rancang bangun mesin pembersih memanfaatkan …

RANCANG BANGUN MESIN PEMBERSIH

MEMANFAATKAN TRANDUSER ULTRASONIC

BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA328

SKRIPSI

CUT ARDILLA

150821038

DEPARTEMENT S1 FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM UNIVERSITAS SUMATRA UTARA

MEDAN

2017

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

RANCANG BANGUN MESIN PEMBERSIH

MEMANFAATKAN TRANDUSER ULTRASONIC

BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA328

SKRIPSI

Diajukan Untuk Melengkapi Tugas Dan Memenuhi Syarat mencapai gelar

Sarjana Sains

CUT ARDILLA

150821038

DEPARTEMENT S1 FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM UNIVERSITAS SUMATRA UTARA

MEDAN

2017


PERSETUJUAN

Judul : RANCANG BANGUN MESIN PEMBERSIH

AKSESORIS MEMANFAATKANTRANDUSER

ULTRASONIC BERBASIS

MIKROKONTROLLER ATMEGA328

Kategori : SKRIPSI

Nama : CUT ARDILLA

Nomor Induk Mahasiswa : 150821038

Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA

Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Disetujui di

Medan, Agustus 2017

Diketahui/disetuji oleh

Departemen Fisika FMIPA USU Pembimbing

Ketua,

Dr. Perdinan Sinuhaji, MS Drs.Kurnia Brahmana, M.Si

NIP.195903101987031002 NIP. 196009301986011001


PERNYATAAN

RANCANG BANGUN MESIN PEMBERSIH AKSESORIS

MEMANFAATKAN TRANDUSER ULTRASONIC BERBASIS


SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah karya sendiri, kecuali beberapa kutipan

dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Agustus 2017

Cut Ardilla

150821038


PENGHARGAAN

Alhamdulillahirobbil‟alamin,

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat allah Swt atas segala anugerah

dan karunia-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul

“RANCANG BANGUN MESIN PEMBERSIH AKSESORIS


MIKROKONTROLLER ATMEGA328” skripsi ini disusun sebagai syarat

akademis dalam menyelelesaikan studi program strata satu (S1) jurusan Fisika

instrumentasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas

Sumatera Utara.

Penulis menyadari bahwa selama proses hingga terselesaikannya penyusunan

Skripsi ini banyak mendapat kontribusi dari berbagai pihak. Dengan kerendahan

hati, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya atas

segala bantuan, dukingan secara saran yang telah diberikan. Oleh karena itu dalam

kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada:

Bapak Dr. Perdinan Sinuhaji, MS, sebagai ketua Departemen Fisika

FMIPA USU

Bapak Drs.Kurnia Brahmana, M.Si sebagai pembimbing yang telah

bekontribusi membantu penulis dalam memberikan ide, saran, kritik dan

bimbingannya kepada penulis selama penulis mengerjakan skripsi ini

Seluruh Staf Pengajar / Pegawai program studi fakultas MIPA Universitas

Sumatera Utara.

Kedua orang tua tercinta Ayahanda Helmizar dan Ibunda Nurmalasari

yang telah banyak membantu dan memberikan dukungan penuh kepada

penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Terima kasih buat Saudara-saudara saya, Andini Desvira Rizqi, Cut

Anggita, Teuku Syahrial, Dan Seluruh Karyawan tempat saya bekerja pada

saat ini yang membuat saya semakin semangat dalam mengerjakan Skripsi

ini.


Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu, terima kasih atas

semua bantuannya dalam menyelesaikan Skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dikatakan dari sempuna,

untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi

penyempurnaan skripsi ini. Akhir kata penulis mengucapkan terimakasih dan

semoga bermanfaat bagi yang membutuhkan.

Medan, Agustus 2017

Cut Ardilla


RANCANG BANGUN MESIN PEMBERSIH AKSESORIS



ABSTRAK

Pada umumnya tenaga paramedis di rumah sakit melakukan dekontaminasi

instrument bedah secara manual dengan menggunakan air biasa, hal ini dapat

membahayakan petugas paramedis karena akan berdampak pada terjadinya

nosocomial yang diakibatkan oleh tertularnya virus atau bakteri yang terdapat

pada instrument medis tersebut.Ultrasonic cleaner merupakan sebuah alat

pembersih dengan menggunakan metode ultrasound, metode ini menggunakan

vibrasi atau getaran yang dihasilkan dari transduser ultrasonic untuk memecah

partikel yang menempel pada obyek melalui media air. Fungsi kerja alat ini

digunakan untuk membersihkan instrumen dari bercak- bercak pasca bedah

sebelum dimasukkan dalam sterilisator autoclave. Proses ini dilakukan untuk

menghindari adanya kontak langsung antara petugas paramedis dengan

instrument medis yang dimungkinkan adanya virus atau bakteri yang

menempel pada instrumen pasca bedah.Setelah melakukan proses studi

literature, perencanaan, percobaan, pembuatan modul, pengujian alat, dan

pendataan, secara umum dapat disimpulkan bahwa alat “Ultrasonic Cleanear

berbasis mikrokontroler ATMEGA”dapat digunakan dan sesuai dengan

perencanaan.

Kata Kunci : Pembersih, Transduser Ultrasonic Cleanear, Mikrokontroler,


DESIGN OF TEMPERATURE SETTING AND WEIGHT BODY MEASURING OF BABY INCUBATOR BASE ON MIKROKONTROLER ATMEGA8535

ABSTRACT

Incubator is an instrument for keeping warm of premature baby after born so that can adapt to around. The main feature of incubator is room temperature controlling for keep warming baby so it will not be hypothermia. The temperature controlling is not enough for caring premature baby, there are another procedure like monitoring baby’s weight regularly.

The system aims to acquire design of temperature control of incubator with range 32oC – 37oC and design of weight scale with range 0 – 6 kg. It uses Mikrokontroler ATmega8535 as overall system controller, the temperature sensor uses DS18B20, and fan DC 5V as temperature controller. For the weight scales using loadcell sensor.

From the result of sensor testing is known that the system can read room condition and weight. Incubator heat has been well enough with range 32oC – 37oC. The loadcell reading has good with 4% maximal error.

Keyword: Ds18b20, fan, incubator, loadcell, Mikrokontroler Atmega8535


DAFTAR ISI

Halaman

PERSETUJUAN i

PERNYATAAN ii

PENGHARGAAN iii

ABSTRAK iv

DAFTAR ISI vi

DAFTAR TABEL ix

DAFTAR GAMBAR x

LAMPIRAN

BAB 1 PENDAHULUAN ................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah .............................................................................. 2

1.3 Batasan Masalah ................................................................................. 2

1.4 Tujuan Penelitian ................................................................................ 2

1.5 Manfaat Penelitian .............................................................................. 2

BAB 2 LANDASAN TEORI ............................................................................... 4

2.1 Sensor Ultrasonic ............................................................................... 4

2.2 Prinsip Kerja Sistem Ultrasonic .......................................................... 5

2.3 Jenis-Jenis Ultrasonic ......................................................................... 6

2.3.1 Sensor Ultrasonic PING ................................................................ 6

2.3.2 Instalasi Sensor Ultrasonic PING ................................................. 7

2.3.3 Sensor Ultrasonic Devantech SRF04 ............................................ 8

2.3.4 Sensor Ultrasonic HC-SR04 .......................................................... 8

2.3.5 Generator Ultrasonic ..................................................................... 9

2.3.6 Spesifikasi Sensor Ultrasonic PING ............................................. 10

2.4 Transduser .......................................................................................... 10

2.4.1 Pengertian Transduser ................................................................... 10

2.4.2 Fungsi Tranduser .......................................................................... 11


2.4.3 Klasifikasi Tranduser Listrik ........................................................ 11

2.4.4 Karakteristik Dasar Tranduser ...................................................... 12

2.5 Karakteristik Tekanan Bunyi ............................................................. 15

2.6 Sensivitas Peneriamaan Tranduser Ultrasonic ................................... 16

2.7 Magnetostrictive ................................................................................. 16

2.8 Piezoelectric ....................................................................................... 18

2.9 Atmega328 ......................................................................................... 19

2.9.1 Konfigurasi ATmega328 .............................................................. 19

2.9.2 Fitur ATmega328 .......................................................................... 20

2.10 Catu Daya ......................................................................................... 22

2.11 Aspek Macrokospik Dari Kebersihan .............................................. 26

2.11.1 Dispersi dan Peningkatan Pembubaran Solidfilms dan Cairan ... 27

2.11.2 Penghapusan Kontaminan Berlapis dan Gelembung Udara ....... 27

2.11.3 Sistem Pembersihan Ultasonic .................................................... 29

2.12 Ultasonic Cleaner .............................................................................. 31

2.12.1 Prinsip Ultrasonic Cleaner .......................................................... 31

2.12.2 Karakteristik Proses Pembersihan Ultrasonic Cleaner ............... 31

BAB 3 PERANCANGAN SISTEM .................................................................... 36

3.1 Diagram Blok .................................................................................... 36

3.2 Flowchart ............................................................................................ 38

BAB 4 PENGUJIAN RANGKAIAN .................................................................. 39

4.1 Perancangan Penelitian ....................................................................... 39

4.2 Hasil Percobaan .................................................................................. 39

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 43

5.1 Kesimpulan ......................................................................................... 43

5.2 Saran ................................................................................................... 43


DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.9 Arduino UNO ....................................................................................... 22

Tabel 2.12 Perbandingan Proses Pembersihan Pada Industri ............................... 34

Tabel 4.1 Hasil Percobaan .................................................................................... 39


DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Sensor Ultrasonic Dan Konfigurasi Pin ........................................... 4

Gambar 2.2 Prinsip Kerja Sensor Ultrasonic ....................................................... 5

Gambar 2.3 Sensor Ping ....................................................................................... 8

Gambar 2.4 Tranduser Elektronika ...................................................................... 11

Gambar 2.5 Karakteristik Tekanan Bunyi ........................................................... 15

Gambar 2.6 Sensivitas Penerimaan Sensor Ultrasonic Transduser ..................... 16

Gambar 2.7 Magnetostrictive ............................................................................... 17

Gambar 2.8 Piezoelectric ..................................................................................... 18

Gambar 2.9 Pin Atmega328 ................................................................................. 21

Gambar 2.10 Tampilan Framework Arduino Uno ............................................... 25

Gambar 2.11 Kondisi Awal Dan Berevolusi Dari Sistem Pembersihan .............. 28

Gambar 2.12 Sistem Industri Untuk Pembersih Ultrasonic .................................. 33

Gambar 3.1 Diagram Blok ................................................................................... 36

Gambar 3.2 Flowchart .......................................................................................... 38


BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Era modern seperti saat ini muncul berbagai masalah yang sangat

beragam. Salah satu masalah yang terjadi adalah masalah perkembangan

teknologi yang perkembangannya sangat pesat. Berbagai inovasi dan kreativitas

dituangkan menjadi suatu alat ataupun piranti lunak untuk membantu

memudahkan aktivitas keseharian manusia. Dengan disusunnya makalah ini

difokuskan membahas mengenai sensor dan tranduser yang penggunaannya sudah

sangatlah banyak dalam kehidupan sehari-hari. Sensor sendiri ada banyak jenis

dan modelnya, begitupun dengan tranduser. Salah satu contoh adalah sensor suhu

yang kerjanya dipengaruhi oleh suhu, sensor air yang kerjannya dipengaruhi oleh

air, sensor cahaya yang kerjanya dipengaruhi oleh cahaya, dan sebagainya. Tanpa

adanya pengaplikasian sensor dan tranduser mungkin pekerjaan manusia dalam

kehidupan sehari-hari tidaklah akan mudah seperti saat ini.

Pada dasarnya,Gelombang ultrasonik dihasilkan oleh suatu tranduser yang

biasanya bekerja berdasarkan konversi energi listrik menjadi energi

mekanik.Gelombang ultrasonik akan terdifraksi sedemikian besar didalam udara

sehingga untuk mendapatkan perambatan yang konsisten dari tranduser kebenda

uji,kedua permukaan benda yang berhimpitan harus diberi zat perantara yang

dapat menghantarkan gelombang ultrasonik yang berupa cairan. Ada dua jenis

transduser yang digunakan dalam ultrasonik untuk alat pembersihan,yaitu

magnetostrictive dan piezoelektrik.

Dalam Tugas Akhir ini dibuat suatu alat untuk mengukur frekuensi dengan

memanfaatkan gelombang ultrasonik.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, dapat dirumuskan permasalahan sebagai

berikut :

1. Merancang suatu mekanisme yang akan menghasilkan getaran dari

frekuensi 20 kHz – 40 kHz untuk mengarahkan getaran ke objek benda

yang akan dibersihkan dengan memanfaatkan sensor ultrasonik.


2. Merancang sistem kontrol yang dapat bekerja otomatis sebagai mesin

pembersih aksesoris.

1.3. Batasan Masalah

Untuk membatasi masalah-masalah yang ada, maka penulis membatasi ruang

lingkup masalah sebagai berikut:

1. Pembahasan rancangan dalam penelitian ini hanya sebatas alat miniatur

saja yang tidak terlalu mempermasalahkan hasil akhir dari tingkat

kebersihan tersebut.

2. Rancangan alat menggunakan komponen-komponen elektronika yaitu :

Mikrokontroller ATMEGA328, Tranducer, dan sensor Ultrasonik.

1.4.Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penulisan skripsi ini sebagai berikut:

1. Merancang suatu alat miniatur mesin pembersih dengan memanfaatkan

tranducer ultrasonik dan melakukan pengujian.

2. Untuk menghitung jumlah frekuensi yang dihasilkan oleh sensor

ultrasonik yang telah dirancang.

1.5. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini sebagai berikut:

1. Dengan penelitian ini mencoba mengaplikasikan kinerja alat pembersih

tersebut dengan alat elektronika yang berbasis C ATmega328.

2. Dengan bantuan sistem alat digital pembersih yang menggunakan

gelombang ultrasonic ini,kita tidak perlu repot menggosok atau mengeruk

kotoran yang nempel pada barang yang sulit untuk dibersihkan.

1.6 Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat

sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari alat ini sebagai

berikut :


BAB I PENDAHULUAN

Bab ini mencakup latar belakang penelitian, batasan masalah yang

akan diteliti, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika

penulisan

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini membahas tentang landasan teori yang menjadi acuan

untuk proses pengambilan data, analisa, serta pembahasan

BAB III METODE PENELITIAN

Bab ini membahas tentang peralatan dan bahan penelitian, tempat

penelitian, diagram alir penelitian dan prosedur penelitian

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini membahas tentang data hasil penelitian dan analisa yang

diperoleh dari penelitian

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisikan tentang kesimpulan yang diperoleh dari

penelitian dan memberikan saran untuk penelitian lebih lanjut.


BAB 2 LANDASAN TEORI

2.1 Sensor Ultrasonik

Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran

fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya. Cara kerja sensor ini

didasarkan pada prinsip dari pantulan suatu gelombang suara sehingga dapat

dipakai untuk menafsirkan eksistensi (jarak) suatu benda dengan frekuensi

tertentu. Disebut sebagai sensor ultrasonik karena sensor ini menggunakan

gelombang ultrasonik (bunyi ultrasonik).

Pada sensor ultrasonik, gelombang ultrasonik dibangkitkan melalui sebuah alat

yang disebut dengan piezoelektrik dengan frekuensi tertentu. Piezoelektrik ini

akan menghasilkan gelombang ultrasonik (umumnya berfrekuensi 40kHz) ketika

sebuah osilator diterapkan pada benda tersebut. Secara umum, alat ini akan

menembakkan gelombang ultrasonik menuju suatu area atau suatu target. Setelah

gelombang menyentuh permukaan target, maka target akan memantulkan kembali

gelombang tersebut. Gelombang pantulan dari target akan ditangkap oleh sensor,

kemudian sensor menghitung selisih antara waktu pengiriman gelombang dan

waktu gelombang pantul diterima.

Gambar 2.1 Sensor Ultasonik Dan Konfigurasi Pin


2.2 Prinsip Kerja Sensor Ultrasonik

Pada awalnya sebuah sinyal akan dipancarkan oleh pemancar sensor

ultrasonic.Sinyal yang telah dipancarkan berfrekuensi lebih dari 20kHz,

sedangkan sinyal yang biasa digunakan untuk mengukur jarak suatu benda adalah

40kHz. Sinyal tersebut akan dibangkitkan oleh rangkaian pemancar ultrasonic.

Kemudian sinyal yang telah dipancarkan tersebut akan merambat sebgai sinyal

atau gelombang bunyi dengan kecepatan bunyi berkisar 340 m/s.

Sinyal yang merambat akan dipantulkan dengan objek didepannya dan akan

diterima oleh receiver atau bagian penerima ultrasonic. Setelah sinyal tersebut

sampai di receiver ultrasonic, kemudian sinyal tersebut akan diproses untuk

menghitung jaraknya. Jarak dihitung berdasarkan rumus S =340 x t/2, dimana S

adalah jarak antara sensor ultrasonik dengan bidang pantul, dan t adalah selisih

waktu antara pemancaran gelombang ultrasonik sampai diterima kembali oleh

bagian penerima ultrasonic.

Bunyi ultrasonik tidak dapat di dengar oleh telinga manusia. Bunyi ultrasonik

dapat didengar oleh anjing, kucing, kelelawar, dan lumba-lumba. Bunyi ultrasonik

nisa merambat melalui zat padat, cair dan gas. Reflektivitas bunyi ultrasonik di

permukaan zat padat hampir sama dengan reflektivitas bunyi ultrasonik di

permukaan zat cair. Akan tetapi, gelombang bunyi ultrasonik akan diserap oleh

tekstil dan busa.

Gambar 2.2 Prinsip Kerja Sensor Ultrasonik


https://4.bp.blogspot.com/-g4VbXwvE-sc/WEXwaQeCwLI/AAAAAAAAAFw/d_RAH5jit0U8LnckngqLdY3cYZd7td0DQCLcB/s1600/1.png

Besar amplitudo sinyal elekrik yang dihasilkan unit sensor penerima tergantung

dari jauh dekatnya objek yang dideteksi serta kualitas dari sensor pemancar dan

sensor penerima. Proses sensing yang dilakukan pada sensor ini menggunakan

metode pantulan untuk menghitung jarak antara sensor dengan obyek sasaran.

Jarak antara sensor tersebut dihitung dengan cara mengalikan setengah waktu

yang digunakan oleh sinyal ultrasonik dalam perjalanannya dari rangkaian Tx

sampai diterima oleh rangkaian Rx, dengan kecepatan rambat dari sinyal

ultrasonik tersebut pada media rambat yang digunakannya,yaitu udara.

Pembersihan ultrasonik memberikan banyak keuntungan:

Presisi

- Karena efisien menembus rongga dan celah, energi ultrasonik bisa bersih Jenis

bagian tak terbatas, sering satu-satunya metode pembersihan yang memenuhi

spesifikasi.

Kecepatan

- Lebih cepat dari metode pembersihan lainnya, sistem ultrasonik dengan cepat

menghilangkan tanah dan Kontaminasi, membersihkan seluruh rakitan tanpa

pembongkaran.

Konsistensi

- Apakah potongan yang harus dibersihkan itu sederhana atau kompleks,

besar atau kecil, ultrasonik Pembersihan menawarkan tingkat

konsistensi yang tak tertandingi.

2.3 Jenis-jenis Sensor Ultrasonik

2.3.1 Sensor Ultrasonik PING

Sensor ini memiliki frekuensi 40KHz, di produksi oleh parallax dan biasanya

digunakan untuk kontes robot cerdas. Kelebihan sensor ini adalah hanya

membutuhkan 1 sinyal (SIG) selain 5V dan Ground. Sensor ini mendeteksi jarak

dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik 40Khz selama 200 mikro sekon

kemudian mendeteksi pantulannya.

Sensor ini memancarkan gelombang ultrasonik sesuai dengan control dari

microcontroller. Spesifikasi sensor ultrasonik PING:1 Kisaran pengukuran 3 cm –


3 m2. Input trigger – positive TTL pulse, 2 us min, 5 us tipikal3. Echo hold off

750 us dari of trigger pulse4. Delay before next measurement 200 us5. Brust

indikator LED menampilkan aktivitas sensor gelombang ini melalui udara dengan

kecepatan 344 m/s kemudian mengenai obyek dan memantul kembali ke sensor.

Ping mengeluarkan pulsa output high pada pin SIG setelah memancarkan

gelombang ultrasonik dan setelah gelombang pantulan terdeteksi Ping akan

membuat output low pada pin SIG. Lebar pulsa High (tIN) akan sesuai dengan

lama waktu tempuh gelombang ultrasonik untuk 2x jarak ukur dengan obyek.

Maka jarak yang diukur ialah [(tIN s x 344 m/s) : 2] meter. Sistem minimal

mikrokontroller ATMega 8535 dan software basic stamp Editor diperlukan untuk

memprogram mikrokontroller dan mencoba sensor ini.

Keluaran dari pin SIG ini yang dihubungkan ke salah satu port di kit

mikrokontroller. Berikut contoh aplikasi sensor PING pada mikrokontroler BS2,

dimana pin SIG terhubung ke pa pin7, dan memberikan catu daya 5V dan ground.

fungsi SIG OUT untuk mentrigger ping, sedangkan fungsi SIG IN digunakan

untuk mengukur pulsa yang sesuai dengan jarak dari objek target.

2.3.2 Instalasi Sensor Ultrasonic PING

Sensor ultrasonic ping akan bekerja jika mendapat suplay tegangan sebesar 5 V

DC. Dimana tegangan 5 V DC dihubungkan dengan konektor Vcc dan ground

pada sensor. Untuk konektor SIG dapat dihubungkan dengan mikrokontroler.

Konektor SIG adalah sebagai control sensor ini dalam pendeteksian objek

sekaligus pembacaan jarak objek dengan sensor ini. Progamer dapat mensetting

sensor ini dengan jarak yang telah ditentukan sesuai dengan ring deteksi dari

sensor ultrasonic ping ini sesuai dengan kebutuhan penggunaan dari sensor

tersebut. Ketika sensor disetting jaraknya maka dengan jarak yang telah

ditentukanlah sensor akan bekerja dalam pendeteksian objek. Kisaran jarak yang

dapat di baca sensor ultrasonic ping ini adalah 3 cm sampai 3 m.Selain range jarak

antara 3 cm sampai 3 m yang mampu dideteksi oleh sensor ultrasonik ping, sudut

pancaran dari sensor jarak ultrasonic ping adalah dari 0 derajat sampai dengan 30

derajat.


Gambar 2.3 Sensor PING

2.3.3 Sensor Ultrasonik Devantech SRF04

Sensor jarak merupakan sensor yang wajib ada pada robot terkini. Devantech

SRF04 adalah salah satu sensor jarak yang paling banyak digunakan pada kontes

robot di indonesia selain ping Devantech. SRF04 ultrasonik range finder

memberikan informasi jarak dari kisaran 3 cm – 3 m. Harga sensor ini tidak lebih

dari Rp 360.000,00. Anda juga dapat membeli SRF05 yang harganya lebih murah

dibandingkan SRF04 dengan kualitas yang tidak jauh berbeda.

Kit ini sangat mudah untuk dirangkai dan membutuhkan sumber daya yang kecil

sekali, yang sangat ideal untuk aplikasi mobil robot pencari jarak ini bekerja

dengan cara memancarkan pulsa suara dengan kecepatan suara ( 0,9 ft/milidetik ).

Gambar 2.3 Sensor devantceh SRF04

2.3.4 Sensor Ultrasonik HC-SR04

Sensor ini merupakan sensor ultrasonik siap pakai, satu alat yang berfungsi

sebagai pengirim, penerima, dan pengontrol gelombang ultrasonik. Alat ini bisa


https://1.bp.blogspot.com/-VW3UBlPCAvI/WEXwaXzLbpI/AAAAAAAAAF0/rNSWRKEikLYScPj3-eb7vPfoI_BCVxCnwCEw/s1600/2.jpg

https://4.bp.blogspot.com/-I4dAzmwrwQk/WEXwaU3nx9I/AAAAAAAAAF4/GcDH_l810rET_8adW5fv6eOg1rGpdPrXACEw/s1600/3.jpg

digunakan untuk mengukur jarak benda dari 2cm - 4m dengan akurasi 3mm. Alat

ini memiliki 4 pin, pin Vcc, Gnd, Trigger, dan Echo. Pin Vcc untuk listrik positif

dan Gnd untuk ground-nya. Pin Trigger untuk trigger keluarnya sinyal dari sensor

dan pin Echo untuk menangkap sinyal pantul dari benda.

Gambar 2.3 sensor ultrasonik HC-SR04

Cara menggunakan alat ini yaitu: ketika kita memberikan tegangan positif pada

pin Trigger selama 10uS, maka sensor akan mengirimkan 8 step sinyal ultrasonik

dengan frekuensi 40kHz. Selanjutnya, sinyal akan diterima pada pin Echo. Untuk

mengukur jarak benda yang memantulkan sinyal tersebut, maka selisih waktu

ketika mengirim dan menerima sinyal digunakan untuk menentukan jarak benda

tersebut. Rumus untuk menghitungnya sudah saya sampaikan di atas.

Berikut adalah visualisasi dari sinyal yang dikirimkan oleh sensor HC-SR04.

Gambar 2.3 sistem pewaktu pada sensor HC-SR04


https://1.bp.blogspot.com/-yCv3vB4u6Pc/WEXwbKZL2GI/AAAAAAAAAGA/bQNegr5-mwEZa2p8XxFqBCfmZOWlc7wwACEw/s1600/4.jpg

https://2.bp.blogspot.com/-ODVuDAXCWYA/WEXwbCwialI/AAAAAAAAAGE/0ywKGCeBqiYLftNm4vPSBYckcvpQ05VaQCEw/s1600/5.jpg

2.3.5 Generator Ultrasonik

Generator ultrasonik mengubah ener listrik dari garis yang biasanya bergantian

Arus pada 50 atau 60Hz ke listrik Energi pada freque ultrasonik Ncy Hal ini

dilakukan dalam a Banyak cara oleh berbagai produsen peralatan. Generator

ultrasonik saat ini hampir semuanya digunakanTeknologi solid state Ada beberapa

inovasi yang relatif baru dalam teknologi generator ultrasonik yang mungkin

Meningkatkan efektivitas pembersihan ultrasonik peralatan. Ini termasuk Output

gelombang persegi, Perlahan atau cepat pulsing ul Energi trasonik dinyalakan dan

dimatikan dan Modulasi atau "sweeping" Frekuensi output generator di sekitar ce

Frekuensi operasi ntral Yang paling maju Generator ultrasonik memiliki ketentuan

untuk penyesuaian G berbagai parameter output untuk menyesuaikan Keluaran

energi ultrasonik untuk tugas itu.

Output gelombang persegi

Menerapkan gelombang persegi siGnal ke resu transduser ultrasonik Dalam

output akustik yang kaya Harmonik Hasilnya adalah sistem pembersihan multi

frekuensi yang bergetar secara simultan diBeberapa frekuensi yang merupakan

harmonisa fu Frekuensi ndamental Operasi multi frekuensi Menawarkan manfaat

dari semua frekuensi combin Di dalam tangki pembersih ultrasonik tunggal.

2.3.6 Spesifikasi sensor ultrasonik PING

1. Kisaran pengukuran 3 cm – 3 m

2. Input trigger – positive TTL pulse, 2 us min, 5 us tipikal

3. Echo hold off 750 us dari of trigger pulse

4. Delay before next measurement 200 us

5. Brust indikator LED menampilkan aktivitas sensor

2.4 Transduser

2.4.1 Pengertian Tranduser

Transducer adalah suatu peralatan / alat yang dapat mengubah suatu

besaran ke besaran lain, seperti besaran listrik, mekanik, kimia, optic

(radiasi) atau thermal (panas).


Gambar 2.4 Tranduser Elektronika

2.4.2 Fungsi Transduser

Mengkonversi energi listrik bergantian ke energi mekanik yang bergetar

untuk diproduksi

Gelombang tekanan positif dan negatif pada medium berair (1)

Transduser bergetar pada frekuensi resonan karena frekuensi tinggi

Sumber generator elektronik; Menginduksi vibrasi diafragma yang

diperkuat ,(Rentang frekuensi dari 20 sampai 80 kHz)

2.4.3 Klasifikasi transduser listrik

Transduser listrik dapat dibagi dalam dua katagori yaitu transduser pasif dan

transduser aktif.Transduser pasif bekerja berdasarkan prinsip pengontrolan energi,

transduser ini bekerjanyaatas dasar perubahan parameter listrik (resistansi,

induktansi atau kapasitansi), oleh karena itu supaya dapat bekerja diperlukan

penggerak atau sumber dari luar yang berbentuk energi listrik sekunder. Contoh:

pemakaian strain gauge digerakkan sumber listrik arus searah, LVDT

(transformator diferensial) digerakkan oleh sinyal gelombang pembawa, Contoh

lain: RTD (resistance thermal detector), Potensiometerdan NTC.

Transduser aktif adalah devais yang dapat membangkitkan sendiri, bekerja

menurut hukum kekekalan energi.Tranduser aktif dapat membangkitkan sinyal


output listrik yang ekuivalen tanpa adanya sumberenergi dari luar. Contoh: piezo

electric, termocouple, photovoltatic dan termistor.

Keuntungan transduser listrik meliputi:

a. Output listrik dapat diperkuat menurut keperluan.

b. Output dapat dilihat dan direkam secara jarak jauh, selain dapat dibaca

atau dilihat untuk beberapa transduser dapat diproses bersama-sama.

c. Output dapat diubah tergantung keperluan pemeragaan atau mengontrol

alat lain. Besarnya sinyal dapat dinyatakan dengan tegangan atau

arus.

Informasi frekuensi atau pulsa. Output yang sama dapat diubah menjadi

format digital, pemeragaan digital, pencetakan (print out) atau

penghitungan dalam proses (on-linecomputation). Karena output dapat

dimodifiksi atau diperkuatmaka sinyal output tersebut dapat direkam pada

osilograp perekam multichannel misalnya, pada transduser listrik yang

digunakan secara bersamaan.

d. Sinyal dapat dikondisikan atau dicampur untuk mendapatkan kombinasi

output dan transduser sejenis, seperti contohnya pada komputer on

line,atau

pada sistem kontrol adaptif.

e. Ukuran dan bentuk transduser dapat disesuaikan dengan rancangan

alat an

berat serta volume optimum.

f. Dimensi dan bentuk desain dapat dipilih agar tidak mengganggu sifat

yangdiukur seperti misalnya pada pengukuran turbulensi arus, ukuran

transduserdapat dibuat kecil sekali, ini akan menaikkan frekuensi natural

dan menjadilebih baik. Contohnya pada transduser piezo elektrik miniatur

yang digunakan untuk mengukur getaran.

2.4.4 Karakteristik Dasar Transduser

Transduser dirancang untuk meraba besaran ukur yang spesifik atau hanya

tanggap terhadap besaran ukur tertentu saja. Pemilihan karakteristik transduser


listrik dan mekanik sangat penting, untuk pemakain tertentu dalam instrumen

suatu penelitian perlu memperhatikan hal-hal sebagai berikut:

a. Kokoh (ruggedness) kemampuan untuk bertahan pada beban lebih,

denganpengamanproteksi beban lebihyang dapat mencegah pemakaian

beban lebih.

b. Linieritas, Kemampuan menghasilkan karakteristik input-output yang

simetris dan linier.

c. Kemampuan ulang, kemampuan menghasilkan sinyal output yang tepat

sama bilamengukur besaran ukur sama secara berulang dalam kondisi

lingkungan samapula.

d. Instrumentasi memuaskan, memberikan sinyal output analog yang

tinggi dengan perbandingan sinyal terhadap noise yang besar; dalam

banyak hal lebih disukaibesaran digital.

e. Stabilitas dan keandalan tinggi, kesalahan pengukuran minimum,

tidakterpengaruh temperatur, getaran dan variasi keadaan lingkungan.

f. Tanggapan dinamis (dynamic response) baik: Output dapat dipercaya

terhadapinput bila diambil sebagai fungsi waktu. Efek ini dianalisa

sebagai tanggapanfrekuensi.

g. Karakteristik mekanik yang baik dapat mempengaruhi unjuk kerja statis

kuasistatis dan keadaan dinamis.

h. Minimumkan noise yang bersatu dengan devais integrated,

minimumkan asimitri dan kerusakan lain.

Efek utamanya adalah :

1. Histerisis mekanik, mengakibatkan tanggapan elemen sensor yang tidak

sempurna, yang terjadi pada dimensi transduser strain. Sifat ini

bergantungpada bahan yang dipakai.

2. Kental atau merayap (creep): disebabkan karena adanya aliran kentalbahan

elemen sensor. Besarnya semakin naik bila beban naik dan temperatur

naik. Bahan yang mempunyai titik leleh rendah memperlihatkan harga

sifatmerayap/mengalir yang besar.


3. Sifat elastis yang tertinggal (after effect): Perubahan bentuk yang

masihberlanjut bila beban diberikan dengan konstan dan kalau beban

dilepas makabentuk secara perlahan-lahan akan kembali keasalnya, dan

hilang sisaperubahan bentuknya.

Gambar 2.4 Konstruksi Transducer Ultrasonic

Konstruksi transducer ultrasonic terdiri dari bagian utama yaitu elemen aktif,

dan wear plate (plat logam).

1. Element aktif dari transducer ultrasonic adalah piezoelectric yang

berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik dalam

bentuk gelombang suara ultrasonic. Piezoelectric yang digunakan dalam

transducer ultrasonic pada umumnya berbahan ceramic, akan tetapi untuk

aplikasi atau keperluan khusus yang membutuhkan performansi tinggi

elemen piezoelectric pada transducer ultrasonic ini dibuat dari bahan

polymer atau composite. Pada beberapa transducer selain element

piezoelectric juga ditambahkan backing yang berfungsi untuk

mengendalikan atau meredam getaran frekuensi ultrasonic dari element

aktif piezoelectric agar tidak tembus ke bagian belakang transducer,

sehingga pancaran energi ultrasonic hanya kedepan saja.

2. Wear plate (plat logam) dalam transducer ultrasonic berfungsi untuk

melindungi elemen piezoelectric pada saat transducer bekerja. Wear plate


http://elektronika-dasar.web.id/transducer-ultrasonic/

ini harus mampu bekerja pada getaran dengan frekuensi tinggi (frekuensi

ultrasonic) dan tahan terhadap korosi, karena transducer ultrasonic

sering digunakan pada perangkat tanpa pelindung (sensor dalam posisi

terbuka).

Dalam aplikasinya ada beberapa hal yang harus diketahui dari suatu transducer

ultrasonic.

2.5 Karakteristik Tekanan Bunyi

Gambar 2.5 Karakteristik Tekanan Bunyi

Karakteristik tekanan bunyi (Sound Pressure Level; SPL) pada

penggunaan transducer ultrasonic yang mengindikasikan volume dan daya

dari suara ultrasonic yang dihasilkan transducer. Secara matematis

tekanan bunyi (Sound Pressure Level; SPL) dapat diformulasikan sebagai

berikut.

Ket :

Dimana P : tekanan bunyi (Pa) dan


http://elektronika-dasar.web.id/transducer-ultrasonic/karakteristik-tekanan-bunyi-transducer-ultrasonic/

Po : referensi daya bunyi (20µPa)

2.6 Sensitivitas Penerimaan Transducer Ultrasonic

Gambar 2.6 Sensitivitas Penerimaan Transducer Ultrasonic

Sensitivitas penerimaan gelombang ultrasonic dari transducer ini akan

memepengaruhi performansi penggunaan sensor ultrasonic. Sensitivitas

transducer ultrasonic ini dapat diekpresikan dalam persamaan matematis

berikut.

Ket :

Dimana S : tegangan sensor (V) dan

So : referensi tegangan bunyi (V/Pa).

2.7 Magnetostrictive


http://elektronika-dasar.web.id/transducer-ultrasonic/sensitifitas-tekanan-bunyi-transducer-ultrasonic/

Magnetostrictive transduser menggunakan prinsip magnetostriction dimana

material tertentu Memperluas dan kontrak kapan Ditempatkan di altern Ating

medan magnet

Gambar 2.7 Magnetostrictive

Bergantian energi listrik dari Generator ultrasonik pertama kali diubah menjadi

alternating medan magnet melalui penggunaan kumparan kawat.Magnet bolak

lapangan kemudian digunakan untuk Menginduksi getaran mekanik pada

Frekuensi ultrasonik dalam strip resonan nikel atau lainnya Bahan

magnetostrictive yang menempel pada permukaan menjadi bergetar. Karena

Bahan magnetostrictive berperilaku identik dengan ma Bidang gnetic baik po

Kecenderungan, frekuensi Energi listrik yang diaplikasikan pada transduc Er

adalah 1/2 dari frekuensi keluaran yang diinginkan. Transduser magnetik pertama

kali memasok a Sumber kuat getaran ultrasonik untuk tinggi Aplikasi daya seperti

pembersihan ultrasonik.

Karena kendala mekanis yang melekat pada Ukuran fisik perangkat keras dan juga

Listrik dan komplikasi magnetik, daya tinggi Transduser magnetostrictive Ers

jarang beroperasi di Frekuensi jauh di atas 20 kilohertz. Piezoelectri C transduser,


di sisi lain, dapat dengan mudah Beroperasi dengan baik ke dalam kisaran

megahertz.

Transduser magnetik adalah genelary Kurang efisien Daripada piezoelectri

mereka C rekan-rekan Ini Terutama disebabkan oleh fakta bahwa Transduser

magnetostrictive kembali Mengikuti konversi energi ganda Dari listrik ke

magnetik dan kemudian dari magnetik Untuk mekanik Beberapa effi

Ketergantungan hilang di masing-masing konversi. Histeresis magnetik Ffects

juga mengurangi efisiensi magnetostrictive Transduser

2.8 Piezoelectric

Transduser piezoelektrik berubahbAlternating energi listrik di Dengan energi

mekanis Melalui penggunaan efek piezoelektrik di mana H bahan tertentu chan

Dimensi ge bila a Muatan listrik diterapkan pada mereka.

Gambar 2.8 Piezoelectric

Energi listrik pada frekuensi ultrasonik adalah Dipasok ke transduser oleh

ultrasonik generator. Energi listrik ini diterapkan Elemen piezoelektrik Di

transduser yang mana bergetar. Getaran ini diperkuat oleh reso Massa transduser

dan diarahkan ke dalam Cairan melalui pl Makan. Piezoelectri awal C transduser

digunakan Seperti piezoelektrik Bahan seperti kristal kuarsa alami Dan barium


titanat yang rapuh dan Tidak stabil Piezoele awal Transduser ctric adalah, oleh

karena itu, tidak bisa diandalkan. Transduser hari ini Menggabungkan lebih kuat,

lebih efisien Ent dan keramik pi yang sangat stabil Bahan ezoelektrik yang

Berkembang sebagai hasil usaha AS Angkatan Laut dan penelitiannya

mengembangkan sonar maju Transponder di tahun 1940an.Sebagian besar

transduser digunakan saat ini untuk pembersihan ultrasonik Memanfaatkan efek

piezoelektrik

Radiasi Pancaran Gelombang Ultrasonic

Yang dimaksud dengan radiasi pancaran adalah sudut pancaran dari

gelombang ultrasonic yang dihasilkan transducer ultrasonic. Hal ini perlu

diperhatikan karena akan mempengaruhi kulitas penerimaan dan pancaran

dari transducer ultrasonic. Ada beberapa transducer ultrasonic yang

dilengkapi horn untuk memfokuskan pancaran gelombang ultrasonic,

sehingga performasi pancaran gelombang utrasonic dari transducer lebih

optimal.

2.9 ATmega328

2.9.1 Konfigurasi Pin ATmega328

ATMega328 merupakan mikrokontroler keluarga AVR 8 bit. Beberapa

tipe mikrokontroler yang sama dengan ATMega8 ini antara lain

ATMega8535, ATMega16, ATMega32, ATmega328, yang membedakan

antara mikrokontroler antara lain adalah, ukuran memori, banyaknya

GPIO (pin input/output), peripherial (USART, timer, counter, dll). Dari

segi ukuran fisik, ATMega328 memiliki ukuran fisik lebih kecil

dibandingkan dengan beberapa mikrokontroler diatas. Namun untuk segi

memori dan periperial lainnya ATMega328 tidak kalah dengan yang

lainnya karena ukuran memori dan periperialnya relatif sama dengan

ATMega8535, ATMega32, hanya saja jumlah GPIO lebih sedikit

dibandingkan mikrokontroler diatas.


Gambar 2.9 Pin Mikrokontroler Atmega328

2.9.2 Fitur ATmega328

ATMega328 adalah mikrokontroler keluaran dari atmel yang mempunyai

arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang mana setiap

proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed

Instruction Set Computer). Mikrokontroler ini memiliki beberapa fitur

antara lain:

1. Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only

Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanen

karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya

dimatikan.

2. Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.

3. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse

Width Modulation) output.

4. 32 x 8-bit register serba guna.

5. Dengan clock 16 MHz kecepatan mencapai 16 MIPS.

6. 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang

menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.

7. 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus

clock.


http://4.bp.blogspot.com/-CaW5Z7RFJBI/UwqK-RqpcFI/AAAAAAAAABs/0D2jwPa57Ig/s1600/1.jpg

Gambar 2.9 Arduino UNO R3 ATmega328

Board Arduino Unomemiliki fitur-fitur baru sebagai berikut :

1,0 pinout: tambah SDA dan SCL pin yang dekat ke pin aref dan dua pin

baru lainnya ditempatkan dekat ke pin RESET, dengan IO REF yang

memungkinkan sebagai bufferuntuk beradaptasi dengan tegangan yang

disediakan dari board sistem.

Pengembangannya, sistem akan lebih kompatibel dengan Prosesor yang

menggunakan AVR, yang beroperasi dengan 5V dan dengan Arduino

Karena yang beroperasidengan 3.3V.

Yang kedua adalah pin tidak terhubung, yang disediakan untuk tujuan

pengembangannya.


http://4.bp.blogspot.com/-b8LyQnTU49w/VZocqUAjDXI/AAAAAAAAJTc/ypgybI4YCTo/s1600/ArduinoUno_R3_Front.jpg

Tabel 2.9 Arduino Uno

2.10 Catu Daya

Uno Arduino dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu

daya eksternal. Sumber listrik dipilih secara otomatis. Eksternal (non-

USB) daya dapat datang baik dari AC-DC adaptor ataubaterai. Adaptor ini

dapat dihubungkan dengan cara menghubungkannya plugpusat-positif

2.1mm ke dalam board colokan listrik. Lead dari baterai dapat

dimasukkan ke dalam headerpin Gnd dan Vin dari konektor Power.

Board dapat beroperasi pada pasokan daya dari 6 - 20 volt. Jika diberikan

dengan kurang dari 7V, bagaimanapun, pin 5V dapat menyuplai kurang

dari 5 volt dan boardmungkin tidak stabil. Jika menggunakan lebih dari

12V, regulator tegangan bisa panas dan merusak board. Rentang yang

dianjurkan adalah 7 - 12 volt.

Pin catu daya adalah sebagai berikut:

VIN. Tegangan input ke board Arduino ketika menggunakan sumber daya

eksternal (sebagai lawan dari 5 volt dari koneksi USB atau sumber daya

lainnya diatur). Anda dapat menyediakan tegangan melalui pin ini, atau,

jika memasok tegangan melalui colokan listrik, mengaksesnya melalui pin

ini.


5V. Catu daya diatur digunakan untuk daya mikrokontroler dan

komponen lainnya di board. Hal ini dapat terjadi baik dari VIN melalui

regulator on-board, atau diberikan oleh USB .

3,3 volt pasokan yang dihasilkan oleh regulator on-board. Menarik arus

maksimum adalah 50 mA.

GND

1. Memory

ATmega328 ini memiliki 32 KB dengan 0,5 KB digunakan untuk loading file.

Ia juga memiliki 2 KB dari SRAM dan 1 KB dari EEPROM

2. Input & Output

Masing-masing dari 14 pin digital pada Uno dapat digunakan sebagai input

atau output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan

digitalRead(). Mereka beroperasi di 5 volt. Setiap pin dapat memberikan atau

menerima maksimum 40 mA dan memiliki resistor pull-up internal dari 20-50

KΩ. Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus:

Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima(RX) dan

mengirimkan (TX) data TTL serial. Pin ini terhubung ke pin yang

sesuai dari chip ATmega8U2 USB-to-Serial TTL.

Eksternal Interupsi: 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu

interupsi pada nilai yang rendah, tepi naik atau jatuh, atau perubahan

nilai. Lihat attachInterrupt () fungsi untuk rincian.

PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Menyediakan 8-bit output PWM dengan

analogWrite () fungsi.

SPI: 10 (SS), 11 (mosi), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mendukung

komunikasi SPI menggunakan perpustakaan SPI.

LED: 13. Ada built-in LED terhubung ke pin digital 13. Ketika pin

adalah nilai TINGGI, LED menyala, ketika pin adalah RENDAH, itu

off.


Uno memiliki 6 input analog, diberi label A0 melalui A5, masing-masing

menyediakan 10 bit resolusi yaitu 1024 nilai yang berbeda. Secara default

sistem mengukur dari tanah sampai 5 volt.

TWI: A4 atau SDA pin dan A5 atau SCL pin. Mendukung komunikasi

TWI

Aref. Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan

analog Reference().

Reset.

3. Komunikasi

Uno Arduino memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan

komputer, Arduino lain, atau mikrokontroler lain. ATmega328 ini

menyediakan UART TTL (5V) komunikasi serial, yang tersedia pada pin

digital 0 (RX) dan 1 (TX). Sebuah ATmega16U2 pada saluran boardini

komunikasi serial melalui USB dan muncul sebagai com port virtual

untuk perangkat lunak pada komputer. FirmwareArduino menggunakan

USB driver standar COM, dan tidak ada drivereksternal yang dibutuhkan.

Namun, pada Windows, file. Inf diperlukan. Perangkat lunak Arduino

termasuk monitor serial yang memungkinkan data sederhana yang akan

dikirim ke board Arduino. RX dan TX LED di boardakan berkedip

ketika data sedang dikirim melalui chip USB-to-serial dan koneksi USB

ke komputer. ATmega328 ini juga mendukung komunikasi I2C (TWI)

dan SPI. Fungsi ini digunakan untuk melakukan komunikasi inteface pada

sistem.

4. Komunikasi

Uno Arduino memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan

komputer, Arduino lain, atau mikrokontroler lain. ATmega328 ini

menyediakan UART TTL (5V) komunikasi serial, yang tersedia pada pin

digital 0 (RX) dan 1 (TX). Sebuah ATmega16U2 pada saluran boardini


komunikasi serial melalui USB dan muncul sebagai com port virtual

untuk perangkat lunak pada komputer. Firmware Arduino menggunakan

USB driverstandar COM, dan tidak ada drivereksternal yang dibutuhkan.

Namun, pada Windows, file. Inf diperlukan. Perangkat lunak Arduino

termasuk monitor serial yang memungkinkan data sederhana yang akan

dikirim ke boardArduino. RX dan TX LED di boardakan berkedip ketika

data sedang dikirim melalui chip USB-to-serial dan koneksi USB ke

komputer. ATmega328 ini juga mendukung komunikasi I2C (TWI) dan

SPI. Sistem dapat menggunakan perangkat lunak FLIP Atmel (Windows)

atau programmer DFU (Mac OS X dan Linux) untuk memuat

firmwarebaru. Atau Anda dapat menggunakan header ISP dengan

programmer eksternal.

5. Perangkat Lunak (Arduino IDE)

Lingkungan open-source Arduinomemudahkan untuk menulis kode dan

meng-uploadke board Arduino. Ini berjalan pada Windows, Mac OS X,

dan Linux. Berdasarkan Pengolahan, avr-gcc, dan perangkat lunak sumber

terbuka lainnya.

Gambar 2.10 Tampilan Framework Arduino UNO


6. Otomatis Software Reset

Tombol reset Uno Arduino dirancang untuk menjalankan program yang

tersimpan didalam mikrokontroller dariawal. Tombol reset terhubung ke

Atmega328 melalui kapasitor 100nf. Setelah tombol reset ditekan cukup lama

untuk me-reset chip, software IDEArduino dapat juga berfungsi untuk meng-

uploadprogram dengan hanya menekan tombol uploaddi software IDEArduino.

7. Modul SD Card

SD Card Board untuk kartu SD standar. Hal ini memungkinkan sistem untuk

menambahkan penyimpanan dan data logging untuk penyimpanan data sistem,

sehingga data-data yang dihasilkan dari sistem yang kita buat dapat secara

otomatis tersimpan dalam memory ini.

Gambar 2.10 Modul SD-Card

Spesifikasi Modul SD-Card:

Board untuk standar kartu SD dan Micro SD (TF) kartu

Berisi tombol untuk memilih slot kartu flash

Dudukan langsung pada Arduino Uno.

2.11 Aspek Macroscoopik Dari Kebersihan

Kebersihan, secara umum, terdiri dari kontaminan permanen dari substrat, yang

secara permanen menghilangkan kontaminan,mungkin permukaan benda apapun.

Untuk melakukan pembersihan, harus melakukan pekerjaan untuk menghapus

kontaminan, melanggar ikatan kimia dan mengatasi kekuatan daya tarik listrik dan


Van der Waals, dan pastikan bahwa pemindahan ini bersifat permanen, mencegah

daya tarik menarik listrik kembali.

Oleh karena itu, pembersihan substrat bukanlah tugas yang mudah, terutama jika

yang dibutuhkan tingkat kebersihannya tinggi, kontaminannya bersifat kimiawi,

objek yang harus dibersihkan memiliki ceruk dan rongga atau tidak bisa

mengalami abrasi kimia atau mekanis.

Dalam sistem pembersihan dengan ultrasound, yang melakukan

pembersihan menghilangkan kontaminan dan penahanan mereka jauh dari

substrat (biasanya dengan chemicalhelp) adalah dua fenomena propagasi

suara dengan intensitas tinggi: Cavitation dan momentum transfer.

Perilaku makroskopis fenomena ini

Dalam proses pembersihan adalah sebagai berikut :

Meningkatkan dispersi dan pelarutan film padat dan cairan

Erosi

Kelelahan dan kerusakan lapisan kontaminan

Pelepasan gelembung udara dari lubang dan alur kecil

2.11.1 Dispersi dan peningkatan pembubaran solidfilms dan cairan

Kondisi awal dan berevolusi substrat yang direndam dalam bahan kimia

statis mandi. Karena aksi bak mandi hanya terjadi di antarmuka, melalui

pembubaran, saat mandi bereaksi dengan kontaminan membentuk lapisan

jenuh, yang menyebabkan laju disolusi berkurang atau bahkan stagnasi

proses, membuat tindakan mekanis penting. Bila objek yang akan

dibersihkan memiliki geometri yang kompleks,dengan rongga dan celah-

celah, sering kali agitasi mekanis yang dihasilkan oleh gelembung udara,

baling-baling atau pengaduk tidak cukup, membutuhkan penggunaan

ultrasound.


Gambar 2.11 Kondisi awal dan berevolusi dari sistem pembersihan

dimana substrat harus dibersihkan dan pembersih kimia bersifat statis.

Erosi

Di antara segudang kontaminan, kita memiliki inerts kimia, yang paling

sulit

untuk menghapus karena kebutuhan untuk menggunakan tindakan

mekanis yang kuat. Untuk aplikasi ini, Sistem pembersihan ultrasonik

sangat sesuai karena erosi yang dihasilkan oleh kavitasi,menghindari

kontak langsung objek yang harus dibersihkan dengan sikat atau agen

fisik eksternal lainnya.

2.11.2 Penghapusan Kontaminan Berlapis Dan Gelembung Udara

Dalam propagasinya, gelombang ultrasonik menghasilkan ekspansi dan

kontraksi gelembung udaray ang mungkin terjebak dalam lubang dan

rongga, sering kali mencegah pembersihan benda secara menyeluruh

dengan cara menghalangi

akses pembersih kimia. Siklus ini menyebabkan kelelahan kontaminan

berlapis dan memudahkannya penghilangan gelembung yang terjebak oleh

tegangan permukaan (selama ekspansi, volume meningkat, dan

Akibatnya, gaya apung yang menghilangkan gelembung)


Gambar 2.11 Fenomena kavitasi dan Momentum transfer

Memaksimalkan Proses Pembersihan Ultrasonik

Parameter Proses

Aplikasi pembersihan ultrasonik yang efektif memerlukan pertimbangan sejumlah

Parameter. Sementara waktu, suhu dan kimia tetap penting dalam pembersihan

ultrasonik Berada dalam teknologi pembersihan lainnyaAda faktor lain yang mu

Harus dipertimbangkan untuk memaksimalkan Efektivitas prosesnya. Yang

terpenting adalah variabel-variabel yang mempengaruhi intensitas Kavitasi

ultrasonik dalam cairan.

Memaksimalkan Kavitasi

Memaksimalkan kavitasi cairan pembersih tersebut Jelas sangat penting bagi

keberhasilan Proses pembersihan ultrasonik. Beberapa vaRiables mempengaruhi

cavitasi Intensitas Suhu adalah paramete tunggal yang paling penting untuk

dipertimbangkan dalam memaksimalkan kavitasi intensitas. Ini karena begitu

banyak sifat cair Es yang mempengaruhi intensitas kavitasi terkait dengan suhu.

Perubahan suhu menghasilkan perubahan viskositas,Kelarutan gas di Cairan, laju

difusi gas terlarut di cair, dan tekanan uap, yang semuanya mempengaruhi

Intensitas kavitasi. Di murni efek kavitasinya Dimaksimalkan sekitar 160 ° F.


Viskositas cairan harus Diminimalkan untuk maximuM kavitasi efek Cairan

kental adalah Lamban dan tidak bisa merespon dengan cepat Cukup untuk

membentuk gelembung kavitasi dan ledakan kekerasan. Itu Viskositas

kebanyakan cairan adalah dikurangi sebagai suhu meningkat.

2.11.3 Sistem Pembersihan Ultrasonic

Komponen dasar sebuah bank transduser ultrasonik dipasang pada

diafragma yang memancar, sebuah listrik Generator, dan tangki diisi

larutan berair.

Pembersih ultrasonik hanyalah tangki logam (stainless steel) yang

memiliki transduser piezo-keramik yang terikat ke bagian bawah atau

samping. Transdusernya adalah digabungkan ke generator ultrasonik.

Gambar 2.11 Tangki pembersihan ultrasonik

2.12 Ultrasonic Cleaner


2.12.1 Prinsip Ultrasonic Cleaner

Energi listrik frekuensi tinggi diubah menjadi gelombang ultrasuara

dengan menggunakan randuser T ultrasonik, yang terikat pada basis S. S.

Air Tank.

Gelombang suara frekuensi tinggi ini menciptakan banyak Bubuk Vakum

Mikroskopik yang tak terhitung jumlahnya, yang dengan cepat

berkembang dan runtuh. Fenomena ini adalah KAVITASI. Gelembung ini

bertindak seperti sikat kecepatan tinggi miniatur, menggerakkan cairan ke

semua bukaan dan relung menit dari Objek yang terbenam di cair.

Penggosokan Cavitation yang intens membersihkan semua kotoran dan

tanah dari benda yang direndam dan benda dibersihkan dengan sempurna.

Benda yang rumit bisa jadi dibersihkan dengan pembongkaran lengkap

atau sedikit.

2.12.2 Karakteristik Proses Pembersihan Ultrasonic Cleaner

Ultrasonic Cleaner menggunakan gelembung kavitasi yang disebabkan

oleh tekanan frekuensi tinggi gelombang (suara) yang merangsang cairan.

Rangsangan menghasilkan kekuatan tinggi pada kootoran yang melekat

pada substrat seperti logam, plastik, kaca, karet, dan keramik. Rangsangan

ini juga menembus lubang buta, retak, dan wadahnya. Tujuannya adalah

untuk benar-benar menghapus semua jejak kotoran yang erat melekat atau

tertanam pada permukaan benda padat. Air atau pelarut lain dapat

digunakan, tergantung pada jenis kotoran dan benda yang dibersihkan.

Kotoran dapat mencakup debu, minyak, pigmen, karat, minyak, ganggang,

jamur, bakteri, kapur skala, senyawa polishing, bahan fluks, sidik jari, lilin

jelaga dan bahan pelepas cetakan, kotoran biologis seperti darah, dan

sebagainya. Ultrasonic Cleaner dapat digunakan untuk berbagai macam

bentuk benda, ukuran dan bahan, dan tidak memerlukan bagian yang akan

dibongkar sebelum pembersihan. Objek tidak boleh menempel dibagian

bawah alat ini selama proses pembersihan , karena akan menghambat

kavitasi yang akan membersihkan bagian dari objek yang tidak

bersentuhan dengan air.


Dalam Ultrasonic Cleaner, obyek yang akan dibersihkan ditempatkan

dalam wadah yang berisi solusi yang cocok (dalam larutan berair atau

organik, tergantung pada aplikasi). Dalam pembersih air, bahan kimia

yang ditambahkan adalah surfaktan (misalnya deterjen laundry) yang

memecah tegangan permukaan dasar air. Ultrasound menghasilkan

transduser dibangun ke dalam wadah, atau diturunkan ke dalam cairan,

menghasilkan gelombang ultrasonik dalam cairan dengan mengubah

ukuran dalam reaksi dengan sinyal listrik berosilasi pada frekuensi

ultrasonik. Hal ini menciptakan gelombang kompresi dalam cairan dari

tangki yang „merobek‟ cairan terpisah, meninggalkan jutaan mikroskopis

„void‟ atau „gelembung vakum parsial‟ (kavitasi). Gelembung ini runtuh

dengan energi yang sangat besar, suhu dan tekanan pada urutan 5.000 K

dan 20.000 lbs per inci persegi dicapai. Namun, mereka begitu kecil,

yang mereka lakukan tidak lebih dari membersihkan dan menghilangkan

kotoran dari permukaan benda yang dibersihkan . Semakin tinggi

frekuensi, semakin kecil node antara titik kavitasi, yang memungkinkan

untuk membersihkan detail yang lebih rumit.Transduser ultrasonik

menunjukkan ~ 20 kHz dan 40 kHz ~ susunan. Unsur-unsur aktif (dekat

bagian atas) adalah dua cincin timbal zirkonat titanat, yang melesat ke

tanduk penghubung aluminium.

Jenis utama dari sistem pembersihan dapat dibagi menjadi 8 kelompok:

1. Alkaline

2. Dengan pelarut

3. Dengan emulsi

4. Dengan mandi garam cair

5. Ultrasonik

6. AC id

7. Mekanika

8. Dengan pengawetan

Pemilihan sistem pembersihan biasanya ditentukan oleh variabel berikut :

Sifat kontaminan


Sifat benda yang harus dibersihkan

Tingkat kebersihan yang dibutuhkan

Geometri dari benda yang harus dibersihkan

Kuantitas dan frekuensi

Kebutuhan proses otomatis

Batasan dan standar lingkungan

Biaya dan anggaran tersedia

Teknologi pembersihan ultrasonik menggunakan kavitasi dan momentum transfer,

yang diinduksi.Fenomena oleh perambatan gelombang akustik dengan intensitas

tinggi, dengan frekuensi di atas manusia. Batas yang dapat didengar (kurang lebih

18 kHz) di media cair.Ini adalah metode non-abrasif yang paling efisien Untuk

pembersihan dan tidak menggunakan pembubaran kimia dari substrat. Terkait

dengan metode lain sebagai pembersih alkali, asam atau emulsi, pembersihan

ultrasonik mampu mengeluarkan lebih banyak kompleks.

Kontaminan tanpa mengorbankan integritas atau merusak permukaan yang sedang

dibersihkan.Terutama efektif dalam membersihkan benda-benda dengan rongga,

lubang dan ceruk.Saat ini banyak digunakan di industri pengerjaan logam,

otomotif, dirgantara dan optik, untuk menghilangkan logam dan lemak.


Gambar 2.12 Sistem Industri Yang Khas Untuk Pembersihan Ultrasonik Dengan

Dua Tangki Pembersih

Tabel 2.12 Perbandingan Antara Proses Pembersihan Utama Yang Digunakan

Pada Industri Pengerjaan Logam.

Bagian-bagian Ultrasonic cleaner memiliki bagian-bagian sebagai berikut:

1. Bak cuci yang dilengkapi keranjang, penutup, dan katup pembuangan air,

pada bak cuci terdapat tombol pengatur waktu, tombol start/stop, lampu

displai untuk waktu, dan kabel listrik untuk menghubungkan jaringan

elektroni pada bak cuci dengan regulator tegangan listrik.


2. Jaringan elektronik pengubah energi listrik menjadi getaran; bagian ini

terdapat disalah satu bagian badan alat, berfungsi untuk mengubah energi

listrik yang diberikan pada alat ini menjadi getaran dengan frekuensi

sangat tinggi.

3. Regulator tegangan listrik, merupakan pelengkap alat “ultra sonic cleaner”

yang berfungsi untuk mengubah arus listrik dua arah dengan tegangan

220-240 volt menjadi arus listrik dua arah dengan tegangan 100 volt.

Bagian ini sangat penting untuk menjalankan “ultra sonic cleaner” karena

alat ini dibuat dan diperuntukkan bagi pengguna di Jepang yang memiliki

arus listrik dengan tegangan 100 volt.

Cara pemakaian Ultrasonic Cleanser

1. Memastikan bak dalam keadaan bersih dan katup air tertutup;

2. Mengisi bak dengan air kran hingga mencapai batas yang ada di dalam

bak;

3. Menambahkan deterjen netral sebanyak ± 2 sendok makan;

4. Memasukkan peralatan yang akan dicuci ke dalam keranjang, kemudian

memasukkan keranjang dan peralatan yang ada di dalamnya ke dalam bak;

5. Menghubungkan kabel listrik ke sumber listrik;

6. Mengatur waktu pencucian selama ± 20 menit tergantung dari tingkat

kekotoran alat yang dicuci;

7. Menekan tombol “start”. Pencucian akan berlangsung selama waktu yang

kita tentukan. Setelah waktu pencucian selesai getaran akan berhenti.

Aplikasi

1. Industri : Semi-Konduktor, Komponen Elektronik, Berharga

Bagian & mekanisme

2. Kedokteran : Gigi & Instrumen Bedah.

3. Optik : Kacamata, Bingkai Tontonan, Lensa

4. Perhiasan : Untuk semua jenis perhiasan, Batu Mulia dll

5. Laboratorium : Untuk Barang pecah belah, Filter Pembersihan & HPLC

Mobile


Memilih Solusi Pembersihan dan Solusi Pembersihan

Analisis aplikasi harus dilakukan pada bagian-bagian yang harus dibersihkan

sebelum membeli ultrasonik sistem. Analisis ini harus mempertimbangkan bahan

konstruksi, jumlah bagian, tanah untuk Dihilangkan,dan keduanya berair

dan pendekatan pembersihan pelarut. Langkah ini sangat penting untuk

memastikan ultrasonik yang tepat dengan sistem pembersihan disediakan.

Sistem pembersih ultrasonik dirancang untuk digunakan secara khusus dengan

yang tertentu larutan pembersih.

Sistem berair biasanya terdiri dari tangki terbuka yang memungkinkan bagian

dibenamkan, dan kompleks sistem mungkin terdiri beberapa tangki recirculating

Sistem pompa dan saringan, tahap bilas dan pengeringan serta Aksesoris lainnya.


BAB 3 PERANCANGAN SISTEM

3.1 Diagram Blok

Diagram merupakan pernyataan hubungan yang berurutan dari

satu atau lebih komponen yang memiliki kesatuan kerja tersendiri, dan

setiap blok komponen mempengaruhi komponen yang lainnya. Diagram

blok merupakan salah satu cara yang paling sederhana untuk menjelaskan

cara kerja dari suatu sistem. Dengan diagram blok kita dapat menganalisa

cara kerja rangkaian dan merancang hardware yang akan dibuat secara

umum. Adapun diagram blok sistem yang dirancang seperti yang

diperlihatkan pada gambar 3.1.

3.1 Diagram Blok Kerja Sistem

Cara Kerja Blok Diagram

1. Pertama power supplay menyuplay tegangan ke semua rangakaian

sebelum menjalankan alat

2. chamber harus terisi dengan air terlebih dahulu.


3. kemudian pilih timer sebagai pewaktu pembersihan kemudian

pemilihan mode pembersihan disini ada dua pemilihan mode yaitu

mode low dan high ,

4. setelah itu AVR akan memproses inputan yang berjutuan untuk

memerintahkan untuk bekerjan lalu mendraiver rangkaian pembangkit

frekuensi untuk bekerja. frekuensi disini berfungsi sebagai pemicu agar

dapat memberikan inputan yang dibutuhkan oleh transduser agar

dapatbekerja sehingga ultrasound transduser bekerja dengan cara

mengeluarkangetaran/vibrasi ,sehingga menghasilkan gelembung

ultrasound yang berfungsi untuk memecah partikel atau kotoran yang

menempel pada obyek,

5. lcd character disini berfungsi untuk menampilkan timer dan pemilihan

timer dan digunakan untuk pemilihan frekuensi.


3.2 FLOWCHART

Cara Kerja diagram alir

Mikrocontroler sebelumnya akan melakukan proses initialisasi LCD, selanjutnya

kita melakukan setting timer ada dua pilihan timer yaitu 5 dan 10 menit setelah

selesai melakukan pemilihan timer selanjutnya melakukan pemilihan pemilihan

mode, ada dua mode pembersihan yaitu mode low dan mode high kemudian tekan

enter driver on proses pembersihan berjalan sesuai settingan ketika timer sudah

tercapai timer off transduser off proses pembersihaan selesai.


BAB 4 PENGUJIAN ALAT

4.1 Perancangan Penelitian

Rancangan penelitian model alat ini menggunakan metode pre-eksperimental

dengan jenis penelitian After Only Design. Pada rancangan ini, peneliti hanya

melihat hasil tanpa mengukur keadaan sebelumnya. Tetapi disini sudah ada

kelompok control, walaupun tidak dilakukan rendomisasi. Kelemahan dari

rancangan ini adalah tidak tahu keadaan awalnya, sehingga hasil yang didapat

sulit disimpulkan.

4.2 Hasil Percobaan

4.2.1 Hasil Percobaan

Pengambilan data dengan cara menyesuaikan settingan Frekuensi

Objek yang dibersihkan :

1.Cincin

Frekuensi : 20 kHz

Tabel 4.2 hasil pengukuran

t

(detik)

Hasil Benda

yang Di

Bersihkan

60 kotor

120 kotor

180 kotor

Frekuensi : 30 Khz

Tabel hasil pengukuran

t

(detik)

Hasil Benda

yang Di

Bersihkan

60 kotor

120 kotor

180 kotor


Frekuensi : 40 Khz


t

(detik)

Hasil Benda

yang Di

Bersihkan

60 Sedikit bersih

120 Sedikit bersih

180 Sedikit bersih

Frekuensi : 50 Khz


t

(detik)

Hasil Benda

yang Di

Bersihkan

60 bersih

120 bersih

180 bersih

2.Kacamata

Frekuensi : 20 Khz


t

(detik)

Hasil Benda

yang Di

Bersihkan

60 kotor

120 kotor

180 kotor


Frekuensi : 30 Khz


t

(detik)

Hasil Benda

yang Di

Bersihkan

60 kotor

120 kotor

180 kotor

Frekuensi : 40 Khz


t

(detik)

Hasil Benda yang Di

Bersihkan

60 Sedikit bersih

120 Sedikit bersih

180 Sedikit bersih

Frekuensi : 50 Khz


t

(detik)

Hasil Benda yang Di

Bersihkan

60 bersih

120 bersih

180 bersih


BAB 5 PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarakan hasil perencanaan, pembuatan modul, penulisan dan analisa data

dapat disimpulkan sebagai berikut ini:

1. Dari hasil pengujian alat,dapat disimpulkan bahwa rata-rata hasil

pengukuran kebersihan objek yang di uji adalah pada frekuensi 50 kHz

dan dengan waktu 180 detik.

2. Vibrasi yang dihaslkaan oleh transduser dapat melunturkan kotoran yang

menempel pada instrument.

5.2 Saran

Penelitian ini dapat dikembangkan:

1. Dapat ditambahkan pembuangan air dan sirkulasi air otomatis

2. Dapat ditambahkan heater agar kotoran yang sulit dibersihkan mudah

terangkat


DAFTAR PUSTAKA

Malvino,Albert Paul.2003.Prinsip-Prinsop Elektronika. Jakarta: SalembaTeknika

Tulisanterkini “Ultrasonic” 29 Juni 2017

Bhisop, Owen. 2004. Dasar-dasar Elektronika. Jakarta: Erlangga

Budiharto, Widodo. 2005. Panduan Lengkap Belajar Mikrokontrorel

Perancangan Sistem

http://tulisanterkini.com/artikel/biologi/1408-ultrasonic-cleaner-usc.html

Elektronika-dasar “ Tranducer “ 30 Juni 2017


mrc.magicnet “ Ultrasonic Cleaning” 3 Juli 2017

http://mrc.magicnet.co.il/data/MagicNetFiles/General//Ultrasonic20Cleaning.pdf


http://tulisanterkini.com/artikel/biologi/1408-ultrasonic-cleaner-usc.html


http://mrc.magicnet.co.il/data/MagicNetFiles/General/Ultrasonic20Cleaning.pd

LAMPIRAN


Kinerja Sistem Keseluruhan


Gambar Alat


rancang bangun mesin pembersih memanfaatkan …

Documents