Time Grapher Berbasis Pengendali Mikro

Oleh

Budi Susanto

NIM : 612006013

Skripsi

Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh

Gelar Sarjana Teknik Elektro

Konsentrasi Teknik Elektronika

Fakultas Teknik Elektronika Dan Komputer

Universitas Kristen Satya Wacana

Salatiga

Januari 2014

INTISARI

Pada skripsi ini dirancang Time Grapher Berbasis Pengendali Mikro yang digunakan

untuk mengukur akurasi arloji mekanik, yang dapat digunakan untuk mengurangi arloji-arloji

yang mesinnya sudah berantakan tapi dijual dengan deskripsi "mesin berjalan normal". Dalam

perancangannya alat ini terdiri dari penguat mikrofon, rangkaian notch filter, komparator dan

transistor sebagai saklar dan accelerometer yang akan diolah oleh mikrokontroler.

Penguat mikrofon digunakan untuk menguatkan sinyal dari mikrofon yang masih lemah.

rangkaian notch filter digunakan untuk meredam sinyal noise dari jala – jala PLN sebesar 50Hz.

Komparator digunakan untuk mengubah sinyal menjadi pulsa kotak yang dapat diolah oleh

mikrokontroler. Transistor sebagai saklar digunakan untuk menjembatani perbedaan level

tegangan antara op-amp dengan mikrokontroler. Accelerometer digunakan untuk mengetahui

posisi arloji mekanik.

Alat ini dapat menampilkan data yang telah diproses, grafik hasil pengukuran beat error

(mili second) terhadap waktu, nilai ralat waktu (second/ day) dan mengukur beat number namun

belum berhasil mengukur detak dari arloji mekanik yang terlalu kecil. Maka digunakan suara

rekaman detak arloji mekanik yang volumenya dapat diatur melalui speaker aktif untuk

melakukan simulasi perhitungan.

ABSTRACT

In this thesis disigned Time Grapher based on Microcontroller which used to measure

accuracy of mechanical watch. This module can be used for reduce boken machine of

mechanical watch where it sold in public with normal tag. This module consist of microphone

amplifier, notch filter circuit, comparator ciruit, transistor switch design and accelerometer which

to be processed in microcontroller.

Microphone amplifier used to gain weak signal from microphone output. Notch filter

circuit used to reduce signal noise 50hz from power line PLN. Compartor used to converts wave

signal to pulse signal to be processed in microcontroller. Transistor switch design used to convert

different voltage level between op-amp and a microcontroller. Accelerometer used to find out the

mechanical watch position.

This module can show the processed data, grafic beat error versus time measurement

(mili second), corrected time value (second/day) on the graphic LCD, and measure beat number

but can’t measure very small beat sound from mechanical watch. So beat mechanical watch

recording have been used for simulation meaurement.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Tuhan yang Maha Esa atas berkat dan karunia-Nya, penulis dapat

menyelesaikan Skripsi ini.

Suatu kebanggan bagi penulis telah dapat menyelesaikan Skripsi yang berjudul “Time Grapher

Berbasis Pengendali Mikro”. Banyak pelajaran berhaga yang penulis dapatkan dalam proses

pembuatannya.

Skripsi ini tidak akan selesai tanpa bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin

mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak F. Dalu Setiaji, MT dan Bapak Daniel Santoso, M.S selaku dosen pembimbing,

terimakasih untuk waktu, ilmu, dan semua bantuannya kepada penulis sampai akhirnya

dapat menyelesaikan skripsi ini. Mungkin tanpa mereka skripsi ini tidak akan terselesaikan

dengan baik.

2. Kedua orang tuaku, Papa dan mama yang banyak memberikan dukungan baik secara moril

maupun materiil. Terima kasih telah bersabar sampai sejauh ini.

3. Para Dosen - Dosen, Laboran, dan Staff Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer yang

telah memberikan ilmu dan bantuan selama penulis berkuliah.

4. Lina, Gilbert, sin-sin, Lukas, Bo, Ateng, Atin, Melly, Opi, Yoyo, Arif, Angling, dan Deni

merupakan teman-teman yang mendoakan dan memberikan semangat. Serta Bonus, Aryo,

Chandra, Danus, dan Dion yang berjuang bersama sampai selesainya Skripsi ini.

5. Teman-teman kontrakan Jambewangi 25, Daniel, Lintang, Anton, Wani wira, Bang Yona,

DK dan Erik “Pak Sembir”.

6. Terima kasih komiban internet yang selalu menemani dikala mencari data-data di internet.

7. Pihak-pihak lain yang belum disebutkan dan tidak dapat disebutkan satu per satu.

Terimakasih untuk semangatnya.

Akhir kata, penulis menyadari bahwa skripsi yang dikerjakan ini jauh dari kata sempurna,

tetapi penulis berharap skripsi ini dapat dibaca, bermanfaat, dan menjadi suatu karya yang

memberi dampak positif untuk kedepannya nanti.

Salatiga, 9 Januari 2014

Penulis

DAFTAR ISI

INTISARI ............................................................................................................................... i

ABSTRACT ........................................................................................................................... ii

KATA PENGANTAR .......................................................................................................... iii

DAFTAR ISI ........................................................................ Error! Bookmark not defined.

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................... vii

DAFTAR TABEL ................................................................................................................. ix

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

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

1.2 Batasan Masalah .............................................................................................. 3

1.3 Sistematika Penulisan ...................................................................................... 4

BAB II DASAR TEORI ........................................................................................................ 5

2.1. Arloji mekanik ................................................................................................. 5

2.2. Mikrofon kondenser ......................................................................................... 7

2.3. Transistor sebagai saklar .................................................................................. 8

2.4. Accelerometer MMA7260Q ............................................................................ 8

2.5. Mikrokontroler ATmega 32 ............................................................................. 9

BAB III PERANCANGAN ALAT ..................................................................................... 11

3.1. Modul Pendeteksi Suara ................................................................................ 12

3.1.1. Penguat Mikrofon ............................................................................................. 12

3.1.2. Notch Filter ........................................................................................................ 13

3.1.3. Komparator ....................................................................................................... 13

3.1.4. Transistor sebagai saklar ................................................................................... 14

3.2. Modul Pendeteksi Kemiringan ...................................................................... 15

3.3. Modul Penampil ............................................................................................. 17

3.4. Modul Pengolah mikro .................................................................................. 20

3.5. Box kontrol dan box peredam ........................................................................ 21

3.5.1. Box kontrol .................................................................................................... 21

3.5.2. Box peredam .................................................................................................. 22

3.6. Perancangan perangkat lunak ........................................................................ 23

3.7. Penjelasan diagram alir .................................................................................. 23

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ............................................................................ 26

4.1. Pengujian penguat mikrofon .......................................................................... 26

4.2. Pengujian mikrofon ........................................................................................ 28

4.3. Pengujian detak arloji .................................................................................... 29

4.4. Pengujian alat ................................................................................................. 31

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................................. 40

5.1. Kesimpulan .................................................................................................... 40

5.2. Saran Pengembangan ..................................................................................... 40

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................................... 41

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Time Grapher ..................................................................................................... 2

Gambar 1.2 Sinyal beat rate .................................................................................................. 2

Gambar 1.3 Sinyal beat error ................................................................................................ 2

Gambar 1.4 Sinyal beat number ............................................................................................. 3

Gambar 2.1 Bagian-bagian arloji mekanik ............................................................................ 5

Gambar 2.2 Lima posisi pengujian ........................................................................................ 6

Gambar 2.3 Mikrofon kondenser ........................................................................................... 7

Gambar 2.4 Transistor sebagai saklar .................................................................................... 8

Gambar 2.5 Accelerometer MMA7260Q .............................................................................. 9

Gambar 2.6 Modul Mikrokontroler ATmega 32 ................................................................. 10

Gambar 3.1 Blok Diagram alat ........................................................................................... 11

Gambar 3.2 Penguat Mikrofon ........................................................................................... 12

Gambar 3.3 Rangkaian Notch Filter 50Hz .......................................................................... 13

Gambar 3.4 Komparator ...................................................................................................... 13

Gambar 3.5 Transistor sebagai saklar .................................................................................. 14

Gambar 3.6 Ilustrasi accelerometer X=0g,Y=0g,Z=0g ....................................................... 16

Gambar 3.7 Ilustrasi accelerometer X=-1g,Y=0g,Z=0g ...................................................... 16

Gambar 3.8 Ilustrasi accelerometer X=0g,Y=0g,Z=1g ....................................................... 16

Gambar 3.9 Ilustrasi accelerometer X=-0.71g,Y=0g,Z=-0.71g ........................................... 17

Gambar 3.10 Tampilan Time Grapher yang sudah ada ....................................................... 17

Gambar 3.11 Tampilan LCD Grafik .................................................................................... 18

Gambar 3.12 Box control ..................................................................................................... 22

Gambar 3.13 Box peredam .................................................................................................. 22

Gambar 3.14 Diagram alir mikrokontroler .......................................................................... 23

Gambar 4.1 Rangkaian Penguat mikrofon yang diuji .......................................................... 26

Gambar 4.2 Masukan function generator sebesar 100mVpp .............................................. 27

Gambar 4.3 Hasil pengukuran dengan nilai RF 10kΩ ......................................................... 27

Gambar 4.4 Hasil pengukuran dengan nilai RF 220kΩ ....................................................... 28

Gambar 4.5 Rangkaian penguat dengan masukan mikrofon ............................................... 28

Gambar 4.6 Hasil pengukuran dengan ketuk-ketukan ......................................................... 29

Gambar 4.7 Hasil keluaran mikrofon tanpa arloji ............................................................... 29

Gambar 4.8 Rangkaian notch filter ...................................................................................... 30

Gambar 4.9 Rangkaian setelah ditambah notch filter .......................................................... 30

Gambar 4.10 Hasil keluaran setelah ditambah notch filter .................................................. 30

Gambar 4.11 Hasil keluaran mikrofon dengan arloji........................................................... 31

Gambar 4.12 Keluaran dari notch filter dengan beat number 18000 BPH .......................... 32

Gambar 4.13 Keluaran dari komparator dengan beat number 18000 BPH ......................... 32

Gambar 4.15 Keluaran dari notch filter dengan beat number 19800 BPH .......................... 33

Gambar 4.16 Keluaran dari komparator dengan beat number 19800 BPH ......................... 33

Gambar 4.17 Grafik notch filter, grafik komparator dan tampilan alat dengan beat number 19800

BPH ...................................................................................................................................... 33

Gambar 4.18 Keluaran dari notch filter dengan beat number 21600 BPH .......................... 34

Gambar 4.19 Keluaran dari komparator dengan beat number 21600 BPH ......................... 34

Gambar 4.20 Grafik notch filter, grafik komparator dan tampilan alat dengan beat number 21600

BPH ...................................................................................................................................... 35

Gambar 4.21 Keluaran dari notch filter dengan beat number 25200 BPH .......................... 35

Gambar 4.22 Keluaran dari komparator dengan beat number 25200 BPH ......................... 36

Gambar 4.23 Grafik notch filter, grafik komparator dan tampilan alat dengan beat number 25200

BPH ...................................................................................................................................... 36

Gambar 4.24 Keluaran dari notch filter dengan beat number 28800 BPH .......................... 37

Gambar 4.25 Keluaran dari komparator dengan beat number 28800 BPH ......................... 37

Gambar 4.26 Grafik notch filter, grafik komparator dan tampilan alat dengan beat number 28800

BPH ...................................................................................................................................... 37

Gambar 4.27 Keluaran dari notch filter dengan beat number 36000 BPH .......................... 38

Gambar 4.28 Keluaran dari komparator dengan beat number 36000 BPH ......................... 38

Gambar 4.29 Grafik notch filter, grafik komparator dan tampilan alat dengan beat number 36000

BPH ...................................................................................................................................... 38

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Macam-macam tipe arloji ...................................................................................... 6

Tabel 2.2 Perbedaan Arloji Mekanik dengan Arloji Kuarsa .................................................. 7

Tabel 3.1 Koneksi pin MMA7260Q .................................................................................... 15

Tabel 3.2 Jangkuan Sudut MMA7260Q pada pengujian ..................................................... 15

Tabel 3.3 Jangkauan beat number ........................................................................................ 18

Tabel 3.4 LCD Grafik 128x64 CS1 ..................................................................................... 19

Tabel 3.5 Koneksi Pengolah mikro ...................................................................................... 20

Tabel 4.1 Data pengujian dengan beat number 18000 BPH ................................................ 32

Tabel 4.2 Data pengujian dengan beat number 19800 BPH ................................................ 34

Tabel 4.3 Data pengujian dengan beat number 21600 BPH ................................................ 35

Tabel 4.4 Data pengujian dengan beat number 25200 BPH ................................................ 36

Tabel 4.5 Data pengujian dengan beat number 28800 BPH ................................................ 37

Tabel 4.6 Data pengujian dengan beat number 36000 BPH ................................................ 39