View
222
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
1
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 : zukarnaennasution444@gmail.com, znasution85@yahoo.com
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
2
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.
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
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.
3
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 1.Arduino Uno R3.
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).
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
METODOLOGI PENELITIAN
Perencanaan Proyek Penelitian
(Project Planning) 1. Project Planning
2. Research 3. Part Testing
4. Mechanical Design 5. Electrical Design 6. Software Design
7. Functional Test
8. Integration
9. Overall Testing
Success
10. Application
Y
N
Gambar 4.Metode penelitian bidang
hardware programming
4
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.
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.
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. Arduino ATMega 328.
2. Modul Bluetooth HC-05.
3. Led.
4. Catu Daya
Desain Sistem Mekanik (Mechanical
Design)
Perancangan system perangkat keras,
desain merupakan hal penting yang harus
dipertimbangkan. Pada umumnya kebutuhan
aplikasi terhadap desain yaitu :
1. Bentuk dan ukuran box atau rumah
dibuat untuk menghasilkan system yang
efisien dalam pengerjaan dan
penggunaan.
2. Rangkaian system dibuat untuk
menghasilkan system yang lebih efektif
dalam penggunaan jumper untuk
menghindari kesalahan.
3. Penempatan modul dan komponen
elektronik dibuat untuk menghasilkan
bentuk akhir yang ideal.
Gambar7.Diagram Blok Sistem
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.
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 :
1. Sistem ATMega328
Rangkaian berfungsi sebagai pengendali
dari sebuah system mikrokontroler.
INPUT OUTPUT PROSES
Sensor HC-SRF04
Mengirimkan
Sinyal Jarak
Keepada Arduino
Uno
Penerimaan
Perintah
Arduino Uno
R3
Aplikasi
Bluetooth
Terminal
Ardroid
5
2. Modul Bluetooth HC-05
Rangkaian ini berfungsi untuk
mengkoneksikan antara mikrokontroler
dan Bluetooth Terminal.
Gambar 8.Skematik Rangkaian
Desain Sistem Elektronik (Electric
Design)
Dalam mendesain system listrik
terdapat beberapa hal yang harus
diperhatikan antara lain :
1. Sumber Catu Daya
Catu daya yang akan digunakan pada
rangkaian ini sebesar 5 V untuk modul
Arduino dan 12 V untuk Kipas.
2. Mikrokontroler
Mikrokontroler yang akan digunakan
dalam penelitian ini menggunakan salah
satu produk Arduino Uno R3.
3. 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.
b. Menggunakan Software Fritzing
untuk membuat skema rangkaian.
c. Bluetooth terminal untuk output
system.
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. Mulai
Login
Proses Login
Menu Utama
1. Conenect Device- Secure
2. Connect A Device Insecure
3. Make Discoverable
4. Setup
5. Selesai
Data Login
Sistem Login
Cocok
1 432
Selesai
Mencari
Module
Bluetooth
Berhasil
Autput
Jarak
Make
DiscoverableSetup
Mencari Module
Bluetooth
Berhasil
Autput
Jarak
AA
AA
Y
TIDAK
YA
TDAK
YA
Gambar11.Flowchart Program Utama
6
Gambar 9.Flowchart Program
Mulai
Mengirim Dan
Menerima Sinyal
Ultrasonic Dari
HC_SRF04
Proese
Perhitungan Jarak
Ke Cm
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 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.
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.
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.
Tahap Implementasi (Assembling)
Tahapan Assembling (pembuatan)
merupakan dimana seluruh obyek dibuat
baik secara hardware (system dan rangkaian
pengontrol) serta secara software yang
merupakan compiler.
7
HASIL DAN PEMBAHASAN
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.
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,
Gambar18 .Bagian Utama Sistem
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.
N
o
Komponen
sistem
Terhubun
g dengan
Keteranga
n
1
Arduino
ATMeg
a
328
RX Bluetooth Terhubung
TX Bluetooth Terhubung
PIN
11
Sensor
Ultrasonic
HC-SRF04
Terhubung
PIN
12
Sensor
Ultrasonic
HC-SRF04
Terhubung
Pin 5 Catu Daya Terhubung
Pin
GN
D
Catu Daya Terhubung
2 Modul
Bluetooth
Vcc dan
GND
Arduino
Terhubung
3 Sensor
Ultrasonic HC-
SRF04
Pin 11 dan
Pin 12
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.
Gambar 21.Pengujian Tegangan Sensor
Ultrasonic dan HC-05
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
8
modul Bluetooth HC-05 menunjukan
tegangan sebesar 4.38 Volt DC pada
multimeter, tegangan tersebut langsung
diberikan oleh arduino kepada lampu.
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
Obyek Sensor
Ultrasonic
Tegangan
Jarak <=10
meter Terkoneksi
3.3 Volt
DC
Jarak >=11
meter
Tidak
Terkoneksi
3.3 Volt
DC
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
Pengujian Alat
Pengujian Alat
Pada tahap pengujian alat dilakukan
pengujian pengukuran menggunakan
prototype, dimana hasil pengukuran
ditampilkan pada handphone android
(Bluetooth Terminal).
Tabel 4.Hasil pengamatan
Obyek Hasil
Pengukuran
Meja Makan 77 cm
Gelas 9 cm
Bangku 56 cm
Aquarium 48 cm
Toples 17 cm
Aqua Botol
600ml
23
Bak Mandi 84
Tempat Beras 76
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.
Gambar . Grafik Perbandingan Pengukuran
9
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.
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.
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.
DAFTAR PUSTAKA
Azhari, H A.2012.Perancangan Sistem
Pengukuran Tinggi Dan Berat
Badan Untuk Wahana Permainan
Kadir, Abdul.2013. Panduan Praktis
Mempelajari Aplikasi
Mikrokontroler Dan
Pemrogramannnya Menggunakan
Arduino. Andi Publisher, Jakarta.
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 Dasar.
Penerbit Salemba, Jakarta.
Recommended