MODEL SIMULATOR BOILER BERBASIS ATMEGA16

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

TUGAS AKHIR

MODEL SIMULATOR BOILER BERBASIS ATMEGA16 Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Elektro Jurusan Teknik Elektro Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

Oleh : JAYA METU SAHALA SIJABAT NIM : 125114047

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2017

i


FINAL PROJECT

BOILER SIMULATOR MODEL BASED ON ATMEGA16 In partial fulfiltmen of the requirements for the degree of Sarjana Teknik Electrical Engineering Study Program Electrical Engineering Departement Science and Technology Faculty Sanata Dharma University

JAYA METU SAHALA SIJABAT NIM : 125114047

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTEMENT SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2017

ii


iii


iv


v


HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO : Tidak ada hal yang sia-sia dalam belajar karena ilmu akan bermanfaat pada waktunya

Skripsi ini kupersembahkan untuk Yesus Kristus Pembimbing dan Juruslamatku Ayah, Ibu, dan keluarga yang tercinta Teman-teman seperjuangan Teknik Elektro 2012 Dan semua pihak yang telah membantu dalam proses penelitian ini

vi


vii


INTISARI Dalam era teknologi saat ini, banyak kemajuan yang dicapai o leh umat manusia salah satunya adalah dengan diciptakannya simulator. Dalam dunia industri, simulator sangat berguna untuk mensimulasikan cara kerja dari suatu sistem misalnya dalam industri yang menggunakan boiler. Namun jika boiler ingin digunakan sebagai media belajar atau untuk pelatihan maka harus menggunakan boiler secara langsung, belum lagi jika boiler yang akan digunakan atau dibutuhkan dalam jumlah yang cukup banyak. Maka masalah yang timbul adalah membutuhkan biaya yang besar. Berdasarkan hal tersebut maka dibuatlah sebuah model simulator boiler. Model simulator boiler dirancang untuk menunjukkan secara sederhana berbagai kontrol pada sistem boiler. Prinsip kerja model simulator boiler adalah untuk mengatur kondisi parameter boiler, masukan data akan diatur secara manual menggunakan potensiometer. Karena potensiometer masih berupa input analog maka perlu diubah ke bentuk digital dengan ADC (analog to digital converter). Data boiler dapat diubah-ubah tergantung dari user. Data parameter yang telah diatur tersebut dikirimkan ke bagian selanjutnya dan kemudian akan di monitoring. Data boiler yang akan dikirimkan berupa temperatur, tekanan, level air, level oli (bahan bakar), dan kondisi blower. Hasil dari penelitian ini menunjukan bahwa model simulator boiler bekerja dengan baik, meskipun data yang diatur sedikit sensitif sehingga data boiler akan berubah-ubah atau tidak stabil. Namun untuk komunikasi data pada model simulator boiler bekerja dengan sangat baik, dimana data yang sudah diatur dan dikirimkan hasilnya akan sama pada bagian penerima yaitu modul komunikasi serial. Kata kunci : simulator, model simulator boiler, parameter, potensiometer, ADC (analog to digital converter).

viii


ABSTRACT In today's technology era, a lot of progress made by human race one of which is the creation of the simulator. In the industrial world, the simulator is very useful to simulate the workings of a system, for example in industries using boiler. However, if the boiler would like to use as a medium of learning or training will have to use the boiler directly, not to mention if the boiler to be used or needed in considerable amounts. So the problem that arises is costly. Based on this it was made a model of boiler simulator. Boiler simulator model is designed to simply point the various controls on the boiler The working principle of the boiler simulator model is to set the conditions of the boiler parameters, input data will be adjusted manually using a potentiometer. Because the potentiometer still form the analog input need to be changed to digital form by an ADC (analog to digital converter). Data boiler can be changed depending on the user. Data parameters that have been set are transmitted to the next section and then be in monitoring. Boiler data to be transmitted in the form of temperature, pressure, water level, the oil level (fuel), and the condition of the blower. The results of of this research show that the boiler simulator model works well, although the data is set a little sensitive so that the data boiler will be capricious or unstable. However, for data communication on the boiler simulator model works very well, where the data is set up and delivered the same result at the receiver is a serial communication module. Keywords: simulator, a simulator model of the boiler, parameters, potentiometers, ADC (analog to digital converter).

ix


KATA PENGANTAR Syukur dan terima kasih kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala karuniaNya sehingga tugas akhir dengan judul “MODEL SIMULATOR BOILER BERBASIS ATMEGA16” dapat diselesaikan dengan baik. Penelitian yang berupa tugas akhir ini merupakan salah satu syarat bagi mahasiswa Jurusan Teknik Elektro untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Penelitian ini dapat diselesaikan dengan baik berkat bantuan baik materi maupun moral, gagasan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, peneliti ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Tuhan Yang Maha Esa, yang telah memberikan berkat dan anugerah berupa kesehatan jasmani maupun rohani dari awal hingga akhir pengerjaan tugas akhir ini. 2. Bapak Petrus Seyto Prabowo, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma. 3. Bapak Ir. Tjendro, selaku Dosen Pembimbing tugas akhir yang telah banyak membantu dan meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan. 4. Bapak Martanto S.T., M.T. dan bapak Petrus Seyto Prabowo, S.T., M.T., selaku dosen penguji yang telah memberi banyak masukan dan kritik dalam revisi penulisan tugas akhir ini. 5. Bapak dan ibu dosen yang telah mengajarkan banyak ilmu yang sangat bermanfaat selama menempuh pendidikan di Universitas Sanata Dha rma. 6. Segenap laboran dan karyawan Fakultas Sains dan Teknologi di Universitas Sanata Dharma yang telah memberikan dukungan secara tidak langsung dalam kelancaran penulis mengerjakan tugas akhir ini. 7. Kedua orangtua dan keluarga penulis yang telah banyak me mberikan doa dan dukungan motivasi selama menempuh pendidikan di Universitas Sanata Dharma. 8. Teman-teman seperjuangan Teknik Elektro 2012 yang telah menemani disaat menempuh pendidikan di Universitas Sanata Dharma. 9. Semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu per satu yang telah banyak memberi bantuan dalam proses menyelesaikan tugas akhir ini.

x


xi


DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL (Bahasa Indonesia) ....................................................................... i HALAMAN JUDUL(Bahasa Inggris) ............................................................................ ii HALAMAN PERSETUJUAN ....................................................................................... iii HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................................ iv PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ........................................................................ v HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP .............................................. vi LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ...................................................................... vii INTISARI ........................................................................................................................ viii ABSTRACT ..................................................................................................................... ix KATA PENGANTAR ..................................................................................................... x DAFTAR ISI .................................................................................................................... xii DAFTAR GAMBAR ....................................................................................................... xv DAFTAR TABEL ............................................................................................................ xvii

BAB I : PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang .................................................................................................. 1 1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian ......................................................................... 2 1.3. Batasan Masalah ............................................................................................... 2 1.4. Metodologi Penelitian ...................................................................................... 3

BAB II : DASAR TEORI 2.1. Boiler ................................................................................................................. 5 2.1.1. Jenis-jenis Boiler ..................................................................................... 6 2.2. Mikrokontroler ATmega16 ............................................................................... 8 2.2.1. Konfigurasi Pin ATmega16 .................................................................... 9 2.2.2. Pemrograman Mikrokontroler ATmega16 ............................................ 11 2.2.3. Bahasa C Pada AVR ATmega16 .......................................................... 12 2.3. ADC (Analog To Digital Converter)................................................................ 12 2.4. Pengkondisi Sinyal .......................................................................................... 15

xii


2.5. Persamaan Garis Lurus..................................................................................... 16 2.6. LCD.................................................................................................................. 17 2.7. Buzzer .............................................................................................................. 18 2.8. LED.................................................................................................................. 19 2.9. Potensiometer (POT) ....................................................................................... 20 2.9.1. Jenis- jenisPotensiometer ...................................................................... 21 2.9.2. Prinsip Kerja Potensiometer ................................................................. 22 2.9.3. Fungsi- fungsi Potensiometer ................................................................ 22 2.10. Saklar (push button) ........................................................................................ 23 2.11. Komunikasi Data Melalui RS232 .................................................................... 24 2.11.1. Prinsip Kerja RS232 ............................................................................ 25 2.11.2. Konektor RS232 ................................................................................. 25 2.11.3. Keuntungan Komunikasi Secara Serial ............................................... 27 2.12. MAX232 .......................................................................................................... 27

BAB III : RANCANGAN PENELITIAN 3.1. Proses Kerja Sistem ........................................................................................ 29 3.2. Parameter Boiler ............................................................................................. 30 3.3. Perhitungan ADC ........................................................................................... 32 3.4. Feedback Komunikasi .................................................................................... 33 3.5. Perancangan Perangkat Keras ........................................................................ 34 3.5.1. Desain Boks Model Simulator Boiler ................................................. 35 3.5.2. Perancangan Minimum Sistem dan Rangkaian Keseluruhan ............. 36 3.5.3. Perancangan Rangkaian Potensiometer .............................................. 37 3.5.4. Perancangan Rangkaian Buzzer .......................................................... 37 3.5.5. Perancangan Rangkaian RS232 .......................................................... 38 3.5.6. Perancangan Tampilan LCD ............................................................... 39 3.6. Perancangan Perangkat Lunak ....................................................................... 40 3.6.1. Diagram Alir Program Utama ............................. ............................... 40 3.6.2. Diagram Alir Pengolahan Data Temperatur ........................................ 42 3.6.3. Diagram Alir Pengolahan Data Tekanan ............................................. 44 3.6.4. Diagram Alir Pengolahan Data Level Air ........................................... 46 3.6.5. Diagram Alir Pengolahan Data Level Oli (Bahan Bakar) ................... 48 xiii


3.6.6. Diagram Alir Blower ........................................................................... 50 3.7.

Diagram Alir Feedback ....................................................................... 50

3.8. Proses Pengiriman Data ................................................................................. 51

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Bentuk Fisik Model Simulator Boiler dan Hadware Elektronik ................... 54 4.1.1. Bentuk Fisik Model Simulator Boiler ................................................. 54 4.1.2. Minimum Sistem dan Rangkaian Keseluruhan ................................... 55 4.1.3. Cara Penggunaan Alat ......................................................................... 56 4.2.

Pengujian Keberhasilan.................................................................................. 56 4.2.1 Pengujian Data Temperatur .................................................................. 56 4.2.1. Pengujian Data Tekanan ....................................................................... 59 4.2.3. Pengujian Data Level Air ..................................................................... 62 4.2.4. Pengujian Data Level Oli ..................................................................... 65 4.2.5. Pengujian Kondisi Blower .................................................................... 68

4.3.

Pembahasan Software.................................................................................... 68

4.4.

Pembahasan Komunikasi Serial.................................................................... 72

4.5.

Analisis Keseluruhan .................................................................................... 76

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan .................................................................................................... 78 5.2. Saran .............................................................................................................. 78

xiv


xv


DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1. Diagram blok perancangan ............................................................................ 4 Gambar 2.1. Konfigurasi kaki (pin) ATmega16 ................................................................. 9 Gambar 2.2. Diagram blok proses dalam ADC ................................................................. 13 Gambar 2.3. Proses pen-cuplik-an dalam ADC ................................................................. 13 Gambar 2.4. Proses pen-kuantisasi-an dalam ADC ........................................................... 14 Gambar 2.5. Proses peng-kode-an dalam ADC ................................................................. 14 Gambar 2.6. Dua buah titik koordinat pada bidang koordinat Cartesius .......................... 16 Gambar 2.7. LCD 2x16 ..................................................................................................... 18 Gambar 2.8. Buzzer ........................................................................................................... 19 Gambar 2.9. Konfigurasi LED ........................................................................................... 19 Gambar 2.10. Rangkaian indikator LED ........................................................................... 20 Gambar 2.11. Struktur internal potensiometer beserta bentuk dan simbolnya .................. 21 Gambar 2.12. Bentuk dan jenis potensiometer .................................................................. 22 Gambar 2.13.(a)Simbol tombol tekan NO (Normally open) ............................................. 23 Gambar 2.13. (b) Simbol tombol tekan NC (Normally close) ........................................... 23 Gambar 2.14.(a) Rangkaian tombol tekan pull up ............................................................. 24 Gambar 2.14.( b) Rangkaian tombol tekan pul down ........................................................ 24 Gambar 2.15. Rangkaian reset eksternal ........................................................................... 24 Gambar 2.16. Komunikasi data serial ................................................................................ 25 Gambar 2.17. RS232 pin out (DB9) ................................................................................... 27 Gambar 2.18. Rangkaian MAX232 ................................................................................... 28 Gambar 3.1. Blok sistem keseluruhan ............................................................................... 34 Gambar 3.2.a. Tampak atas ............................................................................................... 35 Gambar 3.2.b. Tampak depan ............................................................................................ 35 Gambar 3.3. Rangkaian keseluruhan dari sistem model simulator boiler ......................... 36 Gambar 3.4. Rangkaian potensiometer ............................................................................. 37 Gambar 3.5. Rangkaian driver buzzer ............................................................................... 38 Gambar 3.6. Rangkaian RS232 ......................................................................................... 39 Gambar 3.7. Contoh data yang akan ditampilkan ............................................................. 40 Gambar 3.8. Flowchart utama ........................................................................................... 41

xv


Gambar 3.9. Flowchart subrutin pengolahan data temperatur ........................................... 42 Gambar 3.10. Grafik persamaan garis lurus antara temperatur dan Vin ............................ 43 Gambar 3.11. Grafik persamaan garis lurus antara temperatur dan ADC.......................... 44 Gambar 3.12. Flowchart subrutin pengolahan data tekanan ............................................. 45 Gambar 3.13. Grafik persamaan garis lurus antara tekanan dan Vin ................................ 46 Gambar 3.14. Grafik persamaan garis lurus antara tekanan dan ADC .............................. 47 Gambar 3.15. Flowchart subrutin pengolahan data level air ............................................. 48 Gambar 3.16. Grafik persamaan garis lurus antara level air dan Vin ................................ 49 Gambar 3.17. Grafik persamaan garis lurus antara level air dan ADC ............................. 50 Gambar 3.18. Flowchart subrutin pengolahan data level oli ............................................. 51 Gambar 3.19. Grafik persamaan garis lurus antara level oli dan Vin ................................ 52 Gambar 3.20. Grafik persamaan garis lurus antara level oli dan ADC ............................. 53 Gambar 3.21. Flowchart subrutin blower .......................................................................... 54 Gambar 3.22. Flowchart feedback dari sistem monitoring boiler ..................................... 55 Gambar 3.22. Paket data serial “B=1” ............................................................................... 56 Gambar 4.1. Bentuk fisik model simulator boiler .............................................................. 58 Gambar 4.2. Grafik perbandingan data temperatur pada LCD dan data secara teori ........ 63 Gambar 4.3. Grafik perbandingan data tekanan pada LCD dan data secara teori ............. 67 Gambar 4.4. Grafik perbandingan data level air pada LCD dan data secara teori ............. 71 Gambar 4.5. Grafik perbandingan data level oli pada LCD dan data secara teori ............. 75

xvi


DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Fungsi khusus port B ....................................................................................... 10 Tabel 2.2. Fungsi khusus port C ....................................................................................... 10 Tabel 2.2. (Lanjutan) Fungsi khusus port C ..................................................................... 11 Tabel 2.3. Fungsi khusus port D ....................................................................................... 11 Tabel 2.4. Fungsi pin konektor DB25 dan DB9 ............................................................... 26 Tabel 3.1. Parameter boiler ............................................................................................... 29 Tabel 3.2. Data temperatur hasil perhitungan ADC .......................................................... 44 Tabel 3.2. (Lanjutan) Data temperatur hasil perhitungan ADC ........................................ 45 Tabel 3.3. Data tekanan hasil perhitungan ADC................................................................ 47 Tabel 3.3. (Lanjutan) Data tekanan hasil perhitungan ADC ............................................. 48 Tabel 3.4. Data level air hasil perhitungan ADC .............................................................. 50 Tabel 3.4. (Lanjutan) Data level air hasil perhitungan ADC ............................................ 51 Tabel 3.5. Data level oli hasil perhitungan ADC .............................................................. 54 Tabel 3.6. Kode parameter boiler ...................................................................................... 56 Tabel 3.7. Karakter ASCII “B=1” dalam desimal dan biner ............................................. 56 Tabel 3.8. Karakter ASCII dalam format heksa dan desimal ............................................ 57 Tabel 4.1. Hasil pengujian data temperatur pada LCD ..................................................... 60 Tabel 4.2. Hasil perhitungan data temperatur secara teori ................................................. 61 Tabel 4.3. Hasil perhitungan error data temperatur ........................................................... 62 Tabel 4.4. Hasil pengujian data tekanan pada LCD .......................................................... 63 Tabel 4.4. (Lanjutan) Hasil pengujian data tekanan pada LCD ........................................ 64 Tabel 4.5. Hasil perhitungan data tekanan secara teori ..................................................... 65 Tabel 4.6. Hasil perhitungan error data tekanan ............................................................... 66 Tabel 4.7. Hasil pengujian data level air pada LCD ......................................................... 67 Tabel 4.7. (Lanjutan) Hasil pengujian data level air pada LCD ....................................... 68 Tabel 4.8. Hasil perhitungan data level air secara teori .................................................... 69 Tabel 4.9. Hasil perhitungan error data level air............................................................... 70 Tabel 4.10. Hasil pengujian data level oli pada LCD ...................................................... 71 Tabel 4.10. (Lanjutan) Hasil pengujian data level oli pada LCD .................................... 72 Tabel 4.11. Hasil perhitungan data level oli secara teori ................................................. 73

xvii


Tabel 4.12. Hasil perhitungan error data level oli ............................................................. 74

xviii


BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Dalam era teknologi saat ini, telah banyak kemajuan yang dicapai o leh umat manusia. Salah satunya adalah dengan diciptakannya simulator. Simulator yaitu alat yang berguna untuk menggambarkan keadaan yang ditemui dalam dunia nyata. Sebagai contoh, sebuah simulator penerbangan yang berfungsi untuk menggambarkan bagaimana seorang pilot pesawat terbang mengendarai pesawat tanpa harus berada di dalam pes awat terbang yang sesungguhnya. Dengan menggunakan metode ini dapat melakukan penghematan biaya pelatihan dari seorang calon pilot, karena tidak harus menggunakan pesawat terbang sungguhan untuk melakukan pelatihan. Dalam dunia industri, simulator sangat berguna untuk mensimulasikan cara kerja dari suatu sistem, misalnya dalam industri yang menggunakan boiler. Boiler adalah bejana bertekanan dengan bentuk dan ukuran yang didesain untuk menghasilkan uap panas atau steam. Steam dengan tekanan tertentu kemudian digunakan untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Mengacu pada boiler yang berada di PT.BINTANG JAYA PROTEINA FEEDMILL merupakan boiler tipe fire tube atau berjenis pipa api, yang memiliki karakteristik menghasilkan kapasitas atau steam yang rendah. Boiler pipa api biasanya memiliki kecepatan produksi uan air yang rendah namun memiliki cadangan uap air yang lebih besar. Pada boiler pipa api tidak membutuhkan setting khusus, sehingga proses pemanasan mudah dan cepat. Berbagai bentuk boiler telah berkembang mengikuti kemajuan teknologi dan evaluasi dari produk-produk boiler sebelumnya yang dipengaruhi oleh gas buang boiler yang mempengaruhi lingkungan dan produk steam seperti apa yang akan dihasilkan. Kontruksi boiler mempengaruhi kapasitas dan tekanan yang dihasilkan Boiler tersebut. Boiler pipa api memiliki bentuk yang compact dan portable, tidak membutuhkan area yang besar untuk 1 hp boiler. Jika boiler ingin digunakan sebagai media belajar atau untuk pelatihan maka akan menggunakan boiler secara langsung, belum lagi jika boiler yang akan digunakan atau dibutuhkan dalam jumlah yang cukup banyak. Maka masalah yang timbul adalah akan memakan atau membutuhkan biaya yang besar. 1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 2

Berdasarkan hal tersebut maka dibuatlah sebuah model simulator boiler. Model simulator boiler dirancang untuk menunjukkan secara sederhana berbagai kontrol pada sistem boiler. Model simulator boiler ini dapat bertindak sebagai alat bantu untuk diagnosis kesalahan sistem boiler yang mungkin terjadi dalam praktek. Model simulator boiler ini berfungsi untuk mengatur input data parameter yang kemudian akan dikirimkan ke bagian modul komunikasi dan sistem monitoring boiler. Masukan data akan diatur secara manual, data yang akan dikirimkan berupa temperatur, tekanan, level air, level oli (bahan bakar), dan kondisi blower.

1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian Tujuan dari penilitian ini adalah untuk menciptakan suatu alat model simulator boiler yang dikontrol oleh mikrokontroler ATmega16. Manfaat dari penelitian ini adalah dapat menjadi alat bantu untuk mengetahui keadaan dari suatu sistem boiler pada suatu industri dalam bentuk yang lebih sederhana. Selain itu dengan adanya model simulator boiler ini dapat menghemat biaya, karena tidak harus menggunakan boiler secara langsung untuk belajar ataupun sekedar untuk pengamatan saja.

1.3. Batasan Masalah Agar Tugas Akhir ini dapat mengarah pada tujuan dan untuk menghindari terlalu kompleksnya permasalahan yang muncul, maka perlu adanya batasan-batasan masalah yang sesuai dengan judul dari Tugas Akhir ini. Adapun batasan masalah adalah : 1. Boiler yang digunakan adalah tipe boiler fire tube mengacu pada boiler yang berada pada PT.BINTANG JAYA PROTEINA FEEDMILL. 2. Parameter yang dikontrol pada boiler : a. Temperatur Uap b. Tekanan Boiler c. Level Air d. Level Oli (bahan bakar) e. Blower 3. Potensiometer digunakan untuk mengatur input data parameter (variabel). Tipe potensiometer yang digunakan dalam perancangan adalah potensiometer rotary.


4. Mengunakan mikrokontroler keluarga AVR ATmega16 sebagai pengolah data dari potensiometer dan menampilkan data tersebut ke LCD. 5. Menggunakan ADC 10 bit untuk mengubah sinyal analog (sinyal kontinyu) menjadi sinyal digital (sinyal diskrit). 6. Menggunakan tombol push on sebagai reset dan pengatur kondisi blower. 7. Menggunakan LCD 2x16 sebagai penampil data. 8. LED digunakan sebagai indikator jika data telah dikirimkan. 9. Buzzer digunakan sebagai alaram ketika menerima feedback jika data yang diatur melewati batas yang sudah ditentukan (set point). 10. Menggunakan RS232 sebagai sarana komunikasi serial dengan Modul Komunikasi Serial.

1.4. Metodologi Penelitian Berdasarkan pada tujuan yang ingin dicapai maka metode-metode yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah : 1. Eksperimen, yaitu dengan langsung melakukan praktek maupun pengujian terhadap hasil pembuatan alat dalam pembuatan tugas akhir ini. 2. Perancangan subsistem hardware. Gambar 1.1 memperlihatkan blok model yang akan dirancang.

Gambar 1.1. Diagram blok perancangan


Tahap ini bertujuan untuk mencari bentuk model yang optimal dari sistem yang akan dibuat dengan mempertimbangkan dari berbagai faktor permasalahan dan kebutuhan yang telah ditentukan. 3. Pembuatan subsistem hardware. Berdasarkan gambar 1.1, simulator akan berkerja saat potensiometer diatur untuk mendapatkan input yang diinginkan kemudian data input akan diproses dari input analog menjadi output digital dengan menggunakan ADC. Kemudian output dari data tersebut akan ditampilkan pada LCD. 4. Proses pengambilan data. Pengambilan data akan dilakukan saat hardware sudah selesai atau jadi dan dilakukan dengan cara melihat input dari ADC (0-5 Volt) yang digunakan pada proses ADC dan output data yang dihasilkan. 5. Analisis dan penyimpulan data percobaan. Analisis data dilakukan dengan cara mengecek kinerja alat (ketepatan data yang ditampilkan). Penyimpulan hasil percobaan dapat dilakukan setelah selesai melakukan analisis.


BAB II DASAR TEORI 2.1. Boiler Pada dasarnya boiler adalah alat yang berfungsi untuk memanaskan air dengan menggunakan panas dari hasil pembakaran bahan bakar, panas hasil pembakaran selanjutnya panas hasil pembakaran dialirkan ke air sehingga menghasilkan steam (uap air yang memiliki temperatur tinggi). Dari pengertian tersebut berarti dapat disimpulkan bahwa boiler berfungsi untuk memproduksi steam (uap) yang dapat digunakan untuk proses atau kebutuhan selanjutnya. Umumnya bakar yang digunakan untuk memanaskan boiler yaitu batu bara, gas, dan bahan bakar minyak [1]. Energi kalor yang dibangkitkan dalam sistem boiler memiliki nilai tekanan, temperatur, dan laju aliran yang menentukan pemanfaatan steam yang akan digunakan. Berdasarkan ketiga hal tersebut sistem boiler mengenal keadaan tekanan-temperatur rendah (low pressure/LP), dan tekanan-temperatur tinggi (high pressure/HP), dengan perbedaan itu pemanfaatan steam yang keluar dari sistem boiler dimanfaatkan dalam suatu proses untuk memanasakan cairan dan menjalankan suatu mesin (commercial and industrial boilers), atau membangkitkan energi listrik dengan cara merubah energi kalor menjadi energi mekanik kemudian memutar generator sehingga menghasilkan energi listrik (power boiler). Dalam pengoperasian boiler, ada beberapa parameter yang harus diperhatikan antara lain : 1.

Tekanan Boiler Tekanan merupakan faktor penting dalam proses boiler. Tekanan proses yang diinginkan harus dijaga untuk menjamin kebutuhan steam sesuai tekanan yang dibutuhkan.

2.

Temperatur Uap Dalam proses konversi wujud dari cair menjadi uap, air perlu dipanaskan dalam furnace. Panas yang dihasilkan dari proses pembakaran dalam furnace tersebut juga harus diperhatikan agar suhu uap yang dihasilkan memenuhi standar yang ditentukan. Karena jika suhu uap kurang maka efisiensi akan turun tapi jika terlalu tinggi akan berpengaruh pada gas buangnya. 5


3.

Level air Variable yang sangat penting yang harus diukur dan dikontrol adalah level air dalam steam drum, supaya boiler ini bekerja secara aman dan efisien, dan menghasilkan laju uap yang terus menerus, maka harus menjaga supaya steam drum levelnya tidak terlalu rendah ataupun terlalu tinggi. Jika tidak ada air yang cukup dalam steam drum maka fire tube akan kering dan terbakar karena panas dari api, dan jika terlalu banyak air maka uap yang dihasilkan tidak akan kering sehingga akan bermasalah pada hilirnya.

4.

Level oli (bahan bakar) Oli merupakan bahan bakar dari boiler. Level oli harus selalu tetap dijaga agar kondisi boiler dapat berjalan normal. Jika oli ini habis maka boiler akan berhenti bekerja, sehingga produksi steam akan terhenti. Ini akan mengganggu proses produksi dalam sebuah industri.

5.

Blower Blower adalah mesin atau alat yang digunakan untuk menaikkan atau memperbesar tekanan udara atau gas yang akan dialirkan dalam suatu ruangan tertentu juga sebagai pengisapan atau pemvakuman udara atau gas tertentu. Bila untuk keperluan khusus, blower kadang-kadang diberi nama lain misalnya untuk keperluan gas dari dalam oven kokas disebut dengan nama exhouter.

2.1.1. Jenis-Jenis Boiler Jenis boiler dapat dibedakan dari berbagai macam hal seperti karakteristik, cara kerja, tipe pipa dan bahan bakar yang digunakan. Setiap jenis boiler memiliki kelebihan serta kekurangan masingmasing. 1. Jenis Boiler Berdasarkan Tipe Tube (pipa) : a.

Fire Tube Boiler Pada boiler ini memiliki dua bagian didalamnya yaitu bagian tube yang merupakan tempat terjadinya pembakaran dan bagian barrel/tong yang berisi fluida. Tipe boiler pipa api ini memiliki karakteristik yaitu menghasilkan jumlah steam yang rendah serta kapasitas yang terbatas. Prinsip kerjanya boiler fire tube yaitu proses pengapian terjadi didalam pipa dan panas yang dihasilkan diantarkan langsung kedalam boiler yang berisi air.


Kelebihan boiler fire tube adalah proses pemasangan cukup mudah dan tidak memerlukan pengaturan yang khusus, tidak membutuhkan area yang besar da n memiliki biaya yang murah. Kekurangan dari boiler fire tube adalah memiliki tempat pembakaran yang sulit dijangkau saat hendak dibersihkan, kapasitas steam yang rendah dan kurang efisien karena banyak kalor yang terbuang siasia.

b.

Water Tube Boiler Memiliki kontruksi yang hampir sama dengan jenis pipa api, jenis ini juga terdiri dari pipa dan barel, yang menbedakan hanya sisi pipa yang diisi oleh air sedangkan sisi barrel merupakan tempat terjadinya pembakaran. Karakteristik pada jenis ini ialah menghasilkan jumlah steam yang relatif banyak. Prinsip kerja dari boiler water tube yaitu proses pengapian terjadi pada sisi luar pipa, sehingga panas akan terserap oleh air yang mengalir di dalam pipa. Kelebihan boiler water tube adalah memiliki kapasitas steam yang besar, nilai efesiensi relatif lebih tinggi dan tungku pembakaran mudah untuk dijangkau saat akan dibersihkan. Kekurangan boiler water tube adalah biaya investasi awal cukup mahal, membutuhkan area yang luas dan membutuhkan komponen tambahan dalam hal penanganan air.

2. Jenis Boiler Berdasarkan Bahan Bakar : a.

Solid Fuel (bahan bakar padat) Tipe boiler ini menggunakan bahan bakar padat seperti kayu, batu bara, dengan karakteristik seperti harga bahan bakar relatif lebih murah dan lebih efesiensi bila dibandingkan dengan boiler listrik. Prinsip kerjanya pemanasan bersumber dari pembakaran bahan bakar padat atau bisa juga campuran dari beberapa bahan bakar padat (batu bara dan kayu) yang dibantu dengan oksigen. Kelebihan boiler tipe ini adalah bahan bakar mudah untuk didapatkan dan lebih murah. Kekurangan dari boiler tipe ini yaitu sisa pembakaran sulit untuk dibersihkan.


b.

Oil Fuel (bahan bakar minyak) Jenis ini memiliki bahan bakar dari fraksi minyak bumi, dengan karakteristik yaitu memiliki bahan baku pembakaran yang lebih mahal, tetapi memiliki nilai efesiensi yang lebih baik jika dibandingkan denan yang lainnya. Prinsip kerjanya pemanasan yang bersumber dari hasil pembakaran antara campuran bahan bakar cair (kerosen, solar, residu) dengn oksigen dan sumber panas. Kelebihan boiler tipe ini adalah memiliki sisa pembakaran yang sedikit sehingga mudah dibersihkan dan bahan baku yang mudah didapatkan. Kekurangan dari boiler tipe ini yaitu memiliki harga bahan baku yang mahal serta memiliki kontruksi yang mahal.

c.

Gas Fuel (bahan bakar gas) Memiliiki jenis bahan bakar gas dengan karakteristik bahan baku yang lebih murah dan nilai efesiensi lebih baik jika dibandingkan dengan jenis tipe bahan bakar lain. Prinsip kerjanya pembakaran yang terjadi akibat campuran dari bahan bakar gas (LNG) dengan oksigen serta sumber panas. Kelebihan boiler tipe ini adalah memiliki bahan bakar yang paling murah dan nilai efesiensi yang lebih baik. Kekurangan dari boiler tipe ini adalah kontruksi yang mahal dan sumber bahan bakar yang sulit didapatkan, harus melalui jalur distribusi.

d.

Electric Sumber panas alat ini berasal dari listrik, dengan karakteristik bahan bakar yang lebih murah akan tetapi memiliki tingkat efesiensi yang rendah. Prinsip kerjanya pemanas bersumber dari listrik yang menyuplai panas. Kelebihan boiler tipe ini adalah memiliki perewatan yang sederhana dan sumber pemanas sangat mudah untuk didapatkan. Kekurangan dari boiler tipe ini adalah nilai efesiensi yang buruk dan memiliki temperatur pembakaran yang rendah.

2.2. Mikrokontroler ATmega16 Mikrokontroler

ATmega16

memiliki

keunggulan

dibandingkan

dengan

mikrokontroler lainnya, keunggulan mikrokontroler ATmega16 yaitu pada kecepatan eksekusi program yang lebih cepat karena sebagian besar 2 instruksi dieksekusi dalam 1


siklus clock, lebih cepat dibandingkan dengan mikrokontroler MCS51 yang memiliki arsitektur CISC (Complex Instruction Set Computer) di mana mikrokontroler MCS51 membutuhkan 12 siklus clock untuk mengeksekusi 1 instruksi. Selain itu mikrokontroler ATmega16

memiliki

fitur

yang

lengkap

(ADC

internal,

EEPROM

internal,

Timer/Counter, Watchdog Timer, PWM, Port I/O, komunikasi serial, Komparator, dan lain- lain), sehingga dengan fasilitas yang lengkap ini, programmer dan desaine r dapat menggunakannya untuk berbagai aplikasi sistem elektronika seperti robot, otomasi industri, peralatan telekomunikasi, dan berbagai keperluan lain. Fitur mikokontroler ATmega16 sebagai berikut [2] : a.

Mikrokontroler ATmega16 yang memiliki 8 bit dan kemampuan tinggi dengan daya rendah.

b.

Arsitektur RISC dengan troughput mencapai 16 MIPS pada frekuensi 16 MHz.

c.

Memiliki kapasitas Flash memori 16 KByte, EEPROM 512 Byte dan SRAM 1 KByte.

d.

Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D.

e.

Unit interupsi internal dan eksternal.

f.

Fitur Peripheral yaitu tiga buah Timer/Counter, Real Time Counter dengan Oscillator tersendiri, empat channel PWM, delapan channel 10-bit ADC, Byteoriented Two-wire Serial Interface, Programmable Serial USART, antarmuka SPI, Watchdog Timer dengan oscillator internal, dan On-chip Analog Comparator.

2.2.1. Konfigurasi Pin ATmega16

Gambar 2.1. Konfigurasi kaki (pin) ATmega16 [3]


Konfigurasi pin ATmega16 dengan kemasan 40 pin Dual In-line Package (DIP) dapat dilihat pada Gambar 2.13. dari gambar diatas dapat dijelaskan fungsi dari masingmasing pin ATmega16 sebagai berikut. 1.

VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan catu daya

2.

GND merupakan pin Ground

3.

Port A (PA0 – PA7) merupakan pin input/output dua arah (full duplex) dan selain itu merupakan pin masukan ADC

4.

Port B (PB0 – PB7) merupakan pin input/output dua arah (full duplex) dan selain itu merupakan pin khusus, seperti dapat dilihat pada tabel 2.1. Tabel 2.1. Fungsi khusus port B Pin PB0

Fungsi Khusus XCK (USART External Clock Input/Output) T0 (Timer/Counter0 External Counter Input)

PB1

T1 (Timer/Counter1 External Counter Input)

PB2

INT2 (External Interupt 2 Input) AIN0 (Analog Comparator Negative Input)

PB3

5.

PB4

OC0 (Timer/Counter0 Output Compare Match Output) AIN1 (Analog Comparator Negative Input) SS (SPI Slave Select Input)

PB5

MOSI (SPI Bus Master Output / Slave Input)

PB6

MISO (SPI Bus Master Input / Slave Output)

PB7

SCK (SPI Bus Serial Clock)

Port C (PC0 – PC7) merupakan pin input/output dua arah (full duplex) dan selain itu merupakan pin khusus, seperti dapat dilihat pada tabel 2.2. Tabel 2.2. Fungsi khusus port C Pin PC0

Fungsi Khusus SCL (Two-wire Serial Bus Clock Line)

PC1 SDA (Two-wire Serial Bus Data Input/Output Line) PC2 TCK (Joint Test Action Grup Test Clock) PC3 TMS (JTAG Test Mode Select) PC4 TDO (JTAG Data Out) PC5 TDI (JTAG Test Data In)


Tabel 2.2. (Lanjutan) Fungsi khusus port C Pin Fungsi Khusus PC6 TOSC1 (Timer Oscillator pin 1) PC7 TOSC2 (Timer Oscillator pin 2)

6.

Port D (PD0 – PD7) merupakan pin input/output dua arah (full duplex) dan selain itu merupakan pin khusus, seperti dapat dilihat pada tabel 2.3. Tabel 2.3. Fungsi khusus port D Pin PD0

Fungsi Khusus RXD (USART Input Pin)

PD1 TXD (USART Output Pin) PD2 INT0 (External Interupt 0 Input) PD3 INT1 (External Interupt 1 Input) PD4 OC1B (Timer/Counter1 Output Compare B Match Output) PD5 OC1A (Timer/Counter1 Output Compare A Match Output) PD6 ICP (Timer/Counter1 Input Capture Pin) PD7 OC2 (Timer/Counter2 Output Compare Match Output)

7.

RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler

8.

XTAL1 dan XTAL2, merupakan pin masukan external clock

9.

AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC

10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi untuk ADC.

2.2.2. Pemrograman Mikrokontroler ATmega16 Pengembangan sebuah system menggunakan mikrokontroler AVR buatan ATMEL menggunakan software AVR STUDIO dan CodeVision AVR. AVR STUDIO merupakan software khusus untuk bahasa assembly yang mempunyai fungsi sangat lengkap, yaitu digunakan untuk menulis program, kompilasi, simulasi dan download program ke IC mikrokontroler AVR dapat dilakukan pada CodeVision. CodeVision AVR memilki fasilitas terminal, yaitu untuk melakukan komunikasi serial dengan mikrokontroler yang sudah diprogram. Proses download program ke IC mikrokontroler AVR dapat menggunakan system download secara In-System Programming (ISP). ISP Flash On-chip


mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial SPI.

2.2.3. Bahasa C Pada AVR ATmega16 Mikrokontroler AVR dapat pula menggunakan bahasa C dalam penulisan programnya, sehingga dapat memudahkan dan mempersingkat instruksi- intruksi yang digunakan dalam bahasa assembly. Dalam pembuatan program yang menggunakan fungsi atau aritmatika, bahasa C menawarkan kemudahan dengan menyediakan fungsi- fungsi khusus, seperti pembuatan konstanta, operator aritmatika, operator logika, operator bitwise dan operator Assigment. Selain itu, bahasa C menyediakan program kontrol seperti: Percabangan (if dan if…else), Percabangan switch, Looping (for, while dan do…while), Array, serta fungsi- fungsi lainnya.

2.3. ADC (Analog To Digital Converter) Analog To Digital Converter (ADC) adalah pengubah input analog menjadi kodekode digital. ADC banyak digunakan sebagai pengatur proses industri, komunikasi digital dan rangkaian pengukuran/pengujian. Umumnya ADC digunakan sebagai perantara antara sensor yang kebanyakan analog dengan sistem komputer seperti sensor suhu, cahaya, tekanan/berat, aliran dan sebagainya kemudian diukur dengan menggunakan sistem digital (komputer) [4]. Analog To Digital Converter (ADC) memiliki 2 karakter prinsip, yaitu kecepatan sampling dan resolusi. Kecepatan sampling suatu ADC menyatakan seberapa sering sinyal analog dikonversikan ke bentuk sinyal digital pada selang waktu tertentu. Kecepatan sampling biasanya dinyatakan dalam sample per second (SPS). Sedangkan resolusi ADC berpengaruh terhadap ketelitian hasil konversinya. Resolusi pada mikrokontroler AVR ada 2 yaitu resolusi 8 bit dan 10 bit. ATmega16 memiliki 8 channel ADC yang ber-resolusi 8 bit dan 10 bit. Yang dimaksud 8 channel adalah pada PORTA, PORT0 sampai PORT 7 (8 PORT). Jadi rentang nilai pada 8 bit sebesar 28 = 256 dan pada 10 bit sebesar 2 10 = 1024. Nilai analog yang digunakan untuk acuan konversi dari mikrokontroler sebesar 5V. Nilai ini juga dapat diubah tergantung dengan kebutuhan dari referensi analog yang kita gunakan. Pada mikrokontroler ATmega 16 tegangan referensi dapat diaktifkan melalui pin AREF dan AVCC yang sebelumnya telah diberikan tegangan.


Jadi jika nilai konversi ADC ke digital seperti berikut : 1.

Nilai 0 pada ADC akan menghasilkan tegangan 0 Volt

2.

Nilai 512 pada ADC akan menghasilkan tegangan 2.5 Volt

3.

Nilai 1024 pada ADC akan menghasilkan tegangan 5 Volt

Untuk nilai ADC yang akan di interfacing dengan mikrokontroler dapat di variasikan menggunakan potensio, sensor suhu, sensor ultrasonik, dan lain- lain. Proses yang terjadi dalam ADC adalah : 1.

Pen-cuplik-an

2.

Peng-kuantisasi-an

3.

Peng-kode-an

Gambar 2.2. Diagram blok proses dalam ADC 1. Pen-cuplik-an adalah proses mengambil suatu nilai pasti (diskrit) dalam suatu data kontinu dalam satu titik waktu tertentu dengan periode yang tetap. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada ilustrasi gambar berikut:

Gambar 2.3. Proses pen-cuplik-an dalam ADC Semakin besar frekuensi pen-cuplik-an, berarti semakin banyak data diskrit yang didapatkan, maka semakin cepat ADC tersebut memproses suatu data analog menjadi data digital.

2. Peng-kuantisasi-an adalah proses pengelompokan data diskrit yang didapatkan pada proses pertama ke dalam kelompok-kelompok data. Kuantisasi dalam matematika dan pemrosesan sinyal digital, adalah proses pemetaan nilai input seperti pembulatan nilai.


Gambar 2.4. Proses pen-kuantisasi-an dalam ADC Semakin banyak kelompok-kelompok dalam proses kuantisasi, berarti semakin kecil

selisih

data

diskrit

yang

didapatkan

dari

data

analog,

maka

semakin teliti ADC tersebut memproses suatu data analog menjadi data digital.

3. Peng-kode-an adalah meng-kode-kan data hasil kuantisasi ke dalam bentuk digital (0/1) atau dalam suatu nilai biner.

Gambar 2.5. Proses peng-kode-an dalam ADC Rumus konversi nilai sinyal analog menjadi besarnya tegangan dengan nilai ADC adalah sebagai berikut : Maksimal Data Vin

=

Data ADC Vref

Dimana : Maksimal Data

: resolusi dari ADC

Data ADC

: data yang terbaca

Vin

: tegangan input ADC

Vref

: tegangan referensi yang digunakan

(2.1)


2.4. Pengkondisi Sinyal Pengkondisian sinyal merupakan suatu konversi sinyal menjadi bentuk yang lebih sesuai yang merupakan antarmuka dengan elemen-elemen lain dalam suatu kontrol proses. Dalam hal ini dibedakan menjadi 2 (dua) teknik, yaitu pengkondisi sinya l analog dan pengkondisi sinyal digital. 1.

Pengkondisi Sinyal Analog Prinsip kerja sensor ialah mengubah suatu besaran non elektris yang terukur menjadi suatu besaran elektris. Untuk membentuk sensor tersebut kita memanfaatkan variabel dinamik yang mempengaruhi karakteristik suatu bahan. Pengkondisi sinyal analog berperan penting sebagai pengubah keluaran sensor ke suatu bentuk yang merupakan antarmuka dengan elemen-elemen lain pada suatu kontrol proses. Terkadang kita menggambarkan efek pengkondisi sinyal sebagai persamaan fungsi transfer. Melalui persamaan tersebut kita mengartikan efek suatu pengkondisi sinyal pada sinyal masukan. Jadi sebuah penguat tegangan sederhana mempunyai fungsi transfer dan suatu konstanta yang ketika dikalikan terhadap masukan tegangan akan memberikan keluaran tegangan.

2.

Pengkondisi Sinyal Digital Operasi penting yang berhubungan dengan sinyal analog dan digital adalah konversi digital ke analog yang dilakukan oleh pengubah digital ke analog (DAC) dan konversi analog ke digital yang dilakukan oleh pengubah analog ke digital (ADC). Apabila yang akan kita proses besaran analog balk sebagai masukan ataupun keluaran analog sedang unit prosesing yang kita pakai berbasis digital, maka harus dipakai converter analog ke digital apabila masukan adalah analog dan dibutuhkan converter digital ke analog jika keluaran yang dikehendaki adalah analog. Contoh besaran analog adalah temperatur, tekanan, kecepatan, suara dan lain sebagainya dimana besaran tersebut tidak dapat dinyatakan dengan nilai logika “1” ataupun logika “0”, maka dibutuhkan perubah/converter. Tentunya besaran-besaran temperatur, tekanan adalah berasal dan fenomena alam yang harus dirubah kebesaran listrik dengan suatu peralatan yang disebut transducer.

Pengkondisi sinyal merupakan istilah umum yang digunakan dalam sistem instrumentasi, dan pada prakteknya pengkondisi sinyal dapat berupa rangkaian penguat,


penjumlah, pengurang, differensiator, integral, filter dan lain- lain, serta bisa juga berupa rangkaian gabungan dari 2, 3 atau lebih rangkaian-rangkaian tersebut.

2.5. Persamaan Garis Lurus Persamaan garis lurus dapat didefinisikan sebagai sebuah garis lurus dimana posisinya ditentukan oleh sebuah persamaan dan apabila persamaan tersebut digambarkan pada bidang cartesius maka akan menghasilkan sebah garis yang lurus. Cartesius dinyatakan dengan pasangan berurutan x dan y, di mana x merupakan koordinat sumbu-x (disebut absis) dan y merupakan koordinat sumbu-y (disebut ordinat). Jadi, titik pada bidang koordinat Cartesius dapat dituliskan (x, y). Pada Gambar 2.6. terlihat ada 2 buah titik koordinat pada bidang koordinat Cartesius.

Gambar 2.6. Dua buah titik koordinat pada bidang koordinat Cartesius. Gradien adalah bilangan bilangan atau nilai yang menjelaskan besar dan arah kemiringan atau cenderung suatu garis. Gradien biasanya dilambangkan dengan huruf m, gradien juga merupakan perbandingan sumbu y dengan sumbu x. Ada berbagai cara untuk menghitung gradien dari suatu persamaan garis. Hal ini bergantung pada letak titik koordinat dan bentuk persamaan garis yang diberikan. Berikut ini akan diuraikan cara menghitung gradien berdasarkan titik koordinat atau bentuk persamaan garis. a. Menghitung Gradien pada Persamaan Garis y = mx Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, gradien suatu garis dapat ditentukan melalui perbandingan antara ordinat dan absis sehingga dapat ditulis sebagai berikut.


𝑜𝑟𝑑𝑖𝑛𝑎𝑡 𝑎𝑏𝑠𝑖𝑠 𝑦 𝑚= 𝑥

𝑔𝑟𝑎𝑑𝑖𝑒𝑛 =

(2.2)

𝑦 = 𝑚𝑥

Dari uraian ini terlihat bahwa nilai gradien dalam suatu persamaan garis sama dengan besar nilai konstanta m yang terletak di depan variabel x, dengan syarat, persamaan garis tersebut diubah terlebih dahulu ke dalam bentuk y = mx.

b. Menghitung Gradien pada Persamaan Garis y = mx + c Sama halnya dengan perhitungan gradien pada persamaan garis y = mx, perhitungan gradien pada garis y = mx + c dilakukan dengan cara menentukan nilai konstanta di depan variabel x. 𝑦 = 𝑚𝑥 + 𝑐

(2.3)

𝑦 =𝑚 𝑥 c. Menghitung Gradien pada Persamaan Garis ax + by + c = 0 Sama seperti sebelumnya, gradien pada persamaan garis ax + by + c = 0 dapat ditentukan dengan cara mengubah terlebih dahulu persamaan garis tersebut ke dalam bentuk y = mx + c. Kemudian, nilai gradien diperoleh dari nilai konstanta m di depan variabel x.

d. Menghitung Gradien pada Garis yang Melalui Dua Titik Rumus umum untuk mencari gradien pada garis yang melalui dua titik, sebagai berikut. 𝑚=

𝑦2 − 𝑦1 𝑥2 − 𝑥1

(2.4)

2.6. LCD LCD (Liquid Crystal Display) berfungsi untuk menampilkan karakter angka, huruf ataupun simbol dengan lebih baik dan dengan konsumsi arus yang rendah. LCD (Liquid Crystal Display) dot matrik M1632 merupakan modul LCD buatan hitachi. Modul LCD (Liquid Crystal Display) dot matrik M1632 terdiri dari bagian penampil karakter (LCD)


yang berfungsi menampilkan karakter dan bagian sistem prosesor LCD dalam bentuk modul dengan mikrokontroler yang diletakan dibagian belakang LCD tersebut yang berfungsi untuk mengatur tampilan LCD serta mengatur komunikasi antara LCD dengan mikrokontroler yang menggunakan modul LCD tersebut [5]. LCD yang digunakan adalah tipe M1632 yang ditunjukan pada gambar 2.7.

Gambar 2.7. LCD 2x16 Modul prosesor M1632 pada LCD tersebut memiliki memori tersendiri sebagai berikut. a.

CGROM (Character Generator Read Only Memory)

b.

CGRAM (Character Generator Random Access Memory)

c.

DDRAM (Display Data Random Access Memory)

Fungsi Pin LCD (Liquid Crystal Display) Dot Matrix 2×16 M1632 : a.

DB0–DB7 adalah jalur data (data bus) yang berfungsi sebagai jalur komunikasi untuk mengirimkan dan menerima data atau instruksi dari mikrokontrooler ke modul LCD.

b.

RS adalah pin yang berfungsi sebagai selektor register (register sellect) yaitu dengan memberikan logika low (0) sebagai register perintah dan logika high (1) sebagai register data.

c.

R/W adalah pin yang berfungsi untuk menentukan mode baca atau tulis dari data yang terdapat pada DB0 – DB7 yaitu dengan memberikan logika low (0) untuk fungsi read dan logika high (1) untuk mode write.

d.

Enable (E), berfungsi sebagai Enable Clock LCD, logika 1 setiap kali pengiriman atau pembacaan data.

2.7. Buzzer Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi


akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer ini digunakan sebagai indikator (alaram). Gambar dari buzzer dapat dilihat pada gambar 2.8.

Gambar 2.8. Buzzer

2.8. LED LED (Light Emitting Diode) adalah komponen elektronika yang terbuat dari bahan semi konduktor jenis dioda yang mampu memancarkan cahaya. LED mampu menghasilkan cahaya yang berbeda-beda menurut semi konduktor yang digunakan dan jenis bahan semi konduktor tersebut akan menghasilkan panjang gelombang yang berbeda, sehingga cahaya yang dihasilkan berbeda pula. LED adalah salah satu jenis dioda, maka LED memiliki dua kutub yaitu anoda dan katoda. Dalam hal ini LED akan menyala bila ada arus listrik yang mengalir dari anoda menuju katoda. Pemasangan kutub LED tidak boleh terbalik karena apabila terbalik LED tidak akan menyala. Semakin tinggi arus yang mengalir pada LED maka semakin terang juga cahaya yang dihasilkan., namun perlu diperhatikan bahwa arus yang diperbolehkan adalah 10mA20mA dan tegangan 1,6 volt-3,5 volt menurut karakter warna yang dihasilkan. Apabila arus yang mengalir melebihi 20mA, maka LED akan terbakar. Untuk menjaga agar LED bekerja

maka perlu resistor sebagai pembatas arus. Rangkaian LED ditunjukan pada

gambar 2.9.

Gambar 2.9. Konfigurasi LED


Berdasarkan gambar diatas, persamaan untuk mencari nilai tegangan menggunakan hukum ohm yaitu V=I*R, sehingga persamaan untuk mencari nilai resis tor yang digunakan sebagai indikator adalah :

𝑅=

𝑉𝑠 −𝑉𝑑 𝐼

(2.5)

Dengan : V

= Tegangan

I

= Arus listrik

R

= Resistor

Vs

= Tegangan sumber

Vd

= Tegangan LED

Tegangan kerja pada sebuah LED menurut warna yang dihasilkan [6]: 1.

Infra merah

: 1,6V

2.

Merah

: 1,8V – 2,1V

3.

Oranye

: 2,2V

4.

Kuning

: 2,4V

5.

Hijau

: 2,6V

6.

Biru

: 3,0V – 3,5V

7.

Putih

: 3,0V – 3,6V

8.

Ultraviolet

: 3,5V

Pada umumnya tegangan yang digunakan pada perancangan adalah tegangan minimal LED (Vmin

LED),

tegangan minimal LED adalah sebesar 1,5V. Gambar 2.10

menunjukan rangkaian indikator LED.

Gambar 2.10. Rangkaian indikator LED

2.9. Potensiometer (POT) Potensiometer adalah salah satu jenis resistor yang nilai resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan rangkaian elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Potensiometer merupakan keluarga resistor yang tergolong dalam kategori variable resistor. Secara struktur, potensiometer terdiri dari 3 kaki terminal dengan sebuah shaft


atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya. Gambar 2.11. menunjukan struktur internal potensiometer beserta bentuk dan simbolnya[7].

Gambar 2.11. Struktur internal potensiometer beserta bentuk dan simbolnya Pada dasarnya bagian-bagian penting dalam komponen potensiometer adalah : a.

Penyapu atau disebut juga dengan wiper

b.

Element Resistif

c.

Terminal

2.9.1. Jenis-jenis Potensiometer Berdasarkan bentuknya, potensiometer dapat dibagi menjadi 3 macam, yaitu : 1.

Potensiometer Slider, yaitu Potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara menggeserkan Wiper-nya dari kiri ke kanan atau dari bawah ke atas sesuai dengan pemasangannya. Biasanya menggunakan ibu jari untuk menggeser wiper-nya.

2.

Potensiometer Rotary, yaitu potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara memutarkan wiper-nya sepanjang lintasan yang melingkar. Biasanya menggunakan ibu jari untuk memutar wiper tersebut. Oleh karena itu, Potensiometer Rotary sering disebut juga dengan Thumbwheel Potentiometer.

3.

Potensiometer Trimmer, yaitu potensiometer yang bentuknya kecil dan harus menggunakan alat khusus seperti obeng (screwdriver) untuk memutarnya. Potensiometer Trimmer ini biasanya dipasangkan di PCB dan jarang dilakukan pengaturannya.


Untuk gambar dari bentuk dan jenis potensiometer dapat dilihat pada gambar 2.12.

Gambar 2.12. Bentuk dan jenis potensiometer

2.9.2. Prinsip Kerja Potensiometer Sebuah potensiometer (POT) terdiri dari sebuah elemen resistif yang membentuk jalur (track) dengan terminal di kedua ujungnya. Sedangkan terminal lainnya (biasanya berada di tengah) adalah penyapu (wiper) yang dipergunakan untuk menentukan pergerakan pada jalur elemen resistif (resistive). Pergerakan penyapu (wiper) pada Jalur elemen resistif inilah yang mengatur naik-turunnya nilai resistansi sebuah potensiometer. Elemen resistif pada potensiometer umumnya terbuat dari bahan campuran metal (logam) dan keramik ataupun bahan barbon (Carbon). Berdasarkan track (jalur) elemen resistifnya, potensiometer dapat digolongkan menjadi 2 jenis yaitu Potensiometer Linear (Linear Potentiometer) dan Potensiometer Logaritmik (Logarithmic Potentiometer).

2.9.3. Fungsi-fungsi Potensiometer Dengan kemampuan yang dapat mengubah resistansi atau hambatan, potensiometer sering digunakan dalam rangkaian atau peralatan elektronika dengan fungsi- fungsi sebagai berikut : 1.

Sebagai pengatur volume pada berbagai peralatan audio/video seperti amplifier, tape mobil, DVD player.

2.

Sebagai pengatur tegangan pada rangkaian power supply

3.

Sebagai pembagi tegangan

4.

Aplikasi switch TRIAC

5.

Digunakan sebagai joystick pada tranduser

6.

Sebagai pengendali level sinyal


2.10. Saklar (push button) Tombol tekan atau push button adalah bentuk saklar yang paling umum dari pengendali manual yang dijumpai di industry. Tombol tekan NO (normally open) menyambung ke rangkaian ketika tombol ditekan dan kembali pada posisi terputus ketika tombol dilepas. Sedangkan tombol tekan NC (normally close) akan memutus rangkaian apabila tombol ditekan dan akan kembali pada posisi terhubung ketika tombol dilepaskan. Simbol tombol tekan dapat dilihat pada gambar 2.13. Dalam hal ini yang sering dipakai dalam banyak percobaan adalah tombol tekan pull up dimana logika dari pull up adalah ketika tombol tidak ditekan nilai masukan ke mikrokontroler berlogika tinggi.Selain itu juga ada tombol yang digunakan untuk mereset mikrokontroler, berdasarkan datasheet dimana untuk melakukan reset diperlukan minimal lebar pulsa sebesar 2,5 us, dan tegangan maksimum reset sebesar 1,6 volt. Dimana untuk mengetahui besaran komponen yang akan digunakan maka menggunakan persamaan ini : 1

𝑇=𝑓 =

1

(2.6)

2∗𝜋∗𝑅∗𝐶

dan juga hukum Ohm V = I*R

(2.7)

(a)

(b)

Gambar 2.13.(a)Simbol tombol tekan NO (Normally open). (b) Simbol tombol tekan NC (Normally close) Lalu ada dua macam rangkaian untuk tombol tekan ini yaitu : 1. Hambatan pull-up digunakan untuk mencegah nilai float pada kondisi high dengan menambahkansebuah resistor pada jalur sumber tegangan dan paralel dengan jalur input ke microcontroller. Dengan pull-up resistor, pin input akan terbaca high saat tombol tidak ditekan. Dengan kata lain, sejumlah kecil arus mengalir antara VCC dan pin input (tidak ke ground), sehingga pin input dibaca mendekati VCC. Ketika tombol ditekan, maka akan menghubungkan pin input langsung ke ground. Arus mengalir melalui resistor ke ground, sehingga pin input akan terbaca dalam


keadaan low. Jika tidak ada resistor, jika switch ditekan maka VCC akan terhubung langsung dengan ground, sehingga arus yang sangat besar akan mengalir antara VCC dan ground. Kondisi ini disebut short circuit. Kondisi ini dapat menyebabkan kerusakan fisik suplai daya dan rangkaian itu sendiri. Dengan adanya resistor maka arus yang sangant besar tersebut akan dapat dibatasi[8]. Ditunjukan pada Gambar 2.14.(a). 2. Hambatan Pull down, merupakan rangkaian tombol, yang apabila tombol ditekan maka akan berlogika satu (high), bila dilepas akan berlogika nol (low) . Ditunjukan pada Gambar 2.14.(b).

(a)

(b)

Gambar 2.14.(a) Rangkaian tombol tekan pull up .(b) Rangkaian tombol tekan pul down Rangkaian reset sama fungsinya dengan rangkaian reset pada komputer. Fungsi reset di mikrokontroler yaitu untuk merestart program, se hingga kembali ke program awal. Gambar 2.15. menunjukan rangkaian reset pada mikrokontroler.

Gambar 2.15. Rangkaian reset eksternal

2.11. Komunikasi Data Melalui RS232 RS232 adalah suatu standar komunikasi serial transmisi data antar dua peralatan elektronik. RS232 dibuat pada tahun 1962 oleh Electronic Industry Association and Telecomunication Industry Association dan ada dua hal pokok yang diatur oleh RS232,


yaitu bentuk signal dan level tegangan yang dipakai. Selain digunakan pada peralatan PLC, sebenarnya sistem RS232 ini sering berhubungan dengan kita pada kehidupan sehari- hari, antara lain komunikasi PC komputer dengan mouse, keybord atau scanner. Satu hal yang jelas adalah RS323 ini akan diaplikasikan pada semua sistem peralatan yang berbasis komputer atau mikrokontroler[9]. Komunikasi data secara serial dilakukan dengan metode pengiriman data secara bit per bit atau satu per satu secara berurutan dan itu berbeda dengan sistem paralel yang mengirim data secara serentak. kecepatan transfer data RS232 cukup rendah, kecepatan maksimal hanya 19200 bits/sekon. Pengiriman data bisa dilakukan secara satu arah atau dua arah. Jika hanya membutuhkan komunikasi satu arah maka cukup menggunakan dua kabel yaitu kabel “Tx” sebagai pengirim data dan kabel “Rx” sebagai penerima data. Sedangkan, untuk membuat sistem komunikasi dua arah maka kabel yang dibutuhkan adalah 3 unit kabel, yaitu kabel Tx, Rx dan GND (ground).

2.11.1. Prinsip Kerja RS232 Komunikasi data secara serial dilakukan dengan metode untuk mengirimkan data dari sebuah pengirim secara bit per bit dengan kecepatan tertentu (bit per detik/bps), dan pengiriman dilakukan melalui jalur satu kawat (Tx) dan diterima oleh sebuah penerima (Rx) dalam waktu tertentu. Oleh karena komputer penerima dapat berfungsi sebagai pengirim begitu juga pengirim dapat berfungsi sebagai penerima, maka komunikasi dapat dilakukan dalam dua arah. Seperti yang ditunjukan pada gambar 2.16.

Gambar 2.16. Komunikasi data serial

2.11.2. Konektor RS232 Konektor DB9 atau DB25 digunakan sebagai penghubung antar devais, RS232 dengan konektor DB9 dipakai untuk mouse, modem dan lain- lain. Sedang konektor


DB25 dipakai untuk joystik game. Serial port RS232 dengan konektor DB9 memiliki 9 buah pin dan pada konektor DB25 memiliki pin 25 buah[10]. Sedangkan fungsi masingmasing pin pada konektor dapat dilihat pada tabel 2.4. berikut: Tabel 2.4. Fungsi pin konektor DB25 dan DB9

Fungsi pin berdasarkan tabel di atas dapat dijelaskan sebagai berikut: 1.

Signal Ground (SG) berfungsi untuk memberikan masa (ground) pada setiap sinyal secara bersama (common signal ground).

2.

Transmit Data (TX) berfungsi sebagai saluran keluarnya data dari UART atau sebagai pengirim data ke devais secara serial.

3.

Receive Data (RX) berfungsi sebagai saluran masuknya data ke UART atau sebagai penerima data dari devais secara serial.

4.

Data Terminal Ready (DTR) berfungsi sebagai pemberi informasi status ke devais terkoneksi bahwa UART telah siap. Saat terkoneksi dan berkomunikasi dengan devais DTR perlu beri logika 1.

5.

Data Set Ready (DSR) berfungsi untuk menerima informasi status devais bahwa devais siap untuk diakses oleh komputer melalui UART.

6.

Request to Send (RTS) berfungsi sebagai isyarat permintaan UART ke devais untukmemfasilitasi bahwa UART akan mengirimkan data ke devais.

7.

Clear to Send(CTS) berfungsi sebagai penerima jawaban atas pengiriman isyarat RTS bila modem / piranti telah menerima data.


8.

Data Carrier Detect (DCD) berfungsi sebagai penerima isyarat agar komputer bersedia menerima data pada pada waktu tertentu.

9.

Ring Indicator (RI) berfungsi menerima isyarat dari modem bahwa ada devais (eksternal) yang

membutuhkan koneksi dalam rangka pengiriman atau

permintaan data. Pada gambar 2.17. menunjukan pin out dari konektor RS232 (DB9 Male).

Gambar 2.17. RS232 pin out (DB9)

2.11.3. Keuntungan Komunikasi Secara Serial Antar muka komunikasi serial menawarkan beberapa kelebihan dibandingkan dengan komunikasi pararel, diantaranya[11]: a. Jumlah kabel serial lebih sedikit. Dua perangkat komputer yang berjauhan dengan hanya tiga kabel untuk konfigurasi null modem, yakni TxD (saluran kirim), RxD (saluran terima) dan ground, akan tetapi jika menggunakan komunikasi pararel akan terdapat dua puluh hingga dua puluh lima kabel. b. Komunikasi serial dapat diterapkan untuk berkomunikasi dengan mikrokontroler. Hanya dibutuhkan dua pin utama TxD dan RxD (diluar acuan ground).

2.12. MAX232 IC MAX232 ini digunakan sebagai buffer untuk komunikasi serial antara mikrokontroler dengan komputer. Pada dasarnya komputer dan mikrokontroler sama-sama memiliki sebuah port untuk komunikasi serial. Namun pada mikrokontroler sinyal levelnya adalah TTL ( 5 Volt ) sedangkan pada komputer sinyal levelnya sebesar 25 Volt atau lebih dikenal dengan RS232. Oleh karena itu tidak dapat langsung menghubungkan pin Rx pada


mikrokontroler dengan pin Tx pada komputer atau sebaliknya. Membutuhkan sebuah level konverter, IC MAX232 ini yang digunakan menjadi sebuah level konverter. Sinyal TTL dari mikrokontroler nantinya akan diubah menjadi RS232 oleh IC tersebut. Gambar 2.18. menunjukan rangkaian dari IC MAX232.

Gambar 2.18. Rangkaian MAX232


BAB III RANCANGAN PENELITIAN 3.1. Proses Kerja Sistem Model Simulator Boiler dapat menjadi alat bantu untuk mengetahui keadaan dari suatu sistem boiler pada suatu industri dalam bentuk yang lebih sederhana. Boiler yang digunakan dalam perancangan ini adalah boiler fire tube. Prinsip kerja dari boiler fire tube yaitu proses pengapian terjadi didalam pipa dan panas yang dihasilkan diantarkan langsung kedalam boiler yang berisi air. Dalam pengoperasian boiler, ada beberapa parameter yang harus diperhatikan yaitu temperatur uap, tekanan boiler, level air, level oli, dan kondisi blower. Parameter yang diatur pada Model Simulator Boiler dapat dilihat pada tabel 3.1. Tabel 3.1. Parameter boiler No

Parameter

Simbol di LCD

Batas Minimal

Batas Maksimal

Satuan

1

Temperatur

T

20

200

C

2

Tekanan

P

4

9

bar

3

Level Air

A

3

9

ton

4

Level Oli

O

24

80

m3

5

Blower

B

-

-

-

Blower tidak memiliki batas minimal dan maksimal seperti parameter yang lain. Blower hanya memiliki kondisi ON dan OFF dan pengaturannya menggunakan tombol push on. Temperatur dan tekanan akan diatur dari batas minimum ke maksimum sedangkan level air dan level oli akan diatur dari batas maksimum ke minimum, ini karena pada keadaan awal air dan oli dalam kondisi penuh, setelah sistem boiler berjalan maka air dan oli akan berkurang. Ketika Model Simulator Boiler dalam kondisi on (siap untuk digunakan), kemudian proses simulasi boiler siap untuk dilakukan. Parameter-parameter boiler awalnya akan diatur menggunakan potensiometer. Ada 4 buah potensiometer untuk mengatur parameter temperatur, tekanan, level air dan level oli (bahan bakar), dan satu buah tombol push on untuk mengatur kondisi blower. Karena data awal dari potensiometer adalah sinyal analog sehingga perlu diubah atau dikonversi menjadi sinyal digital menggunakan ADC (analog to digital 29


converter). Kemudian data parameter tersebut masuk ke mikrokontroler ATmega16 berfungsi untuk diproses lalu ditampilkan pada LCD. Data parameter boiler akan dikirimkan ke bagian Modul Komunikasi Serial dan diteruskan ke bagian Sistem Monitoring Boiler. Data parameter yang telah diterima oleh bagian Sistem Monitoring Boiler akan dipantau.. Jika ada salah satu atau bahkan lebih dari satu data parameter yang melebihi ataupun kurang dari batas yang sudah ditentukan maka akan terjadi emergency sehingga bagian Sistem Monitoring Boiler akan mengirimkan feedback ke bagian Model Simulator Boiler melalui bagian Modul Komunikasi Serial.

3.2. Parameter Boiler Dalam pengoperasian boiler, ada beberapa parameter yang harus diperhatikan. Dalam Model Simulator ini terdapat 5 buah parameter yang diatur. Setiap parameter memiliki fungsi masingmasing, sehingga apabila salah satu parameter bermasalah maka akan mempengaruhi proses produksi steam. Parameter yang akan diatur dalam Model Simulator Boiler adalah sebagai berikut : 1.

Temperatur Uap Dalam proses konversi wujud dari cair menjadi uap, air perlu dipanaskan dalam furnace. Panas yang dihasilkan dari proses pembakaran dalam furnace tersebut juga harus diperhatikan agar suhu uap yang dihasilkan memenuhi standar yang ditentukan. Karena jika suhu uap kurang maka efisiensi akan turun tapi jika terlalu tinggi akan berpengaruh pada gas buangnya. Dalam proses produksi steam pada boiler temperatur yang dibutuhkan untuk mendapatkan hasil steam yang baik adalah 130C. Sedangkan temperatur awal ketika boiler belum hidup (on) adalah 20C sampai 25C atau sama dengan temperatur ruangan. Ketika boiler mulai hidup (on) temperatur akan naik secara perlahan, semakin lama temperatur akan naik sampai temperatur ideal untuk menghasilkan steam. Batas minimal dari temperatur dalam proses produksi steam adalah 20C sedangkan batas maksimal dari temperatur dalam proses produksi steam adalah


200C. Jika temperatur uap rendah maka efisiensi akan turun namun jika terlalu tinggi akan berpengaruh pada gas buangnya.

2.

Tekanan Boiler Tekanan merupakan faktor penting dalam proses boiler. Tekanan proses yang diinginkan harus dijaga untuk menjamin kebutuhan steam sesuai tekanan yang dibutuhkan. Dalam proses produksi steam pada boiler tekanan yang dibutuhkan untuk mendapatkan hasil steam yang baik adalah 6 bar sampai dengan 7 bar. Ketika boiler mulai hidup (on) tekanan akan naik secara perlahan. Batas minimal dari tekanan dalam proses produksi steam adalah 4 bar sedangkan batas maksimal dari temperatur dalam proses produksi steam adalah 9 bar. Jika tekanan boiler terlalu rendah atau tekanan terlalu tinggi maka akan mempengaruhi efisiensi dan kualitas dari steam yang dihasilkan.

3.

Level Air Level air dalah variabel yang sangat penting yang harus diukur dan dikonrol supaya boiler ini bekerja secara aman dan efisien, dan agar menghasilkan laju uap yang terus menerus, maka harus menjaga agar steam drum levelnya tidak terlalu rendah ataupun terlalu tinggi. Batas minimal dari level air pada steam drum untuk proses produksi steam adalah 3 ton, sedangkan batas maksimal dari level air pada steam drum untuk proses produksi steam adalah 9 ton. Jika tidak ada air yang cukup dalam steam drum maka fire tube akan kering dan terbakar karena panas dari api, dan jika terlalu banyak air maka uap yang dihasilkan tidak akan kering.

4.

Level Oli (bahan bakar) Oli merupakan bahan bakar dari boiler. Level oli harus selalu tetap dijaga agar kondisi boiler dapat berjalan normal.


Batas minimal dari level oli pada boiler untuk proses produksi steam adalah 24.000 liter, sedangkan batas maksimal dari level oli pada boiler untuk proses produksi steam adalah 80.000 liter. Untuk melakukan proses produksi steam maka level oli yang dibutuhkan boiler harus berada diantara batas minimal dan batas maksimal. Jika oli ini habis maka boiler akan berhenti bekerja, sehingga produksi steam akan terhenti. Ini akan mengganggu proses produksi dalam sebuah industri.

5.

Blower Blower adalah mesin atau alat yang digunakan untuk menaikkan atau memperbesar tekanan udara atau gas yang akan dialirkan dalam suatu ruangan tertentu juga sebagai pengisapan atau pemvakuman udara atau gas tertentu. Blower terletak didalam boiler. Blower tidak memiliki batas minimal dan maksimal seperti parameter yang lain. Blower hanya memiliki kondisi ON dan OFF, kondisi blower akan ON ketika boiler akan digunakan sedangkan blower akan kondisi OFF ketika blower sudah tidak digunakan (proses produksi steam selesai) dan saat boiler mengalami emergency.

3.3. Perhitungan ADC Sebagaian besar data yang ada di dunia ini merupakan data analog, misalnya temperatur, tekanan, tegangan listrik dan lain- lain. Sebagai contoh temperatur di dalam boiler sebesar 150C. Pada saat boiler dinyalakan, temperatur tersebut tidak akan langsung menunjukkan angka 150C, tetapi akan naik secara bertahap dari temperatur normal, 50C, 100C hingga mencapai angka 150C. Data analog yang akan diproses perlu diubah ke dalam data bentuk digital menggunakan ADC (Analog to Digital Converter). Pada mikrokontroler keluarga AVR seri ATmega 8/16/32/8535, fitur ADC sudah build in di dalam chip. ATmega16 memiliki 8 channel ADC yang ber-resolusi 8 bit dan 10 bit. Jadi rentang nilai pada 8 bit sebesar 28 = 256 dan pada 10 bit sebesar 210 = 1024. Rumus konversi nilai sinyal analog menjadi besarnya tegangan dengan nilai ADC mengacu pada persamaan (2.1.).


Maksimal Data Data ADC = Vin Vref Dimana : Maksimal Data

: resolusi dari ADC

Data ADC

: data yang terbaca

Vin

: tegangan input ADC

Vref

: tegangan referensi yang digunakan

Pada rumus di atas, tegangan sistem (Vin) merupakan besarnya tegangan input ADC atau AVCC. Sebagai contoh, jika sistem kita menggunakan tagangan 5 Volt, menggunakan resolusi ADC 10 bit dan tegangan analog (Vref) sebesar 2,5 Volt, maka nilai ADC adalah : 1023 Data ADC = 5 Volt 2,5 Volt Data ADC =

1023  2,5 Volt 5 Volt

Data ADC = 512 (desimal) Sedangkan jika sistem kita menggunakan tagangan 5 Volt, menggunakan resolusi ADC 8 bit dan tegangan analog (Vref) sebesar 2,5 Volt, maka nilai ADC adalah : 255 Data ADC = 5 Volt 2,5 Volt Data ADC =

255  2,5 Volt 5 Volt

Data ADC = 128 (desimal)

3.4. Feedback Komunikasi Feedback dalam proses komunikasi adalah sebuah balasan yang dikirimkan oleh komunikan kepada komunikator, setelah menerima pesan dari komunikator. Dalam perancangan Model Simulator Boiler sebagai komunikator sedangkan Sistem Monitoring Boiler adalah komunikan. Feedback disini biasanya berbentuk langsung setelah bagian komunikan menerima pesan. Blok perancangan keseluruhan dapat dilihat pada gambar 3.1.


Gambar 3.1. Blok sistem keseluruhan Dalam keseluruhan sistem perancangan, awalnya semua data parameter boiler akan diatur pada Model Simulator Boiler kemudian data perameter boiler akan dikirimkan ke bagian Modul Komunikasi Serial, setelah itu Modul Komunikasi Serial akan mengirimkan data parameter tersebut ke bagian Sistem Monitoring Boiler. Setelah masuk ke bagian Sistem Monitoring Boiler, data parameter boiler yang sudah diterima akan dilihat atau dipantau. Jika ada salah satu atau bahkan lebih dari satu data parameter yang melebihi ataupun kurang dari batas yang sudah ditentukan maka akan terjadi emergency sehingga bagian Sistem Monitoring Boiler akan mengirimkan feedback ke bagian Model Simulator Boiler melalui bagian Modul Komunikasi Serial. Saat terjadi emergency pada boiler, bagian Sistem Monitoring Boiler akan mengirimkan feedback ke bagian Model Simulator Boiler berupa data 0 atau 1, dimana 0 untuk mematikan blower dan 1 untuk menghidupkan kembali blower. Saat keadaan emergency blower yang paling penting untuk dimatikan.

3.5. Perancangan Perangkat Keras 3.5.1. Desain Boks Model Simulator Boiler Pada perancangan boks untuk model simulator boiler, bahan yang digunakan adalah plastik yang cukup tebal. Boks ini diharapkan tertutup rapat dikarenakan untuk mencegah debu atau kotoran masuk ke dalam boks. Dimensi boks yang akan didesain adalah 18cm x 10cm x 5cm. Desain boks model simulator boiler ditunjukan pada gambar 3.2. a dan b.


Gambar 3.2.a. Tampak atas

Gambar 3.2.b. Tampak depan


3.5.2. Perancangan Minimum Sistem dan Rangkaian Keseluruhan Minimum sistem merupakan pusat kontrol dan pengolahan data dari simulator boiler. Display LCD merupakan perangkat interface untuk menampilkan hasil data parameter boiler yang sudah diatur dengan potensiometer. Tipe LCD yang akan digunakan adalah LCD 2x16. Minimum sistem dengan IC mikrokontroler ATmega16 sebagai komponen utama. Pada minimum sistem ditambahkan rangkaian clock eksternal. Nilai kapasitor C1 dan C2 sesuai dengan datasheet ATmega16, yang berfungsi mengopimalkan clock yang dihasilkan dari Crystal 11.0592 MHz. Dalam minimum sistem juga terdapat rangkaian dari potensiometer sebagai pengatur nilai parameter boiler, rangkaian RS23 dengan IC MAX232 sebagai sarana komunikasi, rangkaian buzzer dan LED sebagai alaram dan indikator, rangkaian reset untuk merestart program, dan dua buah tombol untuk blower dan reset. Gambar 3.3. merupakan gambar rangkaian keseluruhan dari sistem Model Simulator Boiler.

Gambar 3.3. Rangkaian keseluruhan dari sistem model simulator boiler


3.5.3. Perancangan Rangkaian Potensiometer Potensiometer adalah salah satu jenis resistor yang nilai resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan rangkaian elektronika ataupun kebutuhan pemakaianya. Potensiometer merupakan keluarga resistor yang tergolong dalam kategori variabel resistor. Jenis potensiometer yang akan digunakan dalam perancangan adalah potensiometer rotary, yaitu potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara memutarkan wiper-nya sepanjang lintasan yang melingkar. Biasanya menggunakan ibu jari untuk memutar wiper tersebut. Oleh karena itu, potensiometer rotary sering disebut juga dengan Thumbwheel potentiometer. Dalam perancangan ini potensiometer digunakan sebagai pengatur nilai parameter. Ada 4 buah potensiometer yang digunakan sesuai dengan jumlah parameter yang akan diatur. Nilai komponen potensiometer yang digunakan pada perancangan ini adalah 10k dan dapat diubah tergantung kebutuhan. Potensiometer akan dihubungkan ke PORTA (PA.0-PA.3) pada ATmega16 seperti yang terlihat pada gambar 3.4.

Gambar 3.4. Rangkaian potensiometer

3.5.4. Perancangan Rangkaian Buzzer Buzzer merupakan sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Gambar 3.5. merupakan rangkaian driver untuk buzzer yang terdiri dari resistor 4K7Ω dan transistor.


Transistor yang digunakan pada driver buzzer ini adalah transistor 8050 jenis NPN. Driver ini disambungkan ke port PA.7 pada ATmega16. Jika pada basis diberi logika high dari ATmega16 maka transistor akan on dan mengakibatkan buzzer menyala atau megeluarkan suara. Jadi, driver disini berfungsi sebagai switch atau saklar otomatis untuk menyalakan buzzer.

Gambar 3.5. Rangkaian driver buzzer

3.5.5. Perancangan Rangkaian RS232 RS232 adalah suatu standar komunikasi serial transmisi data antar dua peralatan elektronik. Komunikasi data secara serial dilakukan dengan metode untuk mengirimkan data dari sebuah pengirim secara bit per bit dengan kecepatan tertentu (bit per detik/bps), dan pengiriman dilakukan melalui jalur satu kawat (Tx) dan diterima oleh sebuah penerima (Rx) dalam waktu tertentu. Dalam rangkaian RS232 ini menggunakan IC MAX232 sebagai buffer untuk komunikasi serial antara mikrokontroler dengan komputer. Karena pada mikrokontroler sinyal levelnya adalah TTL (5 Volt) sedangkan pada komputer sinyal levelnya sebesar 25 Volt. Oleh karena itu tidak dapat langsung menghubungkan pin Rx pada mikrokontroler dengan pin Tx pada komputer atau sebaliknya. Pin T1IN dan R1OUT pada IC MAX232 akan terhubung ke PORTD, sedangkan T1OUT dan R1IN pada IC MAX23 terhubung ke pin 3 dan 2 pada konektor DB9. Nilai komponen pada rangkaian RS232 berdasarkan datasheet dari IC MAX232. Untuk rangkaian RS232 dapat dilihat pada gambar 3.6.


Gambar 3.6. Rangkaian RS232

3.5.6. Perancangan Tampilan LCD Untuk menampilkan data parameter yang diatur menggunakan LCD 2x16. Rangkaian LCD mengacu pada gambar rangkaian keseluruhan dari sistem model simulator boiler (gambar 3.3.). Data yang akan ditampilkan pada model simulator boiler ini akan sama dengan data yang akan dikirimkan ke modul komunikasi serial. Data yang akan dikirim merupakan parameter yang sudah diatur oleh model simulator boiler. Setiap parameter akan diberi simbol atau kode sebagai berikut : 1. Temperatur : T dengan satuan C (C) 2. Tekanan

: P dengan satuan bar (b)

3. Level Air

: A dengan satuan ton (t)

4. Level Oli

: O dengan satuan meter kubik (m3)

5. Blower

: B dengan kondisi (OFF : 0 dan ON : 1)

Gambar 3.7. merupakan contoh dari tampilan data parameter yang diharapkan pada LCD.


Gambar 3.7. Contoh data yang akan ditampilkan Setiap parameter yang diatur pada model simulator boiler akan diberikan kode ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Tujuan pemberian kode agar data yang sudah dikirim oleh model simulator boiler dapat dikenali atau dibaca oleh mikrokontroler dari modul komunikasi serial sebelum data tersebut ditampilkan pada LCD.

3.6. Perancangan Perangkat Lunak Rancangan program akan dibuat kedalam bentuk flowchart,

gunanya untuk

mempermudah proses pembuataan listing program. Program mikrokontroler yang akan dibuat menggunakan bahasa C, dengan software CodeVision AVR kemudian program tersebut disusun (compile) secara otomatis ke dalam bentuk file *.hex untuk dimasukan ke dalam IC mikrokontroler.

3.6.1. Diagram Alir Program Utama Diagram alir program utama ditunjukkan pada gambar 3.8. diagram alir tersebut menunjukkan proses sistem ini secara keseluruhan. Setelah start, program akan melakukan inisialisasi terhadap port-port mikrokontroler yang digunakan. Kemudian mulai masuk ke proses pengolahan data. Pengolahan data terdiri pengolahan data temperatur, tekanan, level air, level oli, dan kondisi blower. Data parameter akan dikirim ke bagian Modul Komunikasi Serial dalam bentuk sebuah paket atau data parameter secara lengkap. Kemudian data terebut akan dikirimkan ke bagian Sistem Monitoring Boiler. Timing (waktu) yang dibutuhkan untuk proses pengiriman dan penerimaan data harus sama agar data yang dikirim maupun yang


diterima tidak mengalami error. Waktu yang digunakan untuk mengirim satu paket data yaitu antara 2 sampai 3 sekon. Pada Sistem Monitoring Boiler data tersebut akan diamati, jika ada data yang melebihi batas yang sudah ditentukan (set point) maka Modul Simulator Boiler akan menerima feedback dari Sistem Monitoring Boiler untuk mematikan blower. Flowchart utama ditunjukan pada gambar 3.8.

Gambar 3.8. Flowchart utama


3.6.2. Diagram Alir Pengolahan Data Temperatur Pada subrutin ini, temperatur akan diatur menggunakan potensiometer. Setelah start, program akan melakukan inisialisasi terhadap port-port mikrokontroler yang digunakan. Temperatur yang diatur memiliki batas maksimum dan minimum. Jika temperatur melebihi atau kurang dari batas yang sudah ditentukan maka buzzer akan berbunyi sebagai alaram. Data temperatur akan ditampilkan pada display LCD dan dikirimkan ke bagian Modul Komunikasi Serial dan diteruskan ke bagian Sistem Monitoring Boiler. Gambar 3.9. merupakan flowchart dari pengolahan data temperatur. START

Inisialisasi

Atur Temperatur

Temperatur > 20°C dan Temperatur < 200°C

TIDAK

Buzzer On

YA

Tampilkan Data pada LCD

Kirim Data

END

Gambar 3.9. Flowchart subrutin pengolahan data temperatur


Pada perancangan Model Simulatror Boiler akan menggunakan Vin sebesar 5 Volt dan ADC dengan resolusi 10 bit. Setiap parameter memiliki range (rentang nilai) yang berbedabeda, untuk parameter temperatur memiliki nilai range mulai 0 sampai 220. Karena tiap parameter memiliki nilai range yang berbeda maka perlu persamaan garis lurus dengan menggunakan gradien atau perbandingan antara komponen y dan x antara 2 titik pada garis itu. Gambar 3.10. merupakan grafik persamaan garis lurus antara temperatur dan ADC. T (°C)

220

ADC

0

1023

Gambar 3.10. Grafik persamaan garis lurus antara temperatur dan ADC Berdasarkan gambar 3.10. nilai maksimal dari temperatur yang digunakan adalah 220C (sumbu Y) dengan nilai maksimal ADC adalah 1023 (sumbu X). Sedangkan untuk menghitung nilai ADC mengacu pada persamaan (2.2.) dengan mencari nilai m (gradien), persamaannya sebagai berikut : 𝑚=

𝑦 𝑥

Sehingga : 𝑇 = 𝐴𝐷𝐶  𝑚 𝑦 𝑚= 𝑥 220 𝑚= 1023 𝑚 = 0,215053


3.6.3. Diagram Alir Pengolahan Data Tekanan START

Inisialisasi

Atur Tekanan

Tekanan > 4 bar dan Tekanan < 9 bar

TIDAK

Buzzer On

YA


Kirim Data

END

Gambar 3.11. Flowchart subrutin pengolahan data tekanan Gambar 3.11. merupakan flowchart dari pengolahan data tekanan. Pada subrutin ini, tekanan akan diatur menggunakan potensiometer. Setelah start, program akan melakukan inisialisasi terhadap port-port mikrokontroler yang digunakan. Tekanan yang diatur memiliki batas maksimum dan minimum. Jika tekanan melebihi atau kurang dari batas yang sudah


ditentukan maka buzzer akan berbunyi sebagai alaram. Data tekanan akan ditampilkan pada display LCD dan dikirimkan ke bagian Modul Komunikasi Serial. Parameter tekanan memiliki nilai range mulai 0 sampai 9,9. Karena tiap parameter memiliki nilai range yang berbeda maka perlu persamaan garis lurus dengan menggunakan gradien atau perbandingan antara komponen y dan x antara 2 titik pada garis itu. Gambar 3.12. merupakan grafik persamaan garis lurus antara tekanan dan ADC. P(b)

9,9

ADC

0

1023

Gambar 3.12. Grafik persamaan garis lurus antara tekanan dan ADC Berdasarkan gambar 3.12. nilai maksimal dari tekanan yang digunakan adalah 9,9 bar (sumbu Y) dengan nilai maksimal ADC adalah 1023 (sumbu X). Sedangkan untuk menghitung nilai ADC mengacu pada persamaan (2.2.) dengan mencari nilai m (gradien) terlebih dahulu, persamaannya sebagai berikut : 𝑚=

𝑦 𝑥

Sehingga : 𝑇 = 𝐴𝐷𝐶  𝑚 𝑦 𝑚= 𝑥 9,9 𝑚= 1023 𝑚 = 9,6774 × 10−3


3.6.4. Diagram Alir Pengolahan Data Level Air START

Inisialisasi

Atur Level Air

Level Air > 3 ton dan Level Air < 9 ton

TIDAK

Buzzer On

YA


Kirim Data

END

Gambar 3.13. Flowchart subrutin pengolahan data level air Flowchart dari pengolahan data level air ditunjukan pada gambar 3.13. Pada subrutin ini, level air akan diatur menggunakan potensiometer. Level air yang diatur memiliki batas maksimum dan minimum. Jika level air kurang dari batas yang sudah ditentukan maka buzzer akan berbunyi sebagai alaram. Level air ini akan dibuat dari maksimum ke minimum, karena


air akan berkurang seiring dengan berjalannya produksi steam pada sistem boiler. Selanjutnya data level air akan ditampilkan pada display LCD dan dikirimkan ke bagian Modul Komunikasi Serial dan diteruskan ke bagian Sistem Monitoring Boiler. Parameter level air memiliki nilai range mulai 0 sampai 9,9. Karena tiap parameter memiliki nilai range yang berbeda maka perlu persamaan garis lurus dengan menggunakan gradien atau perbandingan antara komponen y dan x antara 2 titik pada garis itu. Gambar 3.14. merupakan grafik persamaan garis lurus antara level air dan ADC. A(t)

9,9

ADC

0

1023

Gambar 3.14. Grafik persamaan garis lurus antara level air dan ADC Berdasarkan gambar 3.14. nilai maksimal dari level air yang digunakan adalah 9,9 ton (sumbu Y) dengan nilai maksimal ADC adalah 1023 (sumbu X). Sedangkan untuk menghitung nilai ADC mengacu pada persamaan (2.2.) dengan mencari nilai m (gradien) terlebih dahulu, persamaannya sebagai berikut : 𝑚=

𝑦 𝑥

Sehingga : 𝑇 = 𝐴𝐷𝐶  𝑚 𝑦 𝑚= 𝑥 9,9 𝑚= 1023 𝑚 = 9,6774 × 10−3


3.6.5. Diagram Alir Pengolahan Level Oli (Bahan Bakar) START

Inisialisasi

Atur Level Oli

Level Oli > 24 m3 ton dan Level Oli < 80 m3

TIDAK

Buzzer On

YA


Kirim Data

END

Gambar 3.15. Flowchart subrutin pengolahan data level oli Gambar 3.15. merupakan flowchart dari pengolahan data level oli. Pada subrutin ini, level oli akan diatur menggunakan potensiometer. Level oli yang diatur memiliki batas maksimum dan minimum. Jika level oli kurang dari batas yang sudah ditentukan maka buzzer akan berbunyi sebagai alaram. Level oli ini akan dibuat dari maksimum ke minimum, karena oli akan berkurang seiring dengan berjalannya produksi steam pada sistem boiler, sama halnya dengan pengolahan level air. Selanjutnya data level oli akan ditampilkan pada display LCD


dan dikirimkan ke bagian Modul Komunikasi Serial dan diteruskan ke bagian Sistem Monitoring Boiler. Parameter level oli memiliki nilai range mulai 0 sampai 85 meter kubik (m3). Karena tiap parameter memiliki nilai range yang berbeda maka perlu persamaan garis lurus dengan menggunakan gradien atau perbandingan antara komponen y dan x antara 2 titik pada garis itu. Gambar 3.16. merupakan grafik persamaan garis lurus antara level oli dan tegangan input. O (m3)

85

ADC

0

1023

Gambar 3.16. Grafik persamaan garis lurus antara level oli dan ADC Berdasarkan gambar 3.16. nilai maksimal dari level oli yang digunakan adalah 85 meter kubik (sumbu Y) dengan nilai maksimal ADC adalah 1023 (sumbu X). Sedangkan untuk menghitung nilai ADC mengacu pada persamaan (2.2.) dengan mencari nilai m (gradien) terlebih dahulu, persamaannya sebagai berikut : 𝑚=

𝑦 𝑥

Sehingga : 𝑇 = 𝐴𝐷𝐶  𝑚 𝑦 𝑚= 𝑥 85 𝑚= 1023 𝑚 = 0,083088


3.6.6. Diagram Alir Blower Pada subrutin ini, blower akan diatur menggunakan tombol push on. Blower yang diatur tidak memiliki batas maksimum dan minimum seperti empat parameter sebelumnya, namun blower hanya memilik kondisi ON (1) dan OFF (0). Jika tombol ditekan maka blower akan ON, sedangkan jika tombol ditekan lagi maka kondisi blower akan OFF. Kondisi blower ini akan ditampilkan pada display LCD. Gambar 3.17. merupakan flowchart dari blower. START

Inisialisasi

Atur Blower

Tampilkan Data Pada LCD

Kirim Data

END

Gambar 3.17. Flowchart subrutin blower

3.7. Diagram Alir Feedback Semua data parameter boiler akan diatur pada Model Simulator Boiler kemudian data perameter boiler akan dikirimkan ke bagian Modul Komunikasi Serial, setelah itu Modul Komunikasi Serial akan mengirimkan data parameter tersebut ke bagian Sistem Monitoring Boiler. Setelah masuk ke bagian Sistem Monitoring Boiler, data parameter boiler yang sudah


diterima akan dilihat atau dipantau. Jika ada salah satu atau bahkan lebih dari satu data parameter yang melebihi ataupun kurang dari batas yang sudah ditentukan maka akan terjadi emergency sehingga bagian Sistem Monitoring Boiler akan mengirimkan feedback ke bagian Model Simulator Boiler melalui bagian Modul Komunikasi Serial. Saat terjadi emergency pada boiler, bagian Sistem Monitoring Boiler akan mengirimkan feedback ke bagian Model Simulator Boiler berupa data 0 atau 1, dimana 0 untuk mematikan blower dan 1 untuk menghidupkan kembali blower. Flowchart dari pengolahan data level air ditunjukan pada gambar 3.18. START

Inisialisasi

Terima Feedback dari Sistem Monitoring Boiler

Tampilkan Data Pada LCD

END

Gambar 3.18. Flowchart feedback dari sistem monitoring boiler

3.8. Proses Pengiriman Data Proses pengiriman data akan dilakukan secara berurutan atau satu per satu. Setelah mengatur parameter temperatur, kemudian mengatur tekanan dan seterusnya. Parameter yang telah diatur akan langsung tampil di LCD, kemudian data tersebut dikirimkan ke modul komunikasi serial. Data yang ditampilkan pada model simulator boiler ini akan sama dengan


data yang akan dikirimkan ke modul komunikasi serial. Setiap parameter akan diberi kode seperti terlihat pada tabel 3.6. Tabel 3.6. Kode parameter boiler No 1 2 3 4 5

Parameter Temperatur Tekanan Level Air Level Oli Blower

Kode T P A O B

Satuan C (C) bar (b) ton (t) meter kubik(m3) -

Setiap parameter yang dikirim pada model simulator boiler akan diberikan kode ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Contohnya untuk kondisi blower di LCD akan ditampilkan “B=1”, dimana B merupakan kode dari blower dan 1 menunjukan kondisi blower sedang ON. Kode ASCII (American Standard Code for Information Interchange) dari B=1 dalam bentuk desimal dan biner ditunjukan pada tabel 3.7. Tabel 3.7. Karakter ASCII “B=1” dalam desimal dan biner ASCII B = 1

Desimal 11 61 1

Biner 00001011 00111101 00000001

Data yang terkirim lebih dahulu adalah LSB (least significant bit). LSB merupakan bit yang paling kanan. Dengan demikian, gambaran paket data dari “B=1” yang akan dikirim diperlihatkan seperti pada gambar 3.19.

Gambar 3.19. Paket data serial “B=1” Karena data dikirim dengan kecepatan 9600 bit/detik, maka setiap bitnya memerlukan waktu selama 1/9600 = 104 mikrodetik/bit. Satu paket data untuk satu karakter terdiri dari 10 bit (8-bit data, 1-bit start dan 1-bit stop). Dengan demikian, pengiriman satu karakter (yang terdiri dari 10-bit) akan membutuhkan waktu selama 10 x 104 mikrodetik = 1.040 mikrodetik atau menjadi 1,04 milidetik. Pengiriman kata B=1 akan membutuhkan waktu sekitar 3


milidetik pada kecepatan 9600 bps. Jika ingin mengirim karakter yang lain, dapat mengacu pada tabel 3.8. untuk tiap-tiap karakter ASCII. Tabel 3.8. Karakter ASCII dalam format heksa dan desimal

Tujuan pemberian kode agar data yang sudah dikirim oleh model simulator boiler dapat dikenali atau dibaca oleh mikrokontroler dari modul komunikasi serial sebelum data tersebut ditampilkan pada LCD.


BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Bab ini berisi mengenai hasil pengujian dari model simulator boiler berbasis ATmega16. Hasil pengujian sistem perlu dilakukan untuk mengetahui apakah sistem telah bekerja dan berjalan sesuai dengan perancangan.

4.1. Bentuk Fisik Model Simulator Boiler dan Hadware Elektronik 4.1.1. Bentuk Fisik Model Simulator Boiler Bentuk fisik model simulator boiler secara keseluruhan dapat dilihat pada gambar 4.1. Boks yang digunakan berbahan plastik yang tebal. Didalam boks hardware ini terdapat LCD, sebuah minimum sistem ATmega16, 4 buah potensiometer untuk parameter boiler,1 buah potensiometer untuk mengatur kontras LCD, 2 buah tombol pushonuntuk kondisi blower danreset, dan sebuah LED. Dimensi dari model simulator boiler ini adalah 18 x 11 x 6,5 cm.

Gambar 4.1. Bentuk fisik model simulator boiler 54


Model simulator boiler dirancang untuk menunjukkan secara sederhana berbagai kontrol pada sistem boiler.Model simulator boiler ini berfungsi untuk mengatur input data parameter yang kemudian akan dikirimkan ke bagian modul komunikasi dan sistem monitoring boiler. Masukan data akan diatur secara manual, data yang akan dikirimkan berupa temperatur,tekanan, level air, level oli (bahan bakar), untuk kondisi blowertidak ditamplikan pada LCD tetapi menggunakan LED sebagai indikator.

4.1.2. Minimum Sistem dan Rangkaian Keseluruhan Minimum sistem merupakan pusat kontrol dan pengolahan data dari simulator boiler. Minimum sistem pada penelitian ini menggunakan device yang sudah dalam bentuk jadi (modul) tidak dibuat sendiri secara manual. Minimum sistem dengan IC mikrokontroler ATmega16 sebagai komponen utama. Modul minimum sistem yang digunakan sudah include dengan RS232 sebagai sarana komunikasi serial. Rangkaian keseluruhan dari model simulator boiler terdiri dari rangkaian potensiometer, LED, LCD, dan tombol push on. Rangkaian keseluruhan dari model simulator boiler dapat dilihat pada gambar 4.2.

Gambar 4.2. Minimum sistem model simulator boiler


Pada perancangan port A digunakan sebagai input untuk parameter boiler yaitu temperatur, tekanan, level air, level oli dan blower. Selain itu port A juga digunakan untuk blower, LED dan buzzer. Port B pada perancangan tidak digunakan, port C digunakan untuk LCD dan port D digunakan untuk MAX 232. Sedangkan pada implementasi port A hanya digunakan untuk temperatur, tekanan, level air dan level oli. Untuk blower dan LED menggunakan port C, port B digunakan untuk LCD.

4.1.3. Cara Penggunaan Alat Untuk penggunaan alat ini user langsung mengatur parameter-parameter boiler, parameter boiler tersebut diatur menggunakan 4 buah potensiometer dan 1 buah tombol push on.User akan mengatur parameter boiler secara berurutan.

4.2. Pengujian Keberhasilan 4.2.1 Pengujian Data Temperatur Pengujian untuk data temperatur dilakukan dengan mengatur potensiometer untuk mengamati nilai tegangan Vin, data yang ditampilkan pada LCD, data secara teori, dan error. Tegangan input dari potensiometer adalah sebesar 5 Volt (0 sampai 5 volt dengan kenaikan 0,5 volt untuk tiap pengujiannya), sehingga pengambilan data dilakukan sebanyak 11 kali percobaan. Setiap parameter memiliki range (rentang nilai) yang berbeda-beda, untuk parameter temperatur pada perancangan seharusnya memiliki range mulai dari 0 sampai 220C namun pada implementasi range dari temperatur mulai dari 0 sampai 255C. Hasil pengujian data temperatur pada model simulator boiler ditunjukan pada tabel 4.1. Tabel 4.1. Hasil pengujian data temperatur pada LCD Vin (Volt)

Data pada LCD

0

0

0,53

24

1,00

55

1,53

79

2,06

109


Tabel 4.1. (Lanjutan) Hasil pengujian data temperatur pada LCD Vin (Volt)

Data pada LCD

2,50

134

3,01

160

3,52

184

4,00

211

4,47

233

5,22

254

Berdasarkan tabel 4.1. pengujian data temperatur menunjukan data hitungan secara teori dengan data yang ditampilkan pada LCD hampir sama. Untuk menghitung data digital secara teori diatas yang digunakan pada ADC mengacu pada persamaan (2.3.) dengan mencari nilai m (gradien), persamaannya sebagai berikut : 𝑦 = 𝑚𝑥 + 𝑐 𝑦 =𝑚 𝑥 255 𝑚= 5,22 𝑚 = 48,85 Dari perhitungan diatas, maka dapat diperoleh data digital secara teori sesuai nilai Vin yang digunakan pada pengujian data temperatur dengan perhitungan sebagai berikut : 𝑇 = 𝑉𝑖𝑛 𝑥 𝑚 Maka hasil lengkapnya dapat dilihat pada tabel 4.2. dibawah ini. Tabel 4.2. Hasil perhitungan data temperatur secara teori Vin (Volt)

Data Secara Teori

0

0

0,53

25,44

1,00

48,85

1,53

74,74

2,06

100,631

2,50

122,125

3,01

147,038

3,52

171,952


Tabel 4.2. (Lanjutan) Hasil perhitungan data temperatur secara teori Vin (Volt)

Data Secara Teori

4,00

195,4

4,47

218,35

5,22

254,99

Dari hasil tersebut, maka dapat dilihat perbandingan antara data tekanan pada LCD dan data secara teori. Dengan demikian error dari percobaan data tekanan dapat diperoleh sebagai berikut : 𝐷𝑎𝑡𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎𝑟𝑎 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖 − 𝐷𝑎𝑡𝑎 𝑝𝑎𝑑𝑎 𝐿𝐶𝐷 𝑥 100 % 𝐷𝑎𝑡𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎𝑟𝑎 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖 Maka hasil error selengkapnya dapat dilihat pada tabel 4.3. dibawah ini. 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 =

Tabel 4.3. Hasil perhitungan error data temperatur Vin (Volt)

Data pada LCD

Data Secara Teori

Error (%)

0

0

0

0

0,53

24

25,44

5,66

1,00

55

48,85

12,58

1,53

79

74,74

5,69

2,06

109

100,631

8,31

2,50

134

122,125

9,72

3,01

160

147,038

8,81

3,52

184

171,952

7,00

4,00

211

195,4

7,98

4,47

233

218,35

6,70

5,22

254

254,99

0,38

Dengan demikian, maka perbandingan antara data LCD dan data secara perhitungan teori dapat dlihat grafik seperti pada gambar 4.3. dibawah ini.


300

Temperatur (T)

250 200 150

data lcd 100

data teori

50 0 0

1

2

3

4

5

6

Vin (Volt) Gambar 4.3. Grafik perbandingan data temperatur pada LCD dan data secara teori Berdasarkan grafik perbandingan pada gambar 4.3. dapat dilihat bahwa data pengujian temperatur pada LCD dan perhitungan data temperatur secara teori hasilnya hampir sama pada setiap tegangan input yang diberikan atau nilai Vin yang diuji coba.

4.2.2. Pengujian Data Tekanan Pengujian untuk data tekanan dilakukan dengan mengatur potensiometer untuk mengamati nilai tegangan Vin, data yang ditampilkan pada LCD, data secara teori, dan error. Tegangan input dari potensiometer adalah sebesar 5 Volt (0 sampai 5 volt dengan kenaikan 0,5 volt untuk tiap pengujiannya), sehingga pengambilan data dilakukan sebanyak 11 kali percobaan. Untuk parameter tekanan pada perancangan memiliki range mulai dari 0 sampai 9,9 bar. Hasil pengujian data temperatur pada model simulator boiler ditunjukan pada tabel 4.4. Tabel 4.4. Hasil pengujian data tekanan pada LCD Vin (Volt)

Data pada LCD

0

0

0,50

1

1,02

2,1

1,52

3,1


Tabel 4.4. (Lanjutan) Hasil pengujian data tekanan pada LCD Vin (Volt)

Data pada LCD

2,02

4,3

2,50

5,2

3,00

6,3

3,49

7,3

4,02

8,3

4,53

9,1

5,23

9,9

Berdasarkan tabel 4.4. pengujian data tekanan menunjukan data hitungan secara teori dengan data yang ditampilkan pada LCD hampir sama. Untuk menghitung data digital secara teori diatas yang digunakan pada ADC mengacu pada persamaan (2.3.) dengan mencari nilai m (gradien), persamaannya sebagai berikut : 𝑦 = 𝑚𝑥 + 𝑐 𝑦 =𝑚 𝑥 9,9 𝑚= 5,23 𝑚 = 1,893 Dari perhitungan diatas, maka dapat diperoleh data digital secara teori sesuai nilai Vin yang digunakan pada pengujian data tekanan dengan perhitungan sebagai berikut : 𝑇 = 𝑉𝑖𝑛 𝑥 𝑚 Maka hasil lengkapnya dapat dilihat pada tabel 4.5. dibawah ini. Tabel 4.5. Hasil perhitungan data tekanan secara teori Vin (Volt)

Data Secara Teori

0

0

0,50

0,9465

1,02

1,93086

1,52

2,87736

2,02

3,82386

2,50

4,7325

3,00

5,679


Tabel 4.5. (Lanjutan) Hasil perhitungan data tekanan secara teori Vin (Volt)

Data Secara Teori

3,49

6,60657

4,02

7,60986

4,53

8,57529

5,23

9,90039

Dari hasil tersebut, maka dapat dilihat perbandingan antara data tekanan pada LCD dan data secara teori. Dengan demikian error dari percobaan data tekanan dapat diperoleh sebagai berikut : 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 =

𝐷𝑎𝑡𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎𝑟𝑎 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖 − 𝐷𝑎𝑡𝑎 𝑝𝑎𝑑𝑎 𝐿𝐶𝐷 𝑥 100 % 𝐷𝑎𝑡𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎𝑟𝑎 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖

Maka hasil error selengkapnya dapat dilihat pada tabel 4.6. dibawah ini. Tabel 4.6. Hasil perhitungan error data tekanan Vin (Volt)

Data pada LCD

Data Secara Teori

Error (%)

0

0

0

0

0,50

1

0,9465

5,65

1,02

2,1

1,93086

8,75

1,52

3,1

2,87736

7,73

2,02

4,3

3,82386

12,45

2,50

5,2

4,7325

9,87

3,00

6,3

5,679

10,93

3,49

7,3

6,60657

10,49

4,02

8,3

7,60986

9,06

4,53

9,1

8,57529

6,11

5,23

9,9

9,90039

0,003



12

Tekanan (P)

10

8 6 data lcd

4

data teori

2 0 0

1

2

3

4

5

6

Vin (Volt) Gambar 4.4. Grafik perbandingan data tekanan pada LCD dan data secara teori Berdasarkan grafik perbandingan pada gambar 4.4. dapat dilihat bahwa data pengujian tekanan pada LCD dan perhitungan data tekanan secara teori hasilnya hampir sama pada setiap tegangan input yang diberikan atau nilai Vin yang diuji coba.

4.2.3. Pengujian Data Level Air Pengujian untuk data level air dilakukan dengan mengatur potensiometer untuk mengamati nilai tegangan Vin, data yang ditampilkan pada LCD, data secara teori, dan error. Tegangan input dari potensiometer adalah sebesar 5 volt (0 sampai 5 volt dengan kenaikan 0,5 volt untuk tiap pengujiannya), sehingga pengambilan data dilakukan sebanyak 11 kali percobaan. Untuk parameter level air pada perancangan memiliki range mulai dari 0 sampai 9,9 ton. Hasil pengujian data level air pada model simulator boiler ditunjukan pada tabel 4.7. Tabel 4.7. Hasil pengujian data level air pada LCD Vin (Volt)

Data pada LCD

0

0

0,51

0,7

1,03

2,1

1,50

3,3

2,00

4,2


Tabel 4.7. (Lanjutan) Hasil pengujian data level air pada LCD Vin (Volt)

Data pada LCD

2,51

5,2

3,00

6,6

3,49

7,2

4,02

8,2

4,52

9,0

5,26

9,9

Berdasarkan tabel 4.7. pengujian data level air menunjukan data hitungan secara teori dengan data yang ditampilkan pada LCD hampir sama. Untuk menghitung data digital secara teori diatas yang digunakan pada ADC mengacu pada persamaan (2.3.) dengan mencari nilai m (gradien), persamaannya sebagai berikut : 𝑦 = 𝑚𝑥 + 𝑐 𝑦 =𝑚 𝑥 9,9 𝑚= 5,26 𝑚 = 1,88213 Dari perhitungan diatas, maka dapat diperoleh data digital secara teori sesuai nilai Vin yang digunakan pada pengujian data temperatur dengan perhitungan sebagai berikut : 𝐷𝑎𝑡𝑎 𝐷𝑖𝑔𝑖𝑡𝑎𝑙 𝑇𝑒𝑜𝑟𝑖 = 𝑉𝑖𝑛 𝑥 𝑚 Maka hasil lengkapnya dapat dilihat pada tabel 4.8. dibawah ini. Tabel 4.8. Hasil perhitungan data level air secara teori Vin (Volt)

Data Secara Teori

0

0

0,51

0,9598

1,03

1,9385

1,50

2,8232

2,00

3,7642

2,51

4,7241

3,00

5,6464

3,49

6,5686


Tabel 4.8. (Lanjutan) Hasil perhitungan data level air secara teori Vin (Volt)

Data Secara Teori

4,02

7,566

4,52

8,5072

5,26

9,900

Dari hasil tersebut, maka dapat dilihat perbandingan antara data level air pada LCD dan data secara teori. Dengan demikian error dari percobaan data tekanan dapat diperoleh sebagai berikut : 𝐷𝑎𝑡𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎𝑟𝑎 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖 − 𝐷𝑎𝑡𝑎 𝑝𝑎𝑑𝑎 𝐿𝐶𝐷 𝑥 100 % 𝐷𝑎𝑡𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎𝑟𝑎 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖 Maka hasil error selengkapnya dapat dilihat pada tabel 4.9. dibawah ini. 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 =

Tabel 4.9. Hasil perhitungan error data level air Vin (Volt)

Data pada LCD

Data Secara Teori

Error (%)

0

0

0

0

0,51

0,7

0,9598

27,068

1,03

2,1

1,9385

8,331

1,50

3,1

2,8232

9,804

2,00

4,0

3,7642

6,264

2,51

5,1

4,7241

7,957

3,00

6,6

5,6464

16,888

3,49

7,2

6,5686

9,6123

4,02

8,2

7,566

8,38

4,52

9,0

8,5072

5,792

5,26

9,9

9,900

0



12

Level Air (A)

10 8 6 data lcd

4

data teori

2 0 0

1

2

3

4

5

6

Vin (Volt) Gambar 4.5. Grafik perbandingan data level air pada LCD dan data secara teori Berdasarkan grafik perbandingan pada gambar 4.5. dapat dilihat bahwa data pengujian level air pada LCD dan perhitungan data level air secara teori hasilnya hampir sama pada setiap tegangan input yang diberikan atau nilai Vin yang diuji coba.

4.2.4. Pengujian Data Level Oli Pengujian untuk data level oli dilakukan dengan mengatur potensiometer untuk mengamati nilai tegangan Vin, data yang ditampilkan pada LCD, data secara teori, dan error. Tegangan input dari potensiometer adalah sebesar 5 volt (0 sampai 5 volt dengan kenaikan 0,5 volt untuk tiap pengujiannya), sehingga pengambilan data dilakukan sebanyak 11 kali percobaan. Untuk parameter level oli pada perancangan memiliki range mulai dari 0 sampai 85 m3. Hasil pengujian data level oli pada model simulator boiler ditunjukan pada tabel 4.10. Tabel 4.10. Hasil pengujian data level oli pada LCD Vin (Volt)

Data pada LCD

0

0

0,50

9

1,01

19

1,51

27

2,00

37


Tabel 4.10. (Lanjutan) Hasil pengujian data level oli pada LCD Vin (Volt)

Data pada LCD

2,50

44

3,00

52

3,50

61

4,00

71

4,51

77

5,25

85

Berdasarkan tabel 4.10. pengujian data level oli menunjukan data hitungan secara teori dengan data yang ditampilkan pada LCD hampir sama. Untuk menghitung data digital secara teori diatas yang digunakan pada ADC mengacu pada persamaan (2.3.) dengan mencari nilai m (gradien), persamaannya sebagai berikut : 𝑦 = 𝑚𝑥 + 𝑐 𝑦 =𝑚 𝑥 85 𝑚= 5,25 𝑚 = 16,19048 Dari perhitungan diatas, maka dapat diperoleh data digital secara teori sesuai nilai Vin yang digunakan pada pengujian data temperatur dengan perhitungan sebagai berikut : 𝐷𝑎𝑡𝑎 𝐷𝑖𝑔𝑖𝑡𝑎𝑙 𝑇𝑒𝑜𝑟𝑖 = 𝑉𝑖𝑛 𝑥 𝑚 Maka hasil lengkapnya dapat dilihat pada tabel 4.11. dibawah ini. Tabel 4.11. Hasil perhitungan data level oli secara teori Vin (Volt)

Data Secara Teori

0

0

0,50

8,09524

1,01

16,3532

1,51

24,4476

2,00

32,3809

2,50

40,4762

3,00

48,5714

3,50

56,6666


Tabel 4.11. (Lanjutan) Hasil perhitungan data level oli secara teori Vin (Volt)

Data Secara Teori

4,00

64,7619

4,51

73,0190

5,25

85,0000

Dari hasil tersebut, maka dapat dilihat perbandingan antara data level oli pada LCD dan data secara teori. Dengan demikian error dari percobaan data tekanan dapat diperoleh sebagai berikut : 𝐷𝑎𝑡𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎𝑟𝑎 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖 − 𝐷𝑎𝑡𝑎 𝑝𝑎𝑑𝑎 𝐿𝐶𝐷 𝑥 100 % 𝐷𝑎𝑡𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎𝑟𝑎 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖 Maka hasil error selengkapnya dapat dilihat pada tabel 4.12. dibawah ini. 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 =

Tabel 4.12. Hasil perhitungan error data level oli Vin (Volt)

Data pada LCD

Data Secara Teori

Error (%)

0

0

0

0

0,50

9

8,09524

11,176

1,01

19

16,3532

16,1852

1,51

27

24,4476

10,440

2,00

37

32,3809

14,2648

2,50

44

40,4762

8,7058

3,00

52

48,5714

7,0588

3,50

61

56,6666

7,6471

4,00

71

64,7619

9,6323

4,51

77

73,0190

5,452

5,25

85

85,0000

0



90 80

Level Oli (O)

70 60

50 40

data lcd

30

data teori

20 10 0 0

1

2

3

4

5

6

Vin (Volt) Gambar 4.6. Grafik perbandingan data level oli pada LCD dan data secara teori Berdasarkan grafik perbandingan pada gambar 4.6. dapat dilihat bahwa data pengujian level oli pada LCD dan perhitungan data level oli secara teori hasilnya hampir sama pada setiap tegangan input yang diberikan atau nilai Vin yang diuji coba.

4.2.5. Pengujian Kondisi Blower Untuk kondisi blower pengujiannya dilakukan dengan menekan tombol push on blower, jika tombol ditekan maka blower akan on sedangkan jika tombol ditekan kembali maka kondisi dari blower akan off. Kondisi dari blower tidak ditampilkan pada LCD, karena dapat mempengaruhi kondisi kestabilan data parameter yang lain. Sehingga untuk kondisi blower diganti menggunakan sebuah LED. Ketika tombol ditekan maka LED akan menyala menandakan bahwa blower dalam kondisi on, sebaliknya jika LED tidak menyala maka blower dalam kondisi off.

4.3. Pembahasan Software Pada tugas akhir ini, software yang digunakan adalah Code Vision AVR Compiler. Software ini digunakan untuk membuat program pada IC mikrokontroler yang akan digunakan. IC yang akan digunakan pada model simulator boiler adalah mikrokontroler ATmega16. Berikut ini merupakan pembahasan dari program model simulator boiler.


Pada program kode diatas merupakanlibrary yang akan digunakan. Berhubung yang akan digunakan adalah IC ATmega16, delay, LCD, dan fungsi sprintf maka dituliskan include librarinya masingmasing.

Ini merupakan bagian dari program ADC,#define ADC_VREF_TYPE 0x40 tipe diatas menggunnakan Vref, artinya dapat memasukkan tegangan Vref sesuai yang diinginkan. Fungsi dari Vref adalah sebagai perscaler dari tiap data atau tingkatan perubahan yang terjadi setiap data masukan ADC dari nilai satu ke nilai yang lainnya. Untuk ‘0x40’ maksudnya adalah berdasarkan register dari ADC itu sendiri dan dapat diatur sesuai keinginan.

Fungsi program ini adalah melakukan pembacaan ADC berdasarkan pin masukan ADC, program ini harus ada setiap melakukan pembacaan ADC.

Char buff untuk menampilkan nilai ADC pada LCD. Float untuk tipe data yang menggunakan bilangan pecahan yaitu, tekanan dan level air. Seda ngkan int atau integer untuk tipe data dengan hasil bilang bulat yaitu temperatur, level oli, dan kondisi blower.


Ini adalah bagian dariinisialisasi USART untuk ATmega16, penulisan programnya otomatis setelah melakukan setting awal pada codevision AVR.

Bagian ini merupakaninisialisasi dari LCD yang digunakan, penulisan programnya otomatis setelah melakukan setting awal pada codevision AVR.

Kondisi=PINC.0; adalah port C yang akan digunakan untuk mengecek kondisi dari blower sedangkan lcd_clear(); adalah instruksi ini akan menghapus tampilan LCD dan menempatkan kursor di kolom 0 dan baris 0.


Fungsi temp1=read_adc(0) untuk membaca ADC channel 0 (ADC0 atau PA0) dan nilai ADC ditampung pada temp1 dan seterusnya hingga temp4, temp1 untuk data temperatur, temp2 untuk data tekanan, temp3 untuk data level air, dan temp4 untuk data level oli.

Bagian program diatas merupakan perhitungan untuk nilai dari setiap parameter boiler, yaitu temperatur, tekanan, level air, dan level oli.

Fungsi dari lcd_gotoxy(1,0); yaitu menempatkan kursor pada kolom 1 dan baris 0, sprintf(buff_temp,"%i",temperatur); artinya nilai temperatur disimpan pada variabel buff yang bertipe data char array(char buff_temp [4]). Maksud dari %i adalah tipe data dari variabel ADC adalah integer (int). Sedangkan lcd_putsf ("T="); untuk menampilkan karakter T yang merupakan kode dari temperatur, kemudian lcd_puts (buff_temp); untuk menampilkan data dari temperatur, dan lcd_putsf ("C"); untuk menampilkan karakter C yang merupakan satuan dari temperatur (celcius).

Untuk bagian ini penulisan programnya hampir sama, yang membedakan adalah letak kursor yang terletak pada kolom 9 dan baris 0, tipe data yang digunakan adalah %0.1f yang merupakan tipe data float karena tekanan menggunakan bilangan pecahan dengan 1 angka dibelakang koma.


Bagian program diatas merupakan intruksi untuk pengiriman data parameter boiler. Ada 4 buah data yang akan dikirimkan yaitu temperatur, tekanan, level air, dan level oli. Fungsi printfumum digunakan dalam menampilkan data pada LCD, sedangkan "%i# %0.1f# %0.1f# %i#" merupakan tipe data dari masingmasing parameter dan tanda # merupakan pemisah antar data agar data dapat dikenali oleh bagian modul komunikasi serial (data1# data2# data3# data4# ).

Diatas merupakan program untuk bagian kondisi dari blower, blower menggunakan PORTC.1 dengan kondisi awal atau jika kondisi sama dengan 0 maka PORTC.1 akan aktif atau blower akan on, jika tidak maka PORTC.1 akan nonaktif atau blower akan off.

Pada bagian akhir program ini diberikan delay selama 1000 ms atau 1 detik untuk mengirimkan setiap data parameter boiler yang sudah diatur, delay 1 detik merupakan waktu yang ideal untuk mengirimkan sebuah paket data karena tidak terlalu lama ataupun terlalu cepat sehingga data yang dikirim akan diterima secara realtime.

4.4. Pembahasan Komunikasi Serial Untuk menguji komunikasi serial yang dilakukan antara model simulator boiler dan modul komunikasi serial alat yang digunakan adalah osiloskop. Dengan osiloskop pengiriman data parameter boiler dapat diamati. Bentuk gelombang dari data parameter yang dikirimkan ke bagian modul komunikasi serial akan ditampilkan pada display osiloskop. Bentuk gelombang tersebut dapat diidentifikasi dan disesuaikan dengan data yang dikirmkan pada program mikrokontroler. Pengujian komunikasi serial menggunakan osiloskop dilakukan sebanyak 27 kali percobaan. Setiap parameter boiler dilakukan percobaan sebanyak 7 sampai 8 kali percobaan. Untuk analisis pengujian komunikasi serial hanya menggunakan data temperatur karena temperatur merupakan data pertama (data1), tekanan merupakan data kedua (data2), level air merupakan data ketiga (data3), dan level oli merupakan data


terakhir (data4). Data parameter yang lain tidak dapat dianalisis karena keterbatasan kemampuan osiloskop untuk menampilkan seluruh data yang dikirimkan. Ada 2 percobaan yang akan dianalsis untuk mewakili setiap percobaan yang telah dilakukan. Pada bagian pembahasan komunikasi serial untuk data temperatur yaitu sebagai berikut. 1. Data Temperatur ( T=50C )

Gambar 4.7. Komunikasi serial data temperatur (T=50C)

Gambar 4.8. Data temperatur pada osiloskop (T=50C)


Gambar 4.7. merupakan komunikasi serial yang dilakukan oleh bagian model simulator boiler dengan bagian modul komunikasi serial. Data temperatur yang diatur oleh user menunjukan nilai temperatur adalah T=50C, sedangkan nilai parameter ya ng lain tidak diubah karena pada percobaan ini hanya akan melihat perubahan bentuk data temperatur pada osiloskop. Gambar 4.8. merupakan gelombang dari data temperatur pada osiloskopdengan nilai T=50C. Pada bagian program mikrokontroler (software) hanya nilai data saja yang dikirimkan, contohnya T=50C maka yang dikirimkan hanya data 50.Pengiriman data yaitu per karakterkemudian dikumpulkan menjadi sebuah kalimat. Setiap data yang dikirimkan akan dipisahkan dengan karakter # (data1#data2#data3#data4#). Data yang terkirim lebih dahulu adalah LSB (least significantbit). LSB merupakan bit yang paling kanan sehingga pembacaan untuk bilanngan biner dibalik. Setiap data akan diawali dengan start (0) dan diakhiri dengan stop (1). Dari bentuk gelombang pada gambar 4.8. terdapat 5 buah karakter yang terbaca pada osiloskop dan dapat dilihat pada tabel 4.13. Tabel 4.13. Binerdari (T=50) dalam hex dan karakter Biner

Hex

Karakter

1010 1100 = 0011 0101

35

5

0000 1100 = 0011 0000

30

0

1100 0100 = 0010 0011

23

#

0001 1100 = 0011 1000

38

8

0111 0100 = 0010 1110

2E

.

Dari tabel 4.13 dapat dilihat bahwa pengujian pengiriman data parameter boiler yang dilakukan dengan menggunakan osiloskop membuktikan jika data yang dikirimkan sesuai dengan program mikrokontoler (software) yang telah dibuat.


2. Data Temperatur ( T=200C )

Gambar 4.9. Komunikasi serial data temperatur (T=200C)

Gambar 4.10. Data temperatur pada osiloskop (T=200C) Gambar 4.9. merupakan komunikasi serial yang dilakukan oleh bagian model simulator boiler dengan bagian modul komunikasi serial. Data temperatur yang diatur oleh


user menunjukan nilai temperatur adalah T=200C, sedangkan nilai parameter yang lain tidak diubah karena pada percobaan ini hanya akan melihat perubahan bentuk data temperatur pada osiloskop. Gambar 4.10. merupakan gelombang dari data temperatur pada osiloskop dengan nilai T=200C. Pada bagian program mikrokontroler (software) hanya nilai data saja yang dikirimkan, contohnya T=200C maka yang dikirimkan hanya data 200. Pengiriman data yaitu per karakter kemudian dikumpulkan menjadi sebuah kalimat. Setiap data yang dikirimkan akan dipisahkan dengan karakter # (data1#data2#data3#data4#). Data yang terkirim lebih dahulu adalah LSB (least significantbit). LSB merupakan bit yang paling kanan sehingga pembacaan untuk bilanngan biner dibalik. Setiap data akan diawali dengan start (0) dan diakhiri dengan stop (1). Dari bentuk gelombang pada gambar 4.8. terdapat 5 buah karakter yang terbaca pada osiloskop dan dapat dilihat pada tabel 4.14. Tabel 4.14. Biner dari (T=200) dalam hex dan karakter Biner

Hex

Karakter

1010 1100 = 0011 0101

32

2

0000 1100 = 0011 0000

30

0

0000 1100 = 0011 0000

30

0

1100 0100 = 0010 0011

23

#

0001 1100 = 0011 1000

38

8

Dari tabel 4.14 dapat dilihat bahwa pengujian pengiriman data parameter boiler yang dilakukan dengan menggunakan osiloskop membuktikan jika data yang dikirimkan sesuai dengan program mikrokontoler (software) yang dibuat.

4.5. Analisis Sistem Secara Keseluruhan Dari hasil pengujian alat dan listing program di atas dapat dianalisis bahwa sistem secara keseluruhan tidak berjalan sesuai perancangan awal. Pada perancangan awal keseluruhan sistem menggunakan komunikasi dua arah namun pada implementasinya komunikasi hanya satu arah saja, ini dikarenakan pada bagian sistem monitoring boiler mengalami kendala sehingga proses pengerjaannya terhenti. Sehingga pada pengujian


keseluruhan sistem hanya terdapat model simulator boiler dan modul komunikasi serial tanpa bagian sistem monitoring boiler. Pada implementasi tidak terdapatfeedback karena bagian yang memberikan feedback adalah sistem monitoring boiler, sehingga model simulator boiler hanya menampilkan data parameter boiler pada LCD kemudian mengirimkan data tersebut ke bagian modul komunikasi serial. Terdapat beberapa bagian yang tidak sesuai dengan perancangan awal, diantaranya adalah LED indikator dan buzzeryang pindah ke bagian modul komunikasi serial. Awalnya buzzer ini berfungsinya sebagai alaram jika ada data parameter yang kurang atau melebihi batas yang sudah ditentukan. Namun pada pengujian awalbuzzermempengaruhi data parameter pada LCD yang telah diatur oleh user. LED indikator juga merupakan bagian yang dipindahkan dari model simualtor boiler ke modul komunikasi serial. LED indikator berfungsi sebagai pertanda jika data telah diterima. LED indikator dipindahkan dibagian modul komunikasi serial karena berperan sebagai penerima data. Tampilan data parameter pada LCD hanya terdapat 4 buah parameter yaitu, temperatur, tekanan, level air dan level oli. Sedangkan pada perancangan ada 5 buah parameter boiler yang ditampilkan pada LCD, terdiri dari temperatur, tekanan, level air, level oli dan kondisi blower. Kondisi blower tidak ditampilkan pada LCD karena pada pengujian awal data dari blower menggangu data parameter lain yang ada pada LCD. Kondisi blower pada LCD diubah dengan sebuah tombol dan LED, ketika tombol ditekan maka kondisi blower akan on (LED menyala) dan ketika tombol ditekan lagi maka blower akan off (LED mati). Pada perancangan untuk sarana komunikasiantara model simulator boiler dengan modul komunikasi serial menggunakan RS232, namun pada pengujian awal RS232 pada minimum sistem tidak dapat berfungsi (salah satu antara model simulator boiler dan modul komunikasi serial). Sehingga untuk sarana komunikasi serial antara model simulator boiler dengan modul komunikasi serial langsung menggunakan port tx dan rx yang terdapat padaminimum sistem.


BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dimulai dari perancangan sistem, pengujian sistem, hasil pengujian, serta pembahasan maka dapat ditarik kesimpulan, antara lain : 1. Alat yang dibuat oleh penulis tidak sesuai dengan perancangan awal. 2. Data yang ditampilkan pada LCD cukup sensitif atau tidak stabil. 3. Hasil pembahasan dari pengujian alat menunjukan bahwa data parameter boiler yang tampil pada LCD hampir sama dengan hitungan secara teori, yang menyebabkan perbedaan adalah Vin yang digunakan. 4. Untuk pengiriman data parameter boiler dapat bekerja dengan baik atau berhasil dikirimkan.

5.2. Saran Saran yang disampaikan penulis antara lain : 1. Untuk penelitian selanjutnya bisa lebih ditingkatkan lagi desain dan penggunaan bahan untuk perangkat kerasnya, disarankan menggunakan bahan seperti akrilik. 2. Alat ini bisa dikembangkan lagi dengan menggunakan bluetooth dan wi-fi sebagai media komunikasinya dan di kontrol menggunakan smartphone, sehingga lebih praktis dalam penggunaannya.

80


DAFTAR PUSTAKA [1]

Andini Putri. Sistem Boiler. ITS. Surabaya. 2008

[2]

http://www.academia.edu/5225096/Atmega_16 , diakses pada 10 Maret 2016

[3]

----, 2012, data Sheet ATmega16, ATMEL Corporation

[4]

http://elektronika-dasar.web.id/adc-analog-to-digital-convertion/, diakses pada 10 Maret 2016

[5]

http://elektronika-dasar.web.id/lcd- liquid-cristal-display-dot- matrix-2x16- m1632/

,

diakses pada 10 Maret 2016 [6]

https://www.led-tech.de/en/3mm- LEDs_ DB-3.pdf, diakses 10 Maret 2016

[7]

http://teknikelektronika.com/pengertian-fungsi-potensiometer/, diakses pada 27 April 2016

[8]

http://www.resistorguide.com/pull- up-resistor_pull-down-resistor/, diakses pada 27 April 2016

[9]

http://www.vedcmalang.com/pppptkboemlg/index.php/menuutama/listrikelectro/1054-ds, diakses pada 20 Mei 2016

[9]

Stallings, William; Komunikasi Data & Komputer, Penerbit Salemba Teknika, Jakarta, 2001.

[10] http://www.vedcmalang.com/pppptkboemlg/index.php/menuutama/listrikelectro/1054-ds, diakses pada 07 Juni 2016 [11] DC Green; Komunikasi Data, Penerbit ANDI, Yogyakarta, 1996


LAMPIRAN

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI L1

LAMPIRAN PROGRAM MODEL SIMULATOR BOILER

// Library yang digunakan #include <mega16.h> #include <stdio.h> #include <delay.h> #include

// ADC #define ADC_VREF_TYPE 0x40

// Konversi data ADC unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) { ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff); delay_us(10); ADCSRA|=0x40; while ((ADCSRA & 0x10)==0); ADCSRA|=0x10; return ADCW; }

// Variabel global yang digunakan char buff_temp[4],buff_pas[4],buff_LA[4],buff_LO[4]; float tekanan,levelAir; int temperatur, levelOli;


unsigned int temp1,temp2,temp3,temp4; void main(void) {

//Set Port A sebagai INPUT PORTA=0x00; DDRA=0x00;

PORTB=0x00; DDRB=0x00; PORTC=0x00; DDRC=0x00; PORTD=0x00; DDRD=0x00; TCCR0=0x00; TCNT0=0x00; OCR0=0x00; TCCR1A=0x00; TCCR1B=0x00; TCNT1H=0x00; TCNT1L=0x00; ICR1H=0x00; ICR1L=0x00; OCR1AH=0x00; OCR1AL=0x00; OCR1BH=0x00;


OCR1BL=0x00; ASSR=0x00; TCCR2=0x00; TCNT2=0x00; OCR2=0x00; MCUCR=0x00; MCUCSR=0x00; TIMSK=0x00;

// USART initialization // Communication Parameters: 8 Data, 1 Stop, No Parity // USART Receiver: Off // USART Transmitter: On // USART Mode: Asynchronous // USART Baud Rate: 9600 UCSRA=0x00; UCSRB=0x08; UCSRC=0x86; UBRRH=0x00; UBRRL=0x47; ACSR=0x80; SFIOR=0x00;

// ADC initialization // ADC Clock frequency: 86.400 kHz // ADC Voltage Reference: AVCC pin


// ADC Auto Trigger Source: ADC Stopped ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff; ADCSRA=0x87;

// SPI initialization // SPI disabled SPCR=0x00;

// TWI initialization // TWI disabled TWCR=0x00;

// Alphanumeric LCD initialization // Connections specified in the // Project|Configure|C Compiler|Libraries|Alphanumeric LCD menu: // RS - PORTB Bit 0 // RD - PORTB Bit 1 // EN - PORTB Bit 2 // D4 - PORTB Bit 4 // D5 - PORTB Bit 5 // D6 - PORTB Bit 6 // D7 - PORTB Bit 7 // Characters/line: 16 lcd_init(16);

while (1)


{

lcd_clear();

//Baca Potensiometer temp1=read_adc(0); temp2=read_adc(1); temp3=read_adc(2); temp4=read_adc(3);

temperatur=((int)temp1/4); tekanan=((float)temp2/103); levelAir=((float)temp3/103); levelOli=((int)temp4/12);

lcd_gotoxy(1,0); sprintf(buff_temp,"%i",temperatur); lcd_putsf("T="); lcd_puts(buff_temp); lcd_putsf("C");

lcd_gotoxy(9,0); sprintf(buff_pas,"%0.1f",tekanan); lcd_putsf("P="); lcd_puts(buff_pas); lcd_putsf("b");


lcd_gotoxy(1,1); sprintf(buff_LA,"%0.1f",levelAir); lcd_putsf("A="); lcd_puts(buff_LA); lcd_putsf("t");

lcd_gotoxy(9,1); sprintf(buff_LO,"%i",levelOli); lcd_putsf("O="); lcd_puts(buff_LO); lcd_putsf("m3");

//Kirim Data printf("%i#%0.1f#%0.1f#%i#",temperatur,tekanan,levelAir,levelOli); delay_ms(1000); } }


LAMPIRAN GAMBAR PENGAMBILAN DATA KOMUNIKASI


























MODEL SIMULATOR BOILER BERBASIS ATMEGA16

Recommend Documents