 60 Gambar 3.7 Tampilan pada LCD ........................................................................... 60 Gambar 3.8 Skematik Keseluruhan Hardware ...................................................... 61 Gambar 3.9 Diagram Alir Software Alat yang Dirancang ..................................... 62 Gambar 3.10 Diagram Alir Jarak Tempuh ............................................................. 63 Gambar 3.11 Diagram Alir Batas Kecepatan ......................................................... 64 Gambar 3.12 Diagram Alir Batas Waktu Penggantian Oli .................................... 65 Gambar 4.1 Rangkaian Keseluruhan Prototype ..................................................... 66 Gambar 4.2 Rangkaian pada Roda ......................................................................... 67 Gambar 4.3 Rangkaian pada Sistem Pengendali.................................................... 68 Gambar 4.4 Diagram Blok Pengujian Rotary Encoder dengan Arduino Uno ....... 69 Gambar 4.5 SMS Peringatan Penggantian Oli tentang Jarak Tempuh .................. 71 Gambar 4.6 Diagram Blok Pengujian Speed Sensor dengan Arduino Uno ........... 76 Gambar 4.7 Hasil Pengujian Speed Sensor dengan Arduino Uno ......................... 77 Gambar 4.8 SMS Peringatan Melampaui Batas Kecepatan Maksimal .................. 77 Gambar 4.9 Pengujian Speed Sensor Menggunakan AVO Meter Digital ............. 80 Gambar 4.10 Pengujian Timer Delay dengan Arduino Uno .................................. 81 xv
Gambar 4.11 SMS Peringatan Batas Waktu Penggantian Oli ............................... 81
xvi
DAFTAR SINGKATAN ADC AC ALU BSC BTS CDMA CISC Cm CO CPU DC EEPROM ESME ETSI GPRS GSM GSMC HLR IC ICSP IDE IWMSC KB Km LBS LCD LED MC MHz MIPS MS MSC NC NO PC PCB PLMN PWM RAM RISC ROM SC SMS SMSC
: Analog to Digital Converter : Alternating Current : Arithmetic Logic Unit : Base Station Controller : Base Transceiver System : Code Division Multiple Access : Completed Instruction Set Computer : Centimeter : Change Over : Central Processing Unit : Direct Current : Electrically Erasable Programmable Read Only Memory : External Short Messaging Entities : European Telecommunication Standards Institute : General Packet Radio Service : Global System for Mobile Communication : Gateway Short Message Service : Home Location Register : Integrated Circuit : In-Circuit Serial Programming : Integrated Development Environment : Interworking MSC : Kilo Byte : Kilometer : Location Base Services : Liquid Crystal Display : Light Emitting Diode : Message Centre : Mega Hertz : Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages : Mobile Station : Mobile Switching Centre : Normally Closed : Normally Open : Personal Computer : Printed Circuit Board : Public Land Mobile Network : Pulse Width Modulation : Random Access Memory : Reduce Instruction Set Computer : Read Only Memory : Service Centre : Short Message Service : Short Message Service Centre xvii
SRAM SREG STP TCP/IP TDMA USB VMS VLR
: Static Random Access Memory : Status Register : Signal Transfer Point : Transmission Control Protocol / Internet Protocol : Time Division Multiple Access : Universal Serial Bus : Voice Mail System : Visitor Location Register
xviii
DAFTAR LAMPIRAN Halaman. Daftar Pustaka ........................................................................................................ 86 Tabel Jadwal Kegiatan ........................................................................................... 87 Tabel Anggaran Biaya............................................................................................ 87 Gambar Pengujian Speed Sensor Yamaha Byson .................................................. 89
xix
