Pengukur Jalan Digital Berbasis ARM

PENGUKUR JALAN DIGITAL BERBASIS ARM

Abbas Kiarostami Permana¹, Bunga Hasna Rania², Sena Ekacandra Ardiansyah³, Samuel Beta Kuntarjo⁴

Email: ¹ absky_rako@yahoo.co.id , ² bungahasnar@gmail.com , ³ senafd7@gmail.com , ⁴ sambetak2@gmail.com

Jurusan Teknik Elektro,Program Studi D3 Teknik Elektronika

 Polteknik Negeri Semarang

Jl. Prof. H. Soedarto, SH., Tembalang, Semarang, Jawa Tengah, Indonesia. 50275.

Telp.(024) 7473417, Website : www.polines .ac.id, email : sekretariat@polines.ac.id

Abstrak – Pengukuran adalah aktivitas membandingkan suatu besaran yang diukur dengan alat ukur.Alat ukur jarak yang digunakan saat ini merupakan alat ukur manual dan mempunyai kelemahan  dalam  pembacaan  hasil  pengukuran. Perkembangan  teknologi  menjadi  gagasan terciptanya  sebuah  alat  yang  bisa  digunakan  untuk  melakukan  pengukuran  jarak  secara digital  dengan  hasil  yang  dapat  langsung  ditampilkan  pada  layar.  Tujuan  penelitian  ini adalah  merancang  sebuah  alat  ukur  jarak  digital  untuk  mengatasi  masalah  yang  dialami pengguna yang kesulitan membaca titik ukur pada alat ukur manual.Alat ini menggunakan ARM NUC120 sebagai pemroses utama. Sensor Rotary encoder dengan  600  counter  pulsa  per  putarannya.  Roda  berukuran  lebar  130 mm dengan  ketebalan  17 mm sebagai  media  ukur.  LCD  2x16  sebagai  layar  penampil. 5 buah  tombol  yang  masing-masing digunakan  sebagai tombol nyala/mati, tombol mulai/berhenti, pengatur satuan, dan penahan.  Batrai  A3  isi  ulang  sebagai  catu daya utama. Jarak  maksimal yang dapat diukur oleh alat ini sejauh 3 meter. Pengguna dapat menggunakan alat ukur ini dengan cara menarik pita ukur dengan jarak tertentu, maka hasil pengukuran dapat langsung ditampilkan pada LCD. Mikrokontroler ARM NUC120 tipe ini memiliki cortex M0 12MHz, 8KB RAM, 64KB memori program (APROM), 4KB memori data (data flash), 45 pin I/O (GPIO), 8 channel ADC 12 bit, 3 serial UART dengan 1 USB & 1 RS485, 3.3V & 5V, programmable via USB.

Kata Kunci : ARM NUC120 dan Rotary Encoder

Abstract - Measurement is the activity of comparing a quantity as measured by a measuring instrument. The distance measuring instrument used today is a manual measuring tool and has a weakness in reading the measurement results. The development of technology became the idea of ​​the creation of a tool that can be used to measure distances digitally with results that can be directly displayed on the screen. The purpose of this study is to design a digital distance measuring instrument to overcome problems experienced by users who have difficulty reading the measuring point on a manual measuring tool. This tool uses the ARM NUC120 as the main processor. Rotary encoder sensor with 600 pulse counters per rotation. Wheels measuring 130 mm wide with a thickness of 17 mm as a measuring medium. 2x16 LCD as the display screen. 5 buttons, each of which is used as an on / off button, start / stop button, unit manager, and holder. A3 Rechargeable Batrai as the main power supply. The maximum distance that can be measured by this tool as far as 3 meters. Users can use this measuring instrument by pulling a measuring tape with a certain distance, then the measurement results can be directly displayed on the LCD. This type of ARM NUC120 microcontroller has a 12MHz MEX cortex, 8KB RAM, 64KB program memory (APROM), 4KB data memory (flash data), 45 pin I / O (GPIO), 8 12 bit ADC channels, 3 serial UARTs with 1 USB & 1 USB & 1 RS485, 3.3V & 5V, programmable via USB.the beverage industry requires the precision of filling in bottles and mixing ingredients and water as desired. And not a few of them still use the manual method to fill bottles that take time and are not guaranteed precision. So we made a water volume control device. In this project the ARM NUC120 application was made using a pump and selenoid valve. Ultrasonic sensor as a reader of water level precision which will later be converted into the desired volume. This type of ARM NUC120 microcontroller has a 12MHz MEX cortex, 8KB RAM, 64KB program memory (APROM), 4KB data memory (flash data), 45 pin I / O (GPIO), 8 12 bit ADC channels, 3 serial UARTs with 1 USB & 1 USB & 1 RS485, 3.3V & 5V, programmable via USB.

Keyword : ARM NUC120 and Rotary Encoder.

I.    PENDAHULUAN

Pengukuran adalah satu bentuk aktivitas membandingkan suatu besaran yang diukur dengan alat ukur. Alat  ukur  jarak  merupakan  salah satu alat ukur yang sering digunakan  dalam kehidupan  sehari-hari. Alat  ukur yang ada saat    ini masih menggunakan  alat manual.  Belum  ada layar penampil untuk menampilkan hasil ukurnya secara  langsung sehingga kesalahan   pembacaan bisa saja terjadi. Pada penelitian       ini,peneliti merancang sebuah inovasi baru   dalam pengukuran  jarak  dengan  memanfaatkan

sensor rotary encoder. Penelitian ini diharapkan  bisa menggantikan alat ukur konvensional dengan alat ukur digital. Alat ukur ini akan   mempermudah membaca hasil pengukuran jika     dibandingkan dengan alat ukur manual, dengan mempermudah pembacaan hasil sehingga pengguna  dapat  langsung  melihat  hasilnya pada layar.

II.    TINJAUAN PUSTAKA

2.1  ARM NUC120

ARM adalah prosesor dengan arsitektur set instruksi 32-­bit RISC (Reduced Instruction Set Computer) yang dikembangkan oleh ARM Holdings. ARM merupakan singkatan dari Advanced RISC Machine ARM NUC120 merupakan sebuah modul mikronkontroler 32-bit berbasis ARM CortexM0 ARM NUC 120 BOARD dilengkapi dengan program bootloader sehingga tidak membutuhkan device programmer terpisah NUC120 dapat beroperasi dengan kecepatan CPU sampai 48MHz Telah dilengkapi dengan Full Speed USB 2.0 Device Controller yang sangat fleksibel dan dapat dikonfigurasi untuk berbagai aplikasi berbasis USB (Fauziah, Sukowati, & Purwanto, 2017)

Gambar 2.1 ARM NUC120 

 2.2 Sensor Rotary Encoder

Instrumen incremental rotary encoder atau dikenal juga sebagai incremental shaft encoder adalah salah satu tipe dari peralatan encoder yang memberikan keluaran dalam format digital. Hal ini menyebabkan instrumen sejenis ini lebih nyaman digunakan pada aplikasi pengontrolan yang menggunakan komputer, sebagaimana pengukuran dibutuhkan dalam bentuk digital. Oleh karena itu, proses konversi dari sinyal analog ke digital tidak perlu lagi dilakukan. Dewasa ini, instrumen ini banyak digunakan dalam industri terutama pada mesin-mesin seperti mesin pengemasan, tangan robot, pengontrol gerakan motor derek, mesin penggiling. Biasanya instrumen ini digunakan dalam menghitung sudut, posisi, revolusi, kecepatan, akselerasi dan jarak. Ada beberapa macam jenis incremental rotary encoder yang telah dikembangkan seperti jenis magnetis, kontak, resistif dan optis. Akan tetapi, jenis incremental rotary encoder yang akan dibahas dalam artikel ini adalah jenis optis saja.

Konsep dasar operasi instrumen incremental rotary encoder adalah instrumen ini mengukur nilai sesaat posisi angular dari sebuah shaft yang sedang berotasi dan menghasilkan pulsa-pulsa pada channel-channel-nya. Pulsa-pulsa yang dihasilkan ini berbentuk gelombang square.

Instrumen incremental rotary encoder biasanya memiliki tiga buah sinyal keluaran, yaitu sinyal A, sinyal B, dan sinyal Z, ditunjukkan dalam gambar 1. Untuk sinyal A dan sinyal B, masing-masing sinyal keluaran tersebut saling quadrature yang berarti terjadi pergeseran fasa 90 derajat satu sama lain. Kedua sinyal tersebut selain memberikan nilai posisi shaft dari encoder, juga mampu menyediakan informasi mengenai arah putaran dari shaft misalnya berputar searah jarum jam atau berputar berlawanan arah jarum jam. Hal penting yang perlu diperhatikan hubungan antara sinyal A dan sinyal B adalah bahwa pergeseran fasa satu sama lain antara kedua sinyal tersebut harus berada dalam batas toleransi yang dapat diterima biasanya tidak melebihi 90 derajat sehingga proses perhitungan dapat berlangsung dengan akurat.

Gambar 2.2 incremental rotary encoder

 2.3 LCD

Liquid Crystal Display (LCD) adalah sebuah peralatan elektronik yang berfungsi untuk menampilkan output sebuah sistem dengan cara membentuk suatu citra atau gambaran pada sebuah layar. Secara garis besar komponen penyusun LCD terdiri dari kristal cair (liquid crystal) yang diapit oleh 2 buah elektroda transparan dan 2 buah filter polarisasi (polarizing filter).

Gambar 2.3 LCD

III.      PERANCANGAN ELEKTRONIK

3.1 Komponen

Adapun komponen yang digunakan yaitu:

1.        Mikrokontroler  Nuvoton  ARM NUC120

2.        Sensor incremental rotary encoder

3.        Tombol ( 5 buah )

4.        LCD 16X2

3.2 Diagram  Blok Sistem

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem

Cara kerja diagrm blok sistem:

Sistem penggunaan pada alat ukur jarak ini dapat dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut:

1.        Alat    ukur    ini    dihidupkan    dengan menyalakan tombol on pada box dari  alat  ukur. Alat ini aktif ditandai dengan menyalanya layar penampil.

2.        Setelah alat ukur aktif, pengguna dapat   langsung   melakukan   kalibrasi, jika  pada  layar  penampil telah muncul angka 0.00 berarti proses kalibrasi telah berhasil dilakukan.  Jika  kalibrasi gagal dilakukan pengguna  dapat  menyalakan ulang saklarnya.

3.        Jika proses kalibrasi berhasil maka pengguna dapat langsung melakukan pengukuran dengan cara menarik  pita ukur  sesuai dengan panjang jarak yang dikehendaki.

4.        Nilai dari pengukuran jarak ditampilkan pada layar penampil dalam satuan centimeter, meter, dan kilometer.

5.        Apabila  alat  ukur  telah  mencapai  jarak maksimal  maka  layar   penampil  akan menampilkan    panjang    maksimalnya yaitu  1 kilometer.

3.3 Diagram Pengawatan

Gambar 3.2 Pengawatan

3.4 Skematik Rangkaian

Gambar 3.3 Skematik Rangkaian

3.5 Diagram Alir 

                                                                                 Gambar 3.4 Diagram Alir

IV. PERANCANGAN MEKANIK

Gambar 4.1 Gambar alat tampak depan

Gambar 4.2 Gambar alat tampak atas

V. HASIL PENGUJIAN DATA DAN ANALISA

Terdapat beberapa tahap pengujian yang dilakukan pada alat yang dibuat. Tahap-tahap tersebut yaitu pengujian perangkat hardware, pengujian pin-pin yang digunakan.

Pada pengujian awal kami menghidupkan alat dengan menekan tombol on/ff. Selanjutnya  mengatur satuan ukur yang akan digunakan dengan menekan tombol units. Setelah itu jalan kan pengukur jalan untuk mengukur jarak yang akan diukur. Banyak pulsa yang terbaca pada putaran roda akan dikonversikan menjadi bilangan sesuai dengan satuan ukur yang telah ditentukan dan ditampilkan pada tampilan.

VI. KESIMPULAN 

6.1 Kesimpulan

1. Dengan adanya pengukur jalan digital berbasis ARM ini dapat mempermudah pembacaan hasil sehingga pengguna  dapat  langsung  melihat  hasilnya pada layar.

2. Penggunaan sensor rotary encoder untuk mengukur pulsa yang terbaca pada sensor saat roda yang nantinya akan dikonversikan menjadi bilangan dengan satuan yang diinginkan

6.2 Saran

1. Untuk proyek selanjutnya dapat dikembangkan lagi dengan menambah roda agar hasil perhitungan lebih presisis

2. Meningkatkan alat agar dapat digunakan untuuk mengukur jarak dengan satuan ukur yang lebih beragam.

VII. DAFTAR PUSTAKA

[1]   Wahyudi, Arif Eko (2015). Perancangan dan Pembuatan Alat Ukur Jarak Digital Berbasis Arduino Menggunakan Sensor Rotary Encoder [2].  Jepri Purwanto. Rancang Bangun Alat Pengukur Panjang Jalan Menggunakan Sensor Optocoupler Berbasis Mikrokontroler ATMEGA8. Fakultas Matematika dan Ilmu pengetahuan Alam Universitas Sumatra Utara. 2014. Medan [3].  Dorumalita, Dwi Setiawan, Thomas Tri Wibowo (2014). Alat Pengukur Jarak Benda dengan Tampilan LCD. Politeknik Negeri Semarang.[4].https://assets.omron.eu/downloads/datasheet/en/v2/e6c3-c_rugged_incremental_rotary_encoder_datasheet_en.pdf

klik disini