BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Thermohygrometer adalah sebuah alat yang menggabungkan antara fungsi termometer dengan hygrometer. Pada

umumnya

kita

lebih

mengenal

termometer daripada hygrometer, karena fungsinya sebagai pengukur suhu sering dipakai dalam dalam kehidupan sehari-hari. Sedangkan hygrometer relatif jarang terdengar bagi orang awam karena ia hanya berguna untuk mengukur kelembaban udara baik di dalam

maupun

di

luar

ruangan.

Alat

thermohygrometer ini dapat dipakai untuk mengukur suhu udara dan kelembaban baik di ruang tertutup maupun diluar ruangan. Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu (temperatur), ataupun perubahan suhu. Istilah termometer berasal dari bahasa Latin thermo yang berarti panas dan meter yang berarti

1

untuk mengukur.Satuan pengukurannya yang paling sering kita lihat adalah derajat Celcius (C) Hygrometer adalah alat yang digunakan untuk menghitung persentase uap air (embun) yang berada di udara, atau lebih mudahnya alat untuk mengukur tingkat kelembaban udara. Satuan pengukuran untuk Hygrometer adalah Persentase (%). Semakin besar angka persentasenya maka kelembabannya semakin tinggi, begitupun sebaliknya. Di rumah sakit, alat ini digunakan untuk mengukur tingkat kelembaban suatu ruangan atau alat yang mempunyai standart tertentu, seperti berikut ;

2

Tabel 1.1 Standar Suhu, Kelembaban, dan Tekanan Udara menurut Fungsi Ruang atau Unit No.

Ruang atau Unit

Suhu (0C)

Kelembaban (%)

Tekanan

1.

Operasi

19-24

45-60

positif

2.

Bersalin

24-26

45-60

positif

3.

Pemulihan/

22-24

45-60

seimbang

perawatan 4.

Observasi bayi

2 1-24

45-60

seimbang

5.

Perawatan bayi

22-26

3 5-60

seimbang

6.

Perawatan premature

24-26

35-60

positif

7.

ICU

22-23

35-60

positif

8.

Jenazah/ Autopsi

2 1-24

-

negatif

9.

Penginderaan medis

19-24

45-60

seimbang

10.

Laboratorium

22-26

35-60

negatif

11.

Radiologi

22-26

45-60

seimbang

12.

Sterilisasi

22-30

35-60

negatif

13.

Dapur

22-30

35-60

seimbang

14.

Gawat darurat

19-24

45-60

positif

15.

Administrasi/

2 1-24

-

seimbang

pertemuan Sumber : Keputusan Menteri Kesehatan RI Nomor 1204/MENKES/SK/X2004

3

Tabel 1.2 Pedoman untuk parameter spesifik fisik udara dalam ruang Rentang untuk kualitas udara Parameter

ruang

Satuan

yang dapat diterima Suhu udara

22,5- 25,5

C

Kelembaban udara

≤ 70

%

Gerakan udara (pada

≤ 0,25

m/ det

kantor dalam wilayah kerja) Sumber : Guideline for Good Indoor Quality, 1996

Beberapa alat dan mesin di rumah sakit juga berpengaruh penting dalam proses pelayanan pasien. Contohnya saja pada baby incubator Kelembaban pada baby incubator berpengaruh pada kesehatan pertumbuhan laboratorium,

bayi.

Belum

kelembaban

lagi

pada

ruangan

ruang sangat

berpengaruh besar pada sample, obat, dan reagen yang akan di uji Dilihat dari pentingnya kelembaban dan suhu pada setiap alat dan ruangan di rumah sakit, khususnya pada ruang laboratorium dan ruang bedah

4

lebih terkontrol, maka penulis bermaksud merancang alat yang berjudul “THERMOHYGROMETER”.

1.2 Batasan Masalah Dalam pembuatan modul

Thermohygrometer

ini, penulis membatasi masalah yang akan dibahas, meliputi : 1.2.1

Pada perancangan modul ini disertai yang menampilkan suhu dan kelembaban terukur

1.2.2

Penampilan hasil pengukuran suhu dan kelembaban pada display LCD karakter 2 x 16

1.2.3

Untuk suhu, tampilan

dua digit (satuan

puluhan) dalam derajat Celcius, dengan range 0-100°C 1.2.4

Untuk kelembaban, tampilan

empat digit

(satuan, puluhan dan dua angka di belakang koma) dalam persen, dengan range 0-90% 1.2.5

Menggunakan sensor SHT11

5

1.3 Rumusan Masalah Dari uraian latar belakang di atas, maka penulis membuat rumusan masalah yaitu: “Dapatkah dibuat Thermohygrometer?”

1.4 Tujuan 1.4.1

Tujuan Umum Dibuatnya thermohygrometer

1.4.2

Tujuan Khusus Dengan acuan permasalahan di atas, maka secara operasional tujuan khusus pembuatan alat ini antara lain : 1.4.2.1 Membuat rangkaian minimum system ATMega 328 1.4.2.2 Membuat rangkaian menggunakan sensor suhu dan kelembaban 1.4.2.3 Membuat rangkaian indikator baterai 1.4.2.4 Membuat

program

untuk

menjalankan system mikrokontroller

6

1.5 Manfaat 1.5.1

Manfaat Teoritis Meningkatkan ilmu pengetahuan bagi

mahasiswa teknik elektromedik di bidang alat – alat kesehatan khususnya alat ukur 1.5.2

Manfaat Praktis Mempermudah

pengguna

dalam

mengukur suhu dan kelembaban ruangan atau alat medis lainnya

7

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Prinsip Kerja Thermohygrometer 2.1.1

Thermometer Thermometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu (temperatur), ataupun perubahan suhu. Istilah thermometer berasal dari bahasa Latin thermo yang berarti panas dan meter yang berarti untuk mengukur. Prinsip kerja termometer ada bermacam-macam, yang paling umum digunakan adalah termometer air raksa. Ketika

mengukur

temperatur

dengan

menggunakan termometer, terdapat beberapa skala yang digunakan, di antaranya skala Celsius, skala Reamur, skala Fahrenheit, dan skala Kelvin. Keempat skala tersebut memiliki perbedaan dalam pengukuran suhunya. Berikut rentang temperatur yang dimiliki setiap skala.

8

a.

Termometer skala Celsius Memiliki titik didih air 100 °C dan titik bekunya 0 °C. Rentang temperaturnya berada pada temperatur 0 °C – 100 °C dan dibagi dalam 100 skala.

b. Temometer skala Reamur Memiliki titik didih air 80 °R dan titik bekunya 0 °R. Rentang temperaturnya berada pada temperatur 0 °R – 80 °R dan dibagi dalam 80 skala. c.

Termometer skala Fahrenheit Memiliki titik didih air 212 °F dan titik bekunya 32 °F. Rentang temperaturnya berada pada temperatur 32 °F – 212 °F dan dibagi dalam 180 skala.

d. Termometer skala Kelvin Memiliki titik didih air 373,15 K dan titik bekunya 273,15 K. Rentang temperaturnya berada pada temperatur 273,15 K – 373,15 K dan dibagi dalam 100 skala. (Saripudin, A., D. Rustiawan K., dan A. Suganda : 2009 ) Jadi, jika diperhatikan pembagian skala tersebut, satu skala dalam derajat Celsius sama 9

dengan

satu

skala

dalam

derajat

Kelvin,

sementara satu skala Celsius kurang dari satu skala Reamur dan satu skala Celsius lebih dari satu

skala

Fahrenheit.

Secara

matematis

perbandingan keempat skala tersebut, yaitu sebagai berikut;

Gambar 2.1 Perbandingan empat skala termometer ( Sumber : http://perpustakaancyber.blogspot.com/2013/01/temperaturperpindahan-kalor-pemuaian-zat-pengukuran-pengertianperubahan.html )

10

2.1.2 Hygrometer Hygrometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kelembaban relatif udara, atau jumlah uap air tak terlihat dalam suatu lingkungan tertentu Biasanya alat ini dapat juga dimanfaatkan untuk ditempatkan di dalam bekas (container) penyimpanan barang yang memerlukan tahap kelembapan

yang

terjaga

seperti dry

box penyimpanan kamera. Kelembaban yang rendah

akan

jamur yang

mencegah

menjadi

pertumbuhan

musuh

pada

dari

peralatan

tersebut. Hygrometer juga banyak dipakai di ruangan pengukuran dan instrumentasi untuk menjaga kelembapan udara yang berpengaruh terhadap

keakuratan

pemanfaatan

lain

alat-alat yaitu untuk

pengukuran, pengukur

kelembaban ruangan pada budidaya jamur, kandang reptil, sarang burung walet maupun untuk pengukuran kelembaban pada penetasan telur dan lain sebagainya.

11

( Sumber

:

https://awambelajar.wordpress.com/2014/03/23/hygrometer -sebagai-sensor-thermal-pendeteksi-kelembaban/ )

2.1.3

Thermohygrometer Thermohygrometer adalah sebuah alat yang menggabungkan antara fungsi termometer dengan hygrometer. Ukurannya beragam, ada yang sedikit lebih besar dari korek gas, ada pula yang seukuran telepon genggam. Pada

umumnya

termometer

daripada

kita

lebih

hygrometer,

mengenal karena

fungsinya sebagai pengukur suhu sering dipakai dalam dalam kehidupan sehari-hari. Sedangkan hygrometer relatif jarang terdengar bagi orang awam karena ia hanya berguna untuk mengukur kelembaban udara baik di dalam maupun di luar ruangan. Alat thermohygrometer ini dapat dipakai untuk mengukur suhu udara dan kelembaban baik di ruang tertutup maupun diluar ruangan.

12

2.1.4

Manfaat Thermohygrometer Sistem suhu dan kelembaban hendaknya didesain

sedemikian

rupa

sehingga

dapat

menyediakan suhu dan kelembaban seperti dalam tabel berikut: Tabel 2.1 Standar Suhu, Kelembaban, dan Tekanan Udara menurut Fungsi Ruang atau Unit No.

Ruang atau Unit

Suhu (0C)

Kelembaban

Tekanan

(%) 1.

Operasi

19-24

45-60

positif

2.

Bersalin

24-26

45-60

positif

3.

Pemulihan/ perawatan

22-24

45-60

seimbang

4.

Observasi bayi

2 1-24

45-60

seimbang

5.

Perawatan bayi

22-26

3 5-60

seimbang

6.

Perawatan premature

24-26

35-60

positif

7.

ICU

22-23

35-60

positif

8.

Jenazah/ Autopsi

2 1-24

-

negatif

9.

Penginderaan medis

19-24

45-60

seimbang

10.

Laboratorium

22-26

35-60

negatif

11.

Radiologi

22-26

45-60

seimbang

12.

Sterilisasi

22-30

35-60

negatif

13.

Dapur

22-30

35-60

seimbang

14.

Gawat darurat

19-24

45-60

positif

15.

Administrasi/ pertemuan

2 1-24

-

seimbang

Sumber : Keputusan Menteri Kesehatan RI Nomor 1204/MENKES/SK/X2004

13

Tabel 2.2 Pedoman untuk parameter spesifik fisik udara dalam ruang

Parameter

Rentang untuk kualitas Satuan udara ruang yang dapat diterima

Suhu udara

22,5- 25,5

C

Kelembaban udara

≤ 70

%

Gerakan udara (pada

≤ 0,25

m/ det

kantor dalam wilayah kerja) Sumber : Guideline for Good Indoor Quality, 1996

2.2. Sensor Suhu dan Kelembaban (SHT11) SHT11 Module merupakan modul sensor suhu dan kelembaban relatif dari Sensirion. Modul ini dapat digunakan sebagai alat pengindra suhu dan kelembaban dalam aplikasi pengendali suhu dan

kelembaban

ruangan

maupun

aplikasi

pemantau suhu dan kelembaban relatif ruangan. Spesifikasi dari SHT11 ini adalah sebagai berikut: a. Berbasis sensor suhu dan kelembaban relatif SHT11.

14

b. Mengukur suhu dari -40C hingga +123,8C dan kelembaban relatif dari 0%RH hingga 1%RH. c. Memiliki ketetapan (akurasi) pengukuran suhu hingga 0,5C pada suhu 25C dan ketepatan (akurasi) pengukuran kelembaban relatif hingga 3,5%RH. d. Memiliki atarmuka serial synchronous 2-wire, bukan I2C. e. Jalur

antarmuka

telah

dilengkapi

dengan

rangkaian pencegah kondisi sensor lock-up. f. Membutuhkan catu daya +5V DC dengan konsumsi daya rendah30 μW. g. Modul ini memiliki faktor bentuk 8 pin DIP 0,6sehingga memudahkan pemasangannya. 2.2.1

Prinsip Kerja Sensor SHT11

adalah

sebuah single

chip sensor suhu dan kelembaban relatif dengan multi modul sensor yang outputnya telah dikalibrasi secara digital. Dibagian dalamnya terdapat kapasitas polimer sebagai eleman untuk sensor kelembaban relatif dan sebuah

pita

regangan

yang

digunakan

sebagai sensor temperatur. Output kedua 15

sensor digabungkan dan dihubungkan pada ADC 14 bit dan sebuah interface serial pada satu

chip

yang

sama.

Sensor

ini

mengahasilkan sinyal keluaran yang baik dengan waktu respon yang cepat. SHT11 ini dikalibrasi pada ruangan denagn kelembaban yang teliti menggunakan hygrometer sebagai referensinya. Koefisien kalibrasinya telah diprogramkan

kedalam

OTP

memory.

Koefisien tersebut akan digunakan untuk mengaklibrasi keluaran dari sensor selama proses pengukuran.

Gambar 2.2 Diagram Blok SHT11

Sistem sensor yang digunakan untuk mengukur suhu dan kelembaban adalah SHT11 dengan sumber tegangan 5 Volt dan komunikasi bidirectonal

2-wire.

Sistem

sensor ini mempunyai 1 jalur data yang 16

digunakan untuk perintah pengalamatan dan pembacaan data. Pengambilan data untuk masing-masing

pengukuran

dilakukan

dengan memberikan perintah pengalamatan oleh mikrokontroler. Kaki serial Data yang terhubung

dengan

mikrokontroler

memberikan perintah pengalamatan pada pin Data SHT11 “00000101” untuk mengukur kelembaban relatif dan “00000011” untuk pengukuran temperatur. SHT11 memberikan keluaran data kelembaban dan temperatur pada pin Data secara bergantian sesuai dengan clock yang diberikan mikrokontroler agar sensor dapat bekerja. Sensor SHT11 memiliki ADC (Analog to Digital Converter) di dalamnya sehingga keluaran data SHT11 sudah terkonversi dalam bentuk data digital dan tidak memerlukan ADC eksternal dalam pengolahan data pada mikrokontroler. Skema pengambilan data SHT11 dapat dilihat pada gambar berikut ini.

17

Gambar 2.3 Skema Pengambilan Data Tabel 2.3 PIN SHT11

18

2.3. Blok Rangkaian Minimum System

Gambar 2.4 Schematic Minimun System

Sistem

minimum mikrokontroler adalah

system elektronika yang terdiri dari komponen – komponen dasar yang

dibutuhkan oleh suatu

mikrokontroller untuk dapat berfungsi dengan baik. Padaumumnya,

suatu

mikrokontroller

membutuhkan dua elemen (selain power supply), Kristal Oscillator (XTAL), danrangkaian RESET. Analogi fungsi Kristal oscillator adalah jantung pada tubuh manusia. Perbedaannya, jantung memompa darah, sedangkan XTAL memompa data. Dan fungsi rangkaian

RESET

mikrokontroller

adalah

memulai

untuk

kembali

membuat pembacaan 19

program.

Hal

tersebut

mikrokontroller

dibutuhkan

mengalami

pada

gangguan

saat dalam

mengeksekusi program. 2.4. Blok Rangkaian Indikator Baterai

Gambar 2.5 Schematic Indikator baterai

Pada blok rangkaian ini memanfaatkan sistem pembagian tegangan untuk member trigger pada basis transistor. Rangkaian

pembagi

tegangan

biasanya

digunakan untuk membuat suatu tegangan referensi dari sumber tegangan yang lebih besar, titik tegangan referensi pada sensor, untuk memberikan bias pada rangkaian penguat atau untuk memberi bias pada komponen aktif. ( Sumber : http://elektronika-dasar.web.id/teorielektronika/pembagi-tegangan-voltage-divider/ )

20

BAB III METODOLOGI

3.1

Diagram Blok

PROGRAM

SHT 11 SENSOR SUHU

MIKRO

LCD

ATMEGA SENSOR KELEMBABAN

328

READ

Gambar 3.1 Diagram Blok Thermohygrometer

Ketika power on/off dalam posisi on maka seluruh rangkaian akan mendapatkan tegangan dari baterai (power bank). Sensor akan mendeteksi suhu dan

kelembaban

Mikrokontroller

yang

akan

ATMega

masuk

328.

ke

Suhu

IC dan

kelembaban ruangan yang terbaca akan ditampilkan 21

pada LCD 2 X 16. . Ketika tombol READ di tekan, maka akan terukur nilai minimal, maksimal, dan rata-rata suhu / kelembaban, yang ditampilkan pada LCD. 3.2

Diagram Alir Modul

Gambar 3.2 Diagram Alir Thermohygrometer

Start

kemudian

terjadi

inisialisasi

dari

penginisisalisasian input-output mikrokontroler dan 22

antarmuka LCD 2 X 16. Kemudian setelah selesai proses inisialisasi, maka LCD akan menampilkan nilai pembacaan Suhu dan Kelembaban yang terdeteksi pada sensor. Ketika tombol READ T ditekan, maka

proses pengambilan data Suhu,

Minimal, Maksimal, dan Rata – Rata Suhu, yang akan ditampilkan pada display LCD. Saat tombol READ H ditekan, maka proses pengambilan data Kelembaban, Minimal, Maksimal, dan Rata – Rata Kelembaban yang akan ditampilkan pada display LCD.

3.3

Diagram Mekanik d

e a f

b

g

c

Gambar 3.3 Diagram Mekanik Alat

23

Keterangan gambar

3.4

;

a

: LCD 2 x 16

b:

: Read H

c

: Read T

d

: Reset

e

: ON / OFF

f

: Indikator Baterai

g

: Sensor

Dimensi Alat

;

Panjang

: 15 cm

Lebar

: 12 cm

Tinggi

: 4 cm

Alat dan Bahan Menyiapkan suatu bahan merupakan salah satu hal yang sangat penting dalam menunjang keberhasilan

pembuatan

suatu

rangkaian

elektronika, yang perlu diperhatikan dalam kegiatan ini diantaranya adalah teknis dan karakteristik komponen elektronika, harga maupun faktor ada tidaknya komponen tersebut di pasaran karena perlu dilakukan perhitungan-perhitungan yang cermat, survey lapangan maupun mempeljari data pada data 24

sheet book komponen-komponen yang akan kita butuhkan dalam pembuatan modul tersebut. Berikut ini disampaikan data bahan-bahan yang diperlukan dalam pembuatan modul ini: Tabel 3.1. Tabel Daftar Komponen Nama Komponen

Banyaknya

X – TAL 16 MHz

1 buah

Resistor 220 Ω ¼ W

5 buah

Resistor 1KΩ ¼ W

1 buah

Resistor 10K Ω ¼ W

4 buah

Resistor 440 Ω ¼ W

1 buah

Capasitor 10uf/16V

3 buah

Capasitor 22pf

2 buah

Capasitor 10nf

1 buah

Multitone 1K

3 buah

Multitone 20K

2 buah

Led

4 buah

LCD 2x16

1 buah

IC ATMega 328

1 buah

Soket IC ATMega 328

1 buah

Conector 6 pin

4 buah

Conector 5 pin

2 buah

Conector 4 pin

2 buah

Conector 1 pin

6 buah

Push Button

4 buah

25

Sebagai penunjang dalam melaksanakan pembuatan modul, pengukuran,

pengamatan,

maupun pengujian digunakan beberapa paralatan. Peralatan-peralatan tersebut antara lain adalah sebagai berikut: 1.

Alat ukur - Multimeter

2.

Alat elektrik - Solder dan timah - Bor PCB - Power Bank

3.

Alat bantu mekanik - Obeng - Tang - Kunci pas - Gergaji - Toolset, dll

3.5

Jenis Penelitian Jenis penelitian dan pembuatan modul ini menggunakan metode eksperimen, yaitu metode penelitian yang digunakan untuk mencari pengaruh

26

perlakuan tertentu terhadap lain dalam kondisi yang terkendalikan. Bentuk desain penelitian ini adalah Preeksperimental, after only design. Pada rancangan ini peneliti hanya melihat hasil tanpa mengukur keadaan sebelumnya.Tetapi disini sudah ada kelompok kontrol, walaupun tidak dilakukan randomisasi. Kelemahan dari rancangan ini adalah tidak tahu keadaan awalnya, sehingga hasil yang didapat sulit disimpulkan. Desain dapat digambarkan sbb : X

O

Non Random -------------------------(-)

O

X = Modul TA “Thermohygrometer” 0

= Observasi

( - ) = Thermohygrometer

27

3.6

Variabel Penelitian 3.6.1 Variabel Bebas Sebagai variabel bebas yaitu suhu ruangan dan kelembapan ruangan.

3.6.2 Variabel Terikat Sebagai variabel terikat adalah sensor suhu dan sensor kelembapan.

3.6.3 Variabel Terkendali Sebagai

variabel

terkendali

yaitu

display LCD 3.7

Definisi Operasional Dalam kegiatan operasionalnya, variable variabel yang digunakan dalam pembuatan alat, memiliki fungsi - fungsi antara lain:

28

Tabel 3.2 definisi operasional dan variabel

VARIABEL

DEFINISI OPERASIONAL

SKALA

ALAT UKUR

HASIL UKUR

Thermometer

0 - 100C

Rasio

Hygrometer

0 - 90% RH

Rasio

Thermohygro

T = 0 - 100C

meter

H=0 - 90% RH

-

Tampil / tidak

UKUR

Suhu yang di ukur Suhu

untuk mengetahui nilai suhu ruangan. Kelembaban yang di ukur untuk

Kelembaban

mengetahui nilai kelembaban ruangan. Sebuah sensor yang digunakan untuk

SHT 11

membaca (mendeteksi) suhu

Rasio

dan kelembaban Sebuah IC mikrokontroler yang ATMEGA 328

digunakan untuk memproses data

Nominal

yang diterima dari sensor untuk di tampilkan pada LCD

3.8

Rumus Statistik Pengukuran

mode

kalibrasi

dilakukan

sebanyak lima kali dalam percobaan. Kemudian hasil pengukuran tersebut dibandingkan dengan alat 29

standart dan dicari nilai standart deviasi (STD), angka ketidakpastian dan juga error dengan rumus sebagai berikut : a) Rata – rata Adalah nilai atau hasil pembagian dari jumlah data yang diambil atau diukur dengan banyaknya pengambilan data atau banyaknya pengukuran. Rata – Rata ( X ) =

Xi n

Dimana :

X

= rata – rata

∑Xi

= Jumlah nilai data

n

= Banyak data ( 1,2,3,…,n )

b) Simpangan Adalah selisih dari rata–rata nilai harga yang dikehendaki dengan nilai yang diukur. Berikut rumus dari simpangan : Simpangan = Y – X Dimana : Y = suhu setting X = rerata

30

c) Error (%) Error (kesalahan) adalah selisih antara mean terhadap masing-masing data. Rumus error adalah:

 DataSettin g  Re rata   x100% Datasettin g  

Error% = 

d) Standart Deviasi Standart deviasi adalah suatu nilai yang menunujukan tingkat (derajat) variasi kelompok data atau ukuran standart penyimpangan dari meannya. Rumus standart deviasi (SD) adalah:

 X n

SD 

i 1

i

X



2

n 1

Dimana : SD

= standart deviasi

X

= nilai yang dikehendaki

n

= banyak data

31

e) Ketidakpastian (UA) Ketidakpastian

adalah

kesangsian

yang

muncul pada tiap hasil pengukuran. Rumus dari ketidakpastian adalah sebagai berikut: Ketidakpastian = Dimana : STDV = Standar Deviasi n

3.9

= banyaknya data

Urutan Kegiatan Dalam penelitian dan pembuatan modul ini, penulis terlebih dahulu mengadakan urutan kegiatan persiapan untuk kelancaran jalannya proses pembuatan dan pengamatan yang meliputi di bawah ini : a.

Mempelajari teori – teori yang berhubungan dengan permasalahan yang dibahas melalui studi kepustakaan.

b.

Mempelajari

dan

merancang

pembuatan modul tersebut. c. 32

Membuat diagram blok sistem

teknis

d.

Membuat diagram alir sebagai urutan cara kerja alat

e.

Merencanakan anggaran biaya pembuatan modul

f.

Menyusun proposal

g.

Menyiapkan bahan berupa komponen, box dan

peralatan

yang

dibutuhkan

dalam

pembuatan modul h.

Membuat layout rangkaian mikrokontroller, LCD, dan tombol READ

i.

Memasang komponen pada PCB

j.

Menyatukan semua rangkaian

k.

Mengintegrasikan semua rangkaian

l.

Menyusun

program

untuk

menyalakan

system m. Melakukan uji coba modul n.

Melakukan kalibrasi modul

o.

Menyusun laporan KTI

33

3.10 Tempat dan Jadwal Penelitian 3.10.1 Tempat pembuatan modul Pembuatan modul tugas akhir ini dilakukan dikampus Teknik Elektromedik POLTEKES Surabaya khususnya diruang modul Jurusan Teknik Elektromedik.

3.10.2 Jadwal Penelitian Penelitian ini dilakukan di kampus Teknik Elektromedik Surabaya dengan jadwal kegiatan sebagai berikut:

34

Tabel 3.3 Jadwal Kegiatan

Kegiatan

Sep

a

xxx-

b

--xx

c

---x

Okt

d

x---

e

-x--

f

--xx

g h

Nov

Des

xxxx

xx--

Jan

Feb

Mar

Apr

Jun

-xxx

xx--

--xx xxxx

i

-xx-

j

--xx

x---

k

---x

xx--

l

---x

xx--

m

xx--

n

-xxx

o

Mei

35

BAB IV HASIL PENGUKURAN DAN ANALISIS

4.1. Hasil Pengukuran Test Point Pada Level Baterai

Gambar 4.1 Schematic Indikator Baterai

Test Point merupakan suatu titik yang digunakan untuk mengukur output tegangan pada titik tertentu. TP1

: Mengukur output tegangan Indikator High Baterai

TP2

: Mengukur output tegangan Indikator Medium Baterai

TP3

: Mengukur output tegangan Indikator Low Baterai

36

Berikut

merupakan

hasil

pengukuran

tegangan berdasarkan output dari test point dan berdasarkan rumus. Tabel 4.1 Pengukuran Test Point

Test Point

Tegangan

TP1

0.6 V

TP2

0.63 V

TP3

0.76 V

Perhitungan sesuai rumus ; Vtot =

x Vin Tabel 4.2 Perhitungan Test Point

Test Point

Tegangan

TP1

0.5764 V

TP2

0.6288 V

TP3

0.7564 V

37

4.2. Hasil Pengukuran Sinyal Keluaran Sensor dengan Osciloscope i.

Gambar 4.2 Skema pengambilan data

Sistem sensor yang digunakan untuk mengukur suhu dan kelembaban adalah SHT11 dengan

sumber

tegangan

5

Volt

dan

komunikasi bidirectonal 2-wire. Sistem sensor ini mempunyai 1 jalur data yang digunakan untuk perintah pengalamatan dan pembacaan data. Kaki serial Data yang terhubung dengan mikrokontroler memberikan perintah pengalamatan pada pin Data SHT11 “00000101” untuk mengukur kelembaban relatif

dan

“00000011”

untuk

pengukuran

temperatur. SHT11 memberikan keluaran data kelembaban dan temperatur pada pin Data secara bergantian sesuai dengan clock yang diberikan mikrokontroler agar sensor dapat bekerja. Sensor SHT11

memiliki

ADC

(Analog

to

Digital

Converter) di dalamnya sehingga keluaran data 38

SHT11 sudah terkonversi dalam bentuk data digital dan tidak memerlukan ADC eksternal dalam pengolahan data pada mikrokontroler.

Tabel 4.3 Gambar Sinyal SHT 11 padaOsciloscope

4.3. Hasil Pengukuran terhadap Kalibrator Pengukuran Thermohygrometer

modul di

menggunakan kampus

alat

Teknik

Elektromedik sebagai kalibrator dan pembanding untuk menentukan nilai kebenaran dari modul TA thermohygrometer 4.1.1 Tabel Pengukuran Alat a) Ruang 1 a)) Pagi ( 08.00 WIB)

39

DATA AKURASI PENGUKURAN

X1

X2

X3

X4

X5

Rerata

Pengukuran

Tabel 4.3 Pengukuran Ruang

T (C)

30.4

30.6

30.6

30.5

30.4

30.5

H (%)

79

79.5

78

78

78.5

78.6

Modul TA

T (C)

30.12

30.29

30.24

30.04

30.21

30.18

“Thermohygrometer”

H (%)

78.61

77.8

78.1

78.2

77.79

78.1

ALAT

Thermohygrometer

b)) Siang (13.00 WIB)


X1

X2

X3

X4

X5

Rerata

Pengukuran


T (C)

31.6

32.3

31.9

32

32.4

32.04

H (%)

69.9

69.5

69.5

69.9

69.85

69.73

Modul TA

T (C)

31.21

31.27

31.23

31.3

31.35

31.272


H (%)

70.48

69.64

69.7

69.74

69.85

70.48

ALAT

Thermohygrometer

40

c)) Malam (20.00 WIB)

DATA AKURASI PENGUKURAN X1

X2

X3

X4

X5

Rerata

Pengukuran


T (C)

30.5

30.3

30.4

30.5

30.4

30.42

H (%)

78

78

79

79

80

78.8

Modul TA

T (C)

29.88

29.8

29.84

29.81

29.81

29.828


H (%)

79.39

79.33

79.83

79.71

80.29

79.71

ALAT

Thermohygrometer

b) Ruang 2 a)) Pagi ( 08.00 WIB)


X2

X3

X4

X5

Rerata

Pengukuran


T (C)

31.5

31.7

31.6

31.6

31.8

31.64

H (%)

76

76

76.2

76

74.5

75.74

Modul TA

T (C)

31.26

31.32

31.27

31.17

31.51

31.306


H (%)

77.1

76.67

76.85

76.55

74.91

76.416

ALAT

Thermohygrometer

41



X2

X3

X4

X5

Rerata

Pengukuran


T (C)

31.9

31.9

31.9

32.1

31.8

31.92

H (%)

72

73

72.5

73

73.2

72.74

Modul TA

T (C)

32.06

32

31.88

31.78

31.71

31.886


H (%)

72.83

73

72.8

71.79

72.96

72.676

ALAT

Thermohygrometer

c)) Malam (20.00 WIB)


X2

X3

X4

X5

Rerata

Pengukuran


T (C)

28.3

28.6

28.7

28.7

28.8

28.62

H (%)

88.5

89

89

88.5

87.5

88.5

Modul TA

T (C)

27.68

28.02

28.7

28.17

28.28

28.17


H (%)

89.1

89.61

89.71

88.57

87.12

89.1

ALAT

Thermohygrometer

42

c) Ruang 3 a)) Pagi ( 08.00 WIB )


X2

X3

X4

X5

Rerata

Pengukuran


T (C)

26.9

26.9

26.9

26.8

26.9

26.88

H (%)

65.5

66

66

66

65.5

65.8

Modul TA

T (C)

26.13

26.12

26.12

26.13

26.09

26.118


H (%)

65.64

65.7

65.54

65.67

65.34

65.578

ALAT

Thermohygrometer



X2

X3

X4

X5

Rerata

Pengukuran

c)) Tabel 4.10 Pengukuran Ruang

T (C)

28.3

28.3

28.2

28.1

27.9

28.16

H (%)

63.9

64

64

64

64

63.98

Modul TA

T (C)

28.52

28.51

28.41

28.36

27.99

28.358


H (%)

63.18

63.59

63.66

63.96

64.2

63.718

ALAT

Thermohygrometer

43

d)) Malam (20.00 WIB)


X1

X2

X3

X4

X5

Rerata

Pengukuran


T (C)

27.23

27.23

27.2

27.1

26.9

27.132

H (%)

64.5

65

65.5

65.5

65.5

65.2

Modul TA

T (C)

26.3

27.36

27.16

26.1

26.13

26.61


H (%)

65.28

65.2

65.26

65.38

65.61

65.346

ALAT

Thermohygrometer

44

4.4. Hasil Perhitungan/Analisis Data

Error (%)

SD

UA

30.18

30.5

0.32

0.010491803

0.099749687

0.044609416

1

31.272

32.04

0.768

0.023970037

0.05585696

0.024979992

29.828

30.42

0.592

0.019460881

0.032710854

0.014628739

31.306

31.64

0.334

0.010556258

0.126214104

0.056444663

31.886

31.92

0.034

0.001065163

0.146219014

0.065391131

28.17

28.62

0.45

0.01572327

0.372692903

0.166673333

26.118

26.88

0.762

0.028348214

0.016431677

0.007348469

28.358

28.16

-0.198

-0.00703125

0.216494804

0.09681942

26.61

27.132

0.522

0.019239275

0.602411819

0.269406756

2

3

1 H (%)

Rerata Alat

Simpangan

(C)

Rerata

T

Ruang

Pengukuran

Tabel Tabel 4.5. Data Pengukuran Kalibrasi

2

3

78.1

78.6

0.5

0.006361323

0.337712896

0.151029798

69.882

69.73

-0.152

-0.002179837

0.342957723

0.153375357

79.71

78.8

-0.91

-0.011548223

0.386522962

0.172858323

76.416

75.74

-0.676

-0.008925271

0.86699481

0.387731866

72.676

72.74

0.064

0.000879846

0.502424124

0.224690899

88.822

88.5

-0.322

-0.003638418

1.054405046

0.471544272

65.578

65.8

0.222

0.00337386

0.146013698

0.065299311

63.718

63.98

0.262

0.00409503

0.387324154

0.173216627

65.346

65.2

-0.146

-0.002239264

0.161183126

0.072083285

45

BAB V PEMBAHASAN

5.1. Pembahasan Rangkaian 5.1.1

Rangkaian Minimum System

Gambar 5.2 Schematic Minimum System

Spesifikasi Modul Rangkaian Minimum System yang diperlukan adalah: 1. Tegangan kerja yang dibutuhkan maksimum 5 VDC dan ground 2. IC Mikrokontroller yang digunakan adalah ATmega328

46

3. Membutuhkan sambungan MISO, MOSI, SCK, dan

RESET

untuk

dapat

memprogram

ATmega328 4. Menggunakan push button sebagai input pada PORTB untuk pemilihan sistem. 5. Menghubungkan LCD karakter 2 x 16 pada PORTD sebagai tampilan. 6. Menggunakan PINC sebagai input Data dan Clock dari sensor SHT11. Langkah-langkah pengaturan/pengujian yaitu: 1)

Dapat diisi program dengan programmer (dengan syarat rangkaian telah terhubung dengan catu daya 5V).

2) Melakukan

pengaturan

untuk

menentukan

kecerahan LCD 2 x 16 dengan mengatur multiturn. 3) Menjalankan program sederhana untuk mengecek fungsi push button ketika tidak ditekan dan ketika ditekan (push button terhubung pada PINB.0 dan PINB.1)

47

Program Minimum System #include LiquidCrystal lcd(5, 4, 3, 2, 1, 0); boolean A=false; boolean B=true; boolean C=true; #include <SHT1x.h> #define dataPin A4 #define clockPin A5 SHT1x sht1x(dataPin, clockPin); //Fungsi Rata-Rata //Fungsi Rata-Rata Suhu const int numReadings = 10; float readings[numReadings]; // the readings from the analog input int index = 0; // the index of the current reading float total = 0; // the running total float average = 0; //Fungsi Rata-Rata Kelembaban const int numReadingsH = 10; float readingsH[numReadingsH]; // the readings from the analog input int indexH = 0; // the index of the current reading float totalH = 0; // the running total float averageH = 0; //Fungsi MIN MAX //Fungsi MIN MAX Suhu float mintemp; float maxtemp; //Fungsi MIN MAX Kelembaban float minhum; 48 float maxhum; void setup()

//Fungsi MIN MAX Kelembaban float minhum; float maxhum; void setup() { lcd.begin(16, 2); pinMode(8,INPUT_PULLUP); pinMode(9,INPUT_PULLUP); int sensorVal = digitalRead(8); int sensorVal2 = digitalRead(9); // Rata - Rata //Fungsi Rata-Rata T for (int thisReading = 0; thisReading < numReadings; thisReading++) readings[thisReading] = 0; //Fungsi Rata-Rata H for (int thisReadingH = 0; thisReadingH < numReadingsH; thisReadingH++) readingsH[thisReadingH] = 0; } void loop() { //Pembacaan Suhu dan Kelembaban float temp_c; float humidity; temp_c = sht1x.readTemperatureC()-3; humidity = sht1x.readHumidity(); //Rata - Rata + Min Max //Hitungan Rata-Rata + Min Max Temperatur total= total - readings[index]; readings[index] = temp_c; total= total + readings[index]; index = index + 1; if (index >= numReadings) { index = 0;

49

index = index + 1; if (index >= numReadings) { index = 0; } mintemp=min(temp_c,readings[index]); maxtemp=max(temp_c,readings[index]); average = total / numReadings;

50

//Hitungan Rata-Rata + Min Max Humidity totalH= totalH - readingsH[indexH]; readingsH[indexH] = humidity; totalH= totalH + readingsH[indexH]; indexH = indexH + 1; if (indexH >= numReadingsH) { indexH = 0; } minhum=min(humidity,readingsH[indexH]); maxhum=max(humidity,readingsH[indexH]); averageH = totalH / numReadingsH; if (A==false) { lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("H:"); lcd.print(humidity); lcd.print("%"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("T:"); lcd.print(temp_c); lcd.print("C"); } else if (B==true) { lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0);

} else if (B==true) { lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("H:"); lcd.print(humidity); lcd.print("% "); lcd.print("R:"); lcd.print(averageH); lcd.print("%"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("-:"); lcd.print(minhum); lcd.print("% "); lcd.print("+:"); lcd.print(maxhum); lcd.print("%"); } else if (C==true) { lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("T:"); lcd.print(temp_c); lcd.print("C "); lcd.print("R:"); lcd.print(average); lcd.print("C"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("-:"); lcd.print(mintemp); lcd.print("C "); lcd.print("+:"); lcd.print(maxtemp); lcd.print("C"); }

51

52

lcd.print("C "); lcd.print("+:"); lcd.print(maxtemp); lcd.print("C"); } if (digitalRead(8)==LOW) { A=true; B=true; C=false; } else if (digitalRead(9)==LOW) { A=true; B=false; C=true; } if ((temp_c > 100)||(0 > temp_c)) { lcd.clear(); lcd.setCursor(0,0); lcd.print("H:"); lcd.print(humidity); lcd.print("%"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("INVALID RANGE"); } else if (humidity > 90) { lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("INVALID RANGE"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(temp_c); } delay(10); }

lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(temp_c); } delay(10); } 5.1.2

Rangkaian Indikator Baterai

Gambar 5.2 Schematic Indikator baterai

Spesifikasi Modul Rangkaian Indikator baterai yang diperlukan adalah: 1. Tegangan input catu daya DC 4 Volt 2. Menggunakan transistor NPN BD139 3. Terdapat tiga indicator, yaitu Low, Medium, High, yang dibedakan dengan cara mengatur

53

besar tegangan yang digunakan sebagai triger pada basis transistor maka besar nilai pembagian tegangan dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut ; Vtot =

x Vin

jadi didapatkan hasil, seperti dibawah ini; 1) Untuk Indikator Low Baterai Vtot = =

x Vin x4V

= 0.7564 V 2) Untuk Indikator Medium Baterai Vtot = =

x Vin x4V

= 0.6288 V 3) Untuk Indikator High Baterai Vtot = =

x Vin x4V

= 0.5764 V Langkah-langkah pengaturan/pengujian yaitu: 1. Mengukur tegangan pada test point 2. Melakukan pengujian nyala lampu indikator baterai. 54

Secara teoritis nilai pembagian tegangan dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut; Vtot =

x Vin

Sedangkan dari pengukuran test point didapatkan nilai, yaitu; Tabel 5.1 Pengukuran Test Point

Test Point

Tegangan

TP1

0.6 V

TP2

0.63 V

TP3

0.76 V

Jadi perbandingan teori dan pengukuran pada test point memiliki selisih ±0.009466667 V

5.1.3

Modul Sensor SHT11

Gambar 5.3 Skema pengambilan data

SHT11 adalah sebuah single chip sensor suhu dan kelembaban relatif dengan multi modul sensor yang outputnya telah dikalibrasi secara digital. 55

Sistem sensor yang digunakan untuk mengukur suhu dan kelembaban adalah SHT11 dengan sumber tegangan 5 Volt dan komunikasi bidirectonal 2-wire. Sistem sensor ini mempunyai 1 jalur data yang digunakan untuk perintah pengalamatan dan pembacaan data.

Kaki

serial

Data

yang

terhubung

dengan

mikrokontroler memberikan perintah pengalamatan pada pin

Data

SHT11

“00000101”

untuk

mengukur

kelembaban relatif dan “00000011” untuk pengukuran temperatur.

SHT11

memberikan

keluaran

data

kelembaban dan temperatur pada pin Data secara bergantian

sesuai

dengan

clock

yang

diberikan

mikrokontroler agar sensor dapat bekerja. Sensor SHT11 memiliki ADC (Analog to Digital Converter) di dalamnya

sehingga

keluaran

data

SHT11

sudah

terkonversi dalam bentuk data digital dan tidak memerlukan ADC eksternal dalam pengolahan data pada mikrokontroler. Spesifikasi Modul SHT11 adalah: 1. Bentuk Sinyal Persegi 2. Tegangan Input Catudaya DC 5Volt 3. Konsumsi daya 30µW

56

Apabila rangkaian ini berhubungan dengan program maka subprogramnya adalah: //Pembacaan Suhu dan Kelembaban float temp_c; float humidity; temp_c = sht1x.readTemperatureC()-3; humidity = sht1x.readHumidity(); Langkah-langkah pengaturan/pengujian yaitu: 1. Menghubungkan modul dengan catu daya DC 5 Volt, dan melihat keluaran sinyal data dan Clock pada oscilloscope. 2. Membandingkan data keluaran sensor dengan alat ukur yang terkalibrasi. Secara teoritis modul ini telah diklaim terkalibrasi oleh perusahaannya. Namun, dari pengukuran didapatkan rentang nilai suhu yang besar antara modul dengan alat sesungguhnya. Jadi dibutuhkan pengolahan data pada program pembacaan data sensor.

5.2 Pembahasan Kinerja Sistem Keseluruhan Cara kerja modul Thermohygrometer

ini,

yaitu ketika power on/off dalam posisi on maka seluruh 57

rangkaian akan mendapatkan tegangan dari baterai (power bank). Kemudian, sensor akan mendeteksi suhu dan kelembaban yang akan masuk dan diolah datanya oleh IC Mikrokontroller ATMega 328. Suhu dan kelembaban ruangan yang terbaca akan ditampilkan pada LCD 2 X 16, dengan ketentuan terdapat empat digit angka (puluhan, satuan, dan dua angka dibelakang koma) Rangkaian Indikator Baterai digunakan untuk mendeteksi tegangan Power Bank yang tersisa. Indikator baterai ini dibuat dengan sistem pembagian tegangan, yang dibedakan menjadi tiga, yaitu Low, Medium, dan High. Setelah

diadakan pengujian dan pengukuran,

maka dilakukan pendataan hasil

untuk mengetahui

ketepatan dari pembuatan modul yang penulis lakukan atau untuk memastikan apakah masing-masing bagian (komponen) dari rangkaian modul yang dimaksud telah bekerja sesuai dengan fungsinya seperti yang telah direncanakan. Dari data hasil pengujian dan pengukuran, maka di dapatkan hasil rata – rata error pada data suhu ± 0.0135% dan rata – rata error pada data kelembaban ± 0.00154%

58

Kelebihan dari modul ini, yaitu sensor yang digunakan mampu mendeteksi suhu dan kelembaban secara akurat, karena memiliki adc didalamnya, sehingga mampu mendeteksi hingga dua angka dibelakang koma. Selain itu sensor ini mempunyai dua keluaran, yaitu suhu dan kelembaban, sehingga tidak memerlukan dua sensor untuk pendeteksian dua data. Meskipun sensor ini telah diklaim

terkalibrasi

oleh

pabrik,

namun

pada

kenyataannya diperlukan penambahan rumus pada program, agar rentang nilai pembacaan pada data suhu tidak terlalu jauh. Selain itu, modul thermohygrometer ini, tidak memiliki mode hold dan penyimpanan data. Sehingga, pembacaan data sulit ditentukan sebab suhu terus berjalan dan data tidak dapat dipanggil.

59

BAB VI PENUTUP

6.1 KESIMPULAN Dari pembahasan diatas, dapat disimpulkan bahwa 6.1.1

Pada rangkaian minimum system, tegangan kerja yang dibutuhkan maksimum 5 VDC

6.1.2

Setelah dilakukan pengolahan proram untuk menerima data suhu pada sensor, modul sensor SHT11, mampu mendeteksi suhu dan kelembaban dengan rata – rata error pada data suhu ± 0.0135% dan rata – rata error pada data kelembaban ± 0.00154%

6.1.3

Pada rangkaian indikator baterai memanfaatkan system pembagian tegangan untuk mentriger basis transistor sehingga mampu mengatur nyala LED sebagai indikator baterai untuk mode Low, Medium, maupun High, dengan rata – rata selisih tegangan terukur dengan teori ±0.009466667 V Secara umum dapat disimpulkan bahwa modul

thermohygrometer ini dapat digunakan sebagai alat

60

pengukur suhu dan kelembaban, sebab toleransi error tidak melebihi 5%.

6.2 SARAN Pengembangan penelitian ini dapat dilakukan pada: 6.2.1

Mode

penyimpanan

data

untuk

membantu

operator memonitoring suhu dan kelembaban ruang 6.2.2

Mode Hold agar pembacaan data lebih mudah dan akurat

6.2.3

Range pengukuran yang lebih besar dan desain box yang sesuai dengan range yang dikehendaki.

61

DAFTAR PUSTAKA

Awan Suck T. 2014. Hygrometer Sebagai Sensor Thermal Pendeteksi Kelembaban. https://awambelajar.wordpress.com/2014/03/23/hyg rometer-sebagai-sensor-thermal-pendeteksikelembaban / (diakses 7 Desember 2014) Keputusan Menteri Kesehatan RI Nomor 1204/MENKES/SK/X2004. http://www.jasamedivest.com/files/permenkes_120 4-2004-persyaratan_kes_rs.pdf (diakses 20 November 2014) Lakitan, Benyamin. 2002. Dasar-Dasar Klimatologi. Cetakan Ke-dua. Raja Grafindo Persada. Jakarta http://budisma.web.id/apa-itu-hygrometer/ (diakses 24 November 2014) Middleton, W.E.K. 1966. A history of the thermometer and its use in meteorology. Baltimore: Johns Hopkins Press. Reprinted ed. 2002, ISBN 0-80187153-0. http://id.wikipedia.org/wiki/Termometer 24 November 2014)

(diakses

Saripudin, A., D. Rustiawan K., dan A. Suganda. 2009. Praktis Belajar Fisika 1 : untuk Kelas 10 Sekolah 62

Menengah Atas / Madrasah Aliyah Program Ilmu Pengetahuan Alam. Pusat Perbukuan Departemen Nasional, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta. http://perpustakaancyber.blogspot.com/2013/01/te mperatur-perpindahan-kalor-pemuaian-zatpengukuran-pengertian-perubahan.html (diakses 7 Desember 2014) Thermohygro Medan . 2013. Sekilas Mengenai Suhu dan Kelembaban. http://www.pengukursuhutop.blogspot.com/p/beran da.html ---. Inovasi dan Kreatifitas Seputar Teknologi.--. http://ymtry.blogspot.com/2014/02/atmega328.html (diakses 15 Mei 2015) ---. Pengenalan Arduino.--. http://mkpraktis.blogspot.com/2013/09/pengenalanarduino.html (diakses 25 Mei 2015)

63

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Recommend Documents