TUGAS MICRO

 “PROTOTIPE ALARM PARKIR MOBIL

DENGAN ULTRASONIC DAN VOLTMETER”

Dosen pengampu : Putu Sudira, M.Pd

TUGAS AKHIR

Disusun oleh :

1.      Suciani Fitri Lestari                        12502241023

2.      Dewi Wulandari                              12502244004

3.      Atika Widadty                                 12502244010

JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRONIKA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

2014

A.      LATAR BELAKANG MASALAH

            Pengemudi kendaraan roda empat seringkali mengalami kesulitan untuk memparkir mobilnya di lokasi sempit, disebabkan lahan parkir yang semakin berkurang. Tidak sedikit pengemudi yang menabrak tiang listrik atau menggores tembok ketika memundurkan mobilnya, hal ini disebabkan karena pengemudi tidak mengetahui kondisi di belakang kendaraan yang ditumpanginya karena keterbatasan pandangan.

            Kondisi gelap juga menjadi salah satu penyebab terjadinya benturan di bemper belakang. Beberapa orang menyiasatinya dengan memasang rear ban tambahan pada bemper belakang untuk mengurangi kerusakan akibat benturan.

            Oleh karena itu dibutuhkan alat yang dapat mengantisipasi benturan yang ada pada mobil maka di ciptakanlah Alat  “PROTOTIPE ALARM PARKIR MOBIL  DENGAN ULTRASONIC DAN VOLTMETER”

B.       TUJUAN

     Dengan di ciptakannya alat ini diharapkan tujuan nya adalah :

1.      Menyelesaikan tugas akhir dari matakuliah mikrokotroler.

2.      Mengetahui bagaimana menggunakan sistem prototype alarm mobil dan voltmeter.

3.      Memperdalam ilmu dalam matakuliah mikrokotroler.

C.    DASAR TEORI

a.      MICROCOTROLER

           Mikrokontroler merupakan suatu IC yang di dalamnya berisi CPU, ROM,

RAM, dan I/O. Dengan adanya CPU tersebut maka mikrokontroler dapat melakukan proses berfikir berdasarkan program yang telah diberikan kepadanya. Mikrokontroler banyak terdapat pada peralatan elektronik yang serba otomatis, mesin fax, dan peralatan elektronik lainnya. Mikrokontroler dapat disebut pula sebagai komputer yang berukuran kecil yang berdaya rendah sehingga sebuah baterai dapat memberikan daya.

b.       SENSOR JARAK ULTRASONIK DEVANTECH SRF04

          SRF04 adalah sensor non-kontak pengukur jarak menggunakan ultrasonik.

Prinsip kerja sensor ini adalah transmitter mengirimkan seberkas gelombang ultrasonik, lalu diukur waktu yang dibutuhkan hingga datangnya pantulan dari

obyek. Lamanya waktu ini sebanding dengan dua kali jarak sensor dengan obyek,

sehingga jarak sensor dengan obyek dapat ditentukan persamaan :

jarak = kecepatan_suara × waktu_pantul/2.

Spesifikasi teknis Devantech SRF04 Ultrasonic Range Finder:

1. Tegangan : 5 VDC

2. Konsumsi Arus : 30 mA (rata-rata), 50 mA (max)

3. Frekuensi Suara : 40 kHz

4. Jangkauan : 3 cm - 3 m

5. Sensitivitas : Mampu mendeteksi gagang sapu berdiameter 3 cm dalam

jarak > 2 m

6. Input Trigger : 10 mS min. Pulsa Level TTL

7. Pulsa Echo : Sinyal level TTL positif, lebar berbanding proporsional dengan jarak yang dideteksi

            SRF04 dapat mengukur jarak dalam rentang antara 3 cm – 3 m dengan output panjang pulsa yang sebanding dengan jarak obyek. Sensor ini hanya memerlukan 2 pin I/O untuk berkomunikasi dengan mikrokontroler, yaitu TRIGGER dan ECHO. Untuk mengaktifkan SRF04 mikrokontroler mengirimkan pulsa positif melalui pin TRIGGER minimal 10 μs, selanjutnya SRF04 akan mengirimkan pulsa positif melalui pin ECHO selama 100 μs hingga 18 ms, yang sebanding dengan jarak obyek. Dibandingkan dengan sensor ultrasonik lain, seperti PING, SRF04 mempunyai kemampuan yang setara, yaitu rentang pengukuran antara 3 cm – 3 m, dan output yang sama, yaitu panjang pulsa. Meski cara pengoperasiannya juga mirip, namun kedua sensor tersebut berbeda jumlah pin I/O-nya, yaitu 2 untuk SRF04 dan 1 untuk PING.

c.                   Liquid Crystal Display (LCD)

            LCD merupakan salah satu komponen penting dalam pembuatan tugas akhir ini karena LCD dapat menampilkan perintah-perintah yang harus dijalankan oleh pemakai. LCD mempunyai kemampuan untuk menampilkan tidak hanya angka, huruf abjad, kata-kata tapi juga simbol-simbol. Jenis dan ukuran LCD bermacam-macam, antara lain 2x16, 2x20, 2x40, dan lain-lain. LCD mempunyai dua bagian penting yaitu backlight yang berguna

jika digunakan pada malam hari dan contrast yang berfungsi untuk mempertajam tampilan.

Gambar LCD

            Fungsi dari masing – masing pin pada LCD adalah pin pertama dan kedua merupakan pin untuk tegangan suplai sebesar 5 volt, untuk pin ketiga harus ditambahkan resistor variabel 4K7 atau 5K ke pin ini sebagai pengatur kontras tampilan yang diinginkan. Pin keempat berfungsi untuk memasukkan input command atau input data, jika ingin memasukkan input command maka pin 4 diberikan logic low (0), dan jika ingin memasukkan input data maka pin 4 diberikan logic high (1). Fungsi pin kelima untuk read atau write, jika diinginkan untuk membaca karakter data atau status informasi dari register (read) maka harus diberi masukan high (1), begitu pula sebaliknya untuk menuliskan karakter data (write) maka harus diberi masukan low (0). Pada pin ini dapat dihubungkan ke ground bila tidak diinginkan pembacaan dari LCD dan hanya dapat digunakan untuk mentransfer data ke LCD.

Pin keenam berfungsi sebagai enable, yaitu sebagai pengatur transfer command atau karakter data ke dalam LCD. Untuk menulis ke dalam LCD data ditransfer waktu terjadi perubahan dari high ke low, untuk membaca dari LCD dapat dilakukan ketika terjadi transisi perubahan dari low ke high. Pin-pin dari nomor 7 sampai 14 merupakan data 8 bit yang dapat ditransfer dalam 2 bentuk yaitu 1 kali 8 bit atau 2 kali 4 bit, pin-pin ini akan langsung

terhubung ke pin-pin mikrokontroler sebagai input/output. Untuk pin nomor 15- 16 berfungsi sebagai backlight.

d.        BUZZER

            Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).

D.      CARA KERJA

a.      Desain Rancangan

Rancangan ultrasonic, buzzer, dan voltmeter yang dipakai untuk membuat prototype alarm mobil menggunakan voltmeter.

gambar rancangan ultrasonic

 Gambar rancangan buzzer

Gambar rancangan tegangan

Rancangan sistem secara keseluruhan :

b.        Flowchart

c.         Analisis Data

Pengujian sensor ultrasonik bertujuan untuk mengetahui jarak minimum dan maksimum yang dapat diukur oleh sensor ultrasonik SRF04 serta membandingkan jarak sebenarnya dengan jarak hasil pengukuran menggunakan sensor ultrasonik SRF04.

Pengujian rangkaian sensor ultrasonik SRF04 dilakukan dengan menghubungkan antara modul sensor ultraonik SRF04 dengan rangkaian mikrokontroler ATmega32 pada rangkaian sistem minimum. Pin – pin pada SRF04 yang dihubungkan antara lain pin sumber tegangan +5v dihubungkan dengan kutub positif pada supply, Pin Trigger dihubungkan dengan PB0, Pin Echo dihubugkan dengan PB1 dan pin Ground dihubungkan dengan kutub negatif pada supply.

Cara kerja dari sensor ultrasonik SRF04 adalah mula – mula SRF04 diaktifkan melalui pin Trigger minimal 10 μs dengan mengirimkan pulsa positif dari IC mikrokontroler. Selanjutnya pin TX akan mengirim sinyal pada saat logika 1 atau high yang mengenai penghalang dan sinyal pantulan dari penghalang akan diterima oleh RX. Pada saat menerima sinyal pantulan, RX berlogika 0 atau low, dimana sinyal dari RX akan dilewatkan melalui pin Echo. Lebar sinyal dari Echo inilah yang akan digunakan untuk pengukuran jarak. Selanjutnya adalah melakukan ujicoba pegukuran jarak sensor ultrasonik SRF04 dengan cara menempatkan sensor ultrasonik di depan penghalang dan memvariasi jarak pengukuran. Hasil yang didapat dari pengukuran jarak adalah sebagai berikut :

Tabel 1. Hasil perbandingan pengukuran jarak

Pengukuran jarak dengan penggaris (cm)	Pengukuran jarak dengan ultrasonic (cm)	Selisih hasil pengukuran (cm)	Limiting error (%)	Bunyi Buzzer
5	5	0	0	Tinggi terus
10	9	1	10	Tinggi terus
15	15	0	0	Bip tinggi
20	23	3	15	Bip tinggi
25	27	2	8	Bip sedang
30	31	1	3.3	Bip sedang
35	36	1	2.8	Bip sedang
40	42	2	5	Bip sedang
45	47	2	4.4	Bip rendah
50	52	2	4	Bip rendah
55	58	3	5.4	Tidak bunyi
60	63	3	5	Tidak bunyi

Dari hasil pengujian yang dilakukan didapatkan hasil bahwa sensor ultrasonik  SRF04 dapat mengukur jarak mulai dari 2 cm sampai 125 cm. Angka yang ditampilkan pada LCD terdapat selisih dengan jarak sebenarnya, dimana besar limiting errornya ialah :

  62,9 / 12 . 100 % = 5,24 %

Hal ini dipengaruhi oleh beberapa faktor yang dapat mengurangi keakuratan pengukuran jarak dengan menggunakan sensor ultrasonik SRF04 diantaranya adalah karakteristik penghalang atau objek yang dapat memantulkan sinyal kembali ke sensor ultrasonik dan adanya sinar matahari yang dapat mengganggu jalannya sinyal dari sensor ultrasonik. Secara teori, sensor ultrasonik SRF04 ini dapat bekerja dengan baik sesuai dengan spesifikasi dari sensor ultrasonik SRF04 yaitu dapat mengukur jarak mulai dari jarak minimum 2 cm sampai dengan jarak maksimum 4 m.

Hasil pengujian dapat membuktikan bahwa sensor ultrasonik bekerja berdasarkan kemampuan penghalang memantulkan kembali gelombang ultrasonik yang dikirim oleh sensor ultrasonik, gangguan pada pendeteksiaan sensor ultrasonik dapat diakibatkan oleh karakteristik penghalang yang kurang mampu untuk memantulkan gelombang bunyi dengan baik dan adanya interferensi gelombang dengan frekuensi yang sama.

Pada pengujian rangkaian voltmeter, dapat diketahui berapa volt tegangan supply untuk rangkaian alarm parkir mobil karena jika prototipe ini diaplikasikan pada mobil yang sesungguhnya maka diperlukan tegangan supply yang biasanya dari aki mobil. Dengan rangkaian voltmeter ini, dapat diketahui berapa tegangan yang dimiliki mobil tersebut.

Pengujian rangkaian voltmeter dilakukan dengan menghubungkan kutup positif dengan supply (+) dan kutup negatif dengan supply (-) dengan  rangkaian sistem minimum. Vout / tegangan yang masuk ke mikrokontroler maksimal adalah 5 Volt. Maka dari itu untuk mengukur tegangan yang besar harus diberi rangkaian pembagi tegangan dahulu agar tegangan yang menuju ke mikrokontroler tidak begitu besar.

Untuk membaca besaran Vout dengan ADC digunakan rumus 

vout = ADC / range ADC X Vref

Dimana range ADC untuk 8 bit adalah 255 dan 10 bit adalah 1023. Vref adalah tegangan pembanding yang biasanya diambil dari PIN AREF maupun PIN AVCC yang ada pada mikrokontroller.

Jika ADC terbaca 1023 dan Vref = 5 volt, maka

Vout = 1023 / 1023 x 5 = 5 volt

                                                                         

Dari rangkaian di atas dapat diambil rumus 

Vout = R2/ R1 + R2 X Vcc

Untuk mengukur tegangan maksimal 55 Volt maka harus menentukan besaran R1 dan R2.  Sebagai contoh R2 = 1KOhm, maka

5 =  1000/1000 + R1 X 55

R1 = 10000 Ohm

Hasil yang didapat dari pengukuran tegangan pada rangkaian alarm parkir mobil adalah sebagai berikut :

Tabel 2. Hasil perbandingan pengukuran tegangan

Pengukuran V voltmeter asli (volt)	Pengukuran V voltmeter buatan (volt)	Selisih hasil pengukuran (volt)	Limiting error (%)
7	7.3	0.3	4.2
8.6	8.8	0.2	2.3
11.5	11.8	0.3	2.6

Dari hasil pengujian didapatkan hasil bahwa rangkaian voltmeter dapat mengukur tegangan dengan selisih yang kecil dengan jarak sebenarnya. Besar limiting error dari percobaan di atas adalah :

Besarnya nilai error di atas dapat disebabkan oleh faktor-faktor seperti dibutuhkannya nilai resistor yang memiliki nilai toleransi kecil sehingga nilainya sebisa mungkin sesuai dengan rangkaian voltmeter yang dirancang.

d.        Kesimpulan

1.      Mikrokontroler ATmega32 berfungsi sebagai pengendali utama pada pemrosesan data alarm parkir mobil yang dihasilkan dari sensor ultrasonik dengan sebuah buzzer dan pengukur tegangan supplynya.

2.      Penggunaan sensor ultrasonik SRF04 dapat menghasilkan data yang akurat yaitu dengan meminimalisir faktor seperti karakteristik penghalang atau objek yang dapat memantulkan sinyal kembali ke sensor ultrasonik dan adanya sinar matahari yang dapat mengganggu jalannya sinyal dari sensor ultrasonik.

3.      Pada rangkaian pengukur tegangan dibutuhkannya nilai resistor yang memiliki nilai toleransi kecil sehingga nilainya sebisa mungkin sesuai dengan rangkaian voltmeter yang dirancang agar dapat berfungsi dengan baik dan memiliki nilai error yang kecil.

e.       Saran

1.      Pengembangan model Prototipe Alarm Parkir Mobil berbasis Mikrokontroler ATmega32. Dimana alat yang dibuat tidak hanya dalam bentuk prototipe, tetapi dapat diterapkan pada mobil sebenarnya.

2.      Penggunaan saklar untuk mempermudah saat menghidupkan dan mematikan alat Alarm Parkir Mobil.

f.        Daftar Pustaka

Yusuf, Muhamad, 2009, Prototipe Sensor Parkir Mobil Berbasis Mikrokontroler AT89S51, [pdf], (http://eprints.uns.ac.id/6566/1/103382809200909151.pdf diakses tanggal 11 Juni 2014)

g.      Lampiran

Dokumentasi alat