LAPORAN TUGAS AKHIR
PERANCANGAN SISTEM KONTROL MINIATUR HUJAN SALJU
BUATAN BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO MEGA
2560
CONTROL SYSTEM DESIGN OF MINIATURE SNOW RAIN MAKER BASED ON MICROCONTROLLER ARDUINO MEGA 2560
Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Pendingin dan Tata Udara Oleh
Mochamad Rikki Firmansyah NIM 091611078
JURUSAN TEKNIK REFRIGERASI DAN TATA UDARA POLITEKNIK NEGERI BANDUG 2012
Curriculum Vitae
PERSONAL Name
: Mochamad Rikki Firmansyah
Place of birth
: Lebak
Date of birth
: Dec 06th , 1990
Nationality
: Indonesian
Sex
: Male
Address
:
Perum Griya Asri 2 Blok J5 No.5 RT 040 RW 006 Ds.Sumber Jaya Kec.Tambun Selatan Kab.Bekasi 17510
Religion
: Islam
Blood Group
: B
Mobile Phone
: +628562080728
E-mail Address
:
[email protected]
EDUCATION 1997 – 2003
Elementary School of 5 Sumber Jaya
2003 – 2006
Junior High School of 5 Tambun Selatan Bekasi
2006 - 2009
Senior High School of 1 Tambun Selatan Bekasi
2009 – 2012
Polytechnic of Bandung (POLBAN) Rerfrigeration and Air Conditioning Engineering Departement.
ABSTRAK
Sistem kontrol otomatis menjadi salah satu hal penting dalam dunia perindustrian, terutama di bidang refrigerasi dan tata udara. Sistem kontrol otomatis bertujuan untuk memantau kinerja suatu sistem. Pada sistem refrigerasi dan tata udara diperlukan sistem kontrol otomatis, hal ini bertujuan untuk menjaga temperatur agar tetap terjaga sesuai dengan kebutuhan. Oleh karena itu penulis membuat alat kontrol otomatis pada sistem refrigerasi miniatur hujan salju berbasis mikrokontroler Arduino Mega 2560.
Alat-alat yang digunakan selain mikrokontroler Arduino Mega 2560 dengan menggunakan bahasa C adalah sensor thermocouple, sensor LM35 DZ, LCD shield, SD card shield arduino dan driver relay. LCD shield digunakan untuk menampilkan data yang terukur dari sensor, SD card shield digunakan untuk merekam hasil pengukuran dari sensor yang dapat dibuka pada program ms. Excel, relay digunakan untuk menghidup – matikan kompresor. Pengujian alat kontrol dilakukan di lab. jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara Politeknik Negeri Bandung. Pengujian sensor dilakukan dengan cara membandingkan sensor thermocouple dan LM35 DZ dengan termometer digital. Pengujian pembacaan SD card dilakukan dengan cara mencatat data yang ditampilkan oleh LCD dan disesuaikan dengan data yang direkam oleh SD card. Rata- rata error pada data verivikasi untuk sensor thermocouple (TK) 0.59%, untuk sensor LM35 DZ (TA) 1.62%. Penyimpanan data dari sensor ke SD card dalam 1 menit ada 85 data yang tersimpan. Pengontrolan relay berfungsi dengan baik untuk untuk sistem refrigerasi kabin air pada temperatur 1 OC relay cut in (energized) dan pada temperatur 3 OC relay Cut off (deenergized).
Kata kunci : Sistem Kontrol, Arduino Mega 2560, Thermocouple, LM35 DZ, Relay, SD Card.
ABSTRACT
Automatic control system is one important thing used in industries in order to observe system’s work. In refrigeration and air conditioning system, automatic control is used temperature keep on necessary. In this final project, the writer made an to maintain automatic control system in miniature snow rain of refrigeration with microcontroller Arduino Mega 2560. Devices used in this system beside the Arduino Mega 2560 microcontroller by using C
language program are thermocouple sensors, LM35 DZ sensors, LCD shield, SD card shield and relay driver. LCD shield is used to shows measured data from sensors, SD card shield is used to records measurement result from sensors which can be opened on ms. Excel program. Relay is used to on/off the compressor.
Control device was tested in Refrigeration and Air Conditioning Engineering laboratory at POLBAN. Sensor test has been done by comparing thermocouple sensors and LM35 DZ by using digital thermometer. SD card reading test has been done by recording showed data by LCD and appropriated with recorded data from SD card. Average error value on verification thermocouple sensors data (TK) is 0.59% and for LM35 DZ sensors (TA) the value is about 1.62%. There is 85 data saved from sensors to SD card in one minute. Relay controlling also has a good work, which the system has cut in (energized) at 1°C and cut off (de-energized) at 3°C
key word: Control System, Arduino Mega 2560, Thermocouple, LM35 DZ, Relay, SD card.
Kata Pengantar
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum Wr.Wb
Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas berkat
rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, penulis mengangkat judul
“ Perancangan Sistem Kontrol Miniatur Hujan Salju Buatan Berbasis Mikrokontroler
Arduino Mega 2560”
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih atas segala bantuan yang telah diberikan kepada penulis selama mengerjakan Tugas Akhir ini. Ucapan terimakasih penulis sampaikan kepada: 1. Kedua Orang tua tercinta yang selalu memberikan do’a dan memberi dukungan baik moril maupun materil dalam melaksanakan Tugas Akhir ini. 2. Dr. Drs Pratikto.,MT selaku pembimbing I dan Muhamad Arman, ST.,SPsi selaku pembimbing II, yang telah membantu penulis dalam menghadapi berbagai kesulitan, serta banyak memberikan bimbingan dan pengarahan selama proses pelaksanaan Tugas Akhir ini. 3. Ade Suryatman Margana, ST., M.Eng selaku ketua jurusan teknik refrigerasi dan tata udara 4. Seluruh staf dosen, teknisi dan instruktur di laboratorium teknik refrigerasi dan
tata
udara
yang
telah
mendedikasikan
seluruh
ilmu,
pengetahuan,wawasan, dan pengalamannya, demi kelancaran proses belajar mengajar di jurusan teknik refrigerasi dan tata udara. 5. Rekan- rekan RACE C 2009 yang seperjuangan dalam menuntut ilmu selama 3 tahun di kampus tercinta. Terimakasih atas semua bantuan baik baik secara moril dan materil.
Laporan Tugas Akhir|Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
i
Kata Pengantar
6. Rekan – rekan jurusan teknik refrigerasi dan tata udara angkatan 2009,2010,
dan 2011 terimakasih atas bantuan dan dukungannya. 7. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah
membantu penulis dalam penyelesaian tugas akhir ini, terimakasih atas
bantuan dan dukungannya. Penulis berdo’a semoga segala bentuk bantuan dan amal kebaikan yang telah
diberikan mendapatkan balasan yang berlipat dari Allah SWT. Dalam pembuatan tugas akhir ini, penulis menyadari masih banyak kesalahan
dan kekurangan. Dengan menyadari hal tersebut, penulis memohon maaf. Kritik dan
saran yang membangun sangat penulis harapkan. Akhir kata, penulis sangat mengharapkan laporan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat, khususnya bagi penulis, dan seluruh pembaca laporan ini. Amin
Bandung, Juli 2012
Penulis
Laporan Tugas Akhir|Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
ii
Daftar Isi
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ........................................................................................... i
DAFTAR ISI .......................................................................................................... iii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. v
DAFTAR TABEL .................................................................................................. vi
BAB I PENDAHULUAN ................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ................................................................................. 1 1.2 Tujuan ............................................................................................... 2 1.3 Batasan Masalah .............................................................................. 2 1.4 Metode Penelitian ............................................................................ 2 1.5 Sistem Matika Penulisan .................................................................. 3 BAB II DASAR TEORI ....................................................................................... 4 2.1 Pengertian Sistem Pengukuran dan Kontrol .................................... 4 2.2 Mikrokontroler Arduino....................................................................... 5 2.2.1 Arduino Mega 2560 ..................................................................... 5 2.2.2 Shield Arduino ............................................................................. 7 2.2.2.1 LCD Shield ........................................................................... 7 2.2.2.2 SD Module ............................................................................ 7 2.2.3 Bahasa Program Arduino............................................................. 8 2.2.4 Software Arduino ......................................................................... 12 2.3 Sensor .............................................................................................. 13 2.3.1 Sensor Thermocouple .................................................................. 13 2.3.2 Sensor LM 35 DZ ........................................................................ 15 2.4 Relay ............................................................................................... 16 2.5 Sistem Refrigerasi Miniatur Hujan Salju Buatan................................. 17 BAB III PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI ...................................... 18 3.1 Perancangan ...................................................................................... 18 3.2 Perancangan Perangkat keras (Hardware) ...................................... 18 3.2.1 Komponen yang Digunakan ........................................................ 19 3.2.2 Rancangan Sistem Kontrol pada Alat Kontrol Sistem Refrigerasi Miniatur Hujan Salju ................................................ 20 3.2.3 Membuat Rangkaian untuk Sensor Thermocouple...................... 21 3.2.4 Membuat Rangkaian untuk Sensor LM35 DZ ............................ 22 3.2.5 Rangkaian Hardware Secara Keseluruhan .................................. 23
Laporan Tugas Akhir| Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
iii
Daftar Isi
BAB IV PENGUJIAN SISTEM DAN ANALISIS ........................................... 31 4.1 Verifikasi Sensor ............................................................................. 31 4.1.1 Verifikasi Sensor Thermocouple ................................................. 31 4.1.2 Verifikasi Sensor LM 35 DZ ....................................................... 33 4.1.3 Verifikasi SD Card ...................................................................... 35 4.2 Pengujian Alat Kontrol pada Sistem Miniatur Hujan Salju .............. 36 4.2.1 Pengujian Alat Kontrol Sistem Refrigerasi untuk Kabin ............ 36 4.2.2 Pengujian Alat Kontrol Sistem Refrigerasi untuk Kabin air ....... 37
BAB V
3.4 Deksripsi Kerja................................................................................. 26 3.5 Diagram Blok Sistem......................................................................... 27 3.6 Library Program ................................................................................ 28
PENUTUP ......................................................................................... 39 5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 39 ......................................................................................... 40 5.2 Saran
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. LAMPIRAN ..........................................................................................................
Laporan Tugas Akhir| Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
iv
Daftar Gambar
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram blok sistem pengukuran ...................................................... 4 Gambar 2.2 Diagram blok sistem kontrol ............................................................ 4
Gambar 2.3 Arduino Mega 2560 .......................................................................... 6
Gambar 2.4 LCD Shield Arduino ......................................................................... 7 Gambar 2.5 SD Module ........................................................................................ 8 Gambar 2.6 Softwar Arduino ................................................................................ 13 Gambar 2.7 Sistem Pengukuran Temperatur dengan Thermocouple.................... 14
Gambar 2.8 Rangkaian thermocouple dengan AD595 ......................................... 15
Gambar 2.9 Sensor temperatur LM35 ................................................................... 15 Gambar 2.6 DI-Relay 2 ......................................................................................... 16 Gambar 2.11 Sistem refrigerasi miniatur hujan salju............................................ 17 Gambar 3.1 Konfigurasi pin I/O mikrokontroler arduino mega 2560 .................. 20 Gambar 3.2 Rankaian pcb thermocouple .............................................................. 21 Gambar 3.3 Rankaian R-C LM 35 ........................................................................ 22 Gambar 3.4 Rangkaian hardware secara keseluruhan........................................... 22 Gambar 3.5 Flowchart program............................................................................ 25 Gambar 3.6 Data yang tercatat pada SD card ....................................................... 26 Gambar 3.7 Diagram blok untuk sistem refrigerasi miniatur hujan salju ............. 27 Gambar 4.1 Grafik verifikasi sensor thermocouple tipe K ................................... 32 Gambar 4.2 Grafik verifikasi sensor thermocouple setelah dikalibrasi ................ 33 Gambar 4.3 Grafik verifikasi sensor LM35 DZ .................................................... 34 Gambar 4.4 Grafik verivikasi sensor LM35 DZ setelah dikalibrasi ..................... 35 Gambar 4.5 Grafik sistem refrigerasi miniatur hujan salju untuk kabin ............... 37 Gambar 4.6 Grafik sistem refrigerasi miniatur hujan salju untuk kabin air.......... 38
Laporan Tugas Akhir | Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
v
Daftar Tabel
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Komponen yang digunakan .................................................................. 19 4.1 Verifikasi sensor thermocouple tipe K................................................. 31 Tabel
Tabel 4.2 Verifikasi Sensor thermocouple tipe K setelah dikalibrasi ................... 32
Tabel 4.2 Verifikasi sensor LM 35 DZ ................................................................. 33 Tabel 4.4 Verifikasi Sensor LM 35 DZ setelah dikalibrasi .................................. 34 Tabel 4.5 Verifikasi SD Card................................................................................ 36
Laporan Tugas Akhir | Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
vi
Daftar Pustaka
DAFTAR PUSTAKA
Edie Sasito. “Buku Bahan Ajar Sistem Pengukuran” . Teknik Refrigerasi 1. Didoyo, dan Tata Udara. Politeknik Negeri Bandung ,2010. 2. PDF Famosa Studio Arduino Stater Kit – 1.00 3. Definisi-definisi D Sharon, dkk (1982). http://ayusrinadi.blogspot.com/2009/10/definisi-d-sharon-dkk-2982.html diunduh pada 20 Mei 2012 4. www.dfrobot.com diunduh pada 14 April 2012 5. hobbybotics.wordpress.comdiunduh pada 10 April 2012 6. depokinstruments.com diunduh pada 20 Mei 2012 7. hobbybotics.wordpress.com diunduh pada 20 Juni 2012 8. Data Sheet AD595 http://www.analog.com/en/mems-sensors/digital-temperaturesensors/ad595/products/product.html diunduh pada 27 April 2012 9. Datasheet Sensor Temperatur LM35. http://www.alldatasheet.com/datasheet-
pdf/pdf/8866/NSC/LM35.html diunduh pada 27 April 2012
