Pembuatan Alat Ukur Kecepatan Angin Dan Penunjuk Arah Angin Berbasis Mikrokontroller AT-Mega 8535
SKRIPSI
MAYA AZLINA 110821018
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
:
PEMBUATAN ALAT UKUR KECEPATAN ANGIN DAN PENUNJUK ARAH ANGIN BERBASIS MIKROKONTROLLER AT-MEGA8535
Kategori
:
SKRIPSI
Nama
:
MAYA AZLINA
Nomor Induk Mahasiswa
:
110821018
Program Studi
:
SARJANA (S1) FISIKA INSTRUMENTASI
Departemen
:
FISIKA
Fakultas
:
MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diluluskan di Medan, September 2013
Diketahui/disetujui oleh Ketua Departemen Fisika FMIPA USU
Pembimbing
Dr. Marhaposan Situmorang
Drs. Takdir Tamba,M.Eng.SC
NIP: 195510301980031003
NIP: 196006031986011002
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
Pembuatan Alat Ukur Kecepatan Angin Dan Penunjuk Arah Angin Berbasis Mikrokontroller AT-Mega 8535
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan,
September 2013
Maya Azlina 110821018
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah Subhanahuwata’ala Yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang atas segala rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini dalam waktu yang telah ditetapkan yang merupakan sebagian syarat guna mencapai gelar Sarjana. Shalawat dan salam tak lupa penulis hadiahkan kehadirat Nabi Muhammad SAW. Dalam kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan baik moril maupun materil. Untuk itu penulis ingin mengucapkan banyak terimakasih kepada : Keluarga tercinta yang penulis sayangi khususnya kedua orang tua, Ayahanda Aziz dan Ibunda Erlinawati SPd, Adik Muhammad Fadil dan Adelia Azlina yang senantiasa mendukung penulis untuk segera menyelesaikan Skripsi. Keluarga besar Universitas Sumatera Utara khususnya Departemen Fisika: -
Dekan FMIPA Universitas Sumatera Utara : Dr.Sutarman,M.Sc
-
Ketua Departemen Fisika : Dr. Marhaposan Situmorang,M.Si
-
Sekertaris : Drs.Syahrul Humaidi,M.Sc
-
Koordinator Ekstensi : Drs.Herli Ginting,MS Penulis juga mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada Drs. Takdir
Tamba,M.Eng.Sc, Dr. Bisman P Perangin angin, Drs. Syahrul Humaidi,M.Sc dan Dr. Kerista Sebayang,MS yang telah memberikan panduan dan penuh kepercayaan kepada saya untuk menyempurnakan kajian ini. Panduan ringkas,padat dan professional telah diberikan kepada saya agar dapat menyelesaikan skripsi ini. Untuk teman-teman stambuk 2011 Fisika Ekstension yang tidak biasa saya sebutin satu persatu penulis ucapkan terimakasih atas kerjasama nya selama ini, dan yang paling istimewa untuk DTM Muhammad Taufiq yang selalu menemani dan memberi dukungan, semangat dan selalu ada untuk membantu penulis menyelesaikan Skripsi ini, penulis ucapkan terimakasih banyak.
Universitas Sumatera Utara
Dengan penuh kerendahan hati, penulis mengharap kritik dan saran dari semua pihak atas segala kekurangan dalam Skripsi ini, guna perbaikan dikemudian hari. Demikianlah penghargaan ini saya sampaikan, saya ucapkan terimakasih. Wassalamu’alaikum Wr.Wb.
Medan, September 2013 Penulis
MAYA AZLINA 110821018
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Akuisisi data kecepatan dan arah angin dibutuhkan untuk mendapatkan data yang akan digunakan dalam berbagai sector kehidupan. Dalam skripsi ini penulis merancang alat ukur kecepatan dan arah angin berbasis mikrokontroller. Tujuan dari penulisan skripsi ini adalah untuk menghasilkan suatu alat pengukur kecepatan dan arah angin yang murah,handal. Untuk keperluan ilmu pengetahuan,khususnya mengenai Metrologi dan geofisika diperlukan suatu alat yang dapat mengukur kecepatan angin dan arah angin. Dalam skripsi ini, dibuat dua perangkat keras yaitu untuk mengukur kecepatan angin dan untuk menunjukan arah angin. Alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan angin menggunakan sensor optocoupler sebagai transducer. Alat ini dibuat sedemikian hingga dapat mengukur kecepatan angin minimal 1 m/s dan maksimal 60 m/s. Sedangkan untuk menunjukan arah angin menggunakan sensor rotary encoder yaitu suatu sensor digital yang keluarannya berupa bit-bit digital sehingga mampu memenunjukan arah angin dari 0 hingga 360 dengan ketelitian 0,50. Kata Kunci : Mikrokontroller, Anemometer, Kompas
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
Data acquisition speed and wind direction are needed to obtain data to be used in various sectors of life. In this paper the authors designed a measure wind speed and direction based microcontroller. The purpose of this paper is to generate a measure wind speed and direction are cheap,reliable. For the purposes of science, especially concerning meteorological and geophysical need a tool that can measure wind speed and wind direction. In this paper, made two pieces of hardware to measure the wind speed and wind direction for the show. The tools used to measure wind speed using optocoupler sensor as a transducer. This tool is made so that can measure wind speed of at least 1 m / s and a maximum of 60 m / s. While to indicate wind direction using a rotary encoder sensor is a digital sensor that outputs a digital bits so as to memenunjukan wind direction from 0 to 360 with 0.50 accuracy. Keywords: Microcontroller, Anemometer, Compass
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI Halaman
Persetujuan
ii
Pernyataan
iii
Penghargaan
iv
Abstrak
vi
Abstract
vii
Daftar Isi
viii
Daftar Gambar
x
Daftar Tabel
xii
BAB I
BAB II
Pendahuluan
1
1.1 Latar Belakang 1.2 Rumusan Masalah 1.3 Batas Masalah 1.4 Tujuan Penelitian 1.5 Manfaat Penelitian 1.6 Sistematika Penulisan
1 2 2 2 2 3
Landasan Teori
4
2.1 Mikrokontroller AT-Mega 8535
4
2.1.1 Konfigurasi Pin AT-Mega 8535
5
2.2 Optocoupler
10
2.3 Rotary Encoder
11
2.4 Absolute Encoder
12
2.5 RTC DS1307
15
2.6 Kompas Digital CMPS03
16
2.7 Display LCD 2x16
17
2.8 Anemometer
18
2.9 Komponen – Komponen Pendukung
19
2.9.1 Resistor
19
Universitas Sumatera Utara
BAB III
2.9.2 Kapasitor
19
2.9.3 Induktor
20
2.9.4 Dioda
21
2.9.5 Regulator LM317
22
2.9.6 Trafo CT Step down
23
2.9.7 Kabel
23
Perancangan dan Cara Pembuatan Alat
24
3.1 Pengukuran Kecepatan Angin
25
3.1.1 Mekanik Pengukuran Kecepatan Angin
25
3.1.2 Sensor Kecepatan
26
3.1.3 Schmitt Trigger
27
3.1.4 Mikrokontroller AT-Mega 8535 untuk kecepatan angin
27
3.2 Penentu Arah Angin
BAB IV
BAB V
28
3.2.1 Mekanik Penentu Arah Angin
28
3.2.2 Sensor Rotary Encoder
29
3.2.3 Mikrokontroller AT-Mega 8535 untuk arah angin
30
3.2.4 Sensor Kompas Digital CMPS03
30
3.3 Flowchart
32
Pengujian Alat dan Analisis
33
4.1 Pengujian Alat Ukur Kecepatan Angin
33
4.2 Pengujian Alat Ukur Penentu Arah Angin
39
Kesimpulan dan Saran
43
5.1 Kesimpulan
43
5.2 Saran
43
DAFTAR PUSTAKA Lampiran
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR Halaman
Gambar 2.1
Mikrokontroller AT-Mega 8535
4
Gambar 2.2
Diagram Pin AT-Mega 8535
6
Gambar 2.8
Kombinasi Emitter dan Detector
10
Gambar 2.9
Rotary Encoder
11
Gambar 2.10 Prinsip Kerja Rotary Encoder
12
Gambar 2.11 Piringan Dari Absolute Encoder
12
Gambar 2.12 Kode Binary Absolute Encoder
13
Gambar 2.13 Kode Gray Absolute Encoder
13
Gambar 2.14 Kode Binary dan Kode Gray
14
Gambar 2.16 RTC DS1307
15
Gambar 2.17 Sensor Magnetic Compas CMPS03
16
Gambar 2.18 Rangkaian Aplikasi dari Sensor Magnetic Compas CMPS03
17
Gambar 2.20 Anemometer
18
Gambar 2.21 Resistor
19
Gambar 2.22 Kapasitor
20
Gambar 2.23 Induktor
21
Gambar 2.24 Dioda
21
Gambar 2.25 Rangkaian Internal LM317
22
Gambar 3.1
Diagram Blok
24
Gambar 3.2
Mekanik Baling – Baling dan Piringan sensor
25
Gambar 3.3
Piringan dikompel dengan baling-baling
26
Gambar 3.4
Rangkaian sensor untuk piringan sensor
26
Gambar 3.5
Optocoupler
27
Gambar 3.6
Arah Angin
28
Gambar 3.7
Mekanik Penunjuk arah angin
29
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.8
Prinsip kerja rotary encoder
29
Gambar 3.9
Control output NPN open collector
30
Gambar 3.10 Rangkaian aplikasi dari sensor magnetic compass CMPS03
31
Gambar 3.11 Flowchart
32
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL Halaman
Tabel 2.3
Penjelasan Pin pada Mikrokontroller AT-Mega8535
7
Tabel 2.4
Penjelasan Pin pada Port A
8
Tabel 2.5
Penjelasan Pin pada Port B
8
Tabel 2.6
Penjelasan Pin pada Port C
9
Tabel 2.7
Penjelasan Pin pada Port D
10
Tabel 2.15
Output Absolute Encoder
14
Tabel 2.19
Kaki-Kaki LCD 2x16
18
Tabel 4.1
Data Pengukuran Kecepatan Angin Di Bandara
34
Tabel 4.2
Data Pengukuran Kecepatan Angin Di Pelabuhan Belawan
34
Tabel 4.3
Data Pengukuran Kecepatan Angin Di Daratan Binjai
35
Tabel 4.4
Perhitungan Simpangan Kecepatan Angin
35
Tabel 4.5
Perhitungan Kesalahan Rata-Rata Kecepatan Angin
37
Tabel 4.6
Hasil Pengujian Alat Ukur Arah Angin
39
Tabel 4.7
Perhitungan Simpangan Arah Angin
40
Tabel 4.8
Perhitungan Kesalahan Rata-Rata Penentu Arah Angin
41
Universitas Sumatera Utara
