ALAT UKUR MASSA JENIS UDARA BERBASIS ARDUINO

“ALAT UKUR MASSA JENIS UDARA BERBASIS ARDUINO”

TUGAS AKHIR

Septia Mega Rasinta Br. Ginting

112411049

PROGRAM STUDI D-3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

Universitas Sumatera Utara


TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh ijazah AMD D3 Metrologi Dan Instrumentasi

PROGRAM STUDI D-3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

PERSETUJUAN


Yang bertanda tangan di bawah ini, Dosen Pembimbing Tugas Akhir menyatakan bahwa laporan Tugas Akhir dari:

SEPTIA MEGA RASINTA Br. GINTING NIM: 112411049

Dengan judul:

“ALAT UKUR MASSA JENIS UDARA BERBASIS ARDUINO” telah selesai diperiksa dan dinyatakan selesai, serta dapat diajukan dalam pengujian pertanggungjawaban laporan Tugas Akhir.

Diluluskan di Medan,

Juli 2014

Ketua Program Studi

Dosen Pembimbing

D3 Metrologi dan Instrumentasi

Tugas Akhir

Drs. Diana A Barus M,Sc_

Drs. Diana A Barus M,Sc

NIP. 19660729 199203 2 002

NIP.19660729 199203 2 002

PERNYATAAN



TUGAS AKHIR

Saya mengakui bahwa Tugas Akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan,

Juli 2014

Septia Mega Rasinta Br. Ginting

112411049


PENGHARGAAN

Alhamdulillahirobbil’alamin,

Segala puji dan syukur bagi Allah Subhanahuwata’ala yang telah melimpahkan barokah, rahmat, hidayah-Nya dan menganugerahkan kemudahan serta kelancaran sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan laporan tugas akhir ini sesuai waktu yang telah ditetapkan. Sholawat dan salam semoga senantiasa tercurahkan kepada Rasulullah Sallallahu’alaihiwassalam sang pembawa petunjuk dan selalu menjadi inspirasi dan suri teladan bagi penulis serta Ayahanda Rusli Ginting dan Ibunda Sumiati S.Pd beserta keluarga yang telah memberikan semangat, doa, nasihat dan kasih saying serta kepercayaan kepada penulis sehingga penulis selalu diberikan kemudahan disetiap kesusahan yang penulis dapatkan. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah


Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini penulis mengalami kesulitan namun berkat bimbingan, dorongan, dan bantuan dari rekan-rekan mahasiswa-mahasiswi Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi FMIPA USU, dosen dan semua pihak yang terkait dalam penyelesaian Laporan Tugas Akhir ini, hal tersebut dapat penulis atasi dengan baik, sehingga dengan keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa hormat dan ucapan terima kasih yang sebesar - besarnya kepada :

1. Bapak Dr. Sutarman, M.Sc, selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

2. Ibu Dr. Diana Alemin Barus M.Sc selaku Ketua Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam sekaligus pembimbing yang telah banyak membantu dan mendukung penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.


3. Bapak Keristo Panus Ginting, selaku kepala Balai Standardisasi Metrologi Legal (BSML)

Regional

I

Medan

yang

telah

mengijinkan

penulis

melakukan

pengujian/membandingkan pembacaan alat ukur massa jenis udara ini dengan alat Thermohygrobarometer milik BSML.

4. Seluruh Dosen Studi D-3 Metrologi dan Instrumentasi Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, yang senantiasa memberikan motivasimahasiswa untukmenjadi yang terbaik.

5. Semua Pegawai BSML yang senantiasa memberikan motivasi, dukungan serta referensi-referensi bagi penulis sehingga penulis dapat dengan lancar menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini, ( Pak Tanto Kuntoyo yang selalu memberikan motivasi kepada penulis untuk melakukan yang terbaik dan berani memandang kedepan, Buk Yus, Pak Alno, yang telah mengijinkan penulis melakukan pengujian di laboratorium massa dan senantiasa memberikan masukkan dalam pengerjaan TA ini, Pak Fictor dan Pak Arifin yang telah memberikan masukan dan referensi cara menghitung massa jenis udara secara manual).

6. Teman-teman seperjuangan mahasiswa yang senantiasa membantu, memotivasi, mendukung serta mendoakan dalam penyelesaian tugas akhir ini, untuk seluruh mahasiswa D-3 Metrologi dan Instrumentasi USU terkhusus Pratiwi Indayani, Wirda Harisa Hasibuan, Raihan Jannah dan Desy Anggraini serta seluruh mahasiswa Fisika USU.

7. Abang dan Kakak yang senantiasa memberikan motivasi, dukungan, doa serta bantuan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini sehingga dapat diselesaikan dengan baik. ( Bg. Oky Hadinata, Bg. Saddham, Bg.Budi, Bg. Ane, Bg Cholik, Bg.Agung, Kak Nur dan Kak Uun).

8. Abang, kakak dan teman-teman dari S1 Fisika yang senantiasa memberikan semangat kepada penulis ( kak Nisa, Kak Bibah, Kak Aini), dan kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam kehidupan penulis yang tidak mampu saya tuliskan satu persatu.


Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan Tugas Proyek ini. Semoga laporan ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca. Amin Yaa Rabbal’alamin Medan, Juli 2014 Hormat Kami,

Penulis


ABSTRAK

Telah dibuat suatu Tugas Akhir yaitu alat ukur massa jenis udara berbasis arduino uno. Dengan menggunakan sensor BMP 180 sebagai sensor tekanan udara dan DHT22 sebagai sensor kelembaban dan suhu, dimana ketiga variabel ini dikalkulasikan untuk menghasilkan massa jenis udara dengan menggunakan mikrokontroler arduino uno dengan persamaan yang telah ditetapkan oleh CIPM. Hasil dari pembacaan semua sensor dan hasil kalkulasinya yaitu massa jenis udara akan di tampilkan pada Liquid Crystal Display (LCD).

Kata Kunci : Tekanan udara, kelembaban, suhu, massa jenis udara, arduino, CIPM.


ABSTRACT

Has made a final project that is the air density measurement based Arduino uno. It was using BMP 180 as the air pressure sensor and DHT22 as humidity and temperature sensor , where the three variables are calculated to get the air density using Arduino Uno microcontroller with the equation that has been set by the CIPM. The results of all the sensor reading and the results of calculations, namely the density of the air will be displayed on the Liquid Crystal Display (LCD).

Keyword : Air Pressure, humidity, temperature, air density , Arduino, CIPM


DAFTAR ISI

Persetujuan .............................................................................................................. i Pernyataan ............................................................................................................... ii Penghargaan............................................................................................................. iii Abstrak ..................................................................................................................... vi Daftar Isi .................................................................................................................. viii Daftar Gambar......................................................................................................... xi Daftar Tabel ............................................................................................................. xii Daftar Grafik ........................................................................................................... xiii

BAB I

PENDAHULUAN ...................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ....................................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah .................................................................................. 1 1.3 Tujuan Penulisan ................................................................................... 2 1.4 Batasan Masalah .................................................................................... 2 1.5 Sistematika Penulisan ............................................................................ 2

BAB II LANDASAN TEORI ................................................................................. 4 2.1 Massa Jenis Udara .................................................................................. 4 2.2 Sensor Tekanan BMP 180 ..................................................................... 4 2.2.1 Spesifikasi Sensor Tekanan BMP180 ....................................... 5 2.3 Sensor Kelembaban dan Suhu DHT22 ................................................... 6 2.3.1 Spesifikasi Sensor kelembaban dan Suhu ...................................... 6 2.4 Arduino

......................................................................................... 7

2.4.1 Arduino Uno ............................................................................ 8 2.4.1.1 Pin Masukan dan Keluaran Arduino Uno ........................... 9 2.4.1.2 Sumber Daya dan Pin Tegangan Arduino Uno ................... 10 2.4.1.3 Peta memori Arduino Uno ................................................ 11 2.4.1.3.1 Memori Program ............................................... 11

2.4.1.3.2 Memori Data ...................................................................... 12

2.4.1.3.3 Memori Data EFFROM ...................................................... 12 2.4.2 Arduino Ethernet Shield .......................................... 12


2.4.3 Bahasa Pemrograman Arduino .............................................. 13 2.4.3.1 Struktur ........................................................................... 14 2.4.3.2 Konstanta ........................................................................ 14 2.4.3.3 Fungsi Masukkan dan keluarag Digital ............................ 16 2.4.3.4 Progmem ......................................................................... 17 2.4.4 Arduino Development Enviroment .......................... 18 2.5 (LCD) Liquid crystal Display ................................................................ 20 2.5.1 Cara Kerja Liquid crystal Display (LCD) ......................... 21 2.6 Komunikasi I2C .................................................................................. 22

BAB III

PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM ......................................... 25 3.1 Diagram Blok Rangkaian ....................................................................... 25 3.2 Perancangan sensor ................................................................................ 25 3.3 Pengaplikasian LCD ............................................................................... 26 3.4 Flowchart program ................................................................................. 28

BAB IV PENGUJIAN RANGKAIAN DAN ANALISA PROGRAM ................... 29 4.1 Implementasi Perangkat Keras ............................................................... 29 4.1.1 Pengujian Arduino Uno .............................................................. 29 4.1.2 Pengujian Sensor ........................................................................ 30 4.1.2.1 Perbandingan penunjukan Kelembaban alat ukur mahasiswa dengan Thermohygrobarometer ...................... 32 4.1.2.2 Perbandingan penunjukan Tekanan Udara alat ukur mahasiswa dengan Thermohygrobarometer ...................... 33 4.1.2.3 Perbandingan penunjukan temperatur alat ukur mahasiswa dengan Thermohygrobarometer ...................... 34 4.1.2.4 Perbandingan penunjukan massa jenis udara alat ukur mahasiswa dengan perhitungan massa jenis udara secara teori .................................................................................. 36 4.1.2.5 Grafik waktu dengan masing-masing variabel alat ukur massa jenis udara mahasiswa ............................................ 36 4.1.2.6 Grafik waktu dengan masing-masing variabel alat ukur Thermohygrobarometer .................................................... 37 4.1.3 Pengujian Liquid Crystal Displat (LCD) ..................................... 40 4.1.4 Pengujian Sistem Secara Keseluruhan......................................... 41


4.2 Implementasi Perangkat Lunak............................................................. 41 4.2.1 Program Arduino ........................................................................ 41

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................. 48 5.1 Kesimpulan......................................................................................... 48 5.2 Saran ................................................................................................. 48 LAMPIRAN


DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Sensor Tekanan BMP180 dan Skematik Rangkaian ................................ 5 Gambar 2.2 Sensor Kelembaban dan suhu DHT22 ..................................................... 6 Gambar 2.3 Konfigurasi pin Sensor Kelembaban dan Suhu DHT22 ........................... 7 Gambar 2.4 Blok Diagram Arduino board .................................................................. 8 Gambar 2.5 Arduino Uno ........................................................................................... 9 Gambar 2.6 Peta Memori Program ATMega 328. ...................................................... 11 Gambar 2.7 Peta Memori Data ATMega 328 ............................................................. 12 Gambar 2.8 Ethernet Shield ....................................................................................... 13 Gambar 2.9. Arduino Development Environment ....................................................... 19 Gambar 2.10 LCD (Liquid Crystal Display) ............................................................... 21 Gambar 2.11 Kondisi Sinyal Start dan Stop................................................................ 23 Gambar 2.12 Sinyal ACK dan NACK ........................................................................ 23 Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem .............................................................................. 25 Gambar 3.2 Rangkaian Arduino Uno dengan sensor BMP180 dan DHT22.................... 26 Gambar 3.3 Rangkaian skematik konektor yang dihubungkan dari LCD ............................. 27 Gambar 3.4 Flowchart Cara Kerja Alat Ukur ............................................................. 28 Gambar 4.1 Pengecekan Board .................................................................................. 29 Gambar 4.2 Pengecekkan Serial Port.......................................................................... 30 Gambar 4.3 Thermohygrobarometer .......................................................................... 31 Gambar 4.4 Pengujian alat ukur massa jenis udara ..................................................... 31 Gambar 4.5 Pengujian LCD ....................................................................................... 40 Gambar 4.6 Rangkaian Sistem Secara Keseluruhan .................................................... 41


DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Deskripsi pin pada LCD ............................................................................. 21 Tabel 4.1 Data Penunjukan Alat Ukur Massa Jenis Udara Mahasiswa ........................ 31 Tabel 4.2 Data Penunjukkan Alat Ukur Termohygrobarometer .................................. 32


DAFTAR GRAFIK

Grafik 4.1 Grafik Waktu VS Kelembaban .................................................................. 37 Grafik 4.2 Grafik Waktu VS Temperatur.................................................................... 37 Grafik 4.3 Grafik Waktu VS Tekanan Udara .............................................................. 38 Grafik 4.4 grafik Waktu VS Kelembaban ................................................................... 38 Grafik 4.5 Grafik Waktu VS Temperatur.................................................................... 39 Grafik 4.6 Grafik Waktu VS Tekanan Udara .............................................................. 39


ALAT UKUR MASSA JENIS UDARA BERBASIS ARDUINO

Recommend Documents