PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT OSILOSKOP DIGITAL BERBASIS MIKROKONTROLER 32-BIT ARM CORE PROSESOR SKRIPSI Diajukan Untuk memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata I Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh: ARIS ACHDIAT 09530094
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2015
LEMBAR PERSETUJUAN
i
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT OSILOSKOP DIGITAL BERBASIS MIKROKONTROLER 332-BIT ARM CORE PROSESOR Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh: Aris Achdiat (09530094)
Diperiksa dan disetujui oleh:
Pembimbing I
Pembimbing II
Ir. Nur Alif Mardiyah,MT.
Macmud Effendy,ST.,Eng
NIDN. 10892030257
NIDN. 10802030363
ii
LEMBAR PENGESAHAN PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT OSILOSKOP DIGITAL BERBASIS MIKROKONTROLER 32-BIT ARM CORE PROSESOR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata 1 Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh: Aris Achdiat NIM. 09530094 Tanggal Ujian
:
24Januari 2015
Periode Wisuda
:
28 Februari 2015
Disetujui oleh :
1. Ir. Nur Alif Mardiyah,MT NIDN. 10892030257
Pembimbing I.
2. Macmud Effendy,ST.,M.ENG NIDN. 10802030363
Pembimbing II
3. Ir. Nurhadi,MT
Penguji I
NIDN. 10890090183
Penguji II
4. Dr.Ir.Ermanu Azizul H.,MT NIDN. 10891090233
Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Eektro
Ir. Nur Alif Mardiyah, MT NIDN. 0718036502
iii
LEMBAR PERNYATAAN Yang bertanda tangan dibawah ini : NAMA Tempat/Tgl Lahir NIM FAK./JUR. Dengan
ini
saya
: ARIS ACHDIAT : Samarinda / 15 November 1991 : 09530094 : TEKNIK/ELEKTRO menyatakan
bahwa
Skripsi
kami
dengan
judul
“PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT OSILOSKOP DIGITAL BERBASIS MIKROKONTROLER 32-BIT ARM CORE PROSESOR” beserta seluruh isinya adalah karya saya sendiri dan bukan merupakan karya tulis orang lain, baik sebagian maupun seluruhnya, kecuali dalam bentuk kutipan yang telah disebutkan sumbernya. Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya. Apabila kemudian ditemukan adanya pelanggaran terhadap etika keilmuan dalam karya saya ini, atau ada klaim dari pihak lain terhadap keaslian karya saya ini maka saya siap menanggung segala bentuk resiko/sanksi yang berlaku.
Malang, 16 Januari 2015 Yang Membuat Pernyataan
Aris Achdiat
Mengetahui, Pembimbing I
Pembimbing II
Ir. Nur Alif Mardiyah,MT
Macmud Effendy,ST.,M.Eng
NIDN. 10892030257
NIDN. 10802030363
iv
ABSTRAK
Osiloskop merupakan salah satu alat pengukuran dibidang elektronika yang dapat digunakan untuk menganalisis sifat-sifat sebuah sistem yang sedang diukur. Agar didapatkan osiloskop yang bersifat portable dan mudah dibawa kemanapun, maka digunakan mikrokontroler ARM dengan coreprocessor 32-bit sebagai pengolah data yang akan ditampilkan pada LCD TFT 5”Pada bagian operasional amplifier baikpada non-inverting maupun penguat diferensial dari alat ini pun bekerja dengan rata-rata error sebesar 3,92%pada penguat noninverting
dan
3,4%
pada
penguat
diferensial.Bahwa
osiloskop
menampilkan sinyal sinusoidal dengan rata-rata error sebesar 3,94%.
Kata Kunci : Arduino Uno, Motor Dc, Memori Program dan Memori Data
v
dapat
ABSTRACT Oscilloscope is one means ofmeasuringthe field of electronicsthatcanbe used to analyzethe properties of a system thatis beingmeasured. In order to havean oscilloscopethatis portable and easy to carry anywhere, then use ARM microcontroller with 32-bit processor core sas a data processor to be displayed on the TFT LCD5"In theattenuator means of a digital oscilloscope has been able towork with anaverage error of 3.14 % .In the operational amplifier sectione i ther on the non – inverting and differential amplifier of thi stool a lso works withanaverageerror of 3.92 % on theamplifiernon - invertingamplifierand 3.4 % in diferensial. Oscilloscopecandisplay a sinusoidalsignalwithanaverageerror of 3.94 %. Keywords—Oscilloscop, digital, ARM, microcontroller.
vi
LEMBAR PERSEMBAHAN Puji syukur kepada Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini. Penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1.
Kedua orang tua, Ayah, Bapak Muhamad dan Bunda, Ibu Listiowati yang selalu memberikan doa dan dukungan untuk semuanya baik itu materil maupun moril.
2.
Bapak Ir. Nur Kasan, MT dan Bapak Ir. Nurhadi, MT selaku pembimbing skripsi.
3.
Bapak Ir. Diding Suhardi, MT dan Bapak Machmud Effendi, ST, M.Eng selaku dosen penguji skripsi.
4.
Bapak Ir. Sudarman, MT sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.
5.
Ibu Ir. Nur Alif Mardiyah, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang.
6.
Terimakasih buat ALLAH SWT dan kedua orang tua saya,M.Noer Dwi Suhendra,Lukita Ely Komalasari yang slama ini tlah memberikan semangat ,dan juga doa serta
materi. Tidak luput juga dorongan doa anak saya
Muhammad Pratama Achdiat dan istri saya MelinaSriyanti. 7.
Keluarga baruyang slama ini menamani saya selama di kontrakan,keluarga di workshop juga yang banyak kasih saya ilmu baru.Mohon maaf untuk keluarga saya yang tidak bisa saya sebut satu persatu, tanpa kalian saya tidak bisa keluar dari kampus.Semoga keluarga saya bisa menjaga silahtuhrami yang baik kalau sudah menjadi orang sukses(amin),semoga sifat kalian tidak pernah berubah sampai tua dan sepuh(amin).
vii
8.
KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan puji syukur kehadirat Allah SWT , Atas limpahan rahmat dan hidayah-NYA sehingga penulis mampu menyelesaikan Skripsi ini. Shalawat serta salam tidak lupa penulis panjatkan kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW yang telah membimbing kita. Skripsi ini merupakan salal satu syarat untuk menyelesaikan studi S1 Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah
Malang.
Skripsi
yang
disusun
oleh
penulis
berjudul
“PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT OSILOSKOP DIGITAL BERBASIS MIKROKKONTROLER 32-BIT ARM CORE PROSESOR)”. Peneliti menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan Skripsi ini masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu peneliti mengharapkan saran yang membangun agar tulisan ini bermanfaaat bagi perkrmbangan ilmu pengetahuan kedepan.
Malang, 28 January 2015 Penulis
Aris Achdiat
viii
DAFTAR ISI 2015 ........................................................................ Error! Bookmark not defined. DAFTAR ISI .......................................................... Error! Bookmark not defined. DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. xi DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiii BAB I PENDAHULUAN ..................................... Error! Bookmark not defined. 1.1
Latar Belakang ......................................... Error! Bookmark not defined.
1.2
Rumusan Masalah .................................... Error! Bookmark not defined.
1.3
Batasan Masalah ...................................... Error! Bookmark not defined.
1.4
Tujuan ...................................................... Error! Bookmark not defined.
1.5
Metodologi Penulisan .............................. Error! Bookmark not defined.
1.6
Sistematika Penulisan .............................. Error! Bookmark not defined.
BAB II TEORI PENUNJANG .............................. Error! Bookmark not defined. 2.1
Osiloskop ................................................. Error! Bookmark not defined. 2.1.1 Prinsip Kerja Osiloskop .................. Error! Bookmark not defined. 2.1.2 Bagian-Bagian Osiloskop Beserta Fungsinya ..... Error! Bookmark not defined. 2.1.3 Rumus dan Cara Menghitung Grafik pada Osiloskop............ Error! Bookmark not defined. 2.1.4 Jenis Osiloskop ............................... Error! Bookmark not defined.
2.2
Atenuasi ................................................... Error! Bookmark not defined.
2.3
Op-Amp (Operational Amplifier) ............ Error! Bookmark not defined.
2.4
LCD 5” TFT (Thin Film Transistor Liqiud Crystal Display) .......... Error! Bookmark not defined.
2.5
Arduino Due............................................. Error! Bookmark not defined.
2.6
Pengertian dan Pengenalan Bahasa C ..... Error! Bookmark not defined. 2.6.1 Kerangka dasar bahasa C............... Error! Bookmark not defined. 2.6.2 Kelebihan dan Kekurangan Bahasa Pemrograman C ............. Error! Bookmark not defined.
BAB III PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT . Error! Bookmark not defined. 3.1
Perangkat Keras ....................................... Error! Bookmark not defined. 3.1.1 Rangakaian Attenuator ................... Error! Bookmark not defined.
ix
3.1.2 Rangkaian Pesimetris Tegangan..... Error! Bookmark not defined. 3.1.3 Rangkaian Penguat Sinyal .............. Error! Bookmark not defined. 3.1.4 Modul Sistem Minimum Atmel AT91SAM. Error! Bookmark not defined. 3.1.5 Modul LCD TFT 5”........................ Error! Bookmark not defined. 3.2
Perangkat Lunak ...................................... Error! Bookmark not defined.
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ............. Error! Bookmark not defined. 4.1
Rangkaian Pembalik Tegangan................ Error! Bookmark not defined. 4.1.1 Peralatan Pengujian ........................ Error! Bookmark not defined. 4.1.2 Rangkaian Pengujian ...................... Error! Bookmark not defined. 4.1.3 Hasil dan Analisa ............................ Error! Bookmark not defined.
4.2
Rangkaian Attenuator .............................. Error! Bookmark not defined. 4.2.1 Peralatan Pengujian ........................ Error! Bookmark not defined. 4.2.2 Rangkaian Pengujian ...................... Error! Bookmark not defined. 4.2.3 Hasil dan Analisa ............................ Error! Bookmark not defined.
4.3
Rangkaian Op-Amp Non-Inverting ......... Error! Bookmark not defined. 4.3.1 Peralatan Pengujian ........................ Error! Bookmark not defined. 4.3.2 Rangkaian Pengujian ...................... Error! Bookmark not defined. 4.3.3 Hasil dan Analisa ............................ Error! Bookmark not defined.
4.4
Rangkaian Op-Amp Diferensial .............. Error! Bookmark not defined. 4.4.1 Peralatan Pengujian ........................ Error! Bookmark not defined. 4.4.2 Rangkaian Pengujian ...................... Error! Bookmark not defined. 4.4.3 Hasil dan Analisa ............................ Error! Bookmark not defined.
4.5
Pengujian Keseluruhan ............................ Error! Bookmark not defined. 4.5.1 Peralatan Pengujian ........................ Error! Bookmark not defined. 4.5.2 Langkah-langkah Pengujian ........... Error! Bookmark not defined. 4.5.3 Hasil dan Analisa ............................ Error! Bookmark not defined.
BAB V PENUTUP ................................................. Error! Bookmark not defined. 5.1
Kesimpulan .............................................. Error! Bookmark not defined.
5.2
Saran ........................................................ Error! Bookmark not defined.
Daftar Pustaka ........................................................ Error! Bookmark not defined.
x
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Osiloskop............................................ Error! Bookmark not defined. Gambar 2.2 Bagian-bagian osiloskop .................... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.3 Diagram Blok Osiloskop Analog ....... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.4 Pelemahan sinyal ................................ Error! Bookmark not defined. Gambar 2.5 Modul Arduino Due tampak depan .... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.1 Diagram blok Oscilloscope Digital .... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.2 Rangkaian attenuator sinyal masukanError! Bookmark not defined. Gambar 3.3 Rangkaian pesimetris tegangan .......... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.4 Rangkaian penguat non-inverting dan diferensial ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.5 Board Arduino DUE .......................... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.6 Modul ITDB02-5.0 tampak depan ..... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.7 Modul ITDB02-5.0 tampak belakang Error! Bookmark not defined. Gambar 3.8 Konfigurasi pin modul ITDB02-5.0 dengan Arduino DUE....... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.9 Flowchart Osciloscope digital ............ Error! Bookmark not defined. Gambar 4.1 Blok diagram pengujian rangkain pembalik .... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.2 Blok diagram pengujian rangakaian attenuator Error! Bookmark not defined. Gambar 4.3 Blok diagram pengujian rangkaian penguat non-pembalik........ Error! Bookmark not defined. Gambar 4.4 Blok diagram pengujian rangkaian diferensial. Error! Bookmark not defined. Gambar 4.5 Pengukuran dengan amplitudo 4,96 Vpp dengan osiloskop standar ................................................................................ Error! Bookmark not defined. Gambar 4.6 Pengukuran amplitudo 4,75 Vpp dengan osiloskop tugas akhir Error! Bookmark not defined.
xi
xii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Fungsi bagian osiloskop ......................... Error! Bookmark not defined. Tabel 3.1 Konfigurasi pin ITDB02-5.0 .................. Error! Bookmark not defined. Tabel 4.1 Data pengujian rangkaian pembalik tegangan ..... Error! Bookmark not defined. Tabel 4.2 Data pengujian rangkaian attenuator dengan faktor pelemahan 2:1 ................................................................................ Error! Bookmark not defined. Tabel 4.3 Data pengujian rangkaian op-amp non-inverting. Error! Bookmark not defined. Tabel 4.4 Data pengujian rangkaian op-amp diferensial ..... Error! Bookmark not defined. Tabel 4.5 Hasil pengujian dengan input gelombang sinus ... Error! Bookmark not defined.
xiii
Daftar Pustaka
Arpad Barna, Dan I. Porat, Operational Amplifiers, second edition, 1989, John Wiley & Sons.
Joseph J. Carr, Sensors and Circuits, 1993, Prentice-Hall, Inc., New Jersey.
Hall,D.V.1993.Microprocessor and Interfacing:Programming and hardware,2/E.Lake Forest:Glancoe Division Of Macmilan/McGraw-Hill School Publishing Company
Schuler, Charles A.,Electric Circuit Analysis,International ed. New York: Glencoe, 1993.
Mismail,B.1998.Dasar-Dasar Rangkain Logika Digital Bandung : Penerbit ITB
Muchlas.2005.Rangkain Digital .Yogyakarta:Gava Media
National Operational Amplifier Data Book,1995, National Semi Conductor
Purdum, Jack, Begening C for Arduino, 2ed, Italy: Lacos, 2012.
Pujiono, Rangkaian Elektronika Analog, edisi pertama. Yogyakarta: Garaha Ilmu, 2012.
Paul M. Chirlian, Analysis and Design of Integrated electronic Circuits, Second edition, 1987, John Wiley & Sons.
Purdum , Jack, Begening C for Arduino, 2ed, Italy: Lacos, 2012.
Richard Aston,Principles Of Biomedical Instrumentation and Measurement,Merrill Publishing Company,1991,singapore
Robert F.Coughlin,Frederick F.Driscoll,Operational Amplifier and linear Integrated Circuit,1982,Prentice-Hall,Inc
