SISTEM MONITORING TINGGI MUKA AIR TANDON BERBASIS SENSOR ULTRASONIK SKRIPSI Untuk memenuhi sebagai persyaratan mencapai derajat Sarjana S-1 Program Studi Fisika
oleh Masrur Fuadi 06620003
PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUNAN KALIJAGA YOGYAKARTA 2012
KATA PENGANTAR Assalamu’alaikum wr.wb. Alhamdulillahi rabbil ‘alamiin, penulis bersyukur kehadirat Allah SWT yang Maha Pengasih dan Penyayang serta senantiasa mencurahkan Rahmat dan Hidayah kepada hamba-Nya sehingga penulisan skripsi ini dapat terselesaikan. Sholawat serta salam semoga tercurahkan kepada baginda Nabi Muhammad SAW, utusan Allah yang telah membimbing umat manusia menuju jalan kebenaran yang haq dan kita nanti syafaatnya besok di hari akhir. Dalam penyusunan Skripsi ini, penulis banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak, mulai dari persiapan hingga Skripsi ini selesai dikerjakan. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada: 1. Bapak Prof. Dr. Musa Asyarie, selaku Rektor UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta. 2. Bapak Prof. Drs. H. Akh. Minhaji, M.A.,Ph.D selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta. 3. Ibu Nita Handayani, S.Si, M.Si, selaku Kepala Jurusan Program Studi Fisika 4. Bapak Thaqibul Fikri Niyartama, M.Si, selaku Dosen Penasehat Akademik Penulis. 5. Ibu Widayanti, M.Si selaku Dosen Pembimbing penulisan skripsi penulis, terimakasih atas motivasi, saran dan koreksi yang telah diberikan. 6. Bapak Frida Agung Rakhmadi, M.Sc, yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Terimakasih atas pinjaman sensor serta beberapa alat yang telah digunakan dalam penelitian.
v
7. Segenap dosen Program Studi Fisika Fakultas Sain dan Teknologi UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta yang telah mengajarkan dan membagikan ilmunya. 8. Seluruh staf dan karyawan dibagian Tata Usaha Fakultas Sains dan Teknologi UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta. 9. Mas Edi selaku tentor yang mengajarkan keahliannya dalam pembuatan sistem dari awal hingga akhir. 10. Ayah dan ibunda tercinta yang selalu memberi dukungan, memintakan do’a untuk penulis dalam menjalankan kehidupan ini dan tidak bosan dalam menasihati penulis 11. Kakakku Nurul Faizah, yang menjadi motivator bagi penulis untuk dapat terus menuntut ilmu. 12. Seluruh temen-teman Fisika angkatan 2006, dyas, Yamyam Suriba, Jheng Tom2, Sayba, muna , pak danang, muse, furqonuddin, roik, madeceng, dan temen-temen fisika yang lainnya semoga kebersamaan kita selama ini akan terus terjalin. Dengan segala keterbatasan penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penyusunan skripsi ini. Untuk itu Saran dan kritik yang konstruktif dari semua pihak sangat penulis harapkan demi perbaikan dan peningkatan skripsi ini.Akhirnya, penulis hanya bisa mendoakan semoga Allah membalas semua kebaikan-kebaikan mereka semua selama ini. Aamiin…. Wassalamu’alaikum wr.wb. Yogyakarta, 05 Juli 2012 Penulis
vi
MOTTO
9 Di dalam Setiap masalah dan kesulitan yang datang telah terdapat solusi, tinggal bagaimana kita untuk menggalinya 9 Menikmati disetiap langkah kehidupan kan menumbuhkan rasa syukur yang mendalam kehadirat Tuhan YME 9 WAKTU TERBAIK untuk menanam pohon adalah LIMA atau SEPULUH TAHUN YANG LALU dan WAKTU TERBAIK KEDUA adalah SEKARANG
vii
PERSEMBAHAN
Skripsi ini kupersembahkan untuk Ayah dan ibunda tercinta Kakanda Nurul faizah Segenap keluarga dan kerabat saya di manapun berada Seluruh teman fisika uin Yogyakarta Teman-teman Alien Segenap pembimbing Asrama Diponegoro
viii
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL........................................................................................
i
HALAMAN PENGESAHAN..........................................................................
ii
HALAMAN PERSETUJUAN .........................................................................
iii
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN ....................................................
iv
KATA PENGANTAR .....................................................................................
v
MOTTO ...........................................................................................................
vii
PERSEMBAHAN ............................................................................................ viii DAFTAR ISI ....................................................................................................
ix
DAFTAR TABEL ............................................................................................
xii
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xiii DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................
xv
ABSTRAK .......................................................................................................
xvi
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah............................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah .....................................................................................
3
1.3 Batasan Masalah .......................................................................................
3
1.4 Tujuan Penelitian ......................................................................................
4
1.5 Manfaat Penelitian ....................................................................................
4
1.6 Keaslian Penelitian ....................................................................................
4
ix
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Halaman
2.1 Tinjauan Pustaka .......................................................................................
5
2.2 Landasan Teori ..........................................................................................
8
2.2.1 Sensor Ultrasonik ...........................................................................
8
2.2.2 Karakteristik Statik Sensor.............................................................
14
a. Linearitas (Linearity) ..................................................................
15
b. Sensitivitas (Sensitivity) ..............................................................
17
c. Repetabilitas (Repetability).........................................................
18
d. Akurasi (Accuracy) .....................................................................
19
2.2.3 SRF05 Ultra-sonic Ranger .............................................................
20
2.2.4 Mikrokontroler AT89S52 ..............................................................
21
BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Perancangan Perangkat Keras (Hardware) ...............................................
26
3.1.1 Alat dan bahan yang digunakan .....................................................
26
3.1.2 Prosedur Pembuatan Perangkat Keras ...........................................
28
A. Pembuatan Desain Blok ..............................................................
28
B. Pembuatan Skema Rangkaian .....................................................
29
C. Pembuatan Layout Rangkaian ....................................................
33
D. Mencetak Layout pada PCB .......................................................
33
E. Mengebor PCB ...........................................................................
33
F. Pemasangan Komponen ..............................................................
34
3.2 Perancangan Perangkat Lunak ..................................................................
34
3.3 Karakterisasi Sistem Sensor ......................................................................
36
3.3.1 Langkah Karakterisasi Sensor ........................................................
38
3.4 Pengujian Monitoring Tinggi Muka air ....................................................
40
x
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Halaman
4.1 Hasil Penelitian .........................................................................................
41
4.1.1 Sistem Monitoring ..........................................................................
41
4.1.2 Karakterisasi Sensor .......................................................................
42
a. Linearitas (Linearity) ..................................................................
44
b. Sensitivitas (Sensitivity) ..............................................................
44
c. Repeatabilas (Repeatability) .......................................................
45
d. Akurasi (Accuracy) .....................................................................
46
4.1.3 Pengujian Sistem Monitoring Tinggi Air.......................................
47
4.2 Pembahasan ...............................................................................................
48
BAB V KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan ...............................................................................................
53
5.2 Saran..........................................................................................................
54
DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................
55
LAMPIRAN ....................................................................................................
57
xi
DAFTAR TABEL Halaman Table 2.1 Perbedaan Penelitian ........................................................................
7
Tabel 4.1 Pengujian Sistem Monitoring Tinggi Air.........................................
47
Tabel 4.2 Karakteristik Sistem Monitoring......................................................
51
xii
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1 Pengukuran jarak ultrasonik.........................................................
10
Gambar 2.2 Tranduser ultrasonik piezoelektrik ...............................................
11
Gambar 2.3 Efek piezoelektrik pada kristal kuarsa ..........................................
12
Gambar 2.4 Sensor piezoelektrik dibuat dengan menerapkan elektroda pada kutub bahan kristal .......................................................................................
14
Gambar 2.5 Grafik linearitas ............................................................................
15
Gambar 2.6 Grafik penentuan error reatability sensor....................................
19
Gambar 2.7 Bentuk fisik SRF05 ...............................................................................
20
Gambar 2.8 Konfigurasi pin AT89S52 ............................................................
22
Gambar 3.1 Gambar prosedur pembuatan perangkat keras .............................
28
Gambar 3.2 Gambar desain blok sistem ..........................................................
28
Gambar 3.3 Rangkaian catu daya.....................................................................
30
Gambar 3.4 Rangkaian minimum AT89S52....................................................
30
Gambar 3.5 Rangkaian interface SRF05..........................................................
31
Gambar 3.6 Rangkaian buzzer .........................................................................
32
Gambar 3.7 Rangkaian interface LCD.............................................................
32
xiii
Gambar 3.8 Skema rangkaian keseluruhan system ..........................................
33
Gambar 3.9 Diagram alir prosedur kerja sistem peringatan dini ketinggian air waduk .................................................................................................
34
Gambar 3.10 Skema pengujian sistem ................................................................
36
Gambar 3.11 Langkah karakterisasi sensor .....................................................
38
Gambar 3.12 Format tabel data pengujian stimulus.........................................
38
Gambar 3.13 Format grafik pengujian stimulus ..............................................
39
Gambar 3.14 Format tabel data pengujian sistem ............................................
40
Gambar 4.1 Hasil pembuatan layout rangkaian ...............................................
41
Gambar 4.2 Layout pada PCB .........................................................................
42
Gambar 4.3 Sistem monitoring tinggi muka air ...............................................
42
Gambar 4.2 Grafik hubungan pulsa echo sensor terhadap permukaan air .......
43
Gambar 4.4 Grafik repetability ........................................................................
45
Gambar 4.6 Grafik Accuracy ...........................................................................
46
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman Lampiran 1 Proses pembuatan sistem peringatan ............................................
57
Lampiran 2 Proses pengujian sistem ................................................................
59
Lampiran 3 Potongan kode program ................................................................
60
Lampiran 4 Perhitungan analisa data ...............................................................
64
Lampiran 5 Datasheet sensor SRF04 ...............................................................
70
Lampiran 6 Datasheet sensor SRF05 ...............................................................
75
Lampiran 7 Datasheet LCD TOPWAY LMB16A ...........................................
79
Lampiran 8 Datasheet AT89S52 ......................................................................
80
xv
SISTEM MONITORING TINGGI MUKA AIR TANDON BERBASIS SENSOR ULTRASONIK
Masrur Fuadi 06620003
ABSTRAK Telah dibuat sistem monitoring tinggi muka air tandon menggunakan sensor ultrasonik SRF05. Mikrokontroler AT89S52 digunakan sebagai sistem kontrol sinyal masukan dan keluaran serta LCD 16x2 sebagai penampil datanya. Pengujian dilakukan dengan memberikan variasi jarak sensor terhadap muka air dari 2cm sampai 31cm.. Sistem yang telah dibuat dilakukan karakterisasi agar layak digunakan sebagai alat ukur ketinggian air. Karakterisasi static yang dilakukan meliputi: linieritas, sensitivitas, repeatabilitas dan akurasi. Hasil analisis data dari karakterisasi sensor yang telah diperoleh, menunjukkan bahwa sistem sensor ini mempunyai liniearitas dengan nilai korelasi antar variabel sebesar r²=0,999, nilai sensitivitas sebesar 57,665μS, zero offset sebesar 25,18μS, repeatability sebesar 96,904% dan besarnya nilai akurasi adalah 99,9%. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sistem yangtelah dibuat mampu mengukur ketinggian air (dari 1cm sampai 30cm) sesuai dengan ketinggian yang terpantau pada mistar kemudian menampilkan ketinggian air terukur dan status ketinggiannya pada LCD. Sistem yang telah dibuat dapat memberi peringatan dengan menyalakan buzzer sebagai larm ketika tinggi muka air talah mencapai 15cm.
Kata kunci: Monitoring, Tandon, Ultrasonik, Sensor SRF05, LCD dan Mikrokontroler AT89S52
xvi
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah Air mempunyai peranan sangat penting dalam kelangsungan kehidupan mahluk hidup di bumi. Air akan sangat bermanfaat bagi kehidupan di bumi dalam jumlah yang proporsional. Manusia memanfaatkan air untuk berbagai kebutuhan, pada rumah tangga misalnya untuk dikonsumsi, mandi, mencuci dan sebagainya. Selain itu, air juga digunakan pada industri untuk pembangkit listrik tenaga air, transportasi, irigasi dan lain-lain. Jumlah air yang kurang atau berlebihan dapat berdampak berbagai hal. Contoh pada industri kimia terdapat proses pemisahan cairan (destilasi) yang membutuhkan pengaturan level ketinggian cairan, apabila ada perubahan (deviasi) laju aliran masukan yang disebabkan perubahan tekanan aliran inlet atau juga disebabkan timbulnya gaya gesek pada pipa saluran, maka akan mengakibatkan perubahan debit masukan yang membuat level cairan berubahubah. Masalah yang muncul ketika level ketinggian cairan dalam tandon penampung tidak diketahui, sehingga dimungkinkan terjadi keadaan tandon yang meluap atau kosong dikarenakan kurangnya pengawasan terhadap tangki penampung. Hal ini dapat mengganggu stabilitas dalam proses pemisahan cairan tersebut.1
1 Bakhtiar Indra K. Penerapan Metode Auto Tuning PI Relay Feedback Ziegler-Nichols pada Pengendalian Level Ketinggian Cairan Menggunakan Mikrokontroler ATmega 8535. Fakultas Teknik. Universitas Diponegoro. Semarang.
1
2
Berdasarkan uraian diatas, monitoring ketinggian muka air/cairan sangat diperlukan. Sistem monitorig level ketinggian permukaan air dapat menggunakan berbagai metode, diantaranya dapat menggunakan kawat resistansi dan tahanan geser. Dengan menggunakan kawat resistansi, senyawa yang terdapat dalam air dapat mempengaruhi nilai resistivitasnya. Selain itu, kawat resistansi dapat terokorosi dikarenakan kawat tersebut dimasukkan kedalam air dalam mengukur ketinggian air. Begitu juga dengan menggunakan tahanan geser, untuk mengukur ketinggian air alat ukur bersentuhan dengan air sehingga hasil pengukurannya kurang presisi dan alat cenderung lebih mudah rusak. Pada perkembangannya, sistem monitoring tinggi/level cairan dapat menggunakan metode ultrasonik. Yaitu dengan memanfaatkan cepat rambat gelombang ultrasonik pada udara. Penggunaan
sensor
ultrasonik
memiliki
berbagai
keuntungan
dibandingkan dengan menggunakan kawat resistansi dan tahanan geser, disamping hasil pengukuran lebih presisi, keuntungan yang lain adalah sensor ultrasonik dapat mengukur level ketinggian air tanpa bersentuhan dengan airnya.2
2 Ahmat Wiwit Legowo. 2007. Pembuatan Program pada Sistem Telemetri Multi Stasiun Ketinggian Permukaan Air Menggunakan Gelombang Ultrasonik dengan Borland Delphi 7.0. FMIPA Universitas Diponegoro, Semarang.
3
1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang diatas dapat dirumuskan suatu masalah yang relevan dengan judul yang ada yaitu : 1. Bagaimana membuat sistem monitoring tinggi muka air menggunakan sensor ultrasonik?. 2. Bagaimana karakteristik sistem sensor yang dibuat? 3. Bagaimana
hasil
pengujian
sistem
monitoring
tinggi
muka
air
menggunakan sensor ultrasonik?.
1.3 Batasan Masalah Penelitian ini dibatasi dengan beberapa hal sebagai berikut : 1. Sensor yang digunakan adalah sensor ultrasonik SRF05. 2. Mikrokontroler AT89S52 sebagai pemroses data dan pengatur dari seluruh kegiatan sistem yang dibuat. 3. Informasi ketinggian air akan ditampilkan melalui LCD berupa nilai ketingian air dalam satuan cm (centi meter) dan level status air (aman dan bahaya) dan buzzer sebagai peringatan. 4. Pengujian alat dilakukan pada sebuah ember sebagai penampung air. 5. Mengabaikan parameter-parameter yang kemungkinan mempengaruhi dalam proses pengukuran.
4
1.4 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian yang akan dilakukan adalah : 1. Membuat sistem monitoring tinggi muka air menggunakan sensor ultrasonik SRF05. 2. Mengkarakterisasi sistem sensor ultrasonik SRF05 yang digunakan untuk mendeteksi ketinggian/level air. 3. Menguji sistem monitoring tinggi muka air menggunakan sensor ultrasonik SRF05.
1.5 Manfaat Penelitian Sistem monitoring tinggi muka air tandon diharapkan dapat memberikan manfaat, antara lain: 1. Menginformasikan ketinggian muka air pada penampungan. 2. Memberi peringatan jika tinggi muka air melebihi batas yang ditentukan. 3. Menjaga stabilitas distribusi air dari penampungan.
1.6 Keaslian Penelitian Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
BAB V KESIMPULAN
5.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan yang telah diberikan pada bab sebelumnya, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Telah dibuat seperangkat sistem monitoring tinggi muka air menggunakan sensor ultrasonik SRF05 yang mampu mengukur ketinggian muka air dari 1 cm sampai 30 cm. 2. Sensor ultrasonik SRF05 yang digunakan pada penelitian ini memiliki karakteristik, yakni: a. Koefisien korelasi linier 0,999 b. Sensitivitas sebesar 57,67μS/cm c. Zero offset 25,18 μS d. Repeatability 96,904% e. Accuracy 99,9% 3. Sistem dapat menampilkan nilai ketinggian dalam satuan cm dan status ketinggiannya
pada
LCD
serta
memberikan
peringatan
dengan
menyalakan buzzer ketika ketinggian muka air telah mencapai batas yang telah ditentukan (15 cm).
53
54
5.2 Saran Berdasarkan hasil penelitian yang telah diperoleh disadari bahwa sistem monitoring tinggi muka air tandon yang telah dibuat memiliki beberapa kekurangan. Oleh sebab itu untuk mengembangkannya menjadi alat yang lebih sempuna disarankan untuk dilakukan beberapa hal sebagai berikut: 1. Sebaiknya pengujian sistem dilakukan pada beberapa variasi penampung air. 2. Disarankan
untuk
memperhitungkan
parameter-parameter
yang
mempengaruhi proses pengukuran. 3. Sistem pengukuran yang dirancang sebaiknya dikalibrasi dengan alat ukur standar yang terkalibrasi. 4. Agar ditambahkan program untuk merekam ketinggian air yang terukur seiring berjalannya waktu pengukuran, sehingga dapat menampilkan grafik ketinggian air dari waktu ke waktu. 5. Disarankan untuk menambahkan sistem pengiriman peringatan ketinggian air melalui gelombang radio agar jangkauan informasi dan peringatan dapat lebih jauh.
DAFTAR PUSTAKA
Abdurohman, M. 2010. Pemograman Bahasa Assembly. Andi, Yogyakarta. Anonim1 . Introduction to LCD Programming. di http://8052.com/tutlcd.htm. Pada tanggal 10 Desember 2011 Anonim2.
2001.
8-bit
Microcontroller
with
8K
Bytes
In-System
Programmable Flash AT89S52. Atmel Corp. North America. Anonim3. 2003. Devantech SRF04 Ultrasonic Range Finder(#28015). Prallax, Inc. California. USA. 4
Anonim . 2006. SRF05 - Ultra-Sonic Ranger. Prallax, Inc. California. USA. Anonim5. 2011. Devantech SRF05. Di http://www.acroname.com/robotics/ parts/R271-SRF05.html pada tanggal 5 Juli 2012 Anwar, S.C. 2012. Perangkat Sistem Pengukuran Konsentrasi Gas Metana (CH4) pada Biogas dari Hasil Fermentasi
Enceng Gondok
(eichornia crassipes) Berbasis Sensor TGS 2611. F. Saintek. UIN Suka. Yogyakarta. Fajar, J.F. 2009.
Handout Mata Kuliah Instrumentasi Terapan. Jurusan
Fisika Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Negeri Sunan Kalijaga, Yogyakarta. Fraden, J. 2003. Handbook of Modern Sensors. Third Edition. SpringerVerlag, Inc., New York. Hadihardjadja, J. 1997. Pengembangan Sumber Daya Air. Gunadarma, Jakarta. Indra, Bakhtiar K. Penerapan Metode Auto Tuning PI Relay Feedback Ziegler-Nichols pada Pengendalian
Level Ketinggian Cairan
Menggunakan Mikrokontroler ATmega 8535. Fakultas Teknik. Universitas Diponegoro. Semarang. Isaacs, A. 1995, Kamus Lengkap Fisika, Erlangga Jakarta Legowo, A.W. 2007. Pembuatan Program pada Sistem Telemetri Multi Stasiun Ketinggian Permukaan Air Menggunakan Gelombang
55
56
Ultrasonik dengan Borland Delphi 7.0. FMIPA Universitas Diponegoro, Semarang. Morris, A S. 2001.
Measurement and Instrumentation Principles. Third
Edition. Butterworth-Heinemann, India. Novrian, A. Alat Pengukur Tinggi Air Sungai Berbasis Mikrokontroler AT89S51. Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro, Semarang. Oxford University, 1995, Kamus Lengkap Fisika, Erlangga, Jakarta. Prodi Fisika. Handout Mata Kuliah Sensor dan Tranduser, Fakultas Sains dan Teknologi, UIN Sunan Kalijaga, Yogyakarta. Rockstroh, J. 16-bit Division. Di http://8052.com/div16.php pada tanggal 10 Desember 2011 Searz dan Zemansky. 2000. Fisika Universitas. edisi ke-10. Erlangga, Jakarta. Setiawan, I. 2009. Buku Ajar Sensor dan Transduser, Fakultas Teknik Universitas Diponegoro, Semarang. Tipler, Paul A.,1998, Fisika untuk Sains dan Teknik, jil. 1, ed. 3, Erlangga, Jakarta. Usman. 2008. Teknik Antarmuka dan Pemrograman Mikrokontroler AT89S52. Andi, Yogyakarta. Wiranto. 2008. Pengembangan Sensor Ketinggian Air (Water Level) Dengan Menggunakan Pendekatan Elektroda Resistansi, skripsi. Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor (IPB).
LAMPIRAN Lampiran 1 Proses pembuatan sistem monitoring 1. Gambar dimensi SRF05 Tampak muka
Tampak samping
57
58
2. Gambar proses pengeboran PCB
3. Gambar PCB yang telah di bor
4. Gambar Sistem yang telah jadi
59
Lampiran 2 Proses pengujian sistem 1. Proses pengujian sistem
2. Pengujian sistem peringatan ketinggian
3. Pengujian pulsa echo output
60
Lampiran 3 Potongan kode program IN_RANGE: JB CLR CLR CALL
P3.2,OUT_RANGE TR0 TF0 BACA_DATA
;--------------------------------------------------------BACA_DATA: CALL AMBIL_DATA CALL TAMPILKAN CALL WAIT_PULSE RET AMBIL_DATA: MOV 40H,TH0 MOV 41H,TL0 MOV 42H,#0F1H MOV 43H,#0F0H MOV A,41H CLR C SUBB A,43H MOV 45H,A MOV A,40H SUBB A,42H MOV 44H,A MOV 46H,#0 MOV 47H,#58 HITUNG: CLR C MOV 51H,#00h MOV 50H,#00h MOV B,#00h BAGI_1: INC B MOV A,47H RLC A MOV 47H,A MOV A,46H RLC A MOV 46H,A JNC BAGI_1 BAGI_2: MOV A,46H RRC A MOV 46H,A MOV A,47H RRC A MOV 47H,A CLR C MOV 07h,44H MOV 06h,45H MOV A,45H SUBB A,47H
61
MOV MOV SUBB MOV JNC MOV MOV BAGI_3: CPL MOV RLC MOV MOV RLC MOV DJNZ MOV MOV RET TAMPILKAN: MOV MOV MOV MOV SUBB MOV MOV CLR MOV SUBB JC BUZER: MOV CLR CLR CLR
45H,A A,44H A,46H 44H,A BAGI_3 44H,07h 45H,06h C A,50H A 50H,A A,51H A 51H,A B,BAGI_2 46H,05h 47H,04h
R2,#0 R3,#0 R4,#32 A,R4 A,50H R4,A R3,A C A,R4 A,#15 AMAN 56H,#1 C P3.0 P3.3
AMAN: MOV CLR SETB SETB TAMPIL: CALL CALL MOV CALL MOV ADD CALL MOV ADD CALL MOV CALL
56H,#0 C P3.0 P3.3 INIT_LCD CLEAR_LCD DPTR,#PESAN1 KIRIM_PESAN A,R2 A,#48 WRITE_TEXT A,R3 A,#48 WRITE_TEXT DPTR,#PESAN2 KIRIM_PESAN
62
CALL MOV CALL MOV CJNE MOV CALL RET BAHAYA: CJNE MOV CALL RET KEMBALI: NOP RET
BARIS_BAWAH DPTR,#PESAN3 KIRIM_PESAN A,56H A,#0,BAHAYA DPTR,#PESAN4 KIRIM_PESAN A,#1,KEMBALI DPTR,#PESAN5 KIRIM_PESAN
;--------------------------------------------------------INIT_LCD: CLR RS MOV P2,#38H SETB EN CLR EN LCALL WAIT_LCD CLR RS MOV P2,#08H SETB EN CLR EN LCALL WAIT_LCD CLR RS MOV P2,#0EH SETB EN CLR EN LCALL WAIT_LCD CLR RS MOV P2,#06H SETB EN CLR EN LCALL WAIT_LCD RET CLEAR_LCD: CLR RS MOV P2,#01H SETB EN CLR EN LCALL WAIT_LCD RET KIRIM_PESAN: MOV A,#00H MOVC A,@A+DPTR CJNE A,#0FH,LANJUT_TEXT RET LANJUT_TEXT: CALL WRITE_TEXT
63
INC DPTR JMP KIRIM_PESAN RET BARIS_BAWAH: CLR RS SETB EN MOV P2,#0C0H CLR EN CALL WAIT_LCD RET WRITE_TEXT: SETB RS MOV P2,A SETB EN CLR EN LCALL WAIT_LCD RET WAIT_LCD: MOV R0,#0 WAIT_1: MOV R7,#0FH DJNZ R7,$ DJNZ R0,WAIT_1 RET LCD_OUT: CALL INIT_LCD CALL CLEAR_LCD MOV DPTR,#PESAN6 CALL KIRIM_PESAN RET ;---------------------------------------------------------PESAN1: DB 'Tinggi Air:',0FH PESAN2: DB ' cm',0FH PESAN3: DB 'Status:',0FH PESAN4: DB 'AMAN',0FH PESAN5: DB 'BERBAHAYA',0FH PESAN6: DB 'OUT OF RANGE',0FH ;---------------------------------------------------------WAIT_PULSE: MOV TH1,#0D8H MOV TL1,#0F0H SETB TR1 JNB TF1,$ CLR TF1 CLR TR1 RET WAIT_TRIGGER: MOV R6,#10 DJNZ R6,$ RET END
64
Lampiran 4 Perhitungan analisa data 1. Tabel 4.2. Data pengujian stimulus sensor No
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 ∑
Jarak Permukaan Air h2 (cm) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 495
Pulsa Echo (μS) Pengujian Pengujian Pengujian 1 2 3 119 163 159 197 191 183 275 239 239 335 297 297 367 383 351 445 439 431 501 467 467 559 553 545 613 609 603 671 639 639 727 723 721 785 779 773 844 835 835 875 889 889 955 951 951 1013 1007 1007 1075 1063 1061 1123 1121 1121 1181 1155 1149 1245 1233 1235 1301 1299 1291 1359 1347 1347 1415 1403 1403 1471 1463 1461 1527 1525 1519 1585 1583 1583 1649 1639 1639 1705 1723 1667 1763 1745 1753 1819 1809 1809
Rata-rata
147.00 190.33 251.00 309.67 367.00 438.33 478.33 552.33 608.33 649.67 723.67 779.00 838.00 884.33 952.33 1009.00 1066.33 1121.67 1161.67 1237.67 1297.00 1351.00 1407.00 1465.00 1523.67 1583.67 1642.33 1698.33 1753.67 1812.33 29299.67
65
Untuk mempermudah dalam menentukan karakterisasi, maka data diatas dapat dibuat tabel perhitungan sebagai berikut: X Y (μS) (cm) 2 147.00 1 3 190.33 2 4 251.00 3 5 309.67 4 6 367.00 5 7 438.33 6 8 478.33 7 9 552.33 8 10 608.33 9 11 649.67 10 12 723.67 11 13 779.00 12 14 838.00 13 15 884.33 14 16 952.33 15 17 1009.00 16 18 1066.33 17 19 1121.67 18 20 1161.67 19 21 1237.67 20 22 1297.00 21 22 23 1351.00 24 1407.00 23 25 1465.00 24 26 1523.67 25 27 1583.67 26 28 1642.33 27 29 1698.33 28 30 1753.67 29 31 1812.33 30 495 29299.67 ∑ Dengan: No
X²
X.Y
Y²
4 9 16 25 36 49 64 81 100 121 144 169 196 225 256 289 324 361 400 441 484 529 576 625 676 729 784 841 900 961 10415
294.00 571.00 1004.00 1548.33 2202.00 3068.33 3826.67 4971.00 6083.33 7146.33 8684.00 10127.00 11732.00 13265.00 15237.33 17153.00 19194.00 21311.67 23233.33 25991.00 28534.00 31073.00 33768.00 36625.00 39615.33 42759.00 45985.33 49251.67 52610.00 56182.33 613047.00
21609.00 36226.78 63001.00 95893.44 134689.00 192136.11 228802.78 305072.11 370069.44 422066.78 523693.44 606841.00 702244.00 782045.44 906938.78 1018081.00 1137066.78 1258136.11 1349469.44 1531818.78 1682209.00 1825201.00 1979649.00 2146225.00 2321560.11 2508000.11 2697258.78 2884336.11 3075346.78 3284552.11 36090239.22
X
= jarak permukaan air terhadap sensor
Y
= rata-rata pulsa echo
66
2. Karakterisai a. Linearitas (Linearity) Kemampuan sensor untuk membentuk hubungan antara output dan input yang diwujudkan persamaan garis lurus dapat dilihat pada gambar 4.2 grafik hubungan pulsa echo sensor (μS) terhadap jarak permukaan air (cm). Nilai koefisien korelasi linier (r) diperoleh dengan menggunakan persamaan 4.2 berikut ∑
∑ ∑
∑
∑ ∑
30 613047 312450
(4.2) ∑
495 29299.67
245025 1082707176.67
18391410
858470466.78
14503335
67425 224236709.89 3888075.00 13
√1.51192 3888075.00 3888336.426 0.999932767 b. Sensitivitas
Sensitivitas sistem sensor dapat dicari dengan menggunakan persamaan linier 4.3 berikut: (4.3) slope (b) dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut: ∑ ∑
∑ ∑
∑
(4.4)
67
30 613047 495 29299.67 30 10415 495 18391410 14503335.00 312450 245025 3888075.00 67425 57.6652 Dan nilai intersep (a) ditentukan dengan persamaan ∑
∑
∑
∑
∑
(4.5)
∑
29299.67 10415 30 10415
495 613047 495
305156028.33 303458265 312450 245025 1697763.33 67425 25.180 atau dapat menggunakan persamaan (4.3) berikut
∑
∑
29299.67 30
57.6652
495 30
976.6555556
57.6652 16.50
976.6555556
951.4755284
25.180
68
c. Repeabilitas R s (Repeatabillity) Pengujian P stimulus input jarak perrmukaan airr terhadap pulsa p echo dilakukan d s sebanyak tigga kali. Daari tiga kalii pengukuraan tersebut diambil d duaa data yang memiliki simpangan ppaling besar kemudian dibuat d grafikk sebagai berrikut: 2000 1800
Δ
Pulsa echo (uS)
1600
1723
1809
166 67
1400 1200 1000
Data 2
800
Data 3
600 400 200 0 0
10 0
20 0
30 0
40 0
Jarak permukkaan air (cm)
Gam mbar 4.3 Graafik repeabiliitas Berdasarkan B n grafik yanng terbentukk pada gam mbar 4.3, diiatas maka repeatability r y dihitung dengan d persaamaan 4. beriikut 100% % Δ
10 00%
(4.)
1723 1667 180 09 56 1809
3.096% %
10 00%
100%
0.030956
(4.)
100%
69
sehingga s nilai repeatabiility adalah 100% %
3,096% %
d. Akurasi A (Acccuracy) Akurasi A sennsor dapat diketahui d darri koefisien korelasi linnear grafik
Pulsa echo datasheet (μS)
berikut: b
200 00 180 00 160 00 140 00 120 00 100 00 80 00 60 00 40 00 20 00 0
R = 0.999
Series1 1 Linear (Series1)
0.00
5 500.00
100 00.00
1500.00
P Pulsa echo hassil penelitian (μ μS)
Gam mbar 4.6. Grrafik Accuraacy
2000 0.00
70
Lampiran 5 Datasheet sensor SRF04
71
72
73
74
75
Lampiran 6 Datasheet sensor SRF05
76
77
78
79
Lampiran 7 Datasheet LCD TOPWAY LMB16A
80
Lampiran 8 Datasheet AT89S52
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
BIODATA PENULIS
Nama
: Masrur Fuadi
Tempat Tanggal Lahir
: Magelang 20 September 1987
Jenis Kelamin
: Laki-laki
Alamat
: Kalisari, Tegalrejo Magelang JATENG
e-mail
:
[email protected]
Riwayat Pendidikan : 1. MI Ma’arif Dawung lulus Tahun 2000 di Magelang 2. MTs. Yakti Tegalrejo lulus Tahun 2003 di Magelang 3. MA Ali Maksum lulus Tahun 2006 di Yogyakarta 4. UIN Sunan Kalijaga lulus Tahun 2012 di Yogyakarta
