BAB 4 HASIL UJI DAN ANALISA
Serangkaian uji dan analisa dilakukan pada alat, setelah semua perangkat keras (hardware) dan program dikerjakan. Pengujian alat dimaksudkan untuk mengetahui apakah alat dapat berfungsi dengan baik dan benar, serta dapat teruji keandalan dari alat yang dibuat agar seperti yang diharapkan. Selain itu pengujian dilakukan untuk mengetahui karakteristik dari masing-masing bagian atau elemen alat, sehingga dapat diketahui dimana kelebihan dan kekurangan dari alat yang dibuat. Pengambilan data dilakukan secara berulang-ulang agar data yang diperoleh memiliki tingkat ketepatan yang baik.
4.1 Persiapan perangkat keras dan perangkat lunak Sebelum menjadikan alat yang dibuat sebagai sumber perolehan data yang benar, terlebih dahulu mempersiapkan alat yang diperlukan sebagai penunjang pada saat melakukan pengujian rangkaian. Adapun alat dan bahan yang dipergunakan adalah sebagai berikut: •
Sensor suhu LM35
•
Sensor cahaya Light Dependent Resistor (LDR)
•
Potensiometer
•
Kabel USB
•
Arduino Uno
47
•
Alat pengukur suhu digital (digital thermometer)
•
Multimeter digital HELES UX37
•
Alat pemanas udara (hair dryer), dan
•
Digital Light Meter YF-172 yang digunakan sebagai alat ukur pembanding untuk pengukuran intensitas cahaya.
Sedangkan sebagai pembanding untuk pengukuran suhu terhadap hasil pengukuran alat akuisisi data yang dibuat, maka digunakan termometer merk KRISBOW KW06308 yang memiliki jangkauan pengukuran suhu dari -40 ˚C hingga 250 ˚C. Termometer ini memiliki resolusi 0,1 ˚C dengan akurasi 2 % ± 2˚ full scale dan sampling time 2 detik.
Gambar 4.1 Thermometer KRISBOW KW06-308
Sedangkan alat pemanas udara (hair dryer) digunakan untuk menaikkan suhu pada sensor sesuai dengan jangkauan suhu yang terukur. Besaran suhu dapat diketahui
48
dengan menggunakan tampilan LabVIEW, termometer atau dengan metode perhitungan dan pengukuran nilai tegangan dari keluaran sensor. Oleh sebab itu, keluaran rangkaian sensor suhu LM35 juga dihubungkan dengan voltmeter digital.
4.2 Pengujian tiap elemen Sebelum pengujian dilakukan, terlebih dahulu memeriksa hubungan rangkaian pada alat akuisisi data ekonomis yang menggunakan Arduino dan LabVIEW ini. Selanjutnya, menentukan titik pengujian untuk jenis sensor yang berbeda-beda yang akan di akuisisi data oleh alat ini. Adapun proses uji yang dilakukan pada sensorsensor tersebut adalah sebagai berikut:
4.2.1. Pengujian Potensiomenter Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kelinieran dari potensiometer, yaitu berupa level
tegangan
yang
berbanding
lurus
terhadap
besar
perubahan
hambatan. Besaran tegangan yang diberikan pada potensiometer yaitu 5 Volt DC. Kemudian dengan mengatur potensiometer, maka hambatan pada potensiometer akan berubah dan dapat diperoleh pula besar perubahan tegangan yaitu mulai dari 0 hingga 5 Volt DC. Besaran perubahan tegangan inilah nantinya yang akan digunakan sebagai masukan atau input bagi rangkaian analog to digital converter (ADC) di Arduino. Dan data hasil dari keluaran ADC yang ada pada Arduino tersebut akan diukur oleh multimeter dan ditampilkan oleh LabVIEW. Kemudian, perolehan data dari multimeter dan LabVIEW akan diperbandingkan atau di uji kecocokannya. Hal itu
49
dimaksudkan agar nilai akurasi data dapat disesuaikan kebenarannya. Dan data hasil pengujian kelinieran dari potensiometer dapat dilihat pada tabel 4.1. Tabel 4.1 Data pengujian potensiometer. Tegangan Perubahan Hambatan
Hambatan maksimum
Tegangan Output
(Volt)
(KΩ)
(KΩ)
(Volt)
5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
1 kΩ 2 kΩ 3 kΩ 4 kΩ 5 kΩ 6 kΩ 7 kΩ 8 kΩ 9 kΩ 10 kΩ 20 kΩ 30 kΩ 40 kΩ 50 kΩ
50kΩ 50kΩ 50kΩ 50kΩ 50kΩ 50kΩ 50kΩ 50kΩ 50kΩ 50kΩ 50kΩ 50kΩ 50kΩ 50kΩ
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 2 3 4 5
Input
Dari Tabel 4.1 dapat diamati bahwa setiap perubahan tegangan output dipengaruhi oleh perubahan hambatan, dengan besar tegangan output sesuai persamaan berikut: 𝑅1
Keterangan:
V (output) = 𝑅2 . 𝑉 (𝑖𝑛𝑝𝑢𝑡)
R1= Perubahan Hambatan R2= Hambatan Maksimum
50
Sehingga dari data hasil pengujian terlihat bahwa potensiometer dapat bekerja sesuai yang diharapkan yaitu dapat berubah secara linier dengan kesalahan relatif 0 %. Bila data tersebut direpresentasikan dalam bentuk grafik maka akan terlihat seperti pada gambar 4.2.
Tegangan Output (Volt) 6 Tegangan Output… 5 4 3 2 1 0 1 kΩ 2 kΩ 3 kΩ 4 kΩ 5 kΩ 6 kΩ 7 kΩ 8 kΩ 9 kΩ 10 kΩ 20 kΩ 30 kΩ 40 kΩ 50 kΩ
Gambar 4.2. Linearitas data pengukuran potensiometer
4.2.2
Pengujian sensor LM35 Sensor suhu LM35 diuji dengan cara memberikan catu daya 5V DC pada kaki
Vcc dan memberikan pemanasan ke sensor LM35 melalui alat pemanas (hair dryer), sedangkan tegangan keluaran atau pin output LM35 langsung terkoneksi dengan
51
voltmeter. Kemudian nilai tegangan outputnya juga akan dibandingkan dengan nilai pengukuran suhu oleh termometer.
Gambar 4.3 Pengukuran sensor LM35 dengan termometer dan multimeter
Dari pengujian untuk mengukur sensor LM35 dengan menggunakan multimeter didapatkan data seperti pada tabel 4.2. Dan dari data dapat terlihat bahwa tegangan output LM35 linear dengan perubahan suhu sebesar 0,01 Volt (10mV) untuk setiap kenaikan atau penurunan suhu per 1 C. Sehingga data menunjukan bahwa sensor LM35 yang digunakan dalam alat akuisisi data ini memiliki akurasi yang cukup baik saat pembacaan suhu.
52
Tabel 4.2. Hasil Pengukuran LM35 dengan Voltmeter
Pengukuran
Nilai suhu hasil konversi
Suhu
Voltmeter
tegangan
Termometer
(Volt)
(°C)
(°C)
1
0,301
30,1
30,0
2
0,313
31,3
31,0
3
0,329
32,9
32,0
4
0,336
33,6
33,0
5
0,341
34,1
34,0
6
0,357
35,7
35,0
7
0,368
36,8
36,0
8
0,376
37,6
37,0
9
0,382
38,2
38,0
10
0,396
39,6
39,0
11
0,401
40,1
40,0
12
0,411
41,1
41,0
13
0,423
42,3
42,0
14
0,431
43,1
43,0
15
0,443
44,3
44,0
16
0,455
45,5
45,0
17
0,462
46,2
46,0
18
0,474
47,4
47,0
19
0,482
48,2
48,0
20
0,490
49,0
49,0
21
0,504
50,4
50,0
No
53
4.2.3
Pengujian Light Dependent Resistor (LDR) Pada pengujian ini, dilakukan kegiatan uji komponen LDR dalam berbagai
situasi, yaitu pengukuranan komponen LDR dalam kondisi gelap maupun terang tanpa catudaya, dan pengukuran komponen LDR dalam kondisi gelap maupun terang dalam rangkaian yang terhubung dengan catudaya 5 VDC dan sebuah resistor 10 KΩ. Pada pengujian komponen LDR tanpa catu daya, diukur nilai resistansi pada saat kondisi gelap dalam sebuah ruang 4m x 3m x4m (panjang x lebar x tinggi). Sedangkan saat kondisi terang, tetap pada ruang sama yang diterangi lampu fluorens (TL) merk Philips dengan daya 16 Watt pada ketinggian ± 3m dari posisi sensor LDR. Dengan pengambilan data secara berulang sebanyak 5x dapat diperoleh nilai rata-rata resistansi LDR pada saat kondisi gelap adalah 1,73 MΩ. Sedangkan untuk kondisi terang didapati nilai rata-rata sebesar 4,08 KΩ. Untuk perolehan data yang lebih lengkap dapat dilihat pada tabel 4.3
Tabel 4.3 Data resistansi LDR pada kondisi gelap dan terang Data 1
Data 2
Data 3
Data 4
Data 5
Kondisi gelap
1,75 MΩ
1,68 MΩ
1,71 MΩ
1,76 MΩ 1,73 MΩ
Kondisi Terang
4,10 KΩ
4,05 KΩ
4,08 KΩ
4, 09 KΩ
4,10 KΩ
Pada pengujian komponen LDR yang terhubung dengan catudaya 5 VDC dan sebuah resistor 10 KΩ diukur nilai resistansi LDR, nilai resistansi LDR dan resistor, serta nilai tegangan output dari rangkaian tersebut. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 4.4.
54
Gambar 4.4 Rangkaian LDR dan resistor 10 KΩ
Tempat yang digunakan dalam pengujian masih didalam ruang 4m x 3m x4m (panjang x lebar x tinggi) dengan penerangan lampu fluorens (TL) merk Philips dengan daya 16 Watt.Tetapi kali ini disertai juga paramater uji tambahan dengan menggunakan senter. Data hasil pengujian ini dapat dilihat pada tabel 4.4
Tabel 4.4 Data pengukuran resistansi LDR dan tegangan output
Kondisi gelap Kondisi terang (lampu) Kondisi terang (senter)
LDR
LDR+Resistor
Tegangan Output
2,30 MΩ
2,28 MΩ
0,015 VDC
4,10 KΩ
13,80 KΩ
2,68 VDC
0,74 KΩ
10,63 KΩ
4,45 VDC
55
4.2.4
Pengujian program IDE Ardunio Setelah rangkaian diatur sedemikian rupa, hubungkan Arduino Uno ke
komputer dengan menggunakan kabel USB hingga komputer akan mendeteksi keberadaan Arduino beserta dengan nomor port serial yang digunakan. Setelah koneksi Arduino terhubung lalu buka program IDE Arduino, kemudian buka program yang akan di upload ke dalam arduino dengan cara klik File > Open. Pengujian program Arduino IDE ini bertujuan untuk mengetahui apakah secara aplikasi program Arduino IDE yang akan di upload ke Arduino Uno sudah benar atau perlu adanya perbaikan. Pengujian ini dengan cara melakukan Verify/Compile pada lembar kerja Sketch, bila program pada lembar kerja sketch berjalan dengan baik setelah diVerify/Compile maka akan muncul keterangan Done Compiling tanpa adanya pesan kesalahan (error) seperti yang terlihat seperti pada gambar 4.5
56
Gambar 4.5 Hasil proses verify/compile berhasil
Setelah proses Verify/Compile berjalan dengan baik maka langkah selanjutnya adalah melakukan upload program dengan cara mengklik upload pada program IDE Arduino. Apabila proses upload berhasil dengan baik akan muncul keterangan Done uploading tanpa adanya pesan kesalahan (error) terlihat seperti pada gambar 4.5
57
Gambar 4.6. Hasil proses upload program ke Arduino Uno berhasil
4.2.5
Pengujian program LabVIEW Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui apakah program LabVIEW yang
dibuat benar-benar tidak memiliki kesalahan (error) dalam struktur kode program
58
LabVIEW. Cara menguji hasil program pada LabVIEW ialah dengan menekan tombol Run ataupun Continuous Run. Bila terdapat kesalahan (error) pada struktur program LabView maka akan muncul sebuah kotak dialog yang menginformasikan pesan kesalahan. Dari pesan kesalahan itu dapat diketahui sumber atau letak kesalahan sehingga dapat dilakukan perbaikan secepat mungkin. Salah satu contoh pesan kesalahan yang akan ditunjukan oleh LabVIEW dapat dilihat pada gambar 4.6
Gambar 4.7 Contoh pesan kesalahan (error) dalam program LabVIEW
Namun jika tidak terdapat kesalahan (error), maka proses akusisi data dapat berjalan dengan baik seperti yang ditampilkan pada gambar 4.7
59
Gambar 4.8 Pengujian program VI LabVIEW yang sedang berjalan
4.3.
Pengujian alat dan perangkat lunak Setelah seluruh proses pengujian perangkat keras dan sensor-sensor, program
pada IDE Arduino dan program VI pada LabVIEW selesai dilakukan, maka tahapan selanjutnya adalah melakukan pengujian pada alat akuisisi data secara keseluruhan. Sehingga diharapkan sistem akuisisi data ekonomis berbasis komputer dengan menggunakan LabVIEW dan Arduino yang telah dibuat ini dapat berfungsi sesuai yang diinginkan. Setelah Arduino terhubung dengan komputer, buka program Arduino IDE atau sketch, kemudian buka program yang akan di upload ke dalam arduino dan tunggu hingga proses upload berhasil. Sebelumnya, pastikan bahwa program aplikasi LabVIEW Interface for Arduino (LVIFA) pada VI Package Manager (VIPM) telah aktif dan program LabVIEW yang akan digunakan untuk proses akuisisi data telah
60
siap digunakan untuk pengukuran temperatur, cahaya ataupun tegangan keluaran potensiometer. Setelah itu, klik tombol Run atau Run Continuously pada block diagram atau front panel LabVIEW, maka hasilnya kan terlihat seperti pada gambar 4.9.
Gambar 4.9 Proses akuisisi data Potensiometer, LM35 dan LDR
Dari hasil perolehan data khusus untuk pengukuran suhu baik secara visual dan pengukuran, apabila dibandingkan antara perolehan data dari hasil pengukuran thermometer digital, pengukuran tegangan output LM35 yang terhubung ke multimeter (voltmeter), dan nilai data yang ditampilkan oleh LabVIEW maka akan menghasilkan nilai pengukuran seperti yang ditunjukkan pada tabel 4.5.
61
Tabel 4.5 Perbandingan data Thermometer, Voltmeter dan LabVIEW Suhu Termometer
Pengukuran Voltmeter
interval 5°C
dari output sensor LM35
Tegangan
Temperatur
(°C)
(Volt)
(Volt)
(°C)
1
30,0
0,301
0,301
30,1
2
35,0
0,357
0,357
35,7
3
40,0
0,401
0,401
40,1
4
45,0
0,455
0,455
45,5
5
50,0
0,504
0,504
50,4
6
55,0
0,548
0,548
54,8
7
60,0
0,607
0,607
60,7
8
65,0
0,646
0,646
64,6
9
70,0
0,700
0,700
70,0
10
75,0
0,749
0,749
74,9
11
80,0
0,808
0,808
80,8
No
Hasil pengukuran LabVIEW
Pada hasil pengujian suhu dengan LM35, untuk rentang suhu 30 ˚C hingga 80 ˚C, diperoleh nilai rata-rata tegangan untuk tiap kenaikan suhu 5 ˚C adalah 50,7 miliVolt. Sedangkan nilai rata-rata untuk setiap kenaikan suhu 5 ˚C, dari perbandingan data thermometer dengan data yang tampil pada LabVIEW adalah 5,07 ˚C. Sehingga hasil pengukuran suhu yang ditampilkan pada LabVIEW hanya memiliki nilai kesalahan relatif sebesar 1,4%.
62
Kesalahan relatif dihitung dengan cara membandingkan selisih antara nilai pada LabVIEW dengan nilai acuan (referensi)-nya, sesuai dengan persamaan:
Dengan:
𝐾𝑟 =
| 𝑋 𝑟𝑒𝑓 − 𝑋 𝑙𝑎𝑏𝑣𝑖𝑒𝑤 | × 100 % 𝑋 𝑟𝑒𝑓
Kr = Kesalahan relatif X ref = nilai acuan (referensi) X labview = nilai tampilan LabVIEW
Sedangkan pada hasil pengujian Potensiometer, tampilan di LabVIEW menunjukan bahwa hasil data yang ditampilkan LabVIEW sama dengan yang terukur pada voltmeter (sebagai referensi ukur). Hal ini berarti alat akuisisi data yang terhubung dengan input potensiometer memiliki kesalahan relatif 0 %. Pada proses pengujian Light Dependent Resistor (LDR), hasil perolehan data memiliki variasi yang berbeda. Tergantung pada parameter pengukuran data yang digunakan, jarak LDR terhadap sumber cahaya, dan kondisi pencahayaan disekitar tempat pengujian. Pada pengujian ini, dilakukan kegiatan uji komponen LDR dalam 2 kondisi, yaitu pengukuran LDR dalam ruangan 4m x 3m x4m (panjang x lebar x tinggi) dan pengujian di laboratorium elektronika Universitas Mercubuana. Untuk kondisi dalam ruang 4m x 3m x4m (panjang x lebar x tinggi) dengan penerangan lampu TL 16 watt didapatkan nilai rata-rata 66,58 pada tampilan LabVIEW. Sedangkan saat LDR disinari langsung dengan senter dari jarak 30 cm
63
diperoleh nilai rata-rata 92,88. Dan saat kondisi ruangan sangat gelap (lampu dimatikan), nilai rata-rata yang ditampilkan LabVIEW adalah 0,11. Untuk hasil data yang lebih lengkap dapat dilihat pada tabel 4.6
Tabel 4.6 Data pengukuran LabVIEW dan Voltmeter Sesi 1 Sesi 2 Sesi 3 Sesi 4 Sesi 5 LabVIEW Voltmeter LabVIEW Voltmeter LabVIEW Voltmeter LabVIEW Voltmeter LabVIEW Voltmeter Kondisi gelap 0,12 0,015 0,10 0,016 0,11 0,015 0,12 0,016 0,11 0,017 Lampu TL 16 W 66,9 2,68 66,1 2,65 66,5 2,66 66,6 2,65 66,8 2,67 Disenter 93,1 3,20 92,5 3,18 92,8 3,16 93,3 3,19 92,7 3,18
Sedangkan untuk pengujian kedua, berlokasi di ruang laboratorium elektronika Universitas Mercubuana yang disertai dengan alat ukur Digital Light Meter YF-172 sebagai pembanding, diperoleh data seperti pada tabel 4.7
Tabel 4.7 Data pengukuran LabVIEW dan Fluxmeter Sesi 1 Sesi 2 Sesi 3 Sesi 4 Sesi 5 LabVIEW Fluxmeter LabVIEW Fluxmeter LabVIEW Fluxmeter LabVIEW Fluxmeter LabVIEW Fluxmeter 45,1 56,6 47,7 58,7 48,7 58,2 46,1 57,4 47,5 58,5 93,7 114,4 93.9 115,9 94,6 116,9 93,8 115,1 94,1 116,2
Normal Disenter
Catatan: 1. Interval waktu pengambilan data tiap sesi berselang 10 menit. 2. Kondisi normal adalah lampu ruangan dalam kondisi off (mati) dan penerangan berasal dari sinar matahari yang masuk melalui jendela pada ruangan. Sehingga bila terjadi perubahan cahaya dari sumber (matahari) tentunya hal ini turut mempengaruhi kepekaan penerimaan cahaya pada
64
proses pengukuran, terutama pada LDR. Sebab, perubahan sedikit cahaya saja akan mempengaruhi resistansi LDR 3. Saat LDR dan Fluxmeter diberikan penyinaran oleh senter, jaraknya antara LDR atau Fluxmeter terhadap senter adalah ± 30 cm.
Berdasarkan hasil uji tersebut didapati selisih antara hasil pembacaan Fluxmeter dan pembacaan LabVIEW pada saat kondisi normal memiliki nilai rata-rata 10,86 lux. Sehingga bila dilakukan perhitungan persentase kesalahan relatif pada kondisi normal (pada pencahayaan ± 58 lux) diperoleh kesalahan relatif sebesar 18,8 %. Perbedaan pembacaan ini karena pengaruh pencahayaan disekitar area uji yang kurang stabil, sudut datang cahaya yang mengenai sensor LDR cenderung berubahubah, dan jangkauan pengukuran LDR yang terbatas. Hal berbeda dengan alat Fluxmeter Digital Light Meter YF-172 yang memiliki kemampuan auto range, auto calibration dan jangkauan pengukuran yang lebih baik. Namun, bila penggunaan LDR hanya difungsikan sebagai saklar on-off otomatis, maka dapat dikatakan cukup layak untuk digunakan.
65
Gambar 4.10 Hasil pembacaan sensor LDR saat disinari oleh senter
66
