INSTRUMEN PENGUKUR KALOR-JENIS AIR SKRIPSI MAULANA FAKIH LATIEF

UNIVERSITAS INDONESIA

INSTRUMEN PENGUKUR KALOR-JENIS AIR

SKRIPSI

MAULANA FAKIH LATIEF 0806365066

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM PROGRAM SARJANA EKSTENSI FISIKA DEPOK DESEMBER 2011

Instrumen pengukur..., Maulana Fakih Latief, FMIPA UI, 2011

UNIVERSITAS INDONESIA

INSTRUMEN PENGUKUR KALOR-JENIS AIR

SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana sains

MAULANA FAKIH LATIEF 0806365066

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM PROGRAM SARJANA EKSTENSI FISIKA DEPOK DESEMBER 2011




KATA PENGANTAR

Dengan limpahan kasih sayang Allah SWT akhirnya perjuangan untuk membuat skripsi ini dapat tercapai. Walaupun dalam penulisan ilmiah ini saya menemukan berbagai macam kesulitan, tetapi Allah SWT senantiasa memberikan tetesan rahmat-Nya sehingga semua rintangan dan tantangan dapat dilalui dengan ridhaNya. Karya yang sederhana ini lahir karena saya merasa bahwa perkembangan teknologi pengendalian di dunia ini sudah sedemikian majunya, sehingga kita semua mungkin sudah banyak tertinggal di dalam kemajuan teknologi tersebut. Dari tahun ke tahun teknik pengendalian tersebut senantiasa berubah ke arah yang lebih baik. Adapun tujuan dari pembuatan skripsi ini adalah sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Ekstensi pada Program Studi Fisika Instrumentsi Elektronika, Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Indonesia. Selama mengerjakan skripsi ini saya banyak mendapat bantuan berbagai pihak, sehingga pada kesempatan ini saya hendak mengucapkan terima kasih kepada : 1. Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat serta hidayah-Nya. 2. Kedua orang tuaku yang tercinta, M.I. Nurdin, M.Pd.i, dan Lely Nurdin, M.Pd, dan kakak-kakakku beserta keluarga tercinta yang telah memberi dukungan moril dan materil selama ini. 3. Dr. Prawito dan Drs. Arief Sudarmaji, M.T, selaku dosen pembimbing yang telah memberikan petunjuk, kemudahan dalam berpikir dan bimbingan dalam penyelesaian tugas akhir ini. 4. Dr. Santoso, selaku Ketua Program Ekstensi Fisika. 5. Dosen-dosen yang telah memberikan banyak ilmu selama menjalani kehidupan di kampus ataupun di luar kampus. 6. Seluruh rekan-rekan Ekstensi Fisika. 7. Keluarga Besar Depok Instruments: Atom, Onta, Eddy. 8. Staf administrasi fisika UI.


9. Seluruh keluarga besar FMIPA UI. 10. Semua pihak yang secara tidak langsung terlibat dalam pembuatan skripsi ini dan tidak dapat disebutkan satu persatu, semoga amal baik yang telah dilakukan senantiasa dibalas oleh Allah SWT. 11. Dan tentunya, untuk istriku tercinta, Intan Pertiwi, S.Pd, dan anakku tercinta, Kilau Cahaya Hati Islam, untuk doa, cinta, dan dukungannya dalam kehidupan dan khususnya dalam periode penyusunan skripsi ini.

Semoga Allah SWT melimpahkan segala rahmat dan karunia-Nya atas kebaikan Bapak / Ibu dan Saudara/i sekalian. Semoga penulisan ilmiah ini benar-benar dapat memberikan kontribusi positif dan menimbulkan sikap kritis kepada para pembaca khususnya dan masyarakat pada umumnya untuk senantiasa terus memperoleh wawasan dan ilmu pengetahuan di bidang teknologi. Menyadari keterbatasan pengalaman dan kemampuan yang dimiliki saya, sudah tentu terdapat kekurangan serta kemungkinan jauh dari sempurna, untuk itu saya tidak menutup diri dan mengharapkan adanya saran serta kritik dari berbagai pihak yang sifatnya membangun guna menyempurnakan penulisan ilmiah ini. Akhir kata semoga penulisan ilmiah ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak yang bersangkutan, khususnya bagi saya dan umumnya bagi para pembaca.

Penulis 2011



ABSTRAK

Nama : Maulana Fakih Latief Program Studi : Fisika-Instrumentasi Judul : Instrumen Pengukur Kalor-Jenis Air Telah dilakukan penelitian untuk membuat sebuah instrumen pengukur kalor-jenis air. Sebuah instrumen yang dapat mengukur kalor-jenis suatu air dengan teknik memanaskan aliran air, kemudian mengukur besaran-besaran fisika yang berkaitan dalam menentukan kalor-jenis: temperatur di dua titik, sebelum dan sesudah melalui pemanas; aliran air; tegangan yang diberikan pada pemanas; arus listrik yang mengalir di pemanas. Hasil pengukuran ditampilkan pada LCD juga pada komputer melalui jalur komunikasi COM. Kata Kunci

: instrumen, kalor-jenis, sensor.

ABSTRACT

Name : Maulana Fakih Latief Program Study : Physics-Instrumentation Title : Gauge Instrument of Specific Heat Capacity Research has been done to create a gauge instrument of specific heat capacity of water. An instrument that can measure the heat-type of a water by heating the water flow technique, and then measure the physical quantities relevant in determining the heat-type: the temperature at two points, before and after the heating; the flow of fluid; voltage applied to the heater; electric current flowing in the heater. The measurement results are also displayed on the LCD to the computer via the communication line COM. Key Words

: instrument, specific heat capacity, sensors.

vii Indonesia Instrumen pengukur..., Maulana Fakih Latief, FMIPA UI,Universitas 2011

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ....................................................................................... i HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS .............................................. ii HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... iii KATA PENGANTAR ..................................................................................... iv HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH....................... vi ABSTRAK ...................................................................................................... vii DAFTAR ISI ................................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xi DAFTAR TABEL ........................................................................................... xiii BAB 1. PENDAHULUAN............................................................................ 1 1.1 Latar Belakang.......................................................................... 1 1.2 Tujuan Penelitian...................................................................... 2 1.3 Batasan masalah ....................................................................... 2 1.4 Deskripsi Singkat...................................................................... 2 1.5 Metode Penelitian ..................................................................... 3 BAB 2. TEORI DASAR ............................................................................... 5 2.1 Percobaan Joule ........................................................................ 5 2.2 Kalor-Jenis ............................................................................... 5 2.3 Elemen Pemanas....................................................................... 7 2.4 Konsep Dasar Operational Amplifier (Op-Amp) ...................... 7 2.4.1 Rangkaian Voltage Follower / Buffer............................. 8 2.5 Sensor Suhu LM35 ................................................................... 9 2.6 Sensor Arus ACS721 ................................................................ 10 2.7 Sensor Aliran Air G1/2 ............................................................. 12 2.8 Tampilan LCD 20x4 Karakter................................................... 13 2.9 Rangkaian Antarmuka RS-232.................................................. 17 2.9.1 IC MAX-232................................................................. 18 2.9.1.1 Pengubah Tegangan IC MAX-232 .................. 19 2.9.1.2 Pemancar RS-232 di IC MAX-232.................. 20 2.9.1.3 Penerima RS-232 di IC MAX-232 .................. 21 2.10 Pengendali Mikro / Mikrokontroler AVR ATMEGA16 ............ 22 2.10.1 Spesifikasi Mikrokontroler AVR ATMega16 ................ 22 2.10.2 Konfigurasi Pin ATMega16 .......................................... 24 2.10.3 ADC pada Mikrokontroler AVR ATMega16................. 25 2.11 Perangkat Sumber Tegangan DC .............................................. 26 2.12 Program Cross-Compiler Code Vision AVR (CVAVR)............ 26 BAB 3. PERANCANGAN DAN CARA KERJA SISTEM......................... 30 3.1 Konstruksi Mekanik.................................................................. 30 3.1.1 Wadah Penampung Air.................................................. 30 3.1.2 Pompa Air ..................................................................... 31 3.1.3 Tabung Pemanas Air ..................................................... 31 viii Indonesia Instrumen pengukur..., Maulana Fakih Latief, FMIPA UI,Universitas 2011

3.1.4 Sensor Aliran Air .......................................................... 32 3.2 Rangkaian Elektronika.............................................................. 32 3.2.1 Rangkaian Pemanas....................................................... 32 3.2.2 Rangkaian Pengkondisi Sinyal Sensor ........................... 33 3.2.2.1 Rangkaian Pengkondisi Sinyal Sensor Suhu LM35.............................................................. 33 3.2.2.2 Rangkaian Pengkondisi Sinyal Sensor Arus .... 34 3.2.2.3 Rangkaian Pengkondisi Sinyal Sensor Tegangan ........................................................ 35 3.2.2.4 Rangkaian Pengkondisi Sinyal Sensor Aliran Air .................................................................. 36 3.2.3 Rangkaian Tampilan LCD............................................. 37 3.2.4 Rangkaian Antarmuka RS232 ....................................... 37 3.2.5 Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler AVR ATmega16 .................................................................... 38 3.2.6 Rangkaian Sumber Tegangan DC.................................. 39 3.3 Logika Progam ......................................................................... 40 3.3.1 Aliran Program.............................................................. 41 3.3.2 Pemrograman dengan CVAVR...................................... 42 3.3.2.1 Pemrograman Pengendalian LCD ................... 42 3.3.2.2 Pemrograman Pembacaan ADC ...................... 43 3.3.2.3 Pemrograman External Interupt ...................... 43 3.3.2.4 Pemrograman Komunikasi Serial.................... 44 BAB 4. HASIL EKSPERIMEN DAN PEMBAHASAN ............................. 47 4.1 Pengujian Aliran Air di Mekanik .............................................. 47 4.2 Pengujian Pemanas Air ............................................................. 48 4.3 Pengujian Sumber Tegangan 5V ............................................... 49 4.4 Pengujian Sensor-Sensor........................................................... 50 4.4.1 Pengujian Sensor Temperatur LM35 ............................. 50 4.4.2 Pengujian Sensor Tegangan........................................... 52 4.4.3 Pengujian Sensor Arus .................................................. 53 4.4.4 Pengujian Sensor Aliran Air .......................................... 54 4.5 Pengujian Sistem ...................................................................... 56 4.5.1 Data Kalor-Jenis Air Percobaan..................................... 56 4.5.2 Analisis Data Pengujian Kalor-Jenis Air Terhadap Data Acuan Kalor-Jenis Air................................................... 59 BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................ 61 5.1 Kesimpulan............................................................................... 61 5.2 Saran ........................................................................................ 61 DAFTAR ACUAN ......................................................................................... 62

ix Indonesia Instrumen pengukur..., Maulana Fakih Latief, FMIPA UI,Universitas 2011

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Disain mekanik “Instrumen Pengukur Kalor-Jenis Air” ................ 2 Gambar 1.2 Disain elektronika “Instrumen Pengukur Kalor-Jenis Air” ............ 3 Gambar 2.1 Ilustrasi Percobaan Joule............................................................... 5 Gambar 2.2 Simbol elektronika Operational-Amplifier .................................... 7 Gambar 2.3 Rangkaian voltage-follower .......................................................... 8 Gambar 2.4 Jenis-jenis kemasan LM35 ............................................................ 10 Gambar 2.5 Diagram blok dari IC ACS712-20A-T .......................................... 11 Gambar 2.6 Konfigurasi pin IC ACS712.......................................................... 11 Gambar 2.7 Kemasan IC ACS712.................................................................... 12 Gambar 2.8 Kemasan Sensor aliran air G1/2 .................................................... 12 Gambar 2.9 Dimensi dari sensor aliran air G1/2 ............................................... 13 Gambar 2.10 Konfigurasi pin sensor aliran air G1/2......................................... 13 Gambar 2.11 Konfigurasi matriks dari LCD 20x4 karakter............................... 14 Gambar 2.12 Diagram-alir 4 bit-antarmuka ...................................................... 16 Gambar 2.13 Diagram-alir 8 bit-antarmuka ...................................................... 17 Gambar 2.14 Konfigurasi Pin MAX-232.......................................................... 18 Gambar 2.15 Rangkaian ekivalen Max-232...................................................... 20 Gambar 2.16 MAX-232 sebagai pemancar...................................................... 21 Gambar 2.17 MAX-232 sebagai Receiver ........................................................ 22 Gambar 2.18 Blok Diagram Fungsional ATMega16......................................... 23 Gambar 2.19 Pin ATMega16 ........................................................................... 24 Gambar 2.20 Diagram proses ADC.................................................................. 25 Gambar 2.21 Tampilan CVAVR ...................................................................... 27 Gambar 2.22 Tampilan CVAVR ...................................................................... 27 Gambar 3.1 Konstruksi mekanik “Instrumen Pengukur Kalor-Jenis Air”.......... 30 Gambar 3.2 Wadah Penampung Air ................................................................. 30 Gambar 3.3 Pompa Air .................................................................................... 31 Gambar 3.4 Tabung Pemanas........................................................................... 31 Gambar 3.5 Sensor Aliran Air.......................................................................... 32 Gambar 3.6 Diagram blok rangkaian elektronik “Instrumen Pengkur KalorJenis Air”...................................................................................... 32 Gambar 3.7 Rangkaian pemanas ...................................................................... 33 Gambar 3.8 Rangkaian pengkondisi sinyal sensor temperatur LM35................ 34 Gambar 3.9 Rangkaian pengkondisi sinyal sensor arus ACS712-20A-T........... 35 Gambar 3.10 Rangkaian pengkondisi sinyal sensor tegangan ........................... 35 Gambar 3.11 Rangkaian pengkondisi sinyal sensor aliran air G1/2................... 36 Gambar 3.12 Rangkaian tampilan LCD............................................................ 37 Gambar 3.13 Rangkaian antarmuka RS232 ...................................................... 38 Gambar 3.14 Rangkaian sistem minimum AVR ATmega16............................. 38 Gambar 3.15 Rangkaian sumber tegangan DC 5 volt dan 12 volt ..................... 39 Gambar 3.16 Aliran program dari “Instrumen Pengkur Kalor-Jenis Air” .......... 41 Gambar 4.1 Grafik pengujian aliran air di sistem instrumen pengukur kalorjenis air......................................................................................... 48 Gambar 4.2 Grafik pengujian pemanas air........................................................ 49 xi Indonesia Instrumen pengukur..., Maulana Fakih Latief, FMIPA UI,Universitas 2011

Gambar 4.3 Grafik pengujian sensor temperatur LM35 .................................... 51 Gambar 4.4 Grafik pengujian sensor tegangan ................................................. 53 Gambar 4.5 Grafik pengujian sensor arus ACS712........................................... 54 Gambar 4.6 Grafik pengujian sensor aliran air G1/2......................................... 55 Gambar 4.7 Tampilan LCD “Instrumen Pengukur Kalor-Jenis Air“ ................. 56 Gambar 4.8 Data-data “Instrumen Pengukur Kalor-Jenis Air”.......................... 57 Gambar 4.9 (a) Grafik data kalor-jenis air, (b) Grafik temperatur di dua titik pada pemanas “Instrumen Pengukur Kalor-Jenis Air”................... 58

xii Indonesia Instrumen pengukur..., Maulana Fakih Latief, FMIPA UI,Universitas 2011

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Kalor-jenis beberapa zat ................................................................... 6 Tabel 2.2 Tipe-tipe IC ACS712........................................................................ 12 Tabel 2.3 Keterangan pin-pin tampilan LCD karakter ...................................... 14 Tabel 2.4 Penjelasan Pin MAX-232 ................................................................. 19 Tabel 4.1 Tabel pengujian aliran air ................................................................. 47 Tabel 4.2 Tabel pengujian pemanas ................................................................. 49 Tabel 4.3 Tabel pengujian sumber tegangan 5V ............................................... 50 Tabel 4.4 Tabel pengujian sensor temperatur LM35......................................... 51 Tabel 4.5 Tabel pengujian sensor tegangan ...................................................... 52 Tabel 4.6 Tabel pengujian sensor arus ACS712-20A-T .................................... 54 Tabel 4.7 Tabel pengujian sensor aliran air G1/2.............................................. 55 Tabel 4.8 Data-data nilai kalor-jenis percobaan................................................ 57 Tabel 4.9 Analisis kesalahan literatur dari percobaan ....................................... 59

xiii Indonesia Instrumen pengukur..., Maulana Fakih Latief, FMIPA UI,Universitas 2011

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Perkembangan dunia industri yang pesat saat ini, mengharuskan suatu proses dapat berlangsung se-efisien dan se-efektif mungkin. Efisien dari sumber daya yang digunakan baik itu material maupun manusianya. Efektif dalam penggunaan, sehingga suatu proses dapat dilakukan secara tepat sesuai dengan tujuannya. Penggunaan fluida atau cairan dalam suatu proses di dunia industri adalah salah satu cara untuk mendapatkan hasil yang efisien dan efektif. Salah satu contoh penggunaan cairan adalah penggunaan minyak pelumas pada mesin. Selain untuk mengurangi proses gesekan antar komponen mesin, minyak pelumas pun bermanfaat dalam menurunkan suhu panas yang dihasilkan dari proses mesin. Hal tersebut dikarenakan kemampuan cairan dalam menyerap panas atau kalor. Kemampuan suatu cairan dalam menyerap kalor bergantung pada kalorjenis dari cairan tersebut, yang adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1 derajat celcius. Pemilihan cairan yang tepat untuk membantu suatu proses di industri sangat penting. Salah satu yang perlu diperhatikan adalah kalor-jenis dari cairan tersebut. Dan ketepatan nilai kalor-jenis cairan didapatkan dari suatu instrumen pengukurnya yang akurat. Sehingga keberadaan instrumen pengukur kalor-jenis cairan yang akurat dan presisi sangat diperlukan dalam dunia industri saat ini.

1.2 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian adalah membuat suatu instrumen yang dapat mengukur nilai kalor-jenis cairan dengan metode pemanasan cairan yang mengalir.

1.3 Batasan Masalah Fokus objek penelitian adalah pengukuran kalor-jenis air.

1.4 Deskripsi Singkat Secara garis besar, sistem “Instrumen Pengukur Kalor-Jenis Air” terdiri dari dua bagian utama: konstruksi mekanik, dan sistem elektronika. 1 Indonesia Instrumen pengukur..., Maulana Fakih Latief, FMIPA UI,Universitas 2011

2

a. Disain Konstruksi Mekanik Mekanik dari instrumen ini terdiri dari empat bagian: 1. bak penampung cairan dan pemompa cairan, 2. motor pompa yang akan memompa cairan sehingga dapat mengalir dengan baik di dalam sistem, 3. tabung pemanasan air, dan 4. sensor aliran air yang akan menghitung debit air yang sedang mengalir.

Gambar 1.1 Disain mekanik “Instrumen Pengukur Kalor-Jenis Air”.

b. Disain Elektronika Bagian elektronika dari instrumen pengukur kalor-jenis air terdiri dari beberapa bagian seperti terlihat pada Gambar 1.2. Secara garis besar terbagi atas tiga bagian: 1. pemompa (pengalir) dan pemanas air, 2. sensor-sensor pengukur variabel-variabel yang diperlukan dalam proses pengukuran kalor-jenis, dan 3. pengendali proses (mikrokontroler) dan tampilan hasil pengukuran.

Indonesia Instrumen pengukur..., Maulana Fakih Latief, FMIPA UI,Universitas 2011

3

Gambar 1.2 Disain elektronika “Instrumen Pengukur Kalor-Jenis Air”.

1.5 Metode Penelitian. a. Study Literatur Penulis menggunakan metode ini untuk memperoleh informasi yang berkaitan dengan penelitian yang dilakukan dengan mengacu kepada buku-buku pegangan, datasheet, internet, makalah-makalah dan lain-lain.

b. Perancangan Alat Penulis berusaha untuk membuat suatu rancangan sistem pengendalian hardware baru yang ingin dibuat di dalam penelitian, berdasarkan bahan-bahan yang ada untuk dapat dianalisa kembali.

c. Pembuatan Alat Pada bagian ini berisi mengenai proses perencanaan rancang bangun dari sistem mekanik yang dibuat. Pada bagian hardware akan membahas desain dan cara kerjanya, sedangkan untuk bagian software akan dibahas program yang digunakan dalam sistem pengendalinya.

d. Pengujian Sistem Pada bagian ini merupakan proses pengujian dari proyek yang dibuat, dengan tujuan untuk mengetahui apakah kinerja dari alat yang dibuat sudah sesuai dengan apa yang diharapkan atau belum.

e. Pengambilan Data Setelah alat diuji secara keseluruhan sebagai suatu sistem sehingga dapat dilihat apakah sistem dapat bekerja dengan baik dan benar, sehingga penulis dapat melakukan pengambilan data.


4

f. Penulisan Penelitian Dari hasil pengujian dan pengambilan data kemudian dilakukan suatu analisa sehingga dapat diambil suatu kesimpulan. Dengan adanya beberapa saran juga dapat kita ajukan sebagai bahan perbaikan untuk penelitian lebih lanjut.


BAB 2 TEORI DASAR

Dalam bab ini akan dibahas mengenai teori-teori yang dijadikan acuan dalam penelitian:

2.1 Percobaan Joule Percobaan James Prescott Joule pada 1840-an yang asli terdiri dari sebuah wadah yang berisi air dan dengan mekanik lempeng berputar di dalamnya. Energi kinetik dari lempeng berubah menjadi panas, dan karena gaya gravitasi melakukan pekerjaan pada berat benda yang jatuh ke bawah, ini memberikan konfirmasi eksperimental kesetaraan antara panas dan kerja, yang didefinisikan menjadi tepat 1 kalori untuk setiap 4,182 Joule dan disebut "The Mechanical Equivalent of Heat“.

Gambar 2.1 Ilustrasi percobaan Joule.

2.2 Kalor-Jenis Kalor adalah bentuk energi yang berpindah dari zat bertemperatur lebih tinggi ke zat yang bertemperatur lebih rendah sampai dicapai kondisi setimbang, yaitu zat-zat dalam kondisi temperatur yang sama. Satuan yang digunakan untuk

5 Indonesia Instrumen pengukur..., Maulana Fakih Latief, FMIPA UI,Universitas 2011

6

kalor adalah kalori atau Joule. 1 kalori adalah jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram air sebesar 1ºC. Kemampuan suatu cairan dalam menyerap kalor bergantung pada kalorjenis dari zat tersebut. Kalor-jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur satu satuan massa zat sebesar 1 derajat satuan temperatur. Kalor-jenis suatu zat dapat diukur dengan menggunakan persamaan: c

Q m.T

(2.1)

Dengan pengertian notasi: 

c = kalor-jenis zat



Q = kalor yang diberikan pada zat (kalori atau Joule)



m = massa zat (gram)



ΔT = perubahan suhu zat dari sebelum diberikan kalor sampai dengan setelah diberikan kalor (Celcius atau Kelvin)

Berikut tabel beberapa kalor-jenis benda Pada tekanan 1 atm dan suhu 20 oC:

Tabel 2.1 Kalor-jenis beberapa zat. Jenis Benda

Kalor-Jenis (c) J/kg Co

kkal/kg Co

Air

4180

1

Alkohol (ethyl)

2400

0,57

Es

2100

0,5

Kayu

1700

0,4

Aluminium

900

0,22

Marmer

860

0,2

Kaca

840

0,2

Besi / baja

450

0,11

Tembaga

390

0,093

Perak

230

0,056

Raksa

140

0,034

Timah hitam

130

0,031

Emas

126

0,03


7

2.3 Elemen Pemanas Elemen pemanas adalah suatu elemen yang mengubah energi listrik menjadi energi panas. Persamaan matematika yang menyatakan hubungan perubahan energi listrik menjadi energi panas didasarkan pada percobaan Joule. Di dalam percobaan, Joule menggunakan rangkaian alat yang terdiri atas kalorimeter yang berisi air serta penghantar yang berarus listrik. Saat arus listrik dialirkan pada penghantar dalam waktu t detik, kalor yang terjadi karena arus listrik berbanding lurus dengan: a. Beda potensial antara kedua ujung kawat penghantar (V) b. Kuat arus yang melalui kawat penghantar (i) c. Waktu selama arus mengalir (t). dan hubungan ketiganya ini dikenal sebagai "hukum Joule". Karena energi listrik 1 Joule berubah menjadi panas (kalor) sebesar 0,24 kalori. Jadi kalor yang terjadi pada penghantar karena arus listrik adalah:

Q  (0,239).V .I .t kalori

(2.2)

2.4 Konsep Dasar Operational Amplifier (Op-Amp) Op-Amp merupakan rangkaian penguat tegangan dengan elemen tahanan, kapasitor, dan transistor yang dibuat secara integrated circuit (IC). OpAmp mempunyai lima terminal dasar: dua terminal untuk mensuplai daya, dua teminal untuk masukan (masukan pembalik / inverting input dan masukan tak membalik/ non-inverting input), dan satu terminal untuk keluaran (output).

Gambar 2.2 Simbol elektronika Operational-Amplifier.


8

Karakteristik suatu op-amp ideal adalah: 

Penguatan tegangan lingkar terbuka (open-loop voltage gain), AVOL = 



Keluaran hanya bergantung pada selisih tegangan-tegangan di dua terminal masukan.



Tegangan offset keluaran (output offset voltage) = 0



Impedansi masukan (input impedance), ZI = . Sehingga tidak ada arus yang mengalir di tiap terminal masukan, dan penguatan tidak terpengaruh oleh besar resistansi sumber masukan.



Impedansi keluaran (output impedance), ZO = 0



Lebar pita (band width), BW = 



Waktu tanggapan (respon time) = 0 detik



Karakteristik tidak berubah terhadap suhu

2.4.1 Rangkaian Voltage Follower / Buffer Rangkaian Voltage Follower adalah rangkaian aplikasi tersederhana dari Op-Amp.

Gambar 2.3 Rangkaian voltage-follower.

Besar tegangan keluaran di terminal keluaran op-amp adalah sama dengan besar

tegangan pada terminal

masukan tanpa-pembalik (non-inverting).


9

Rangkaian ini bermanfaat sebagai penyangga (buffer) tegangan, karena impedansi masukan yang besar dan impedansi keluaran yang mendekati nol dari op-amp, sehingga ketika besar tegangan dari tegangan-sumber terhubung ke dalam suatu sistem, besar tegangan tersebut tetap tidak terpengaruh dari impedansi sistem.

2.5 Sensor Suhu LM35 Sensor suhu LM35 merupakan komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis yang berupa suhu menjadi besaran elektris tegangan. Sensor suhu LM35 memiliki parameter bahwa setiap kenaikan 1ºC tegangan keluarannya naik sebesar 10mV, sehingga saat suhu 100°C tegangan keluaran LM35 adalah (10mV/°C x 100°C) = 1V. Berikut ini adalah karakteristik dari sensor suhu LM35: 

Terkalibrasi dalam °Celcius.



Faktor skala linier 10 mVolt/ºC



Memiliki akurasi 0,5ºC pada suhu +25 ºC.



Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.



Bekerja pada tegangan sumber 4 sampai 30 volt.



Memerlukan arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.



Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating), yaitu 0,08 ºC pada udara diam.



Memiliki impedansi keluaran yang rendah, yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.



Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

LM35 dibuat dalam beberapa varian bentuk fisik:


10

Gambar 2.4 Jenis-jenis kemasan LM35.

Selain itu, LM35 pun diproduksi dalam beberapa varian jangkauan deteksi suhu yang ditandai dengan tipe huruf yang menyertai LM35: 

LM35, LM35A:

-55ºC



+150ºC



LM35C, LM35CA:

-40ºC



+110ºC



LM35D, LM35DZ:

0ºC



+100ºC

2.6 Sensor Arus ACS712 Allegro ® ACS712 menyediakan solusi ekonomis dan tepat untuk pengukuran arus AC atau DC di dunia industri, komersial, dan sistem komunikasi. Perangkat terdiri dari rangkaian sensor efek-hall yang linier, low-offset, dan presisi. Saat arus mengalir di jalur tembaga pada bagian pin 1-4, maka rangkaian sensor efek-hall akan mendeteksinya dan mengubahnya menjadi tegangan yang proporsional seperti yang dapat dilihat pada digram blok fungsi berikut.


11

Gambar 2.5 Diagram blok dari IC ACS712-20A-T.

Gambar 2.6 Konfigurasi pin IC ACS712.

Berikut ini adalah karakteristik dari sensor suhu ACS712. 

Memiliki sinyal analog dengan sinyal-ganguan rendah (low-noise)



Ber-bandwidth 80 kHz



Total output error 1.5% pada Ta = 25°C



Memiliki resistansi dalam 1.2 mΩ



Tegangan sumber operasi tunggal 5.0V



Sensitivitas keluaran: 66 sd 185 mV/A



Tegangan keluaran proporsional terhadap arus AC ataupun DC



Fabrikasi kalibrasi



Tegangan offset keluaran yang sangat stabil



Hysterisis akibat medan magnet mendekati nol



Rasio keluaran sesuai tegangan sumber


12

ACS712 dibuat dalam satu bentuk saja:

Gambar 2.7 Kemasan IC ACS712

ACS712 produksi Allegro ini diproduksi dengan tiga varian maksimal pembacaan arus: Tabel 2.2 Tipe-tipe IC ACS712. Part Number

Ta (°C)

Jangkauan

Sensitivas (mV/A)

ACS712ELCTR-05B-T

–40 to 85

±5

185

ACS712ELCTR-20A-T

–40 to 85

±20

100

ACS712ELCTR-30A-T

–40 to 85

±30

66

2.7 Sensor Aliran Air G1/2 Sensor aliran air G1/2 terdiri dari tubuh katup plastik, sebuah rotor air, dan sensor efek-hall. Ketika air mengalir melalui rotornya, rotor akan berputar. Kecepatan putarannya bersesuaian dengan rata-rata kecepatan aliran air yang melaluinya. Sensor hall-efek akan menghasilkan pulsa-pulsa digital yang bersesuaian dengan kecepatan putaran rotor.

Gambar 2.8 Kemasan sensor aliran air G1/2.


13

Gambar 2.9 Dimensi dari sensor aliran air G1/2.

Gambar 2.10 Konfigurasi pin sensor aliran air G1/2.

2.8 Tampilan LCD 20x4 Karakter LCD adalah singkatan untuk Liquid Crystal Display. Secara jenis, ada dua macam LCD: 1. LCD karakter 2. LCD grafik LCD karakter, adalah LCD yang tampilannya terbatas pada tampilan karakter, khususnya karakter

ASCII

(American Standard Code for Information

Interchange). Sedangkan LCD grafik adalah LCD yang tampilannya berdasarkan pada pixel-pixel yang dipadu-padankan, sehingga tidak terbatas pada bentuk, termasuk dapat menampilkan rekayasa wajah. Jenis LCD karakter yang beredar di pasaran biasa dituliskan dengan bilangan matriks dari jumlah karakter yang dapat dituliskan pada LCD tersebut, yaitu jumlah kolom karakter dikali jumlah baris karakter. Sebagai contoh, LCD20x4, yang berarti terdapat 20 kolom dalam 4 baris ruang karakter, yang berarti total karakter yang dapat dituliskan adalah 80 karakter.


14

Gambar 2.11 Konfigurasi matriks dari LCD 20x4 karakter.

Tabel 2.3 Keterangan pin-pin tampilan LCD karakter. Pin

Simbol

Level

Deskripsi

1

VSS

0V

2

VDD

5.0V

Tegangan Sumber LCD

3

VO

(Variable)

Tegangan Operasi LCD

4

RS

H/L

5

R/W

H/L

6

E

H,H→L

7

DB0

H/L

Data Bit 0

8

DB1

H/L

Data Bit 1

9

DB2

H/L

Data Bit 2

10

DB3

H/L

Data Bit 3

11

DB4

H/L

Data Bit 4

12

DB5

H/L

Data Bit 5

13

DB6

H/L

Data Bit 6

14

DB7

H/L

Data Bit 7

15

A

4.2V-4.6V

Back Light (Anode)

16

K

0V

Back Light (Katode)

Ground

H: Data, L: Kode Instruksi H: Baca (MPU←LCD), L: Tulis (MPU→LCD) Chip Enable (Pengaktif LCD)

Dalam pengendalian suatu LCD karakter, perlu dilakukan proses inisialisasi sebelum LCD karakter dapat digunakan. Inisialisasi adalah prosedur awal yang perlu dilakukan dan dikondisikan kepada LCD agar LCD dapat bekerja dengan baik. Hal yang sangat penting yang ditentukan dalam proses inisialisasi


15

adalah jenis interface (antarmuka) antara LCD dengan controller (pengendali). Pada umumnya terdapat dua jenis antarmuka yang dapat digunakan dalam pengendalian LCD karakter: 1. 4 bit, dan 2. 8 bit Seperti yang dipaparkan di paragraph sebelumnya, bahwa ada dua jenis antarmuka yang dapat digunakan dalam mengendalikan LCD karakter: 4 bit, dan 8 bit. Langkah-langkah inisialisasi haruslah bersesuaian dengan apa yang telah dituliskan pada datasheet LCD karakter yang digunakan. Tiap jenis antarmuka memiliki langkah inisialisasi yang unik, dan langkah-langkah pemrograman biasa dituliskan dalam bentuk diagram-alir (flowchart). Dalam 4 bit-antarmuka, pin yang dibutuhkan adalah empat pin data komunikasi data parallel, DB4 (pin 11) – DB7 (pin14), yang dikoneksikan dengan pengendali, dan mengikuti proses inisialisasi 4 bit:


16

Gambar 2.12 Diagram-alir 4 bit-antarmuka.

Sedangkan dalam penggunaan antarmuka 8 bit, tiap data di pin LCD karakter (DB0-DB7) perlu di koneksikan dengan pengendali-nya, dan mengikuti proses inisialisasi 8 bit:


17

Gambar 2.13 Diagram-alir 8 bit-antarmuka.

2.9 Rangkaian Antarmuka RS-232 RS-232 adalah standar komunikasi serial yang didefinisikan sebagai antarmuka antara perangkat terminal data (data terminal equipment atau DTE) dan perangkat komunikasi data (data communications equipment atau DCE) menggunakan pertukaran data biner secara serial. Di dalam definisi tersebut, DTE adalah perangkat komputer dan DCE sebagai modem walaupun pada kenyataannya tidak semua produk antarmuka adalah DCE yang sesungguhnya. Komunikasi RS-232 diperkenalkan pada 1962 oleh Electronic Industries Association (EIA). RS-232 merupakan kependekan dari Recommended Standard number 232. Standardisasinya meliputi konektor yang meliputi fungsi serta


18

posisi tiap pin dari, dan proses pengiriman data yang meliputi level tegangan serta arus dari data. Standar lain yang menyangkut referensi aspek fungsi dan prosedur interface secara mekanikal dan electrical yang dipublikasikan oleh ITU-T pada tahun 1993 adalah standart V.25 dan V.28, sehingga RS-232E sebenarnya telah mencakup 4 aspek:  Mechanical :ISO21110  Elektrical :V.28  Functional :V.24  Prosedural :V.24

2.9.1 IC MAX-232 IC MAX-232 adalah IC yang berfungsi sebagai pemancar atau penerima berstandar RS-232 dengan tegangan sumber sebesar +5V. MAX-232 terbagi atas tiga bagian: pengubah tegangan yang meliputi proses pembalik dan pengganda tegangan ataupun sebaliknya, pemancar RS-232, dan penerima RS-232. Berikut ini gambar konfigurasi pin Max-232.

Gambar 2.14 Konfigurasi Pin MAX-232.


19

Tabel 2. 4 Penjelasan Pin MAX-232. Nama Pin C1+ (pin 1)

Keterangan Kapasitor eksternal + (positif) sebagai pengganda tegangan internal

V+ (pin 2)

Dapat menghasilkan tegangan supply +10V

C1- (pin 3)

Kapasitor eksternal - (negatif) sebagai pengganda tegangan internal

C2+ (pin 4)

Kapasitor eksternal + (positif) sebagai pembalik tegangan internal

C2- (pin 5)

Kapasitor eksternal - (negatif) sebagai pembalik tegangan internal

V- (pin 6)

Dapat menghasilkan tegangan supply - 10V

T2out (pin 7)

Pemancar data RS-232 dengan output ± 10V

R2in (pin 8)

Penerima data RS-232 yang mempunyai dua input dengan tambahan resistor pull-up 400K ke ground

R2out (pin 9)

output penerima 2 data-data TTL/CMOS

T2in (pin 10)

Input pemancar 2 data data TTL/CMOS dengan tambahan resistor pull-up 400K ke ground

T1in (pin 11)

Input pemancar 1 data data TTL/CMOS dengan tambahan resistor pull-up 400K ke ground

R1out (pin 12)

Output penerima 1 data-data TTL/CMOS

R1in (pin 13)

Input Penerima 1 dari RS-232 dengan tambahan resistor pull-down sebesar 5K ke ground

T1out (pin 14)

Output pemancar 1 dari RS-232 dengan tegangan ± 10V

GND (pin 15)

Supply Ground

VCC (pin 16)

Power Supply Positif +5V ± 10%

2.9.1.1 Pengubah Tegangan IC MAX-232 Tegangan Volt yang berlipat empat berisi dua pompa beban yang menggunakan dua fasa dari clock internal untuk membangkitkan tegangan +10V


20

dan –10V. frekuensi clock adalah 16 KHz. Selama fasa pertama dari clock, kapasitor C1 bermuatan sebesar VCC. Selama fasa clock kedua tegangan volt pada C1 ditambahkan pada VCC kemudian menghasilkan sinyal yang melewati C2 atau sama dengan 2 kali VCC. Dalam waktu yang sama C3 juga berubah menjadi 2 VCC dan setelah itu selama berlangsung fasa pertama dibalikkan dengan mengenai ground untuk menghasilkan sinyal yang melewati C4 sebesar – 2VCC. Pengubah tegangan menerima tegangan input sampai dengan 5,5V. impedansi output ganda (V+) berkisar 200, sedang impedansi output dari inverter (V-) berkisar 450 .

Gambar 2.15 Rangkaian ekivalen Max-232.

2.9.1.2 Pemancar RS-232 di IC MAX-232 Pemancar adalah TTL/CMOS inverter yang cocok, inverter akan merubah input ke output RS-232. masukan logika melintas kurang lebih 26% dari VCC atau 1,3V, untuk VCC = 5V. logika 1 pada hasil masukan dalam tegangan adalah diantara –5V dan V- dikeluarannya. Dan logika 0 menghasilkan tegangan antara +5V dan (V+ -0,6V). setiap pemancar mempunyai masukan internal 400 K dari resistor, jadi semua input yang tidak digunakan dapat ditidak aktifkan sehingga sisa keluaran atau output adalah low state. Tegangan keluaran memutar dan


21

menemui RS-232C dengan spesifikasi dari 5V minimum, dalam kondisi yang paling buruk menyebabkan impedansi beban minimum menjadi 3K, VCC = 4,5 V, selanjutnya maksimum operasi yang diperkenankan adalah temperatur. Pemancar memunyai batas internal keluaran (output) denga slow rate (SR) kurang dari 30V/s. outputnya adalah sirkuit pendek yang terproteksi dan dapat dihubungkan ke ground untuk jangka waktu tidak terbatas. Tegangan keluaran impedansi yang turun lebih rendah sekitar 300 dengan 2V terpakai ke output sehingga VCC = 0V.

Gambar 2.16 MAX-232 sebagai pemancar.

2.9.1.3 Penerima RS-232 di IC MAX-232 Masukan penerima mampu menerima tegangan sebesar 30V, saat membutuhkan impedansi input dari 3 K sampai 7 K walaupun tegangannya mati (VCC = 0V). Penerima mempunyai masukan khas melewati dari 1,3V dengan batas 3V yang dikenal sebagai daerah transisi keluaran (output) penerima adalah 0V pada VCC. Keluaran ini akan rendah bilamana masukan lebih besar dari 2,4 V dan tinggi bilamana masukan mengambang atau berjalan diantara +0,8V dan –30V.


22

Gambar 2.17 MAX-232 sebagai Receiver.

2.10 Pengendali Mikro / Mikrokontroller Mikrokontroler adalah salah satu dari bagian dasar dari suatu sistem komputer. Meskipun mempunyai bentuk yang jauh lebih kecil dari suatu komputer pribadi dan komputer mainframe, mikrokontroler dibangun dari elemenelemen dasar yang sama. Mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data. Mikrokontroler yang digunakan pada penilitian ini adalah mikrokontroler berarsitektur AVR dengan seri ATMega16 produksi Atmel. Mikrokontroler yang beredar saat ini berasal dari berbagai pabrik: Atmel, Microchip, dan Mororolla. Namun dari semua tersebut dapat dibagi menjadi 2 jenis mikrokontroler: 

Tipe CISC (Complex Instruction Set Computing) yang lebih kaya instruksi tetapi fasilitas internal secukupnya saja (contohnya: seri AT89 memiliki 255 instruksi)



Tipe RISC (Redued Instruction Set Computing) yang justru lebih kaya fasilitas internalnya tetapi jumlah instruksi secukupnya (contohnya: seri PIC 16F hanya ada sekitar 30-an instruksi, seri AVR sekitar 118)

2.10.1 Spesifikasi Mikrokontroler AVR ATMega16 ATMega16 memilki spesifikasi sebagai berikut: 1. Memori Flash sebesar 16 KB 2. Memori EEPROM sebesar 512 Byte 3. Memori SRAM sebesar 1 KB


23

4. Saluran I/O sebanyak 32 buah: a. PORTA.0-PORTA.7, b. PORTB.0-PORTB.7, c. PORTC.0-PORTC.7, dan d. PORTD.0-PORTD.7 5. 8 kanal ADC 10 bit 6. Satu buah 16-bit timer dan dua 8-bit timer 7. 15 sumber internal interupsi dan 2 eksternal interupt 8. Antarmuka komparator analog 9. Komunikasi serial melalui SPI dan USART 10. Empat kanal Pulse Widht Modulation (PWM)

Gambar 2.18 Blok Diagram Fungsional ATMega16.


24

2.10.2 Konfigurasi Pin ATMega16

Gambar 2.19 Pin ATMega16.

Konfigurasi pin ATMega16 secara fungsional dapat dijelaskan sebagai berikut: 1. VCC [pin 10] merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya (+V) 2. GND [pin 11 dan pin 31] merupakan pin ground (V = 0) 3. Port A (PA0…PA7) [pin 40 s/d pin 33] merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC 4. Port B (PB0…PB7) [pin 1 s/d pin 8] merupakan pin I/O dua arah dan pin khusus, yaitu Timer/Counter, komparator analog dan SPI 5. Port C (PC0…PC7) [pin 22 s/d pin 29] merupakan pin I/O dua arah dan pin khusus, yaitu TWI, komparator analog dan Timer Oscilator 6. Port D (PD0…PD7) [pin 14 s/d pin 21] merupakan pin I/O dua arah dan pin khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal dan komunikasi serial 7. RESET [pin 9] merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler


25

8. XTAL1 dan XTAL2 [pin 13 dan pin 12] merupakan pin masukan clock eksternal 9. AVCC [pin 30] merupakan pin masukan tegangan untuk ADC 10. AREF [pin 32] merupakan pin masukan tegangan referensi ADC

2.10.3 ADC pada Mikrokontroler AVR ATMega16 ADC adalah singkatan dari Analog to Digital Converter. Yaitu, suatu perangkat yang dapat mengubah tegangan analog yang kontinu terhadap waktu menjadi kode-kode biner digital yang diskrit terhadap waktu. Proses yang terjadi dalam ADC adalah: 1. Pen-cuplik-an 2. Peng-kuantisasi-an 3. Peng-kode-an

Gambar 2.20 Diagram proses ADC.

Dan secara matematis, proses ADC dapat dinyatakan dalam persamaan: Data ADC =

Vin x Maksimal Data Digital Vref

(2.3)

Dalam IC AVR ATMega16 telah terintegrasi 8 kanal ADC yang memiliki resolusi 10 bit, sehingga memiliki data digital 0 – 1023 untuk masukan dari 0 – 5 volt. Kesemua 8 kanal ADC terletak pada PORTA: PORTA.0 – PORTA.7. Kemudian sumber tegangan untuk ADC ini adalah pada pin AVCC. Sedangkan tegangan referensi terdiri dari tiga tipe: 

Melalui pin AREF



Sama dengan AVCC



½ AVCC

Kemudian register-register atau alamat memori yang digunakan dalam ADC ini adalah ADCSRA, ADMUX, dan ADCW (ADCH dan ADCL).


26

2.11 Perangkat Sumber Tegangan DC Perangkat sumber tegangan DC adalah suatu perangkat yang dapat menghasilkan tegangan DC (Direct Current) yang memiliki kekuatan arus sesuai dengan besar arus yang dibutuhkan dalam suatu sistem yang menggunakannya. Secara sumbernya, perangkat sumber tegangan DC terdiri dari dua jenis: bersumber dari tegangan DC yang lain, dan bersumber dari tegangan AC. Rangkaian sumber tegangan DC yang bersumber dari tegangan DC yang lain seperti accumulator (aki) menggunakan rangkaian pengubah DC ke DC (DC to DC converter) untuk mendapatkan tegangan keluaran DC-nya. Sedangkan rangkaian sumber tegangan DC yang bersumber dari tegangan AC perlu memiliki rangkaian pengubah AC ke DC (AC to DC converter) untuk mendapatkan tegangan keluaran DC-nya. Ada dua metode pengubah AC ke DC: metode switching dan metode linier.

2.12 Program Cross-Compiler Code Vision AVR (CVAVR) CodeVisionAVR (CVAVR)

merupakan sebuah cross-compiler C,

Integrated Development Environtment (IDE), dan Automatic Program Generator yang didesain untuk mikrokontroler buatan Atmel seri AVR. CodeVisionAVR dapat dijalankan pada sistem operasi Windows 95, 98, Me, NT4, 2000, dan XP. Cross-compiler C mampu menerjemahkan hampir semua perintah dari bahasa ANSI C, sejauh yang diijinkan oleh arsitektur dari AVR, dengan tambahan beberapa fitur untuk mengambil kelebihan khusus dari arsitektur AVR dan kebutuhan pada sistem embedded. File object COFF hasil kompilasi dari CVAVR dapat digunakan untuk keperluan debugging

pada

tingkatan

C,

dengan

pengamatan

variabel,

menggunakan debugger Atmel AVR Studio. IDE mempunyai fasilitas internal berupa software AVR Chip In-System Programmer yang memungkinkan Anda untuk melakukan transfer program kedalam chip mikrokontroler setelah sukses melakukan kompilasi/asembli secara otomatis. Software In-System Programmer didesain untuk bekerja dengan Atmel STK500/AVRISP/AVRProg, Kanda Systems STK200+/300, Dontronics DT006,


27

Vogel

Elektronik

VTEC-ISP,

Futurlec

JRAVR

dan

MicroTronics

ATCPU/Mega2000 programmers/development boards.

Gambar 2.21 Tampilan CVAVR.

Gambar 2.22 Tampilan CVAVR.


28

Untuk keperluan debugging sistem embedded, yang menggunakan komunikasi serial, IDE mempunyai fasilitas internal berupa sebuah Terminal. Selain library standar C, CodeVisionAVR juga mempunyai library tertentu untuk: 

Modul LCD alphanumeric



Bus I2C dari Philips



Sensor Suhu LM75 dari National Semiconductor



Real-Time Clock: PCF8563, PCF8583 dari Philips, DS1302 dan DS1307 dari Maxim/Dallas Semiconductor



Protokol 1-Wire dari Maxim/Dallas Semiconductor



Sensor Suhu DS1820, DS18S20, dan DS18B20 dari Maxim/Dallas Semiconductor



Termometer/Termostat DS1621 dari Maxim/Dallas Semiconductor



EEPROM DS2430 dan DS2433 dari Maxim/Dallas Semiconductor



SPI



Power Management



Delay



Konversi ke Kode Gray

CodeVisionAVR juga mempunyai Automatic Program Generator bernama CodeWizardAVR, yang mengujinkan Anda untuk menulis, dalam hitungan menit, semua instruksi yang diperlukan untuk membuat fungsi-fungsi berikut: 

Set-up akses memori eksternal



Identifikasi sumber reset untuk chip



Inisialisasi port input/output



Inisialisasi interupsi eksternal



Inisialisasi Timer/Counter



Inisialisasi Watchdog-Timer



Inisialisasi UART (USART) dan komunikasi serial berbasis buffer yang digerakkan oleh interupsi



Inisialisasi Pembanding Analog



Inisialisasi ADC



Inisialisasi Antarmuka SPI


29



Inisialisasi Antarmuka Two-Wire



Inisialisasi Antarmuka CAN



Inisialisasi Bus I2C, Sensor Suhu LM75, Thermometer/Thermostat DS1621 dan Real-Time Clock PCF8563, PCF8583, DS1302, dan DS1307



Inisialisasi Bus 1-Wire dan Sensor Suhu DS1820, DS18S20



Inisialisasi modul LCD

CodeVisionAVR merupakan hak cipta dari Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.


BAB 3 PERANCANGAN DAN CARA KERJA SISTEM

Dalam bab ini akan dibahas mengenai perancangan sistem beserta cara kerja dari tiap-tiap elemen sistem: konstruksi mekanik, rangkaian elektronik, dan logika program, yang digunakan untuk mewujudkan “Instrumen Pengukur KalorJenis Air”.

3.1 Konstruksi Mekanik Konstruksi mekanik adalah bagian pertama yang dirancang dan dibuat dalam sistem “Instrumen Pengukur Kalor-Jenis Air”.

Gambar 3.1 Konstruksi mekanik “Instrumen Pengukur Kalor-Jenis Air”.

3.1.1 Wadah penampung air Wadah penampung air akan menampung jumlah keseluruhan air yang akan digunakan sebagai objek pengukuran dalam percobaan.

Gambar 3.2 Wadah penampung air. 30 Indonesia Instrumen pengukur..., Maulana Fakih Latief, FMIPA UI,Universitas 2011

31

3.1.2 Pompa Air Bagian pompa air akan memompa air sehingga air mengalir secara kontinu di dalam sistem “Instrumen Pengukur Kalor-Jenis Air”. Spesifikasi pompa yang digunakan:  tegangan sumber: 220/240 VAC ;  daya: 13 Watt  debit: 600 L/H

Gambar 3.3 Pompa air.

3.1.3 Tabung Pemanas Air Air yang mengalir dari pompa air akan masuk ke dalam tabung pemanas. Di bagian ini air akan diberikan panas (kalor). Bagian ini adalah inti dari ”Instrumen Pengukur Kalor-Jenis Air” karena kemampuan penyerapan kalor yang diberikan kepada air inilah nanti yang akan dikonversi menjadi kalor-jenis percobaan.

Gambar 3.4 Tabung pemanas air.


32

3.1.4 Sensor Aliran Air Selanjutnya dari tabung pemanas, air akan mengalir ke sensor aliran air. Jumlah debit air yang mengalir akan dihitung oleh sensor ini. Kemudian air akan kembali ke wadah penampung air.

Gambar 3.5 Sensor aliran air.

3.2 Rangkaian Elektronika Rangkaian elektronika adalah bagian pertama yang dirancang dan dibuat dalam sistem “Instrumen Pengukur Kalor-Jenis Air”.

PSU (+30 V, GND)

Sensor Suhu-A (LM35)

Tabung Aliran Cairan

Heater

Sensor Suhu-B (LM35)

Sensor Aliran Air (G1/2 Water Flow sensor)

LCD 4X20 CPU (AVR ATmega16) RS232

Komputer

Sensor Arus Listrik (ACS712) Sensor Tegangan (Rasio Tegangan)

Voltage Follower

PSU (+12V, GND)

PSU (+5V, GND)

Gambar 3.6 Diagram blok rangkaian elektronik “Instrumen Pengkur Kalor-Jenis Air”. 3.2.1 Rangkaian Pemanas Pemanas yang digunakan adalah pemanas dengan spesifikasi 5000 Watt di 240 VAC (rms). Dengan menggunakan persamaan daya listrik:


33

P

V2 R

R

V2 P

Maka resistansi dari pemanas adalah:

R

240 2  11.52 5000

DP_0-4 +VDC 5402 JV5_0

TRAFO 10A DP_5-9

CP_0 20000uF/80V

+

1 2 3

5402

L1 Elemen Pemanas

-VDC

Gambar 3.7 Rangkaian pemanas.

Dalam sistem “Instrumen Pengukur Kalor-Jenis Air” tegangan yang akan dihubungkan ke pemanas adalah tegangan DC. Sehingga digunakan transformator step-down yang kemudian terhubung dengan dioda penyearah dan kapasitor untuk memperhalus tegangannya.

3.2.2 Rangkaian Pengkondisi Sinyal Sensor Rangkaian pengkondisi sinyal sensor adalah rangkaian yang digunakan pada sensor agar sinyal keluaran dari sensor dapat dibaca dengan baik oleh mikrokontroler.

3.2.2.1 Rangkaian Pengkondisi Sinyal Sensor Temperatur LM35 LM35 adalah sensor temperatur dengan keluaran berupa tegangan analog yang linier terhadap temperatur yang berada di sekitar permukaan sensor. Perbandingan keluaran tegangan terhadap temperatur adalah 10 mV/°C. Dengan melihat spesifikasi dari sensor LM35 dapat ditentukan rangkaian yang dibutuhkan agar sensor dapat dikoneksikan dengan mikrokontroler yang


34

digunakan dalam sistem, yaitu AVR ATmega16. Pin keluaran dari LM35 dihubungkan dengan pin ADC yang dimiliki oleh ATmega16 secara langsung tanpa memerlukan rangkaian penguat, karena dengan sensitivitas yang dimiliki LM35, 10 mV/°C, tegangan keluaran dari LM35 dapat dengan baik dibaca oleh pin masukan ADC. Kemudian ditambahkan kapasitor yang terhubung dengan pin keluaran LM35 dan tegangan nol (ground) agar tegangan keluaran dari LM35 lebih stabil dan perubahan akan lebih halus tanpa sinyal derau (noise).

1

VCC

GND VCC

SLM35_0 LM35

VOUT

2

PIN ADC

3

CLM35_0 100nF

Gambar 3.8 Rangkaian pengkondisi sinyal sensor temperatur LM35.

3.2.2.2 Rangkaian Pengkondisi Sinyal Sensor Arus ACS712-20A-T adalah sensor arus dengan keluaran berupa tegangan analog yang linier terhadap arus yang mengalir melalui pin-pin IP+ menuju pinpin IP-. Perbandingan keluaran tegangan terhadap temperatur adalah 100 mV/A. Dengan melihat spesifikasi dari sensor ACS712-20A-T dapat ditentukan rangkaian

yang

dibutuhkan

agar

sensor

dapat

dikoneksikan

dengan

mikrokontroler yang digunakan dalam sistem, yaitu AVR ATmega16. Pin keluaran dari ACS712-20A-T dihubungkan dengan pin ADC yang dimiliki oleh ATmega16 secara langsung tanpa memerlukan rangkaian penguat, karena dengan sensitivitas yang dimiliki ACS712-20A-T, 100 mV/A, tegangan keluaran dari ACS712-20A-T dapat dengan baik dibaca oleh pin masukan ADC. Kemudian ditambahkan kapasitor yang terhubung dengan pin keluaran ACS712-20A-T dan tegangan nol (ground) agar tegangan keluaran dari ACS712-20A-T lebih stabil dan perubahan akan lebih halus tanpa sinyal derau (noise). Selain itu pada pin VCC dari sensor ACS712-20A-T pun dihubungkan kapasitor yang pin kedua dari


35

kapasitornya terhubung dengan tegangan nol (ground), hal tersebut dimaksudkan agar tegangan di pin VCC dapat terjaga kestabilannya.

VCC CACS_1 100nF

SACS721 JACS_0 2 1

1 2 3 4

8 7 6 5

IP+ VCC IP+ VIO IPFLT IP- GND

AC_in

PIN ADC CACS_1 1nF

ACS721

Gambar 3.9 Rangkaian pengkondisi sinyal sensor arus ACS712-20A-T.

3.2.2.3 Rangkaian Pengkondisi Sinyal Sensor Tegangan Sensor tegangan yang digunakan berupa rangkaian rasio tegangan yang bertujuan mengkonversi tegangan DC yang besar menjadi tegangan DC yang dapat diterima oleh pin ADC dari mikrokontroler AVR ATmega16, yaitu maksimal 5 Volt.

+12 4

VIN RSV_0 950K

USV_0A

2

1 3

VOUT

LM358 CSV_0 100n 8

RSV_1 100K

DSV_0 5.1V

Gambar 3.10 Rangkaian pengkondisi sinyal sensor tegangan.

Rangkaian terdiri dari tiga bagian utama: 1.

Rangkaian pembagi tegangan dengan rasio vin:vout = 10,5:1. Rasio didapatkan melalui persamaan:

V RSV _ 1 

RSV _ 1 xVIN RSV _ 1  RSV _ 0

V RSV _ 1 

100 K xVIN 100 K  950 K


36

V RSV _ 1  2.

1 xVIN 10,5

Rangkaian op-amp voltage follower. Rangkaian ini akan meneruskan tegangan yang dihasilkan oleh rangkaian pembagi tegangan. Fungsi rangkaian ini adalah untuk mengurangi efek resistansi dalam dari pin ADC mikrokontroler yang dapat memperkecil tegangan hasil keluaran dari pembagi tegangan.

3.

Dioda zenner 5.1V, yang digunakan sebagai pengaman tegangan yang menuju pin ADC, agar tegangan maksimal yang masuk ke pin ADC mikrokontroler adalah 5.1V.

3.2.2.4 Rangkaian Pengkondisi Sinyal Sensor Aliran Air Sensor aliran air G1/2 adalah sensor aliran air yang bagian utamanya adalah rotor yang akan berputar ketika ada aliran air yang mengalir. Rotor tersebut kemudian akan mengaktifkan read-switch karena tiap lengan dari rotor mengandung mengandung magnet. Keluaran dari sensor aliran air G1/2 ini adalah pulsa-pulsa yang berubah bersesuaian dengan perubahan posisi read-switch yang bersesuaian dengan aliran air yang mengalir melalui sensor. Keluaran dari sensor ini sudah dalam bentuk digital, sehingga untuk dihubungkan ke pin mikrokontroler hanya diperlukan penambahan resistor pull-up.

3

GND VCC

1

VCC

R0 10K VOUT

2

PIN Mikrokontroler

SA0 G1/2 Water Flow Sensor

Gambar 3.11 Rangkaian pengkondisi sinyal sensor aliran air G1/2.


37

3.2.3 Rangkaian Tampilan LCD Koneksi

yang

digunakan

antara

LCD

20x4

karakter

dengan

mikrokontroler pada sistem “Instrumen Pengukur Kalor-Jenis Air” adalah dengan teknik 4 bit data. Sehingga pin LCD yang dihubungkan ke mikrokontroler adalah 4 pin data, kemudian ditambahkan dengan 3 pin pengendali LCD: RS, RW, dan Enable. Selain itu dalam rangkaian tampilan LCD pun dirangkai variable resistor yang terhubung ke pin kontras LCD dan pin backlight LCD, sehingga nyala kontras dan backlight LCD dapat diatur untuk mendapatkan hasil yang terbaik.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 PL_0 PORT

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

VCC

VCC

10K VCC CONTRAS LCD0 RS RW En D4 D5 D6 D7

CL_0 100nf

CL_1 100nf

VO

LCD 20 x 4 4 BIT

CL_2 100nf

An Ca

LCD4X20(4BIT) BACK LIGHT 10K

Gambar 3.12 Rangkaian tampilan LCD.

3.2.4 Rangkaian Antarmuka RS232 Rangkaian

antarmuka

RS232

diperlukan

untuk

menghubungkan

mikrokontroler dengan komputer melalui port COM. IC yang berfungsi sebagai konverter RS232 yang digunakan dalam sistem “Instrumen Pengukur Kalor-Jenis Air” adalah MAX232. IC MAX232 membutuhkan kapasitor-kapasitor yang dihubungkan pada pin-pin-nya agar berfungsi dengan baik seperti yang terlihat pada gambar. Selain itu di rangkaian pun terdapat terminal DB9 yang konfigurasinya sesuai dengan standar, seperti terlihat pada gambar, yang adalah terminal yang akan dihubungkan dengan port COM dari komputer.


38

C232_1

1uF

1uF

13 8 14 7

R1 IN R2 IN T1 OUT T2 OUT

1 C232_3 DB0 SERIAL TO PC/F

3

C232_2

2 6

VCC

V+ V-

C232_0 5 9 4 8 3 7 2 6 1

1uF R1 OUT R2 OUT T1 IN T2 IN

C1+

C2+

C1 -

C2 -

12 9 11 10

TX

4 C232_4 5

IC0 MAX232

1uF

RX

1uF

Gambar 3.13 Rangkaian antarmuka RS232.

3.2.5 Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler AVR ATmega16 Sistem minimum mikrokontroler adalah sistem elektronika yang terdiri dari komponen-komponen dasar yang dibutuhkan oleh suatu mikrokontroler untuk dapat berfungsi dengan baik. Pada rangkaian sistem minimum mikrokontroler AVR Atmega16 terdapat dua elemen utama (selain power supply) untuk berfungsi: 1. Kristal Oscillator (XTAL) , dan 2. Rangkaian RESET.

IC0 VCC PX0 2 4 6 8 10

1 3 5 7 9

PB5 RST PB7 PB6

PB0 PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7

1 2 3 4 5 6 7 8

PD0 PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD6 PD7

14 15 16 17 18 19 20 21

X2 X1

12 13

ISP PROG

VCC

10K

VR0 AREF C3 10uF

PB0 PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7

(T0) (T1) (AIN0) (AIN1) (SS) (MOSI) (MISO) (SCK)

PA0 (ADC0) PA1 (ADC1) PA2 (ADC2) PA3 (ADC3) PA4 (ADC4) PA5 (ADC5) PA6 (ADC6) PA7 (ADC7)

PD0 PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD6 PD7

(RXD) (TDX) (INT0) (INT1) (OC1B) (OC1A) (ICP) (OC2)

(TOSC2) PC7 (TOSC1) PC6 PC5 PC4 PC3 PC2 PC1 PC0

X2 X1

AREF AGND

RST

9

RESET

AVCC

ATmega16 C0 X1 Y1 11.0592Mhz X2

VCC 20pF C1

40 39 38 37 36 35 34 33

PA0 PA1 PA2 PA3 PA4 PA5 PA6 PA7

29 28 27 26 25 24 23 22

PC7 PC6 PC5 PC4 PC3 PC2 PC1 PC0

32 AREF 31 30

VCC

R0 100 SW0 RST RST C2

20pF

Gambar 3.14 Rangkaian sistem minimum AVR ATmega16.

Fungsi Kristal Oscillator menghasilkan detak yang kontinu yang bermanfaat untuk mikrokontroler untuk mengalirkan data. Nilai XTAL dituliskan dalam Hertz (frekuensi). Semakin besar nilai XTAL yang digunakan semakin


39

cepat eksekusi data yang dapat dilakukan oleh mikrokontroler. XTAL yang digunakan di rangkaian adalah 11.0592 Mega Hertz. Sedangkan fungsi dari rangkaian RESET adalah untuk membuat mikrokontroler memulai eksekusi program dari alamat awal memori program, hal tersebut dibutuhkan pada saat mikrokontroler mengalami gangguan dalam mengeksekusi program. Sedangkan pada rangkaian sistem minimum AVR Atmega16 yang digunakan pada “Instrumen Pengukur Kalor-Jenis Air” diperlukan elemen ketiga, yaitu rangkaian pengendali ADC: AGND (= GND ADC), AVCC (= VCC ADC), dan AREF (=Tegangan Referensi ADC). Hal tersebut diperlukan karena ADC pada mikrokontroler akan digunakan untuk membaca nilai-nilai keluaran dari sensor-sensor yang digunakan sistem.

3.2.6 Rangkaian Sumber Tegangan DC 5 volt dan 12 volt Pada sistem elektronika ”Instrumen Pengukur Kalor-Jenis Air” dibutuhkan sumber tegangan DC 5 volt dan 12 volt selain yang digunakan untuk mengaktifkan pemanas. Sumber tegangan 5 VDC digunakan oleh mikrokontroler, sensor LM35, sensor ACS712. Sedangkan sumber tegangan 12 VDC digunakan oleh op-amp pada rangkaian sensor tegangan.

DV5_0

+12

TIP2955 +5V

TRV5_0

RV5_1 2K2 LED

1uF CV5_4

+

CV5_3

3 470uF/16V

+5V

CV5_2

LM7805

Vin GND

330nF

+

UV5_0

JV5_1 2 1 5V

LV5_0

5402

47/1W

1

2

DV5_1

RV5_0

CV5_1

1 2 3

CV5_0

1000uF/25V

JV5_0 12VAC IN

100nF

5402

Gambar 3.15 Rangkaian sumber tegangan DC 5 volt dan 12 volt.

Pada sumber tegangan 12 VDC, ketepatan 12 VDC bukan menjadi fokus utama. Karena sumber tegangan ini digunakan oleh op-amp yang kemampuan mendapatkan sumber tegangannya sampai dengan 32 VDC. Fokus utamanya adalah tegangan berbentuk DC yang halus. Sehingga prinsip yang digunakan


40

adalah digunakan transformator untuk menurunkan tegangan sumber AC dari PLN, kemudian keluaran 12 VAC dari transformator dimasukkan ke dalam rangkaian dioda penyearah, dan keluaran dari dioda penyearah ditambahkan kapasitor untuk memperhalus tegangan DC yang dihasilkan oleh dioda penyearah. Selanjutnya sumber tegangan 12 VDC yang dihasilkan dimasukkan ke dalam rangkaian sumber tegangan 5 VDC. Pada sumber tegangan 5 VDC dibutuhkan tegangan yang stabil dengan nilai akurasi yang baik di sekitar 5 VDC. Hal tersebut dikarenakan tegangan 5 VDC ini digunakan untuk mikrokontroler, yang membutuhkan tegangan 5 VDC yang stabil di kisaran 4,5 – 5,5 VDC. Pada rangkaian sumber tegangan 5 VDC digunakan regulator LM7805 sebagai penstabil tegangan 5 VDC. LM7805 akan mengeluarkan tegangan konstan 5 VDC jika inputnya melebihi 5 VDC. Kemudian ditambahkan kapasitor-kapasitor bypass untuk lebih memperhalus tegangan DCnya. Selain itu, untuk menambah kemampuan memberikan arus listriknya, maka ditambahkan transistor TIP2955 pada rangkaian.

3.3 Logika Progam Pemrograman pada ”Instruments Pengukur Kalor-Jenis Air” menggunakan bahasa C untuk mikrokontroler AVR dengan menggunakan program compiler Code Vision AVR.

3.3.1 Aliran Program Sebelum masuk ke dalam proses pembuatan skrip program, langkah pertama adalah membuat aliran proses dalam program, untuk mempermudah dalam pembuatan skrip program dan juga untuk memastikan hasil dari program sesuai dengan yang tujuan.


41

Mulai

1

Inisialisasi: LCD, Timer, ADC, PORTS, dan External Interrupt

Ambil data ADC sensor LM35 [2]

Ambil data ADC sensor tegangan

Konversi ke data temperatur akhir

2

Konversi ke data tegangan

Ambil data ADC sensor ACS712

Konversi ke data arus

Ambil data ADC sensor LM35 [1]

Konversi ke data temperatur awal

Ambil jumlah pulsa sensor G½

Konversi ke data massa air

Q=V.I.t.(0.24) cal c=Q/(m.(T1-T0))

Tampilkan Perhitungan ke LCD

Apakah ada permintaan data via serial ?

Y

Kirimkan data: V, I, T1, T0, dan jumlah pulsa

T 1

2

Gambar 3.16 Aliran program dari “Instrumen Pengkur Kalor-Jenis Air”.

Diagram alir di atas adalah diagram alir per satu loop utama dari program. Loop tersebut dilakukan secara terus menerus dari pertama sistem diberikan sumber tegangan, terkecuali bagian inisialisasi yang cukup dilakukan di awal program. Program diawali dengan inisialisasi komponen-komponen program yang digunakan: LCD, timer, ADC, PORTS, dan external interupt. Selanjutnya mengambil data ADC dari pin-pin ADC yang bersesuaian dengan sensornya, selanjutnya dikonversi menjadi data yang bersesuaian dengan fungsi sensor. Perbedaan cara kerja terdapat di sensor aliran air, sensor ini mengeluarkan pulsapulsa yang frekuensi berbanding lurus terhadap kecepatan aliran air. Jumlah pulsa dari sensor aliran air tersebut dikonversi pula menjadi data sesuai dengan fungsi


42

sensor, yaitu massa air. Setelah semua variabel yang dibutuhkan untuk menghitung kalor-jenis, maka selanjutnya adalah menghitung kalor-jenis dengan menggunakan persamaan (2.1) dan persamaan (2.2).

3.3.2 Pemrograman dengan CVAVR Dengan memperhatikan aliran program (flowchart), maka dapat bagianbagian program dari CVAVR teridiri dari; program pengendalian LCD karakter, program pembacaan ADC, program external interrupt, dan program komunkasi serial.

3.3.2.1 Program Pengendalian Tampilan LCD Beberapa inisialisasi dan bagian-bagian program untuk mengendalikan LCD: 1. Library yang digunakan untuk mengendalikan LCD: #include 2. Inisialisasi PORT yang akan digunakan: // Alphanumeric LCD Module functions #asm .equ __lcd_port=0x18 ;PORTB #endasm 3. Inisialisai jumlah kolom dari LCD: lcd_init(20); 4. Program mengatur posisi kursor : lcd_gotoxy([kolom_x],[kolom_y]) ; 5. Program menampilkan karakter ASCII: lcd_putchar([kode ASCII]); 6. Program menampilkan rangkaian karakter ASCII yang diletakkan di flash: lcd_putsf(”Strings”); 7. Program menampilkan isi dari suatu alamat di memori yang direpresentasikan oleh variabel: lcd_puts([variabel]);


43

3.3.2.2 Program Pembacaan ADC CVAVR memberi subprogram untuk membaca ADC: #define ADC_VREF_TYPE 0x40 // Read the AD conversion result unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) { ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff); // Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage delay_us(20); // Start the AD conversion ADCSRA|=0x40; // Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & 0x10)==0); ADCSRA|=0x10; return ADCW; } Untuk membaca nilai ADC dapat dengan memanggil subprogram di atas dengan cara: variabel=read_adc([bit_ADC]);

3.3.2.3 Program External Interrupt CVAVR memberi subprogram untuk interupsi yang diakibatkan oleh suatu kondisi di PIND.2: // External Interrupt 0 service routine interrupt [EXT_INT0] void ext_int0_isr(void) { // Place your code here

} Subprogram akan diakses otomatis jika kondisi di PIND.2 tertentu sesuai dengan setup awal interupsi, untuk yang di-setup untuk ”Instrumen Pengukur Kalor-Jenis Air” adalah kondisi perubahan dari logika satu – ke logika nol (falling-edge).


44

3.3.2.4 Pemrograman Komunikasi Serial Program komunikasi serial terdiri dari dua bagian utama: receiving data dan transmitting data. Untuk penerimaan digunakan sistem interupsi agar sistem selau siap menerima perintah dari komputer: #define RXB8 1 #define TXB8 0 #define UPE 2 #define OVR 3 #define FE 4 #define UDRE 5 #define RXC 7

#define FRAMING_ERROR (1<
// USART Receiver buffer #define RX_BUFFER_SIZE 1 char rx_buffer[RX_BUFFER_SIZE]; bit sendflag=0;

#if RX_BUFFER_SIZE<256 unsigned char rx_wr_index,rx_rd_index,rx_counter; #else unsigned int rx_wr_index,rx_rd_index,rx_counter; #endif

// This flag is set on USART Receiver buffer overflow bit rx_buffer_overflow;


45

// USART Receiver interrupt service routine interrupt [USART_RXC] void usart_rx_isr(void) { char status,data; status=UCSRA; data=UDR; if

((status

&

(FRAMING_ERROR

|

PARITY_ERROR

|

DATA_OVERRUN))==0) { rx_buffer[rx_wr_index]=data; if (++rx_wr_index == RX_BUFFER_SIZE) rx_wr_index=0; if (++rx_counter == RX_BUFFER_SIZE) { rx_counter=0; rx_buffer_overflow=1; }; }; }

#ifndef _DEBUG_TERMINAL_IO_ // Get a character from the USART Receiver buffer #define _ALTERNATE_GETCHAR_ #pragma used+ char getchar(void) { char data; while (rx_counter==0); data=rx_buffer[rx_rd_index]; if (++rx_rd_index == RX_BUFFER_SIZE) rx_rd_index=0; #asm("cli") --rx_counter;


46

#asm("sei") return data; } #pragma used#endif Rangkaian skrip program diatas akan mengirimkan tiap karakter yang diterima di pin RX ke variabel rx_buffer. Sedangkan untuk melakukan pengiriman digunakan subprogram yang telah disediakan oleh CVAVR: 1. Library yang digunakan untuk komunikasi serial: #include <stdio.h> 2. Program menampilkan karakter ASCII: putchar([kode ASCII]); 3. Program menampilkan rangkaian karakter ASCII yang diletakkan di flash: putsf(”Strings”); 4. Program menampilkan isi dari suatu alamat di memori yang direpresentasikan oleh variabel: puts([variabel]);


BAB 4 DATA HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS DATA

Dalam bab ini akan dibahas mengnai data-data yang didapatkan dari hasil pengujian ‘Instrumen Pengukur Kalor-Jenis Air’:

4.1 Pengujian Aliran Air pada Konstruksi Mekanik Pada subbab ini akan dilakukan pengujian terhadap aliran air pada konstruksi mekanik. Tujuan dari pengujian untuk mengetahui apakah aliran air oleh dorongan pompa bisa mengalir dengan kecepatan konstan. Prosedur pengukuran dengan mengaktifkan pompa air, sehingga air mengalir secara kontinu dalam sistem. Kemudian aliran air ditampung di gelas ukur dengan durasi per pengukuran 60 detik, selanjutnya dilihat volume air yang tertampung dalam durasi pengukuran.

Tabel 4.1 Tabel pengujian aliran air. n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 rata-rata

v (ml) 550 548 554 556 552 548 550 546 550 548 546 552 556 550


48

Pengujian Aliran Air per Menit

Volume (ml)

600

550

500 0

2

4

6

8

10

12

14

Urutan Pengujian

Gambar 4.1 Grafik pengujian aliran air di sistem instrumen pengukur kalor-jenis air. Dari pengujian diketahui bahwa air mengalir dengan baik pada konstruksi mekanik. Pengujian kecepatan aliran air selanjutnya akan dibahas pada subbab pengujian sensor aliran air.

4.2 Pengujian Pemanas Air Pada subbab ini akan dilakukan pengujian terhadap pemanas air. Tujuan dari pengujian untuk mengetahui kelaikan dari pemanas air yang digunakan. Prosedur pengukuran dengan mengaktifkan pompa air, sehingga air mengalir secara kontinu dalam sistem. Kemudian mengaktifkan pemanas air. Selanjutnya mengukur temperatur pada saat sebelum masuk pompa air dan setelah keluar dari pemanas. Alat ukur yang digunakan adalah termometer analog raksa, sehingga nilai temperatur dibulatkan.


49

Tabel 4.2 Tabel pengujian pemanas. Titik A (oC)

Titik B (oC)

2

28

29

4

28

30

6

28

30

8

28

30

10

29

31

12

29

31

14

30

32

16

30

32

Menit

Temperatur vs Waktu Pemanasan Temperatur (Celcius)

33 32 31 30 29 28 27 0

5

10

15

Waktu (Menit)

20 Temperatur Titik A Temperatur Titik B

Gambar 4.2 Grafik pengujian pemanas air.

Dari pengujian diketahui bahwa pemanas berfungsi dengan baik pada konstruksi mekanik.

4.3 Pengujian Sumber Tegangan 5V Pada subbab ini akan dilakukan pengujian terhadap unit sumber tegangan 5V yang digunakan pada ”Instrumen Pengukur Kalor-Jenis Air”. Tujuan dari pengujian adalah untuk mengetahui batas kestabilan tegangan secara waktu dan beban.


50

Prosedur pengukuran dengan mengaktifkan tegangan sumber 5V dengan seluruh rangkaian elektronika terhubung. keluar dari pemanas. Instrumen yang digunakan untuk mengukur tegangan adalah multimeter digital dengan merk SANWA.

Tabel 4.3 Tabel pengujian sumber tegangan 5V. t (menit)

Vout L7805 (volt)

0

5.03

60

5.02

Dari percobaan diketahui bahwa sumber tegangan stabil, perubahan hanya 0.01 volt dan terjadi setelah 60 menit dengan seluruh beban terkoneksi ke sumber tegangan.

4.4 Pengujian Sensor-Sensor Pada subbab ini akan dilakukan pengujian terhadap sensor-sensor yang digunakan pada ”Instrumen Pengukur Kalor-Jenis Air”. Tujuan dari pengujian adalah untuk mengkalibrasi sensor tersebut, agar keluaran sensor sesuai dengan nilai besaran fisika yang sebenarnya.

4.4.1 Pengujian Sensor Temperatur LM35 Prosedur pengukuran tegangan keluaran adalah dengan media air hangat sebagai objek yang diukur temperaturnya. Termometer pengukur digunakan termometer digital dan analog, sedangkan voltmeter menggunakan voltmeter digital dengan merk SANWA. Pengukuran temperatur dilakukan dari 40°C 30°C, hal tersebut berkaitan dengan hasil pengujian pemanas, dimana temperatur hasil pemanasan berkisar di antara 28°C - 36°C.


51

Tabel 4.4 Tabel pengujian sensor temperatur LM35. o

No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

C

Vout LM35-1

Vout LM35-2

40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26

(mV) 393 385 376 366 358 348 338 329 319 311 300 287 277 267 259

(mV) 401 392 384 373 365 355 346 336 326 319 307 294 283 274 266

ADC 80 78 76 74 72 70 68 66 64 62 60 58 56 54 52

ADC 81 79 77 75 73 71 69 67 65 63 61 59 57 55 53

Temperatur (C)

Temperatur vs Output ADC LM35 41 39 37 35 33 31 29 27 25 50

55

60

65

70

Output ADC

75

80 85 T vs ADC (LM35-1) T vs ADC (LM35-2)

Gambar 4.3 Grafik pengujian sensor temperatur LM35.

Proses pengukuran diawali dengan memanaskan air sampai dengan temperatur tertentu, kemudian menunggunya turun. Alat ukur yang digunakan termometer digital untuk tubuh.


52

Beberapa nilai ADC yang ditebalkan adalah nilai yang pada saat pengukuran memiliki nilai yang bergerak satu nilai di bawah atau di atasnya. Yang dituliskan di tabel adalah yang bersesuaian dengan nilai yang lainnya. Dari tabel didapatkan fungsi transfer untuk kedua sensor: Fungsi transfer LM35 [1]:

T = nilai_adc / 2

Fungsi transfer LM35 [2]:

T = (nilai_adc-1) / 2

4.4.2 Pengujian Sensor Tegangan Prosedur pengukuran tegangan keluaran dari rangkaian sensor tegangan adalah dengan menggunakan potensiometer yang terhubung kepada tegangan sumber 18 Volt. Pin tengah dari potensiometer di hubungkan ke masukan dari sensor tegangan. Ketika potensiometer diputar, maka tegangan pada masukan sensor tegangan akan berubah. Instrumen yang digunakan untuk mengukur tegangan adalah multimeter digital dengan merk SANWA.

Tabel 4.5 Tabel pengujian sensor tegangan. No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Vin (V) 18,00 17,00 16,00 15,00 14,00 13,00 12,00 11,00 10,00 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00

Vout Sensor (V) 1,63 1,53 1,45 1,34 1,27 1,17 1,08 0,99 0,90 0,81 0,73 0,62 0,54 0,45 0,36

Nilai ADC 331 312 294 275 257 239 220 202 184 165 147 129 110 92 73

Rasio ADC:Vin 18,39 18,35 18,38 18,33 18,36 18,38 18,33 18,36 18,40 18,33 18,38 18,43 18,33 18,40 18,25


53

Tegangan Pemanas (Volt)

Tegangan Pemanas vs Output ADC Sensor Tegangan 19,00 17,00 15,00 13,00 11,00 9,00 7,00 5,00 3,00 60

110

160

210

260

310

360

Output ADC

Gambar 4.4 Grafik pengujian sensor tegangan.

Beberapa nilai ADC yang ditebalkan adalah nilai yang pada saat pengukuran memiliki nilai yang bergerak satu nilai di bawah atau di atasnya. Yang dituliskan di tabel adalah yang bersesuaian dengan nilai yang lainnya. Dengan mengambil rata-rata dari rasio ADC:Vin, didapatkan: Fungsi transfer Rangkaian Sensor Tegangan: vin =nilai_adc / 18,36

4.4.3 Pengujian Sensor Arus Prosedur pengukuran tegangan keluaran dari rangkaian sensor arus adalah dengan menggunakan resistor-resistor berdaya besar yang terhubung kepada tegangan sumber 5 Volt. Rangkaian tersebut diserikan dengan sensor arus ACS712-20A-T, kemudian nilai resistor diubah-ubah yang berarti akan mengubah besar arus, selanjutnya mengukur besar tegangan keluaran dari sensor arus. Perubahan nilai resistansi terhadap panas dapat diabaikan, karena resistor yang digunakan berdaya besar. Instrumen yang digunakan untuk mengukur resitor dan tegangan adalah multimeter digital dengan merk SANWA.


54

Tabel 4.6 Tabel pengujian sensor arus ACS712-20A-T. INPUT V (V) 0 5,04 5,04 5,04 5,04 5,04

INPUT R (ohm) ~ 12,7 11,2 8,1 7,1 5,0

I Hitung (V/R) 0,0 0,4 0,5 0,6 0,7 1,0

Vout (V) 2,52 2,56 2,57 2,58 2,61 2,62

Nilai ADC 512 521 523 526 529 535

Selisih dengan 0 0 9 11 14 17 23

Arus Listrik vs Output ADC ACS712

Arus Listrik (Amp)

1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 510

515

520

525

530

535

540

Output ADC

Gambar 4.5 Grafik pengujian sensor arus ACS712.

Fungsi transfer ACS712-20A: i = (nilai_adc-512) / 23,3

4.4.4 Pengujian Sensor Aliran Air Prosedur pengukuran dari sensor aliran air G1/2 adalah dengan mengalirkan air dengan menggunakan pompa air pada saluran sensor. Kemudian output dari sensor yang berupa pulsa-pulsa dihitung secara otomatis oleh mikrokontroler yang telah diprogram untuk menghitung pulsa, dan hasil perhitungan ditampilkan di LCD. Durasi tiap pengukuran 60 detik.


55

Tabel 4.7 Tabel pengujian sensor aliran air G1/2. n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

v (ml) 550 548 554 556 552 548 550 546 550 548 546 552 556

pulse 492 492 491 491 492 491 492 492 488 489 491 489 491

550

491

rata-rata

Pengujian Sensor Aliran Air

Volume (ml)

550

500

450 0

2

4

6

8

10

12

14

Urutan Pengujian

Gambar 4.6 Grafik pengujian sensor aliran air G1/2.

Kolom volume didapatkan dari pengujian aliran air (subbab 4.1). dengan membandingkan rata-rata volume dan rata-rata jumlah pulsa, maka: Fungsi transfer Sensor: volume (ml) = jumlah_pulsa * 1,12


56

4.5 Pengujian Sistem Pada subbab ini akan dilakukan pengujian terhadap keseluruhan sistem. Tujuan dari pengujian untuk mengetahui nilai Kalor-Jenis Air percobaan. Cairan yang digunakan sebagai objek percobaan adalah air tanah.

4.5.1 Data Kalor-Jenis Air Percobaan Pada “Instrumen Pengukur Kalor-Jenis Air“ data-data pengukuran ditampilkan di LCD 20x4 karakter:

Gambar 4.7 Tampilan LCD “Instrumen Pengukur Kalor-Jenis Air“.

Nilai tegangan pemanas, arus pemanas, daya per detik, temperatur awal, dan temperatur akhir, diubah tiap satu detik. Sedangkan massa air dan kalor-jenis diubah tiap satu menit. Hal tersebut dimaksudkan agar mendapatkan nilai massa air yang lebih mendetil. Jumlah massa air adalah konversi dari jumlah pulsa dari sensor aliran air G1/2 yang diakumulasi secara simultan dalam satu menit. Prosedur pengambilan data adalah dengan mengaktifkan seluruh sistem di “Instrumen Pengukur Kalor-Jenis Air“, kemudian mengambil gambar hasil pengukuran setiap menitnya. Dan karena kalor-jenis diubah tiap satu menit, sehingga pengambilan gambar tidak harus pada saat detik menunjukkan 00.


57

Gambar 4.8 Data-data “Instrumen Pengukur Kalor-Jenis Air”.

Untuk lebih memperjelas, data-data tersebut ditulis dalam tabel:

Tabel 4.8 Data-data nilai kalor-jenis percobaan. Urutan 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15

Nilai c T0 T1 o (cal / g. C) (oC) (oC) 2,0 28 29 1,0 28 30 1,0 28 30 1,0 28 30 0,7 28 30 1,0 29 31 1,0 29 31 1,0 29 31 1,0 29 31 0,9 29 31 0,9 29 31 0,9 29 31 0,9 29 31 1,9 30 31 1,9 30 31

Urutan 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Nilai c (cal / g. oC) 1,9 1,8 0,9 1,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 1,8 1,9 1,8 1,9 1,9 0,9

T0 (oC) 30 30 30 30 30 30 30 30 30 31 31 31 31 31 31

T1 (oC) 31 31 32 31 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 33


58

Kalor-Jenis Air Percobaan

Kalor-Jenis (cal/g.C)

2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 00

05

10

15

20

25

30

Urutan Pengujian

(a)

Temperatur Air di Titik Masuk dan Keluar Tabung Pemanas

34

Temperatur (C)

33 32 31 30 29 28 27 00

05

10

15

20

Urutan Pengujian

25

30

Temperatur Masuk Temperatur Keluar

(b) Gambar 4.9 (a) Grafik data kalor-jenis air, (b) Grafik temperatur di dua titik pada pemanas “Instrumen Pengukur Kalor-Jenis Air”.


59

4.5.2 Analisis Data Pengujian Kalor-Jenis Air Terhadap Data Acuan KalorJenis Air Secara literatur nilai kalor-jenis air (cairan yang digunakan dalam objek percobaan) adalah 1,0 cal/g.oC. Dengan mengacu pada nilai literatur Kalor-Jenis Air, maka dapat diketahui nilai kesalahan literatur (KL): KL 

| c percobaan - c literatur | c literatur

x100%

Tabel 4.9 Analisis kesalahan literatur dari percobaan. Data 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

Nilai c (cal / g.°C) 2,0 1,0 1,0 1,0 0,7 1,0 1,0 1,0 1,0 0,9 0,9 0,9 0,9 1,9 1,9 1,9 1,8 0,9 1,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 1,8 1,9 1,8 1,9 1,9

KL (%) 100% 0% 0% 0% 30% 0% 0% 0% 0% 10% 10% 10% 10% 90% 90% 90% 80% 10% 90% 10% 10% 10% 10% 10% 80% 90% 80% 90% 90%

Data pertama adalah saat pemanas baru dinyalakan, sehingga belum ada kalor yang diterima oleh cairan. Sedangkan untuk data-data berikutnya, saat


60

temperatur masih dalam proses naik, seperti pada Gambar 4.9, kalor-jenis air yang terukur sangat jauh berbeda. Dari penelitian kondisi ideal tercapai saat beda temperatur di titik masuk pemanas dan titik keluar pemanas adalah 2°C. Kalor  jenis rata rata  1,3 cal/g.o C

KLrata rata  35%


BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan Setelah menyelesaikan perancangan serta pengujian terhadap sistem yang telah dibuat maka penulis dapat mengambil kesimpulan bahwa: 1. Berdasarkan pengujian, didapatkan rata-rata nilai kalor-jenis air adalah 1,3 cal/g.oC. 2. Dengan mengacu pada standar kalor-jenis air, yaitu 1,0 cal/g.oC, maka kesalahan relatif dari rata-rata nilai kalor-jenis pengujian adalah 35%. 3. Nilai kalor-jenis air pengukuran akan mendekati nilai kalor-jenis air literatur saat beda temperatur antara titik masuk air ke tabung pemanas dan titik keluar dari tabung pemanas adalah 2°C. 4. Kesalahan penghitungan nilai kalor-jenis terjadi karena proses pencuplikan temperatur di dua titik, titik masuk dan titik keluar tabung pemanas, terjadi pada saat temperatur sedang bergerak naik. Sehingga selisih temperatur belum mencapai nilai yang stabil. 5. Kesalahan pengukuran terjadi karena proses pertukaran kalor antara air di dalam tabung pemanas dengan kalor di lingkungan.

5.2 Saran 1. Penggunaan sensor-sensor yang lebih sensitif akan menghasilkan data yang lebih akurat. 2. Penambahan vacuum jacket yang lebih baik, akan memperkecil temperatur yang terlepas ke udara.


DAFTAR ACUAN

Clayton, Gorge. dan Winder, Steve. Operational Amplifiers Edisi Kelima. Terj. Wiwit Kastawan. Jakarta: Penerbit Erlangga, 2003. Lukman Rosyidi & Mohammad Irfan. Basic of Microcontroller. Depok: Prasimax, 2010. Lukman Rosyidi & Mohammad Irfan. Intermediate of Microcontroller. Depok: Prasimax, 2010. “Heat Capacity”. Wikipedia, the free encyclopedia. “Joule”. Wikipedia, the free encyclopedia. “Joule’s Experiment”. Wolfram Demonstration Projects.


LAMPIRAN


1 / 14

Lampiran 1. Skrip Program

/***************************************************** This program was produced by the CodeWizardAVR V2.03.4 Standard Automatic Program Generator © Copyright 1998-2008 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l. http://www.hpinfotech.com Project : Version : Date : 11/8/2011 Author : Company : Comments:

Chip type : ATmega16 Program type : Application Clock frequency : 11.059200 MHz Memory model : Small External RAM size : 0 Data Stack size : 256 *****************************************************/ #include <mega16.h> #define pinadc_sv 0 #define pinadc_acs 1 #define pinadc_lm35_1 6 #define pinadc_lm35_2 7 #define timeloop 100 #define avcc 5.02 #define max_adc 1023 #define ws_to_cal 0.239 #define code_of_degree 0xDF #define ref_time 170 #define ref_TH1 0x02 #define ref_TL1 0x00 #define pulse_ml 1.122 #define water_density 0.995


2 / 14

(lanjutan)

/**************************************/ #define RXB8 1 #define TXB8 0 #define UPE 2 #define OVR 3 #define FE 4 #define UDRE 5 #define RXC 7 #define FRAMING_ERROR (1<

3 / 14

(lanjutan)

}; } #ifndef _DEBUG_TERMINAL_IO_ // Get a character from the USART Receiver buffer #define _ALTERNATE_GETCHAR_ #pragma used+ char getchar(void) { char data; while (rx_counter==0); data=rx_buffer[rx_rd_index]; if (++rx_rd_index == RX_BUFFER_SIZE) rx_rd_index=0; #asm("cli") --rx_counter; #asm("sei") return data; } #pragma used#endif /**************************************************/ #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <delay.h> // Alphanumeric LCD Module functions #asm .equ __lcd_port=0x18 ;PORTB #endasm #include // Declare your global variables here int bdata; char bstr[20], bchar, devider=0; float btemp0, btemp1, bsv, bacs; //float btemp0_old=0, btemp1_old=0; float btemp0sum=0, btemp1sum=0, bsvsum=0, bacssum=0, bmass; float bpowersum=0; int bmul_t0=ref_time; char jm=0, mn=0, dt=0; bit secflag=1, minflag=1, T1flag=0, heating_flag=1;


4 / 14

(lanjutan)

int pulse_gh=0; eeprom float bpower, bheatcap=0.0; eeprom char b_c_counter=0; eeprom float b_c_record[100]; float round (float bdata, unsigned char ncoma) { int bint, tens=1; float bfl; char i; bint=bdata; bfl=bdata-bint; for (i=0;i0) {if((bfl-bint)>=0.5) bint++;} else {if((bfl-bint)<=-0.5) bint--;} bdata=bdata+((bint*1.0)/tens); return bdata; } /*void fstr (float bdata, unsigned char ncoma, char *baddstr) { int breal, bcoma; float bfl; char i; breal=bdata; bfl=bdata-breal; if (bfl<0) bfl*=-1; for (i=0;i=0.5) bcoma++; sprintf(baddstr,"%d,%u",breal,bcoma); }*/ void display_data(float bfdata, char ncoma, char nx, char ny) { ftoa(bfdata,ncoma,bstr); //fstr(bfdata,ncoma,bstr); if (sendflag==1) { printf("%s, ",bstr);


5 / 14

(lanjutan)

} else { lcd_gotoxy(nx,ny); lcd_puts(bstr); } } #define ADC_VREF_TYPE 0x40 // Read the AD conversion result unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) { ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff); // Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage delay_us(100); // Start the AD conversion ADCSRA|=0x40; // Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & 0x10)==0); ADCSRA|=0x10; return ADCW; } // External Interrupt 0 service routine interrupt [EXT_INT0] void ext_int0_isr(void) { // Place your code here pulse_gh++; } // Timer 1 overflow interrupt service routine interrupt [TIM1_OVF] void timer1_ovf_isr(void) { // Reinitialize Timer 1 value TCNT1H=ref_TH1; TCNT1L=ref_TL1; // Place your code here bmul_t0--; if (bmul_t0==0) { bmul_t0=ref_time; secflag=1;


6 / 14

(lanjutan)

if (heating_flag==1) { dt++; if (dt==60) { dt=0; minflag=1; mn++; if (mn==60) { mn=0; jm++; if (jm==100) jm=0; } } } } PORTC.0=PIND.2; } /*void Timer1_off(void) { TCCR1B&=0xFE; T1flag=0; }*/ void Timer1_on(void) { TCCR1B|=0x01; T1flag=1; } /*void Timer1_reset(void) { Timer1_off(); TCNT1H=ref_TH1; TCNT1L=ref_TL1; jm=0;mn=0;dt=0; secflag=1; }*/ void reset_heating_time(void) { jm=0;mn=0;dt=0; sprintf(bstr,"%02d:%02d:%02d",jm,mn,dt);


7 / 14

(lanjutan)

lcd_gotoxy(0,3); lcd_puts(bstr); heating_flag=0; } void main(void) { // Declare your local variables here // Input/Output Ports initialization // Port A initialization // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTA=0x00; DDRA=0x00; // Port B initialization // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTB=0x00; DDRB=0x00; // Port C initialization // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=Out // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=1 PORTC=0x01; DDRC=0x01; // Port D initialization // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=1 State1=T State0=T PORTD=0x0C; DDRD=0x00; // Timer/Counter 0 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 0 Stopped // Mode: Normal top=FFh // OC0 output: Disconnected TCCR0=0x00; TCNT0=0x00;


8 / 14

(lanjutan)

OCR0=0x00; // Timer/Counter 1 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: 1:1 XTAL // Mode: Normal top=FFFFh // OC1A output: Discon. // OC1B output: Discon. // Noise Canceler: Off // Input Capture on Falling Edge // Timer 1 Overflow Interrupt: On // Input Capture Interrupt: Off // Compare A Match Interrupt: Off // Compare B Match Interrupt: Off TCCR1A=0x00; TCCR1B=0x01; TCNT1H=ref_TH1; TCNT1L=ref_TL1; ICR1H=0x00; ICR1L=0x00; OCR1AH=0x00; OCR1AL=0x00; OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00; // Timer/Counter 2 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 2 Stopped // Mode: Normal top=FFh // OC2 output: Disconnected ASSR=0x00; TCCR2=0x00; TCNT2=0x00; OCR2=0x00; // External Interrupt(s) initialization // INT0: On // INT0 Mode: Falling Edge // INT1: Off // INT2: Off GICR|=0x40; MCUCR=0x02; MCUCSR=0x00; GIFR=0x40;


9 / 14

(lanjutan)

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization TIMSK=0x04; // USART initialization // Communication Parameters: 8 Data, 1 Stop, No Parity // USART Receiver: On // USART Transmitter: On // USART Mode: Asynchronous // USART Baud Rate: 115200 UCSRA=0x00; UCSRB=0x98; UCSRC=0x86; UBRRH=0x00; UBRRL=0x05; // Analog Comparator initialization // Analog Comparator: Off // Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off ACSR=0x80; SFIOR=0x00; // ADC initialization // ADC Clock frequency: 691.200 kHz // ADC Voltage Reference: AVCC pin // ADC Auto Trigger Source: None ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff; ADCSRA=0x84; // LCD module initialization lcd_init(20); //lcd_putsf("TEST SENSOR TO ADC1:"); // Global enable interrupts #asm("sei") for(bchar=0;bchar<4;bchar++) { lcd_gotoxy(9,bchar); lcd_putsf("||"); } Timer1_on(); while (1) {


10 / 14

(lanjutan)

// Place your code here devider++; bdata=read_adc(pinadc_sv); bsv=bdata/18.36; bsv=round(bsv,2); bdata=read_adc(pinadc_acs); bacs=(bdata-512)/23.3; bacs=round(bacs,1); if (bacs<0.05) bacs=0; bdata=read_adc(pinadc_lm35_1); btemp0=(bdata-0)/2.0; bdata=read_adc(pinadc_lm35_2); btemp1=(bdata-1)/2.0; //bdata=read_adc(0); //sprintf(bstr,"%04d",bdata); //lcd_gotoxy(0,1); //lcd_puts(bstr); bsvsum+=bsv; bacssum+=bacs; btemp0sum+=btemp0; btemp1sum+=btemp1; if (secflag==1) { secflag=0; //puts(rx_buffer); bsv=bsvsum/devider; bsv=round(bsv,1); if (bsv<10) {display_data(bsv,1,3,0); lcd_putsf(" V"); lcd_gotoxy(2,0); lcd_putsf(" ");} else {display_data(bsv,1,2,0); lcd_putsf(" V");} bacs=bacssum/devider; bacs=round(bacs,1); if (bacs<10) {display_data(bacs,1,3,1); lcd_putsf(" A"); lcd_gotoxy(2,1); lcd_putsf(" ");} else {display_data(bacs,1,2,1); lcd_putsf(" A");} btemp0=btemp0sum/devider; btemp0=round(btemp0,0); //btemp0=(btemp0+btemp0_old)/2; //btemp0_old=btemp0;


11 / 14

(lanjutan)

display_data(btemp0,0,14,0); /*lcd_putchar('0');*/ lcd_putchar(code_of_degree); lcd_putchar('C'); btemp1=btemp1sum/devider; btemp1=round(btemp1,0); //btemp1=(btemp1+btemp1_old)/2; //btemp1_old=btemp1; display_data(btemp1,0,14,1); /*lcd_putchar('0');*/ lcd_putchar(code_of_degree); lcd_putchar('C'); bsvsum=0;bacssum=0; btemp0sum=0; btemp1sum=0; bpower=(bsv*bacs); bpower=round(bpower,1); bpowersum+=bpower; if (bpower<10) {display_data(bpower,1,3,2); lcd_putsf(" Ws"); lcd_gotoxy(2,2); lcd_putsf(" ");} else {display_data(bpower,1,2,2); lcd_putsf(" Ws");} if (heating_flag==1) { //bvolume=pulse_gh*pulse_ml; //display_data(bvolume,2,13,2); //lcd_putsf(" ml"); //bmass=bvolume*water_density; bmass=(pulse_gh*pulse_ml)*water_density; bmass=round(bmass,0); if (bmass<10) {display_data(bmass,0,15,2); lcd_putsf(" g"); lcd_gotoxy(13,2); lcd_putsf(" ");} else if (bmass>99) {display_data(bmass,0,13,2); lcd_putsf(" g");} else {display_data(bmass,0,14,2); lcd_putsf(" g"); lcd_gotoxy(13,2); lcd_putsf(" "); } //sprintf(bstr,"%03d",pulse_gh); //lcd_gotoxy(15,2); //lcd_puts(bstr); //pulse_gh=0; if (minflag==1) { minflag=0; pulse_gh=0; if (bmass==0 || (btemp1-btemp0<=0.5) || bpowersum==0) bheatcap=0;


12 / 14

(lanjutan)

else { bheatcap=(bpowersum*ws_to_cal)/(bmass*(btemp1-btemp0)); if (bheatcap<0) bheatcap=0; } lcd_gotoxy(11,3); lcd_putsf("c:"); display_data(bheatcap,1,15,3); lcd_putchar(' '); if (b_c_counter<101) { b_c_record[b_c_counter]=bheatcap; b_c_counter++; } bmass=0; display_data(bmass,0,15,2); lcd_putsf(" g"); lcd_gotoxy(13,2); lcd_putsf(" "); bpowersum=0; } sprintf(bstr,"%02d:%02d:%02d",jm,mn,dt); lcd_gotoxy(0,3); lcd_puts(bstr); } devider=0; } if ((bsv!=0 && bacs!=0) && heating_flag==0) { heating_flag=1; bpower=0; bpowersum=0; bsv=0; bsvsum=0; bacs= 0; bacssum=0; pulse_gh=0; } else if ((bsv==0 || bacs==0) && heating_flag==1) { pulse_gh=0; bmass=0; display_data(bmass,0,15,2); lcd_putsf(" g"); lcd_gotoxy(13,2); lcd_putsf(" "); reset_heating_time(); bpower=0; bpowersum=0;


13 / 14

(lanjutan)

display_data(bpower,1,3,2); lcd_putsf(" Ws"); bheatcap=0; lcd_gotoxy(11,3); lcd_putsf("c:"); display_data(bheatcap,1,15,3); lcd_putchar(' '); } if (rx_buffer[0]=='d' || rx_buffer[0]=='D') { sendflag=1; putchar(13); putchar(10); putchar(10); display_data(bsv,1,0,0); display_data(bacs,1,0,0); display_data(btemp0,0,0,0); display_data(btemp1,0,0,0); display_data(pulse_gh,0,0,0); rx_buffer[0]='0'; sendflag=0; } else if (rx_buffer[0]=='c' || rx_buffer[0]=='C') { sendflag=1; putchar(13); putchar(10); putchar(10); for (b_c_counter=0; b_c_counter<101; b_c_counter++) {display_data(b_c_record[b_c_counter],3,0,0);} b_c_counter=0; rx_buffer[0]='0'; sendflag=0; } else if (rx_buffer[0]=='e' || rx_buffer[0]=='E' || PIND.3==0) { for (b_c_counter=0; b_c_counter<101; b_c_counter++) b_c_record[b_c_counter]=0; b_c_counter=0; while (PIND.3==0); }


14 / 14

(lanjutan)

delay_ms(timeloop); }; }


INSTRUMEN PENGUKUR KALOR-JENIS AIR SKRIPSI MAULANA FAKIH LATIEF

Recommend Documents