ALAT AKUISISI DATA SENSOR TERMOKOPEL 8 KANAL DENGAN MIKROKONTROLER. Oleh Imanuel Adityo Galang Roestomo NIM:

ALAT AKUISISI DATA SENSOR TERMOKOPEL 8 KANAL DENGAN MIKROKONTROLER

Oleh Imanuel Adityo Galang Roestomo NIM: 612007031

Skripsi Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga

Januari 2015

i

ALAT AKUISISI DATA SENSOR TERMOKOPEL 8 KANAL DENGAN MIKROKONTROLER

Oleh Imanuel Adityo Galang Roestomo NIM : 612007031

Skripsi ini telah diterima dan disahkan Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik dalam Konsentrasi Teknik Elektronika Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga

Disahkan oleh :

Pembimbing I

Pembimbing II

Daniel Santoso, M.S.

Deddy Susilo, S.T.,M.Eng

Tanggal :

Tanggal :

ii

PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT

Saya, yang bertanda tangan di bawah ini: NAMA

: Imanuel Adityo Galang Roestomo

NIM

: 612007031

JUDUL SKRIPSI

: Alat Akuisisi Data Sensor Termokopel 8 Kanal dengan Mikrokontroler

Menyatakan bahwa skripsi tersebut di atas bebas plagiat. Apabila ternyata ditemukan unsur plagiat di dalam skripsi saya, maka saya bersedia mendapatkan sanksi apapun sesuai aturan yang berlaku.

Salatiga,

Maret 2015

Imanuel Adityo Galang Roestomo

iii

INTISARI

Alat akuisisi data sensor sangat bermanfaat bagi ilmu pengetahuan, seperti dalam hal penelitian apalagi sistem tersebut memiliki banyak kanal masukkan, jadi dapat digunakan untuk mengamati lebih dari satu obyek. Alat akuisisi data dipasaran memiliki beberapa kekurangan yaitu ukuran alat dan harga yang mahal. Alat akuisisi data dalam skripsi ini dirancang berdasarkan masalah tersebut.Alat akuisisi data sensor ini memiliki banyak kanal masukkan dengan ukuran yang lebih kecil dan menggunakan termokopel tipe-K. Alat ini memiliki 8 kanal masukkan untuk termokopel, sensor termokopel tipe-K, sistem mikrokontroler, penampil LCD, dan aplikasi komputer sebagai perekam data. Alat ini dapat digunakan hanya sebagai alat ukur atau dapat juga digunakan sebagai perekam data pengukuran. Alat akuisisi data ini memiliki tingkat eror pengukuran rata-rata 1 %.

iv

ABSTRACT

The acquisition data sensing device is very useful for science, such as research more often the system has a multichannel input, so in the operation it can be use to observe more than one object. The acquisition data device on market have saveral shortage such as the size of device and have an expensive price. This acquisition data device on this thesis is designed based on that case. This device has multichannel input with smaller size and using thermocouple K-type. This designed device has 8 input channel for thermocouple, Thermocouple K-type sensor, microcontroller system, LCD display, and computer aplication as data logger. This device can be used for measuring instrument or can be used for measurement data recorder. This acquisition data device has 1% error rate.

v

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus yang selalu menyertai dan memberkati penulis selama menempuh pendidikan di Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana sehingga penulis dapat menyelesaikan perancangan serta penulisan tugas akhir sebagai syarat kelulusan masa studi. Pada kesempatan ini penulis juga hendak mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang baik secara langsung maupun tidak telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini : 1. Tuhan Yesus Kristus yang selalu memberikan berkat yang melimpah dan selalu menyertai dalam setiap langkah yang diambil oleh penulis. 2. Papa Siswo Roestomo,S.E. dan mama Retno Wijayanti, orang tua luar biasa yang selalu mendukung dan mendoakan penulis dan selalu menjadi inspirasi bagi penulis. 3. Kedua adikku Gideon Rio Roestomo,S.Psi. dan Sammuel Indra Kurniawan Roestomo yang selalu memberikan semangat dan doa sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dan studinya. 4. Nenekku tercinta Eyang Ninik Suwarsi yang mengasuh penulis selama di Salatiga dan tak pernah lelah mendukung dan mendoakan penulis. 5. Bapak Daniel Santoso, M.S. dan Bapak Deddy Susilo, S.T.,M.Eng selaku pembimbing I dan pembimbing II, terima kasih atas bimbingan dan saran yang telah diberikan kepada penulis selama mengerjakan skripsi ini. 6. Sahabat – sahabatku di Salatiga Rizal, Andhika, Adit, Rendi, Mima, Tio, Sebastian, Rino, Septhyan, dan Samuel serta teman - teman satu angkatan selama masa studi penulis di FTEK UKSW yang selalu menemani hari- hari penulis dari awal masa studi hingga akhir masa studi penulis. 7. Teman – temanku di Lab skripsi FTEK UKSW Ari, Rino, Daniel K, Septhyan, Rendi, Adit, Trisno, dan Dito yang selalu bekerja, makan, dan tidur bersama selama menyelesaikan skripsi.

vi

8. Pengurus Cafe Rindang UKSW mas Tom, mas Ari, mas Uki, Mami dan karyawan yang lain yang selalu menemani penulis “nongkrong” dan menyediakan kebutuhan konsumsi bagi penulis. 9. Sahabat-sahabatku di Semarang yang selalu mendukung dalam doa. 10. Seluruh staff dosen, karyawan dan laboran FTEK yang memfasilitasi penulis selama belajar di FTEK UKSW. 11. Keluarga besar mahasiswa FTEK UKSW yang selalu memberikan dukungan kepada penulis. 12. Berbagai pihak yang tidak dapat dituliskan satu persatu, penulis mengucapkan terima kasih. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kata “sempurna”, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik maupun saran dari pembaca sekalian sehingga skripsi ini dapat berguna bagi kemajuan teknik elektronika.

Salatiga, Januari 2015

Penulis

vii

DAFTAR ISI INTISARI .................................................................................................................. i ABSTRACT .............................................................................................................. ii KATA PENGANTAR .............................................................................................. iii DAFTAR ISI ............................................................................................................. v DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. vii DAFTAR TABEL .................................................................................................... ix BAB I PENDAHULUAN.......................................................................................... 1 1.1. .................................................................................................................. Latar Belakang Masalah ....................................................................................... 1 1.2. .................................................................................................................. Spes ifikasi Sistem .............................................................................................. 2 1.3. .................................................................................................................. Siste matika Penulisan ......................................................................................... 3 BAB II DASAR TEORI ............................................................................................ 4 2.1.

Termokopel ................................................................................................ 4

2.2.

Prinsip Kerja Sistem ................................................................................... 7

2.3.

Komponen Pembentuk Sistem .................................................................... 8

BAB III PERANCANGAN SISTEM ........................................................................ 9 3.1.

Gambaran Sistem ........................................................................................ 9

3.2.

Perancangan Perangkat Keras ................................................................... 10

3.2.1.

Sistem Kontrol .................................................................................... 11

3.2.2.

Perangkat Keras Elektronik ................................................................. 12

3.3.

Perancangan Perangkat Lunak .................................................................. 25

3.3.1.

Perangkat Lunak mikrokontroler ......................................................... 26

3.3.2.

Perangkat Lunak komputer .................................................................. 27

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ................................................................. 29 4.1.

Pengujian Sensor Termokopel pada setiap kanal ....................................... 29

4.1.1............................................................................................................. Peng ujian kanal 1 ...................................................................................... 29 4.1.2............................................................................................................. Peng ujian kanal 2 ...................................................................................... 32 viii

4.1.3............................................................................................................. Peng ujian kanal 3 ...................................................................................... 35 4.1.4............................................................................................................. Peng ujian kanal 4 ...................................................................................... 38 4.1.5............................................................................................................. Peng ujian kanal 5 ...................................................................................... 41 4.1.6............................................................................................................. Peng ujian kanal 6 ...................................................................................... 44 4.1.7............................................................................................................. Peng ujian kanal 7 ...................................................................................... 47 4.1.8............................................................................................................. Peng ujian kanal 8 ...................................................................................... 50 4.2.

Pengujian Sensor Termokopel 4 Kanal ..................................................... 53

4.3.

Pengujian Pengiriman Data ....................................................................... 57

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................... 59 5.1.

Kesimpulan............................................................................................... 59

5.2.

Saran Pengembangan ................................................................................ 59

DAFTAR PUSTAKA.............................................................................................. 61

ix

DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Agilent 34972A [1] ................................................................................ 1 Gambar 2.1 Diagram skematik termokopel ................................................................ 4 Gambar 2.2 Pengukuran EMF ................................................................................... 4 Gambar 2.3 Contoh Hukum termoelektrik ke 2 ......................................................... 6 Gambar 2.4 Contoh Hukum termoelektrik ke 3 ......................................................... 6 Gambar 2.5 Es Batu sebagai sambungan referensi (reference junction)[3] ................. 7 Gambar 3.1 Diagram Blok sistem .............................................................................. 9 Gambar 3.2 Gambaran umum sistem ....................................................................... 11 Gambar 3.3 Skema perangkat keras elektronik ........................................................ 12 Gambar 3.4 Gambar konfigurasi pin Mikrokontroler ATMega32 ............................ 13 Gambar 3.5 Skema board Mikrokontroler ATMega32 ............................................. 16 Gambar 3.6 Termokopel tipe K .............................................................................. 17 Gambar 3.7 Analog Multiplexer 4051 ...................................................................... 18 Gambar 3.8 konfigurasi pin multiplexer 4051 .......................................................... 19 Gambar 3.9 Skema rangkaian multiplexer 4051 ....................................................... 20 Gambar 3.10 Pengkondisi sinyal AD595 ................................................................. 21 Gambar 3.11 Konfigurasi pin AD595 ...................................................................... 22 Gambar 3.12 Skema rangkaian AD 595 ................................................................... 22 Gambar 3.13 LCD Grafik 128 x 64 ......................................................................... 23 Gambar 3.14 Diagram Alir Perangkat Lunak Mikrokontroler .................................. 26 x

Gambar 3.15 Diagram Alir Perangkat Lunak dikomputer ........................................ 27 Gambar 4.1 Grafik pengujian kanal 1 pada suhu ruangan ........................................ 30 Gambar 4.2 Grafik pengujian kanal 1 pada solder .................................................... 31 Gambar 4.3 Grafik pengamatan merebus air pada kanal 1 ........................................ 32 Gambar 4.4 Grafik pengujian kanal 2 pada suhu ruangan ........................................ 33 Gambar 4.5 Grafik pengujian kanal 2 pada solder .................................................... 34 Gambar 4.6 Grafik pengamatan merebus air pada kanal 2 ........................................ 35 Gambar 4.7 Grafik pengujian kanal 3 pada suhu ruangan ........................................ 36 Gambar 4.8 Grafik pengujian kanal 3 pada solder .................................................... 37 Gambar 4.9 Grafik pengamatan merebus air pada kanal 3 ........................................ 38 Gambar 4.10 Grafik pengujian kanal 4 pada suhu ruangan....................................... 39 Gambar 4.11 Grafik pengujian kanal 4 pada solder .................................................. 40 Gambar 4.12 Grafik pengamatan merebus air pada kanal 4 ...................................... 41 Gambar 4.13 Grafik pengujian kanal 5 pada suhu ruangan....................................... 42 Gambar 4.14 Grafik pengujian kanal 5 pada solder .................................................. 43 Gambar 4.15Grafik pengamatan merebus air pada kanal 5 ....................................... 44 Gambar 4.16 Grafik pengujian kanal 6 pada suhu ruangan....................................... 45 Gambar 4.17 Grafik pengujian kanal 6 pada solder .................................................. 46 Gambar 4.18 Grafik pengamatan merebus air pada kanal 6 ...................................... 47 Gambar 4.19 Grafik pengujian kanal 7 pada suhu ruangan....................................... 48 Gambar 4.20 Grafik pengujian kanal 7 pada solder .................................................. 49 Gambar 4.21 Grafik pengamatan merebus air pada kanal 7 ...................................... 50 Gambar 4.22 Grafik pengujian kanal 8 pada suhu ruangan....................................... 51 Gambar 4.23 Grafik pengujian kanal 8 pada solder .................................................. 52 Gambar 4.24 Grafik pengamatan merebus air pada kanal 8 ...................................... 53 Gambar 4.25 Grafik pengujian 4 kanal pada suhu ruangan....................................... 54 Gambar 4.26 Grafik pengujian 4 kanal pada solder ................................................. 55 Gambar 4.27 Grafik pengamatan merebus air pada 4 kanal ..................................... 56 Gambar 4.28 Aplikasi penerima data pada komputer ............................................... 57 Gambar 4.29 Data yang dikirim dilihat melalui aplikasi Realterm ........................... 57 Gambar 4.30 Hasil penyimpanan data yang tersimpan dikomputer .......................... 58 Gambar 4.31 File hasil penyimpanan data yang dibuka dengan Microsoft Excel ..... 58

xi

DAFTAR TABEL Tabel 1.1. Tabel perbandingan Agilent 349272A dengan alat yang dibuat ....................... 2 Tabel 3.1. Konfigurasi pin pada mikrokontroler ATMega 32 ................................... 15 Tabel 3.2. Konfigurasi pin multiplexer 4051 ........................................................... 19 Tabel 3.3. Tabel kebenaran 4051 ............................................................................. 20 Tabel 3.4. Konfigurasi pin LCD Grafik ................................................................... 24 Tabel 4.1 Hasil Percobaan kanal 1 pada suhu ruangan ............................................. 30 Tabel 4.2. Hasil Percobaan kanal 1 pada solder ....................................................... 31 Tabel 4.3 Hasil Percobaan kanal 2 pada suhu ruangan ............................................. 33 Tabel 4.4. Hasil Percobaan kanal 2 pada solder ....................................................... 34 Tabel 4.5 Hasil Percobaan kanal 3 pada suhu ruangan ............................................. 36 Tabel 4.6. Hasil Percobaan kanal 3 pada solder ....................................................... 37 Tabel 4.7 Hasil Percobaan kanal 4 pada suhu ruangan ............................................. 39 Tabel 4.8. Hasil Percobaan kanal 4 pada solder ....................................................... 40 Tabel 4.9 Hasil Percobaan kanal 5 pada suhu ruangan ............................................. 42 Tabel 4.10. Hasil Percobaan kanal 5 pada solder ..................................................... 43 Tabel 4.11 Hasil Percobaan kanal 6 pada suhu ruangan ........................................... 45 Tabel 4.12. Hasil Percobaan kanal 6 pada solder ..................................................... 46 Tabel 4.13 Hasil Percobaan kanal 7 pada suhu ruangan ........................................... 48 Tabel 4.14. Hasil Percobaan kanal 7 pada solder ..................................................... 49 Tabel 4.15 Hasil Percobaan kanal 8 pada suhu ruangan ........................................... 51 xii

Tabel 4.16 Hasil Percobaan kanal 8 pada solder ...................................................... 52 Tabel 4.17 Hasil Percobaan 4 kanal pada suhu ruangan ........................................... 54 Tabel 4.18 Hasil Percobaan 4 kanal pada solder ...................................................... 55

xiii