RANCANG BANGUN INSTRUMEN AKUISISI DATA TEMPERATUR MENGGUNAKAN IC LM35DZ DAN MIKROKONTROLER ATMEGA8535 BERBASIS PERANGKAT LUNAK LABVIEW
PROYEK AKHIR Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Magister Pengajaran Fisika dari Institut Teknologi Bandung
Oleh Arsul Rahman NIM : 90211017 Program Studi Magister Pengajaran Fisika
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2013
LEMBAR PENGESAHAN
RANCANG BANGUN INSTRUMEN AKUISISI DATA TEMPERATUR MENGGUNAKAN IC LM35DZ DAN MIKROKONTROLER ATMEGA8535 BERBASIS PERANGKAT LUNAK LABVIEW
Oleh ARSUL RAHMAN NIM : 90211017
Program Studi Magister Pengajaran Fisika Institut Teknologi Bandung
Menyetujui Tanggal 24 Juni 2013
Pembimbing I
Pembimbing II
Dr. Hendro
Dr. Neny Kurniasih
ABSTRAK
RANCANG BANGUN INSTRUMEN AKUISISI DATA TEMPERATUR MENGGUNAKAN IC LM35DZ DAN MIKROKONTROLER ATMEGA8535 BERBASIS PERANGKAT LUNAK LABVIEW
Oleh ARSUL RAHMAN NIM : 90211017 Telah dibuat instrumen akuisisi data temperatur menggunakan sebuah komputer. Sistem instrumen ini terdiri dari perangkat keras dan perangkat lunak. Sistem perangkat keras yang dimaksud adalah sensor temperatur LM35DZ, pengkondisi sinyal, mikrokontroler ATMEGA8535, dan sebuah komputer. Sedangkan perangkat lunak yang digunakan untuk mengolah dan memperagakan hasil pengukuran adalah berbasis LabVIEW. Informasi temperatur ditampilkan dalam bentuk digital, analog, dan grafik secara real time. Kelebihan lain dari instrumen ini ialah data temperatur dapat disimpan ke dalam format file. Berdasarkan analisis data, instrumen ini memiliki tingkat akurasi 99,4 %, presisi 0,04 C, resolusi 0,1 C, dan sensitivitas 50 mV/C, dengan jangkauan pengukuran 0 C – 100 C. Kata Kunci : temperatur, akuisisi data temperatur, mikrokontroler, sensor temperatur
i
ABSTRACT
DESIGN OF INSTRUMENT FOR TEMPERATURE DATA ACQUISITION USING IC LM35DZ AND MICROCONTROLLER ATMEGA8535 BASED ON SOFTWARE LABVIEW
By ARSUL RAHMAN NIM : 90211017
The instrument of temperature data acquisition using a computer has been made. The instrument system incluedes hardware and software systems. The hardware system consist temperature sensor LM35DZ, signal conditioning, microcontroller ATMEGA8535, and a computer. While the software system covers the procces and making on display measurement result based on LabVIEW. Temperature information is displayed in the form of digital, analog and graph in real time. Another adventage of this measurement system is that the temperature data can be stored in file format. Based on data analysis, this instrument has an accuracy rate of 99.4 %, precission of 0.04C, resolution of 0.1C, and sensitivity of 50mV/C, with the range measurement 0 C – 100 C. Keyword : temperature, temperature data acquisition, microcontroller, temperature sensor
ii
PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS
Tesis S2 yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada pengarang dengan mengikuti aturan HAKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin pengarang dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya. Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis harusah seizin Dekan Sekolah Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung.
iii
UCAPAN TERIMA KASIH
Segala puji bagi Allah SWT, yang selalu memberikan rahmat dan hidayah-Nya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian tugas akhir yang berjudul ‘Rancang Bangun Instrumen Akuisisi Data Temperatur Menggunakan IC LM35DZ dan Mikrokontroler ATMEGA8535 Berbasis Perangkat Lunak LabVIEW’. Shalawat dan salam untuk Rasulullah SAW, keluarga, para sahabat serta pengikutnya. Penelitian ini dibuat sebagai salah satu syarat untuk memenuhi persyaratan akademis yang dilakukan oleh setiap mahasiswa Program Studi Magister Pengajaran Fisika sebagai syarat kelulusan Program Pasca Sarjana. Dalam tugas akhir ini, penulis berusaha untuk membuat instrumen akuisisi data temperatur menggunakan sensor temperatur IC LM35DZ dan mikrokontroler ATMEGA8535 dengan perangkat lunak LabVIEW sebagai penampil akuisisi data temperatur melalui komputer’. Penulis sangat menyadari bahwa tanpa bimbingan dan dorongan dari semua pihak, pelaksanaan dan penyusunan tugas akhir ini tidak mungkin dapat terselesaikan tepat pada waktunya. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Dr. Hendro, dan Ibu Dr. Neny Kurniasih, selaku dosen pembimbing atas segala saran, bimbingan dan nasehatnya selama penyusunan proyek akhir. 2. Bapak Daniel Kurnia, Ph.d., dan Bapak Dr. Eng. Alamta Singarimbun, selaku dosen penguji proyek akhir. 3. Ibu. Dr. Siti Nurul Khotimah, selaku ketua Program Studi Magister Pengajaran Fisika. 4. Para Dosen pengajar yang dengan penuh kesabaran dan perhatian membuka wawasan pemikiran penulis melalui berbagai kajian akademik. 5. Ayahanda Andi Saleh, BBA (Alm), dan Ibunda tercinta Azarni Abd. Hamid Al-Idrus, A.Ma.Pd, atas jerih payahnya selalu mendoakan dan memberikan
iv
kasih sayang yang tak ternilai serta mendidik sehingga penulis dapat seperti ini. 6. Adik-adikku Andi Onang, S.Pd, Andi Ardiansyah, S.Sos , dan anakku tercinta Andi Marty Nurhidayat yang selalu memberikan doa dan semangat selama dalam penyelesaian tugas akhir. 7. Pemerintah provinsi Sulawesi Tengah atas bantuan beasiswa yang diterima selama pendidikan program magister ini berlangsung. 8. Kepala SMAN 5 kota Palu atas bantuan dan kesempatan yang telah diberikan untuk mengikuti pendidikan program magister ini. 9. Rekan-rekan seperjuangan pada Program Studi Magister Pengajaran Fisika angkatan 2011, antara lain pak Hery Trisetio, pak Albar, pak Zainuddin, pak Jasirus, pak Safrudin, pak Erwin, pak Bernart, pak Marthen, dan pak Andi Asgar atas kebersamaan dan dukungannya. Akhir kata, penulis berharap tugas akhir ini dapat bermanfaat.
Bandung,
Juni 2013
Arsul Rahman
v
DAFTAR ISI
ABSTRAK ……………………...……………………………………………
i
ABSTRACT ………………………………………………………………….
ii
PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS ……………………………………….
iii
UCAPAN TERIMA KASIH ..……………………………………………….
iv
DAFTAR ISI ……………………………………………………………….
vi
DAFTAR LAMPIRAN ………………………………………………………
ix
DAFTAR GAMBAR ..………………………………………………………
x
DAFTAR TABEL …………………………………………………………… xiii BAB I PENDAHULUAN ……………………………………………………
1
I.1
Latar Belakang ……………………………………………………
2
I.2
Rumusan Masalah ……………………………………………….
2
I.3
Tujuan Penelitian …………………………………………………
2
I.4
Ruang Lingkup Penelitian ………………………………………..
2
I.5
Hipotesis Penelitian ………………………………………………
2
I.6
Metode Penelitian ………………………………………………...
3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA …………………………………………….
4
II.1
Temperatur ……………………………………………………….
4
II.2
Sensor Temperatur ………………………………………………
5
II.3
Mikrokontroler ……………………………………………………
7
II.4
Sejarah Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc Processor) ……………………………….
8
II.5
Mikrokontroler ATMEGA8535 ………………………………….
8
II.6
Sofware CodeVision AVR ……………………………………….
10
II.7
Perangkat Lunak LabVIEW ……………………………………..
11
II.7.1 Pengertian LabVIEW …………………………………………….
11
II.7.2. Lingkungan LabVIEW …………………………………………...
11
II.7.3 Front panel LabVIEW ……………………………………………
12
II.7.4 Block diagram LabVIEW…………………………………………
13
vi
II.7.5 Icon dan connector LabVIEW …………………………..……......
14
II.7.6 Tipe data pemrograman LabVIEW ………………………………
14
II.8
Penguat Operasional Tak Membalik (non inverting)
…………...
14
II.9
Akuisisi Data dengan Komputer ………………………………….
16
BAB III RANCANGAN ALAT ……………………………………..………
18
III.1
Diagram Blok Penelitian …………………………………………
18
III.2
Perancangan Power Supply ……………………………………....
18
III.3
Perancangan Pengkondisi Sinyal (Signal Conditioning) ………….
19
III.4
Sistem Minimum Mikrokontroler ATMEGA8535 ….……………
20
III.4.1 Perancangan program ADC mikrokontroler ATMEGA 8535 …….
21
III.4.2 Perancangan sistem komunikasi serial pada mikrokontroler ATMEGA8535 ………………………………… III.5
22
Perancangan Program Menggunakan Perangkat Lunak LabVIEW ………………………………………………………… 23
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN IV.1
Instrumen Akusisi Data Temperatur Menggunakan Bahasa Pemrograman LABVIEW ……………………………………….. 24
IV.1.1 Blok program komunikasi serial …………………………………
26
IV.1.2 Blok program penampil (display) besaran temperatur …………...
27
IV.1.3 Blok program pengatur batas atas dan batas bawah temperatur ………………………………………………..
28
IV.1.4 Blok program untuk menampilkan temperatur maksimum dan minimum ……………………………………….
29
IV.1.5 Blok program sampling data temperatur………………………….
29
IV.1.6 Blok program untuk menyimpan data temperatur ke dalam format file di komputer …………………………………………..
31
IV.1.7 Blok program penampil data temperatur dalam bentuk tabel ………………………………………………………
33
IV.1.8 Program penampil tanggal dan waktu ……………………………
33
IV.2
Konversi Data Keluaran ADC Mikrokontroler ATMEGA8535 ke Besaran Temperatur ...................................................................
vii
34
IV.3
Karakterisasi Hasil Pengukuran Temperatur ….…………………..
38
IV.4
Karakterisasi Instrumen …………………………………………..
39
IV.4.1 Pengujian ketelitian (accuracy) …………………………………..
39
IV.4.2 Pengujian ketepatan (precission) …………………………………
40
IV.4.3 Pengujian resolusi (resolution) ……………………………………
41
IV.4.4 Pengujian sensitivitas (sensitivity) ……………………………….
42
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ……………………………………..
44
V.1
Kesimpulan ……………………………………………………….
44
V.2
Saran ………………………………………………………………
44
DAFTAR PUSTAKA
viii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A Alat Instrumen Akuisisi Data Temperatur …………………..
46
Lampiran B Data hasil pengukuran keluaran ADC terhadap temperatur keluran sensor LM35DZ ……………………..………………….
47
Lampiran C Data hasil perbandingan temperatur di LabVIEW terhadap temperatur keluaran sensor LM35DZ …………………………..….
50
Lampiran D Data hasil pengukuran resolusi instrumen Akuisisi Data Temperatur ……………………………...…………………....
53
Lampiran E Data hasil pengukuran sensitivitas instrumen Akuisisi Data Temperatur …………………………….….……………….....
55
Lampiran F Program konversi ADC mikrokontroler ATMEGA8535 ……
57
Lampiran G Data sheet IC LM35DZ ……………………………………..
61
Lampiran H Data sheet IC LM358 ………..……………….……………
62
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1 Termometer Galileo …………………………………………..
4
Gambar II.2 Jenis termometer digital ………………………………………
5
Gambar II.3 Sensor temperatur LM35DZ ………………………………….
6
Gambar II.4 Konfigurasi pin ATMEGA8535 ………………………………
9
Gambar II.5 Tampilan Code Vision AVR ………………………………….
10
Gambar II.6 Perangkat lunak bahasa pemrograman LabVIEW 2011 ………
11
Gambar II.7 Tampilan jendela front panel ………………………………….
12
Gambar II.8 Tampilan jendela control palette ……………………………….
12
Gambar II.9 Tampilan simbol control dan indicator di front panel ……………………….………………………………………
13
Gambar II.10 Tampilan jendela Block Diagram ……………………………
13
Gambar II.11 Tampilan functions palette …………………………………..
13
Gambar II.12 Rangkaian penguat tak membalik …………………………...
15
Gambar II.13 Bentuk lain rangkaian penguat tak membalik …………..…..
15
Gambar II.14 Sistem akuisisi data dengan komputer ………………………
16
Gambar III.1. Diagram blok rancangan alat ………………………………..
18
Gambar III.2 Skematik rangkaian power supply …………………………...
18
Gambar III.3. Skematik rangkaian pengkondisi sinyal analog ……………..
19
Gambar III.4 Sistem minimum AVR ATMEGA8535 ………………………
20
Gambar III.5 Diagram alir perancangan program ADC pada mikrokontroler ATMEGA8535 …………………………………………….
21
Gambar III.6 Pengaturan USART pada CodeVision AVR …………………
22
Gambar III.7 Diagram blok perancangan program akuisisi data temperatur menggunakan perangkat lunak LabVIEW ……………………...
23
Gambar IV.1 Program akuisisi data temperatur menggunakan perangkat lunak LabVIEW pada jendela block diagram ………………………………
25
Gambar IV.2. Tampilan program akuisisi data temperatur di front panel ……………………………………………………………….
x
26
Gambar IV.3
Program komunikasi serial pada block diagram …….…….
26
Gambar IV.4
Tampilan program komunikasi serial di front panel ………
27
Gambar IV.5
Tampilan COM USB yang tersedia pada komputer ……….
27
Gambar IV.6
Program indikator besaran temperatur …………….………
27
Gambar IV.7
Tampilan indikator temperatur di front panel
……………
28
Gambar IV.8
Program pengatur batas atas dan batas
bawah temperatur …………………………….…………………………….
28
Gambar IV.9
Tampilan program pengatur batas atas dan batas bawah
temperatur di front panel ……………………………………………………
28
Gambar IV.10 Program untuk menampilkan temperatur maksimum dan minimum
………………………………………………….
29
Gambar IV.11 Tampilan program temperatur maksimum dan minimum di front panel …………………………………………………….
29
Gambar IV.12 Program sampling data temperatur di LabVIEW…………...
30
Gambar IV.13 Tampilan panel Sampling data pada front panel
…………
31
temperatur ke dalam format file di komputer ………………………………
31
Gambar IV.14 Program untuk menyimpan data
Gambar IV.15 Tampilan pengaturan penyimpanan data temperatur di front panel
…………………………………………………..
31
Gambar IV.16 Tampilan Direktori Saving Data ………………………….
32
Gambar IV.17 Tampilan jendela Save As
………………………………..
32
Gambar IV.18 Panel Sampling Data ……………………………………...
32
Gambar IV.19 Program penampil data temperatur dalam bentuk tabel
………….................................................................................. 33
Gambar IV.20 Penampil data temperatur dalam bentuk tabel di front panel
……………………………………………………………..
33
Gambar IV.21 Program LabVIEW untuk menampilkan tanggal dan waktu
……………...…..…………………………………………..
34
Gambar IV.22 Tampilan tanggal dan waktu di front panel ………………..
34
Gambar IV.23 Konversi nilai tegangan masukan ke ADC terhadap skala temperatur …………………….…………………………….
xi
35
Gambar IV.24 Grafik hubungan temperatur keluaran sensor terhadap data keluaran ADC ……………………………………………….
35
Gambar IV.25 Grafik kesalahan mutlak data keluaran ADC terhadap temperatur keluaran sensor LM35DZ ….…………………………………..
37
Gambar IV.26 Grafik kesalahan relatif data keluaran ADC ………………
37
Gambar IV.27 Grafik hubungan antara temperatur di monitor komputer terhadap temperatur keluaran sensor LM35DZ ………………….
38
Gambar IV.28 Grafik kesalahan relatif temperatur di monitor komputer
………………………………………………………….
39
Gambar IV.29 Grafik kesalahan mutlak temperatur di monitor komputer
……………………………………………………….
40
Gambar IV.30 Grafik hubungan data keluaran ADC terhadap nilai temperatur yang ditampilkan di monitor komputer
…………………..
41
Gambar IV.31 Grafik hubungan antara tegangan dengan temperatur …….
42
xii
DAFTAR TABEL
Tabel II.1 Warna kabel pemrograman LabVIEW ………………...……………14
xiii
BAB I PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang Salah satu besaran fisis di alam adalah temperatur. Besaran fisis temperatur sering digunakan dalam percobaan-percobaan baik di bidang ilmu fisika, kimia, biologi dan ilmu lainnya. Salah satu alat pengukur temperatur konvensional adalah termometer batang. Termometer ini memiliki keakuratan yang cukup tinggi dari segi pengukuran sehingga instrumen analog ini membuat keberadaannya dapat dipertahankan dengan baik sampai sekarang. Perkembangan
termometer
terus
berkembang
untuk
memberikan
kemudahan dan ketepatan yang lebih baik bagi penggunanya. Salah satu teknologi alat pengukur temperatur yang biasa digunakan ialah termometer digital dengan penampil LCD (Lyquid Crystal Display). Alat ukur digital ini menggunakan sistem akuisisi data. Sistem akuisisi data merupakan sistem yang menggabungkan perangkat keras dan perangkat lunak untuk melakukan pengukuran fenomena fisik seperti tegangan listrik, arus listrik, temperatur, tekanan, suara, dan lain-lain. Namun jenis termometer digital dengan penampil LCD masih memiliki keterbatasan misalnya data yang ditampilkan
masih dalam bentuk angka
temperatur. Pada termometer digital pengolahan sinyal dari sensor temperatur dilakukan di mikrokontroler kemudian menampilkan hasilnya di LCD. Seiring dengan kemajuan teknologi perangkat keras dan perangkat lunak, sistem akuisisi data temperatur kini beralih menggunakan komputer. Disini Komputer menampilkan hasil olahan dalam bentuk besaran temperatur baik secara digital ataupun analog, dan menampilkan grafik temperatur terhadap waktu melalui layar monitor. Selain itu data temperatur dapat disimpan sehingga dapat dipanggil kembali jika diinginkan pada saat mendatang. Namun perangkat akuisisi data temperatur ini harganya sangat mahal sehingga untuk pengadaan khususnya di tingkat sekolah terkendala oleh biaya. Melalui penelitian penulis mencoba untuk membuat suatu perangkat sistem akuisisi data temperatur yang presisi dan akurat dengan menggunakan IC
1
LM35DZ, mikrokontroler ATMEGA8535 serta perangkat lunak LabVIEW. Diharapkan hasil dari penelitian ini dapat berguna untuk kegiatan-kegiatan eksperimen di sekolah. I.2 Rumusan Masalah Masalah yang akan dipecahkan dalam penelitian ini adalah bagaimana membuat instrumen akuisisi data temperatur menggunakan IC LM35 dan mikrokontroler ATMEGA8535 berbasis perangkat lunak LabVIEW yang presisi dan akurat. I.3 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah : a. Membuat instrument akuisisi data temperatur menggunakan IC LM35 dan mikrokontroler ATMEGA8535 berbasis perangkat lunak LabVIEW. b. Mengetahui karakteristik instrumen akuisisi data temperatur yang dibuat. c. Sebagai sarana pembelajaran bagi mahasiswa program studi pengajaran fisika khususnya mengenai sistem pengukuran (measurement system) menggunakan perangkat lunak LabVIEW I.4 Ruang Lingkup Penelitian Ruang lingkup penelitian yang akan dilakukan dalam pembuatan akuisisi data temperatur ini antara lain : 1. Membuat rangkaian power supply, 2. Membuat rangkaian pengkondisi sinyal, 3. Membuat program bahasa C pada mikrokontroler, 4. Membuat program untuk mengolah dan menampilkan temperatur di komputer menggunakan LabVIEW .
I.5 Hipotesis Penelitian Instrumen akuisisi data temperatur menggunakan IC LM35DZ dan mikrokontroler ATMEGA8535 berbasis perangkat lunak LabVIEW, dapat dibuat secara presisi dan akurat.
2
I.6 Metode Penelitian Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah : 1.
Studi kepustakaan yaitu melakukan kajian dari perpustakaan, internet, dan buku-buku literatur untuk membuat instrumen akuisisi data temperatur.
2.
Melakukan pembuatan perangkat keras dan perangkat lunak
3.
Melakukan eksperimen, kalibrasi alat, pengambilan data, analisis data, sehingga dapat diambil suatu kesimpulan.
3
II.1 Temperatur Temperatur adalah besaran yang menyatakan tingkat panas atau dinginnya suatu benda. Perpindahan panas dapat terjadi karena adanya beda temperatur antara dua bagian benda. Panas akan mengalir dari benda bertemperatur tinggi ke benda yang bertemperatur rendah akibat adanya pergerakan molekul yang saling berinteraksi melalui tumbukan [1]. Untuk mengetahui temperatur suatu benda-benda panas dan benda-benda dingin digunakan alat pengukur temperatur disebut dengan termometer. Alat pengukur temperatur pertama kali dibuat Galileo pada tahun 1953. Prinsip kerja alat ukur Galileo adalah adalah berdasarkan perbedaan massa jenis [2].
Gambar II.1 Termometer Galileo Alat tersebut berupa tabung yang berisi cairan yang dilengkapi dengan labu-labu yang berisi cairan berwarna dengan massa jenis yang berbeda-beda. Labu-labu tersebut bebas bergerak di dalam tabung untuk mendapatkan posisi sesuai dengan massa jenis. Labu yang berisi zat cair dengan massa jenis kecil akan menempati posisi atas dan labu yang memiliki massa jenis besar akan menempati posisi di bawah. Jika temperatur naik massa jenis zat cair akan menurun, gaya Archimedes pada labu-labu turun sehingga labu yang tadinya terapung akan tenggelam. Keadaan posisi labu-labu menunjukkan letak skala temperature temperatur
Galileo. Namun termometer buatan Galileo ini tidak
akurat karena tidak menghitung perubahan tekanan udara, Namun alat ini merupakan pelopor perkembangan alat-alat ukur temperatur canggih.
4
Termometer yang akurat berhasil dibuat pada dua abad sesudahnya oleh Daniel Gabriel Fahrenheit. Alat ini diciptakan dengan menggunakan cairan merkuri (air raksa), sehingga biasa disebut termometer raksa. Prinsip kerja termometer raksa adalah terjadinya pemuaian, dimana ketika temperatur naik maka air raksa memuai, dan sebaliknya air raksa menjadi menyusut. Fahrenheit membuat tabung kaca berisi benang air raksa yang sangat tipis. Ia memilih air raksa karena sifatnya menarik, mengkilap, dan mudah dilihat sewaktu naik dan turun. Termometer ini dianggap tepat ukurannya karena itu sampai saat ini skala Fahrenheit masih umum dipakai khususnya di negara-negara barat. Perkembangan
termometer
terus
berkembang
untuk
memberikan
kemudahan dan ketepatan yang lebih baik bagi penggunanya. Teknologi terbaru alat pengukur temperatur akhir-akhir ini ialah menggunakan termometer digital. Penggunaan termometer digital ini lebih aman, tidak mudah pecah, akurat, dan mudah membaca skalanya. Salah satu thermometer digital yang digunakan di laboratorium ditampilkan pada gambar II.2.
Gambar II.2 Jenis termometer digital II.2 Sensor Temperatur Sensor merupakan suatu alat yang dapat menerima sinyal atau rangsangan dan mengubahnya menjadi besaran listrik sehingga dapat dianalisa dalam rangkaian listrik tertentu. Rangsangan ini berasal dari lingkungan atau berada di luar sistem sensor. Rangsangan ini dapat berupa besaran-besaran fisika. Dalam pengertian secara umum sensor merupakan pengubah besaran non-elektrik ke besaran elektrik [3]. Salah satu sensor yang digunakan untuk mengukur temperatur adalah IC LM35. Sensor temperatur LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki
5
fungsi untuk mengubah besaran temperatur menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. IC LM35 biasanya memiliki banyak variasi jenis tergantung range temperature yang akan digunakan seperti : 1. LM35DZ memiliki jangkauan temperatur -55oC sampai dengan 150oC. 2. LM35CA/C memiliki jangakauan temperatur -40 sampai dengan 100 oC. Adapun sensor temperatur yang digunakan dalam penelitian ini berjenis LM35DZ yang diproduksi oleh National Semiconductor. Kelebihan dari IC LM35DZ ini adalah diperolehnya jangkauan pengukuran yang luas dan kemudahan dalam kalibrasinya (peneraannya). Berikut ini adalah kelebihan dari sensor temperatur LM35DZ : 1. Memiliki sensitivitas temperatur, dengan faktor skala linear antara tegangan dan temperatur 10 mV/oC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam Celcius. 2. Memiliki jangkauan maksimal operasi temperatur antara -55 oC sampai +150 oC. 3. Beroperasi pada tegangan 4 volt sampai 30 volt. 4. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 A. 5. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 oC pada udara diam. 6. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA. 7. Rangkaiannya tidak rumit [4]. Bentuk fisik komponennya dapat dilihat seperti pada Gambar II.3.
(b) (a) Gambar II.3 Sensor temperatur LM35DZ (a) Tampilan fisik sensor temperatur LM35DZ (b) Diagram skematik kaki LM35DZ Gambar II.3 (b) menunjukkan sensor temperatur LM35DZ memiliki tiga kaki yang memiliki fungsi masing-masing. Dimulai dari sebelah kanan ke kiri, pin satu berfungsi sebagai sumber tegangan masukan. Tegangan masukan yang masih dapat diterima adalah 4 volt sampai 30 volt. Pin dua berfungsi sebagai tegangan
6
keluaran Vo dengan jangkauan kerja 0 volt sampai 1 volt untuk temperatur 0 oC – 100 oC sedangkan pin tiga sebagai ground. II.3 Mikrokontroler Mikrokontroler adalah sebuah sistem mikroprosesor yang di dalamnya sudah terdapat CPU, ROM, RAM, I/O, clock, dan peralatan internal lainnya yang sudah saling terhubung dan terorganisasi (teralamati) dengan baik. Oleh pabrik permbuatnya mikrokontroler ini dikemas dalam satu chip yang siap pakai. Mikrokontroler dapat diprogram melalui ROM sesuai dengan standar yang dikeluarkan oleh pabrik [5]. Mikrokontroler dapat dianalogikan dengan sebuah sistem komputer yang dikemas dalam sebuah chip. Mikrokontroler dan mikroprosesor dapat dibedakan berdasarkan arsitektur perangkat keras serta aplikasinya. Mikroprosesor yang terdapat di dalam di dalam sistem komputer disebut juga Central Processing Unit (CPU). Mikroprosesor di dalam sistem komputer masih memerlukan tambahan unit yang lain seperti RAM dan ROM dan sebagainya. Sedangkan pada mikrokontroler, CPU, ROM, RAM, dan unit penunjang lainnya telah terintegrasi dalam satu buah chip. Perbedaan yang utama adalah besarnya kapasitas memori (RAM) komputer lebih besar dibandingkan dengan mikrokontroler. Mikrokontroler digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik yang menekankan efisiensi dan efektivitas biaya. Secara harfiah bisa disebut “pengendali kecil” dimana sebuah sistem elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapat direduksi dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini. Dengan penggunaan mikrokontroler ini maka : 1. Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas, 2. Rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar dari Sistem adalah perangkat lunak yang mudah domodifikasi, 3. Pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang kompak.
Namun demikian, mikrokontroler tidak sepenuhnya bisa mereduksi komponen IC TTL dan CMOS yang seringkali masih diperlukan untuk aplikasi
7
kecepatan tinggi atau sekedar menambah jumlah saluran masukan dan keluaran (I/O) [6]. II.4 Sejarah Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc Processor) Teknologi mikroprosesor telah mengalami perkembangan yang sama dengan teknologi mikrokontroler. Salah
satu perusahaan yang memproduksi
mikrokontroler yaitu ATMEL Corp. Awalnya ATMEL memproduksi chip mikrokontroler berjenis MCS (AT89C51, AT89S51, dan AT89S52). Setelah mengalami perkembangan, teknologi mikrokontroler mengalami peningkatan yang terjadi pada kisaran tahun 1996 / 1998 yang mana ATMEL mengeluarkan AVR (Alf and Vegard’s Risc Processor) yang menggunakan teknologi RISC (Reduce Instruction Set Computer). Mikrokontroler AVR ini memiliki keunggulan lebih banyak dibandingkan pendahulunya yaitu mikrokontroler jenis MCS. Mikrokontroler jenis MCS memiliki kecepatan frekuensi kerja 1/12 kali frekuensi osilator yang digunakan, sedangkan pada kecepatan frekuensi kerja AVR sama dengan kecepatan frekuensi kerja osilator yang digunakan. Jadi apabila menggunakan frekuensi osilator yang sama, maka AVR mempunyai kecepatan 12 kali lebih cepat dibandingkan dengan MCS [4]. Untuk memenuhi kebutuhan aplikasi yang beraneka ragam, ATMEL memproduksi bermacam-macam seri AVR. Namun secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi tiga kelas, yaitu kelas tiny, kelas mega, dan kelas khusus. Mikrokontroler kelas mega yang biasanya ada di pasaran adalah ATMEGA8, ATMEGA16, ATMEGA32, ATMEGA163, ATMEGA323, dan ATMEGA8535, dan lain-lain. II.5 Mikrokontroler ATMEGA8535 Pada penelitian ini digunakan mikrokontroler AVR seri ATMEGA8535. Keistimewaan dari mikrokontroler ini memiliki : 1. 8 bit AVR berbasis RISC dengan performa tinggi dan konsumsi daya rendah. 2. kecepatan maksimal 16 MHz. 3. memori : a. 8 KB Flash
8
b. 512 byte SRAM c. 512 byte EEPROM 4. timer/Counter : a. 2 buah 8 bit timer/counter dengan prescaller terpisah b. 1 buah 16 bit timer/counter dengan prescaller yang terpisah yang dapat digunakan untuk mode compare, dan mode capture. c. 4 saluran PWM 5. terintegrasi dengan ADC 10 bit, 8 terminal 6. analog comparator dalam chip 7. serial UART terprogram 8. antarmuka serial SPI master/slave 9. sumber interupsi internal dan eksternal 10. 6 pilihan sleep mode untuk penghematan daya listrik 11. saluran I/O sebanyak 32 buah yaitu port A, B, C, dan D [6].
Gambar II.4 Konfigurasi pin ATMEGA8535
Penjelasan dari masing-masing pin dari Gambar II.4 di atas adalah sebagai berikut : a. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya. b. GND merupakan pin ground
9
c. Port A (PA7….PA0) merupakan terminal masukan analog A/D converter. Port ini juga berfungsi sebagai port I/O 8 bit dua arah (bidirectional), jika A/D converter tidak diaktifkan. d. Port B (PB7….PB0) merupakan port I/O 8 bit dua arah (bidirectional) dengan resistor pull-up internal. Port B juga dapat berfungsi sebagai terminal khusus yaitu Timer/Counter, komparator analog, dan SPI. e. Port C (PC7….PC0) merupakan port I/O 8 bit dua arah (bidirectional) dengan resistor pull-up internal. Port C juga dapat berfungsi sebagai terminal khusus yaitu komparator analog dan Timer Oscilator. f. Port D (PD7….PD0) adalah merupakan port I/O 8 bit dua arah (bidirectional) dengan resistor pull-up internal. Port D juga dapat berfungsi sebagai terminal khusus yaitu komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial. g. Reset merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler. h. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal. i. AVCC merupakan pin masukan tegangan referensi untuk ADC. j. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC. II.6 Sofware CodeVision AVR CodeVision AVR (CV AVR) compiler merupakan compiler bahasa C untuk AVR. CV AVR ini berfugsi untuk membuat program yang akan ditanamkan ke dalam chip mikrokontroler seri AVR. CodeVision AVR dapat berjalan pada sistem operasi windows 9x, Me, NT, 2000, dan XP. Selain itu Sofware
CV AVR ini dapat mengimplementasikan hampir semua instruksi
bahasa C yang sesuai dengan arsitektur AVR . Tampilan front panel dari CV AVR dapat dilihat seperti pada Gambar II.5.
Gambar II.5 Tampilan CodeVision AVR 10
II.7 Perangkat Lunak LabVIEW II.7.1 Pengertian LabVIEW LabVIEW atau Laboratory Virtual Instrumen Engineering Workbench merupakan perangkat lunak yang diproduksi oleh perusahaan National Instrument. Perangkat lunak LabVIEW dikenal sebagai salah satu instrumen virtual terbaik di dunia. Pemrograman LabVIEW tidak menggunakan basis teks seperti pada Visual Basic
atau
pemrograman
Delphi grafik
melainkan ini
menggunakan
dapat
dibuat
grafik.
aplikasi
Dengan akuisisi
memakai data
dan
instrumenasi/kontrol menjadi lebih mudah dan cepat. LabVIEW dapat digunakan secara intensif untuk berbagai aplikasi, industri, telekomunikasi, manufaktur, otomotif, semikonduktor, biomedika, luar angkasa, elektronika. Aplikasi pada bidang ini mencakup semua tahap seperti penelitian dan pengembangan, teknik dan validasi, manufaktur, pengujian, dan layanan [7]. LabVIEW menggunakan pemrograman aliran data (data flow), dimana aliran data dari node pada blok diagram akan menentukan perintah eksekusi berdasarkan VI (Virtual Instrument). VI adalah program LabVIEW yang menirukan instrumen sebenarnya dalam bentuk simbol-simbol. II.7.2 Lingkungan LabVIEW Lingkungan LabVIEW terdiri atas tiga bagian utama yaitu front panel, block diagram, dan icon atau connector. Pada penelitian ini digunakan LabVIEW versi 2011 yang tampilannya dapat dilihat pada Gambar II.6.
Gambar II.6 Perangkat lunak bahasa pemrograman LabVIEW 2011
11
II.7.3 Front panel LabVIEW Front panel adalah window yang menjadi tempat bagi pemakai untuk bernteraksi dengan program. Objek-objek yang ditempatkan pada front panel adalah control dan indicator. Tampilan dari front panel ditampilkan pada Gambar II.7.
Gambar II.7 Tampilan jendela front panel Pada LabVIEW, pengguna pertama kali membuat user front panel dengan menggunakan program control dan indicator yang terdapat pada jendela control pallete. Untuk mengaktifkan jendela control pallete dilakukan dengan mengklik menu view >> control palette atau klik kanan pada front panel. Tampilan jendela control palette ditunjukkan pada Gambar II.8.
Gambar II.8 Tampilan jendela control palette Control yang dimaksud di sini
adalah berupa tampilan knobs, push
buttons, dial dan peralatan input lainnya. Sedangkan yang dimaksud dengan indicator adalah chart, LED dan peralatan display lainnya. Program yang dibuat di front panel dapat dikembangkan dengan menggabungkan program control dan indicator. Control berfungsi untuk menyalurkan data ke dalam VI, sedangkan
12
indicator berfungsi untuk menampilkan data yang telah diolah . Contoh simbol dari program control dan indicator pada front panel ditunjukkan pada Gambar II.9
Gambar II.9 Tampilan simbol control dan indicator di front panel II.7.4 Block diagram LabVIEW Block diagram adalah jendela tempat untuk menuliskan perintah dan fungsi. Perintah dan fungsi terdapat source code yang berupa simbol-simbol, node, dan garis. Garis berfungsi sebagai aliran data untuk mengeksekusi program, termasuk program dari front panel.
Gambar II.10 Tampilan jendela Block Diagram Dalam membangun sebuah block diagram digunakan jendela yang disebut functions palette. Untuk menampilkan functions palette dilakukan dengan mengklik menu view >> functions palette, atau klik kanan di lembar kerja block diagram. Jendela dari functions palette ditunjukkan pada Gambar II.11.
Gambar II.11 Tampilan functions palette 13
II.7.5 Icon dan connector LabVIEW Setelah merancang VI pada
front panel dan block diagram, maka
selanjutnya merancang suatu VI lain yang disebut dengan subVI. Sub VI adalah gabungan dari beberapa program yang diidentifikasikan dalam bentuk ikon. Ikon sub VI
memiliki terminal sambungan (connector). Sub VI berguna untuk
meringkas kode program sehingga terlihat sederhana.
II.7.6 Tipe data pemrograman LabVIEW Dalam membuat suatu aplikasi VI, harus diperhatikan tipe data setiap simbol agar aliran data dapat berjalan tanpa kesalahan. Tipe data dari sebuah simbol dapat diketahui menurut warna node atau warna kabel (wire) ketika dihubungkan ke simbol lainnya.
Tabel II.1 Warna kabel pada pemrograman LabVIEW Tipe Data Floating point Integer Time stamp Boolean String Dynamic data Waveform Path Array, cluster
Warna Node/Wire Oranye Biru Coklat tua Hijau muda Merah muda Biru tua Oranye tebal, hijau muda tebal Hijau tua Tergantung elemen
Keterangan Float, double, precission Byte,word, long, unsigned Indikasi waktu True, False Teks Sinyal dinamis Gelombang kontinu, gelombang digital Direktori Kumpulan data
II.8 Penguat Operasional Tak Membalik (Non Inverting) Penguat operasional (Op Amp) adalah suatu piranti berbentuk rangkaian terintegrasi yang cukup rumit, karena tersusun dari komponen transistor, resistor, dioda, dan kapasitor, yang kesemuanya terangkai dalam satu chip. Komponen chip penguat operasional memiliki banyak jenis di pasaran misalnya LM741, CA3140, LM324, LM358, dan lain-lain. Penguat operasional dalam suatu rangkaian digunakan untuk menghasilkan penguatan terhadap isyarat masukan. Secara umum rangkaian yang digunakan untuk penguat operasional ada dua jenis
14
yaitu rangkaian inverting (membalik) dan rangkaian non inverting (tak membalik). Dalam penelitian digunakan rangkaian non inverting. Ciri rangkaian non inverting ialah isyarat keluarannya memiliki fasa yang sama dengan masukannya. Pada penguat tak membalik, isyarat dihubungkan dengan masukan tak membalik (+) pada opamp. Balikan R2 dan R1 tetap dipasang pada masukan membalik agar membentuk balikan negatif [8]. Penguat tak membalik sering dilukiskan seperti pada gambar II.12 atau II.13 berikut : R2 R1 + vi
vo
Gambar II.12 Rangkaian penguat tak membalik
+ -
R2
vi
vo R1
Gambar II.13 Bentuk lain rangkaian penguat tak membalik
Penguatan dari penguat tak membalik dapat
diketahui dengan menganalisis
rangkaian pada Gambar II.13 dengan menganggap bahwa penguatan lingkar terbuka Av,lb = . Karena masukan tak membalik berada pada keadaan hubung singkat maya, maka vb = vi. Oleh kerena itu dapat dituliskan :
= =
+ +
… … … … … … … … … … … … … … … … … (II. 1) 15
sehingga penguatan lingkar tertutup untuk penguat tak membalik adalah
,
,
=1+
… … … … … … … … … … … … . … … … (II. 2)
ini disebut penguatan lingkar tertutup karena penguatan ini diperoleh dari
rangkaian dengan umpan balik. Penguatan lingkar tertutup dan lingkar terbuka sangat besar nilainya namun ketidakpastiannya juga besar. Sedangkan pada penguatan lingkar tertutup lebih kecil, namun nilainya dapat dikendalikan dengan lebih cermat. Ketelitiannya tergantung dari kualitas resistor yang dipergunakan. Jadi dengan membuat umpan balik dapat diperoleh gain yang lebih kecil tetapi dengan ketelitian yang lebih baik [9]. II.9 Akuisisi Data dengan Komputer Akuisisi data dalam bahasa inggris disebut Data Acquisition atau disingkat DAQ yang merupakan proses otomatis dalam mengimpor data dari satu atau lebih sensor atau transduser secara langsung ke sistem komputer [9]. Sebuah sistem akuisisi data terdiri dari sensor, perangkat keras akusisi data, dan sebuah komputer. Dibandingkan dengan sistem pengukuran konvensional, sistem akuisisi data berbasis komputer memanfaatkan pemrosesan daya (processing power), produktivitas, tampilan, dan kemampuan konektivitas komputer yang lebih unggul, fleksibel, serta mnjadi solusi pengukuran dengan biaya yang efektif [10]. Model sistem akuisisi data dengan komputer dapat dilihat pada Gambar II.14.
Gambar II.14 Sistem akuisisi data dengan komputer Dari
gambar
IV.14
menunjukkan, mula-mula sensor
melakukan
pengukuran berbagai fenomena fisik, seperti suhu ruangan, intensitas sumber cahaya, atau gaya yang diterapkan pada suatu objek. Hasil pengukuran sensor diubah menjadi menjadi sinyal listrik. Sinyal listrik keluaran dari sensor masih bersifat analog. Sinyal tersebut dapat berupa tegangan, arus, resistansi, atau 16
parameter listrik yang lain yang berubah-ubah terhadap waktu. Jadi sinyal analog bergantung pada jenis sensor yang digunakan. Perangkat keras akuisisi data bertindak sebagai antarmuka antara komputer dan sinyal sensor. Fungsi utamanya adalah untuk mendigitalkan sinyal analog. Perangkat akuisisi data memiliki tiga komponen utama yaitu rangkaian pengkondisi sinyal (signal conditioning), pengkonversi sinyal analog ke digital (ADC), dan bus komputer. Signal conditioning berfungsi untuk mengatur jangkauan sinyal keluaran sensor agar dapat menghasilkan sinyal yang akurat dan aman ketika dibaca oleh perangkat akuisisi data. Beberapa sensor memerlukan rangkaian signal conditioning ini. Komputer
yang
terprogram
aplikasi
LabVIEW
berfungsi
untuk
mengontrol operasi dari perangkat akuisisi data, melakukan proses pengolahan, visualisasi, menyimpan data hasil pengukuran, memfasilitasi interaksi antara komputer dan pengguna.
17
BAB III RANCANGAN ALAT
III.1 Diagram Blok Penelitian Diagram
blok
dari
penelitian
ini
ditampilkan
seperti
pada
Gambar III.1 berikut : Sensor temperatur
Pengkondisi Sinyal
Mikrokontroler ATmega 8535
Komputer (Prog. LABView)
Gambar III.1 Diagram blok rancangan alat Gambar III.1 dapat dijelaskan sebagai berikut : Sensor temperatur berfungsi untuk mengubah besaran fisik temperatur menjadi sinyal analog. Sensor temperatur yang akan digunakan dalam penelitian ini ialah IC LM35DZ. Mula-mula sinyal dari sensor temperatur masuk ke rangkaian pengkondisi sinyal. Rangkaian pengkondisi sinyal berfungsi untuk menguatkan sinyal keluaran dari sensor temperatur. Sinyal keluaran dari rangkaian pengkondisi kemudian masuk ke mikrokontroler ATMEGA8535. Mikrokontroler ATMEGA8535 yang telah terintergrasi dengan rangkaian ADC mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital. Selanjutnya sinyal sinyal digital tersebut diolah dan ditampilkan oleh komputer menggunakan perangkat lunak LabVIEW. III.2 Perancangan Power Supply Power supply dalam rancangan ini berfungsi untuk menyuplai energi listrik bagi sensor temperatur, pengkondisi sinyal, dan mikrokontroler. Skema rancangan rangkaian power supply seperti ditunjukkan oleh Gambar III.2. Vreg IN
OUT
vo
AC 100 F
100 pF
Gambar III.2 Skematik rangkaian power supply
18
Pada Gambar III.2 digunakan komponen IC regulator tegangan LM7812 yang berfungsi agar keluaran yang dihasilkan oleh power supply menjadi stabil sebesar 12 volt.
III.3 Perancangan Pengkondisi Sinyal (Signal Conditioning) Perancangan pengkondisi sinyal dalam penelitian ini menggunakan rangkaian penguat non inverting. Skematik rangkaiannya adalah sebagai berikut :
VCC
VCC
1K5
1 2 3
8
10K
3
+
2 -
LM35
LM358
1
OUT
4 R2 =10K
150K 150K 300 nF
R1 = 2K
0,1 F
Gambar III.3 Skematik rangkaian pengkondisi sinyal analog
Pada Gambar III.3 diatas mempelihatkan keluaran sinyal analog dari sensor temperatur LM35DZ menjadi input bagi penguat IC LM35DZ8. Besar penguatan yang dihasilkan diatur melalui resistor R2. Oleh karena rangkaian penguat yang digunakan adalah non inverting maka besar penguatan maksimumnya adalah :
= 1+
= 1+
10 2
=6
Dalam penelitian ini penguatan tegangan bergantung pada batas tegangan masukan maksimum ADC mikrokontroler ATMEGA8535 sebesar 5 volt. Penguatan sinyal analog LM35DZ sangat diperlukan agar sinyal keluaran sensor temperatur yang lemah dapat diperkuat sehingga kemampuan sensitivitas sensor untuk mengindra perubahan temperatur menjadi lebih baik.
19
III.4 Sistem Minimum Mikrokontroler ATMEGA8535 Dalam perancangan sistem minimum ini digunakan sistem minimum kit DI-Smart AVR System yang diproduksi oleh Depok Instruments. Tipe chip mikrokontroler yang digunakan pada kit ini ialah AVR ATMEGA8535 yang diproduksi oleh ATMEL Corp. Pemilihan chip ini dilakukan oleh karena kemampuannya dalam mengeksekusi program relatif lebih cepat. Selain itu chip mikrokontroler ini telah terintegrasi ADC (Analog to Digital Converter).
Gambar III.4 Sistem minimum AVR ATMEGA8535 Spesifikasi dari sistem minimum ini adalah sebagai berikut : 1.
Menggunakan mikrokontroler AVR ATMEGA8535 sebagai komponen utama.
2.
Dapat digunakan untuk jenis AVR ATMEGA8535(L), ATMEGA16(L), ATMEGA32(L), ATMEGA163(L), ATMEGA323(L).
3.
Koneksi ADC sudah disiapkan (port A.0….A.7) sehingga sistem sudah siap untuk menerima input sinyal analog.
4.
Menggunakan XTAL = 11,059200 MHz, dengan error = 0 % pada saat komunikasi
serial,
dengan
kecepatan
maksimal
230400
BPS
jika
menggunakan IC antar muka yang tepat. 5.
Menggunakan IC USB to serial TTL sehingga dapat berkomunikasi langsung dengan komputer / laptop melalui port USB.
6. Telah terintegrasi rangkaian downloader ISP yang dapat diakses via port USB dan dapat pula diakses langsung menggunakan CodeVision AVR. 7. Dilengkapi array led pada port C, dan push-on pada port D.2 dan port D3 sehingga cocok untuk latihan atau pengecekan program.
20
III.4.1 Perancangan Program ADC Mikrokontroler ATMEGA 8535 Untuk membuat program mikrokontroler digunakan perangkat lunak CodeVision AVR sebagai editor textnya. Editor text pada perangkat lunak CodeVision AVR ini menggunakan bahasa C. Program yang dibuat berfungsi agar mikrokontroler dapat mengontrol rangkaian ADC serta mengirimkan data hasil konversi ke komputer. Diagram alir pada pemrograman mikrokontroler ini dapat ditunjukkan pada Gambar III.5.
Mulai Inisialisasi Baca Sensor Temperatur Konversi oleh ADC
Konversi ADC Selesai ?
Tidak
Ya Kirim Data ADC ke komputer (Labview) Selesai
Gambar III.5 Diagram alir perancangan program ADC pada mikrokontroler ATMEGA8535 Penjelasan diagram alir pada Gambar III.5 adalah sebagai berikut : 1. Inisialisasi yaitu meliputi proses pengkondisian memori, pengkondisian port mikrokontroler,
pengaturan
interupsi,
pengaturan
peripheral
internal
mikrokontroler lainnya[1]. 2. Proses
baca
sensor
temperatur
yaitu
mengubah
fenomena
(temperatur)menjadi tegangan listrik. Sinyal yang berupa tegangan
fisik listrik
dimasukkan ke pin ADC (pin A.0) dari chip mikrokontroler. Selanjutnya
21
ADC mengkonversi sinyal analog menjadi sinyal digital. Proses konversi ini dikendalikan oleh program berikut : sensor = read_adc(0); 3. Jika proses konversi selesai tahap selanjutnya adalah mikrokontroler mengirim data hasil konversi ke komputer. Sintaks program yang digunakan adalah : printf("%d\n\r",sensor);
III.4.2 Perancangan Sistem Komunikasi Serial Pada Mikrokontroler ATMEGA8535 Agar data yang dikirimkan mikrokontroler ATMEGA8535 dapat diterima oleh program LabVIEW di komputer, maka parameter komunikasi serial pada mikrokontroler harus diatur. Pengaturan ini dilakukan dengam cara mengaktifkan fungsi USART (Universal Synchronous and Asynchronous Serial) mikrokontroler melalui perangkat lunak CodeVision AVR seperti terlihat pada gambar III.6. Pada Gambar III.6 fungsi USART mikrokontroler diaktifkan dengan cara memberi centang pada kotak Receiver, Transmitter, dan memilih mode Asynchron. Dalam mode Asynchron dilakukan pengaturan jumlah bit data, parity, panjang stop bit, dan penentuan baudrate.
Gambar III.6 Pengaturan USART pada CodeVision AVR
22
III.5 Perancangan Program Menggunakan Perangkat Lunak LabVIEW Secara lengkapnya, program yang akan dibuat menggunakan perangkat lunak LabVIEW ditampilkan seperti gambar di bawah.
Program komunikasi serial Program konversi sinyal tipe string ke desimal
Program konversi ADC ke temperatur
Program indikator temperatur Termometer analog analog
Grafik suhu vs waktu
Program control
Termometer digital
simpan data
Direktori
Interval Sampling
penyimpanan data
temperatur maks & min
Long time sampling
Gambar III.7 Diagram blok perancangan program akuisisi data temperatur menggunakan perangkat lunak LabVIEW
23
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
IV.1. Intrumen
Akuisisi
Data
Temperatur
Menggunakan
Bahasa
Pemrograman LabVIEW Hasil yang diperoleh dalam penelitian ini adalah suatu instrumen akuisisi data temperatur dengan komputer yang terprogram perangkat lunak LabVIEW. Instrumen ini memiliki fungsi memberikan informasi tentang parameter-parameter temperatur dari suatu objek yang diukur. Informasi dari parameter temperatur yang
dapat diperoleh antara lain : besaran temperatur, grafik perubahan
temperatur terhadap waktu secara real time, informasi waktu terjadinya temperatur maksimum dan minimum. Selain itu, instrumen ini memiliki fungsi lain yaitu dapat melakukan pengambilan data temperatur secara sampling dan melakukan penyimpanan data ke dalam file di komputer. Agar program perangkat lunak LabVIEW dalam penelitian dapat berjalan dengan baik maka digunakan komputer yang memiliki spesifikasi minimum persyaratan sebagaimana yang telah ditentukan oleh National Instruments untuk sistem operasi Windows adalah sebagai berikut :
a. Processor Core i3 b. Resolusi layar monitor 1366 x 768 pixels. c. RAM (Random Acces Memory) 4 GB. d. Tersedia ruang harddisk 3,67 GB. e. Sistem operasi : Windows XP SP3 (32-bit [12].
Berdasarkan diagram blok rancangan program instrumen akuisisi data temperatur menggunakan perangkat lunak LabVIEW pada Gambar III.7, maka diperoleh hasil pemrograman seperti ditunjukkan pada Gambar IV.1.
24
Gambar IV.1 Program akuisisi data
temperatur menggunakan
perangkat lunak LabVIEW pada jendela block diagram 25
Bentuk tampilannya di jendela front panel ditunjukkan pada Gambar IV.2 berikut.
Gambar IV.2 Tampilan program akuisisi data temperatur di front panel Instrumen pada Gambar IV.2 dibuat dari beberapa blok program yang memiliki fungsi masing-masing. Blok program tersebut antara lain : IV.1.1 Blok program komunikasi serial Program komunikasi serial bertujuan untuk membuka komunikasi data dengan mikrokontroler. Pada LabVIEW bentuk programnya terlihat pada gambar IV.3.
Gambar IV.3 Program komunikasi serial pada block diagram Representasi program pada Gambar IV.3 terlihat pada front panel seperti pada Gambar IV.4. 26
Gambar IV.4 Tampilan program komunikasi serial di front panel Pengaturan komunikasi serial pada front panel LabVIEW dilakukan dengan langkah-langkah seperti dijelaskan melalui Gambar IV.5 berikut yaitu pertama : memilih COM USB yang digunakan untuk komunikasi serial melalui tab VISA Resource name
Gambar IV.5 Tampilan COM USB yang tersedia pada komputer kedua : Memasukkan nilai baudrate, parity, dan stop bits
sesuai dengan
pengaturan komunikasi serial pada mikrokontroler dengan menekan tombol kontrol .
IV.1.2 Blok program penampil (display) besaran temperatur Untuk menampilkan indikator besaran temperatur. maka dibuat program seperti pada Gambar IV.6.
Gambar IV.6 Program indikator besaran temperatur Dari Gambar IV.6 terlihat besaran temperatur ditampilkan dalam bentuk indikator analog, digital dan grafik secara real time. Hasil representasi program ini ditunjukkan pada Gambar IV.7.
27
(a)
(c)
(b)
Gambar IV.7 tampilan indikator temperatur di front panel (a) Analog, (b) Digital, (c) Grafik temperatur terhadap waktu
Pada Gambar IV.7 terlihat besaran temperatur hasil olahan formulasi node masuk ke program format into string. Program format into string ini akan memformat jumlah karakter di belakang koma sebanyak satu karakter. Hal ini karena resolusi instrumen yang dibuat sebesar 0,1 oC.
IV.1.3 Blok program pengatur batas atas dan batas bawah temperatur Blok program ini berfungsi untuk memberikan kemudahan bagi pengguna dalam menetapkan batas atas dan batas bawah temperatur ketika melakukan pengukuran. Jika temperatur melewati batas yang ditentukan maka alarm (lampu LED) akan menyala. Bentuk pogramnya ditunjukkan pada Gambar IV.8.
Gambar IV.8 Program pengatur batas atas dan batas bawah temperatur Representasi dari program pada Gambar IV.8 ini terlihat pada Gambar IV.9.
Gambar IV.9 Tampilan program pengatur batas atas dan batas bawah temperatur di front panel
28
IV.1.4
Blok
program
untuk
menampilkan
temperatur
maksimum
dan minimum Program ini yang ditunjukkan pada Gambar IV.10 berfungsi agar pengguna dapat mengetahui besaran temperatur maksimum dan minimum terhadap suatu pengukuran temperatur beserta waktunya.
Gambar IV.10 Program untuk menampilkan temperatur maksimum dan minimum Pada front panel tampilan program Gambar IV.10 terlihat seperti pada Gambar IV.11.
Gambar IV.11 Tampilan program temperatur maksimum dan minimum di front panel IV.1.5 Blok program sampling data temperatur Blok ini terdiri atas dua bagian yaitu blok program untuk Interval Sampling dan blok program untuk Long Time Sampling. Blok program Interval Sampling berfungsi untuk menentukan interval pengambilan data dengan pilihan detik, menit atau jam. Sedangkan program Long Time Sampling berguna untuk menentukan waktu berakhirnya pencatatan data temperatur. Bentuk programnya dapat dilihat pada Gambar IV.12. 29
Gambar IV.12 Program sampling data temperatur di LabVIEW
30
Hasilnya ditunjukkan pada Gambar IV.13 berikut :
Gambar IV.13 Tampilan panel Sampling data pada front panel
IV.1.6 Blok program untuk menyimpan data temperatur ke dalam format file di komputer Program LabVIEW untuk menyimpan data temperatur ke dalam format file di komputer ditunjukkan pada Gambar IV.14.
Gambar IV.14 Program untuk menyimpan data temperatur ke dalam format file di komputer Tampilan program pada Gambar IV.14 diperlihatkan pada Gambar IV.15.
Gambar IV.15 Tampilan pengaturan penyimpanan data temperatur di front panel
Pada Gambar IV.15 terlihat kontrol pengaturan Direktori Saving Data
yang
berfungsi untuk menentukan nama file dan alamat file yang akan disimpan. Proses penyimpanan ini bergantung pada sistem operasi komputer yang digunakan.
31
Pencatatan dan penyimpanan data ini dilakukan saat program akuisisi data temperatur LabVIEW belum dijalankan. Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut : Mula-mula dengan menekan ikon open
pada Direktori Saving Data,
seperti ditunjukkan oleh Gambar IV.16.
Gambar IV.16 Tampilan Direktori Saving Data Sehingga muncul jendela Save As. Langkah kedua mengisi nama file beserta ekstensinya pada kotak File Name di jendela Save As seperti ditunjukkan pada gambar IV.17.
Gambar IV.17 Tampilan jendela Save As Ekstensi file yang akan disimpan sebaiknya bertipe .txt, karena tipe file ini mudah dibuka meskipun ukuran filenya besar, misalnya dalam satuan MegaByte. Langkah ketiga adalah menjalankan program akusisi data temperatur di komputer dengan menekan ikon Run keempat adalah mengisi kotak
yang terdapat pada toolbar LabVIEW. Langkah Interval Sampling
dan kotak
Long Time
Sampling sesuai dengan waktu yang diinginkan misalnya perdetik, permenit, atau perjam . Bagian panel Sampling Data ditunjukkan pada gambar IV.18
Gambar IV.18 Panel Sampling Data 32
Langkah kelima adalah menekan tombol Start Sampling. Jika tombol Start Sampling ditekan (lampu LED Status saving berkedip), maka proses pencatatan dan penyimpanan data telah dimulai. Selanjutnya file yang tersimpan dapat dibuka kembali menggunakan aplikasi notepad yang terdapat dalam fasilitas sistem operasi Windows. IV.1.7 Blok program penampil data temperatur dalam bentuk tabel Blok program ini berguna untuk menampilkan data pengukuran temperatur dalam bentuk tabel. Bentuk programnya terlihat seperti pada Gambar IV.19.
Gambar IV.19 Program penampil data temperatur dalam bentuk tabel. Tampilan
visual
dari
program
pada
gambar
IV.19
ditunjukkan
pada
Gambar IV.20.
Gambar IV.20 Penampil data temperatur dalam bentuk tabel di front panel Pada Gambar IV.20 disediakan pula tombol Reset. Tombol ini berguna untuk mengosongkan tabel apabila isi tabel terlihat penuh. IV.1.8 Program penampil tanggal dan waktu Dalam LabVIEW tersedia program untuk menampilkan tanggal dan waktu. Bentuk program di LabVIEW ditunjukkan pada gambar IV.21. 33
Gambar IV.21 Program LabVIEW untuk menampilkan tanggal dan waktu Tampilan hasil dari program Gambar IV.21 di front panel adalah seperti terlihat pada Gambar IV.22.
Gambar IV.22 Tampilan tanggal dan waktu di front panel IV.2 Konversi Data Keluaran ADC Mikrokontroler ATMEGA8535 ke Besaran Temperatur Untuk memanfaatkan kemampuan resolusi ADC secara maksimal untuk menghasilkan konversi nilai temperatur terkecil, maka dilakukan analisa konversi nilai tegangan masukan ADC ke skala temperatur. Berikut hasil analisisnya : Berdasarkan data spesifikasi sensor temperatur tipe LM35DZ diketahui memiliki sensitivitas 10 mV/C. Artinya bahwa setiap kenaikan temperatur 1 C, maka tegangan keluaran sensor temperatur adalah 10 mV. Kemudian, diketahui resolusi internal ADC sebesar 10 bit atau 1024 pada tegangan maksimum masukan ADC sebesar 5 V. Dari hasil pembagian antara jumlah bit dengan maksimum tegangan masukan ADC diperoleh nilai resolusi terkecil ADC sebesar 5 mV. Nilai ini mengandung arti untuk setiap kenaikan terkecil ADC (misal skala 0 – 1) dibutuhkan tegangan masukan sebesar 5 mV. Selanjutnya dalam rancangan skala pengukur temperatur ini ditetapkan batas skala bawah dan batas skala atas temperatur adalah 0 C – 100 C dengan pembagian 10 skala terkecil di antara dua skala terbesar sehingga diperoleh nilai skala terkecilnya adalah 0,1 C. Karena terdapat skala terkecil, maka sensitivitas sensornya menjadi 1 mV/0,1 C. Nilai ini didapatkan dari hasil pembagian sensitivitas sensor (10 mV/C) dengan 10 skala terkecil alat. Artinya untuk setiap kenaikan temperatur sebesar 0,1 C menghasilkan tegangan keluaran sensor temperatur 1 mV. Ringkasan uraian di atas di ilustrasikan dalam Gambar IV.23.
34
T (C )
ADC 1024
100
5
1
0,1
0
0
0
Vi ADC (mVolt) 5000
Gambar IV.23 Konversi nilai tegangan masukan ke ADC terhadap skala temperatur Untuk mengetahui karakteristik ADC mikrokontroler ATMEGA8535 terhadap perubahan temperatur dilakukan dengan memberikan sinyal analog (tegangan) pada pin masukan ADC. Sinyal analog diperoleh dari keluaran sensor temperatur LM35DZ yang telah diperkuat melalui rangkaian pengkondisi sinyal. Kemudian ADC mengkonversi sinyal analog menjadi sinyal digital. Selanjutnya,
melalui koneksi komunikasi serial sinyal keluaran ADC
diproses oleh komputer menggunakan perangkat lunak LabVIEW. Hasilnya ialah komputer menampilkan data berupa angka-angka yang bertipe bilangan bulat (integer). Data hasil pengukuran terlampir pada lampiran B. Dari hasil pengukuran diperoleh hasil seperti pada Gambar IV.24.
5
4
3
2
y = 3E-14x - 3E-11x + 2E-8x - 4E-6x +0,098x + 0,202 2 R =1
o
Temperatur keluaran sensor ( C)
100
80
60
40
20
0 0
200
400
600
800
1000
Data keluaran ADC
Gambar IV.24 Grafik hubungan temperatur keluaran sensor terhadap data keluaran ADC
35
Dari Gambar IV.24 diperoleh bahwa perubahan temperatur yang diterima oleh sensor berbanding lurus dengan data keluaran ADC mikrokontroler ATMEGA8535. Dari kurva di atas didapatkan hubungan antara data keluaran ADC terhadap temperatur melalui persamaan polinomial orde enam yaitu :
= 0,098
+ 0,202 … … … … … … … … … … . … … (IV. 1)
dengan y = temperatur sensor (oC), dan x = data keluaran ADC. Penulisan dalam Persamaan (IV.1) hanya menggunakan dua suku karena suku lainnya bernilai sangat kecil atau mendekati nol sehingga dapat diabaikan. Persamaan (IV.1) merupakan persamaan karakterisasi data keluaran ADC terhadap perubahan temperatur. Jika temperatur yang dideteksi oleh sensor LM35DZ meningkat maka, keluaran data keluaran ADC juga meningkat. Dari persamaan ini dapat diketahui data yang diperoleh memiliki tingkat korelasi yang baik R2 = 1. Hal ini menunjukkan bahwa persamaan yang digunakan mendekati data yang diperoleh. Dalam penerapannya Persamaan (IV.1) dimasukan kedalam program LabVIEW pada formula node untuk mengolah data ADC menghasilkan nilai temperatur. Oleh karena pengukuran data keluaran ADC terhadap temperatur dilakukan secara berulang sebanyak 7 kali, maka kesalahan pengukuran diperoleh dari persamaan standar deviasi yang perhitungannya menggunakan software MS. Office Ecxel. Data hasil perhitungannya terlampir pada lampiran B. Dari hasil perhitungan didapatkan grafik kesalahan mutlak hasil pengukuran seperti terlihat pada Gambar IV.25.
36
Kesalahan Mutlak (oC)
0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 0
20
40
60
80
100
Temperatur Keluaran Sensor (oC)
Gambar IV.25 Grafik kesalahan mutlak data keluaran ADC terhadap temperatur keluaran sensor LM35DZ Dari grafik pada Gambar IV.24 terlihat kesalahan mutlak terendah adalah 0.143 C dan kesalahan mutlak tertinggi adalah 0,378 C. Dari hasil perhitungan didapatkan kesalahan mutlak rata-rata sebesar 0,192 C. Untuk merepresentasikan tingkat kesalahan kinerja ADC digunakan besaran kesalahan relatif. Besar kesalahan relatif diperoleh dari perbandingan antara nilai standar deviasi terhadap nilai temperatur rata-rata. Kesalahan relatif kinerja ADC ditampilkan pada Gambar IV.26. Data hasil perhitungannya terlampir pada lampiran B.
Kesalahan Relatif (%)
16.0 14.0 12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 0
20
40
60
80
100
Temperatur keluaran sensor (oC)
Gambar IV.26 Grafik kesalahan relatif data keluaran ADC Dari Gambar IV.26 terlihat kesalahan relatif ADC terbesar adalah 14,14 % yang terjadi pada temperatur 0 C, dan ketika temperaturnya melebihi dari 1 C nilai kesalahan relatifnya mulai mendekati 0 %. Namun secara umum, nilai kesalahan relatif rata-rata dari kinerja ADC ialah 0,263 %. 37
IV.3
Karakterisasi Hasil Pengukuran Temperatur Pengujian ini bertujuan
untuk mengkarakterisasi hasil pengukuran
temperatur yang ditampilkan di monitor komputer. Data hasil pengukuran terlampir pada lampiran B. Hasil pengujian ini akan dibandingkan dengan nilai temperatur yang diperoleh dari keluaran sensor LM35DZ. Dari hasil pengujian didapatkan grafik seperti terlihat pada Gambar IV.27.
o
Temperatur di Monitor Komputer ( C)
100
y = 1,00007x + 0,055 80
60
40
20
0
0
20
40
60
80
100
o
Temperatur keluaran sensor LM35DZ ( C)
Gambar IV.27 Grafik hubungan temperatur di monitor komputer terhadap temperatur keluaran sensor LM35DZ. Dari Gambar IV.27 menunjukkan temperatur yang di monitor komputer berbanding lurus terhadap temperatur keluaran sensor LM35DZ. Dari grafik pada Gambar IV.27 diperoleh persamaan linear : = 1,00007 + 0,055 … … … … … … . … … … … … . … … . . (IV. 2)
dengan variabel y = temperatur yang ditampilkan di monitor komputer (oC), dan variabel x = temperatur keluaran sensor LM35DZ (oC). Persamaan (IV.2) merupakan hasil karakterisasi perbandingan temperatur yang ditampilkan di monitor komputer dengan temperatur yang diperoleh dari sensor LM35DZ. Dari Persamaan (IV.2) diketahui pula bahwa perbandingan temperatur yang ditampilkan di monitor komputer dengan temperatur yang didapatkan dari keluaran sensor LM35DZ adalah 1,00007. Ini menunjukkan bahwa nilai temperatur yang ditampilkan di monitor komputer sebanding dengan nilai
38
temperatur yang diperoleh dari sensor temperatur LM35DZ. Hal ini pula dikuatkan oleh nilai korelasi antara kedua variabel R2 = 0,9999 atau hampir mendekati 1. IV.4 Karakterisasi Instrumen IV.4.1 Pengujian ketelitian (accuracy) Pengujian ketelitian bertujuan untuk mengetahui seberapa dekat suatu pengukuran dengan nilai yang sebenarnya. Ketelitian suatu pengukuran dilakukan dengan menghitung kesalahan relatifnya. Data hasil perhitungan kesalahan relatif ini terlampir pada lampiran C. Dari hasil pengukuran didapatkan grafik kesalahan relatif terhadap temperatur yang ditampilkan di monitor
komputer seperti terlihat pada
Kesalahan Relatif (%)
Gambar IV.28. 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0
20
40
60
80
100
Temperatur di Monitor Komputer (C)
Gambar IV.28 Grafik kesalahan relatif temperatur di monitor komputer Pada Gambar IV.28 terlihat kesalahan relatif terendah adalah 0 % pada temperatur 0 C, dan kesalahan relatif tertinggi adalah 1,772 % pada temperatur rata-rata 2.0 C. Dari hasil perhitungan diperoleh kesalahan relatif rata-rata adalah 0,165 %, sehingga instrumen ini adalah 99,385 %. Dari tingkat persentase tersebut dapat diketahui bahwa instrumen ini memberikan hasil pengukuran data temperatur saling berdekatan (mengumpul) pada suatu nilai benar.
39
IV.4.2 Pengujian ketepatan (precission) Pengujian ketepatan atau presisi bertujuan untuk menyatakan seberapa jauh instrumen alat ukur dapat mengulangi hasilnya untuk harga yang sama. Ketepatan
suatu
pengukuran
dilakukan
dengan
menghitung
kesalahan
mutlaknnya. Nilai kesalahan mutlak menunjukkan mutu instrumen alat ukur. Jika terdapat perbedaan antara hasil pengukuran dengan hasil sebenarnya, maka hal itu disebabkan oleh faktor instrumen (kesalahan sistematik) [13]. Kesalahan mutlak dapat diperoleh melalui kesalahan instrumen alat ukur jika pengukurannya tunggal. Tetapi jika pengukurannya diambil secara berulang maka kesalahan mutlaknya diperoleh dari perhitungan standar deviasi. Dalam penelitian ini, pengukuran temperatur diambil sebanyak 7 kali dengan rentang pengukuran temperatur 0 oC – 95 oC. Adapun perhitungan standar deviasi diprogram menggunakan software MS. Office Ecxel. Data hasil perhitungannya terlampir pada lampiran C. Dari hasil perhitungan didapatkan grafik hubungan antara kesalahan mutlak temperatur yang ditampilkan di monitor komputer seperti ditunjukkan pada Gambar IV.29 berikut :
0.08
Kesalahan Mutlak (oC)
0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00 0
20
40
60
80
100
Temperatur di Monitor Komputer
Gambar IV.29 Grafik kesalahan mutlak temperatur di monitor komputer
40
Dari Gambar IV.29 terlihat kesalahan mutlak pengukuran terkecil adalah 0 oC pada temperatur 0 oC dan kesalahan mutlak terbesar adalah 0,074 oC pada temperatur 36,0 oC. Nilai kesalahan mutlak rata-rata adalah 0.036 C. Ini berarti ketelitian atau akurasi rata-rata dari instrumen akuisisi data temperatur yang dibuat adalah ± 0,036 C ± 0,04 C.
IV.4.3 Pengujian resolusi (resolution) Pengujian resolusi suatu instrumen alat ukur berguna untuk mengetahui nilai terkecil yang dapat dirasakan oleh instrumen tersebut. Dalam penelitian ini pengujian resolusi skala temperatur menggunakan hubungan antara data keluaran ADC mikrokontroler ATMEGA8535 terhadap temperatur yang ditampilkan di monitor komputer. Data hasil pengukurannya terlampir pada lampiran D. Dari hasil pengukuran didapatkan hubungan data keluaran ADC terhadap temperatur di monitor komputer seperti terlihat pada Gambar IV.30.
y = 0,098x + 0,193
o
Temperatur di Monitor Komputer ( C)
100
80
60
40
20
0 0
200
400
600
800
1000
Data keluaran ADC
Gambar IV.30 Grafik hubungan data keluaran ADC terhadap nilai temperatur yang ditampilkan di monitor komputer.
Dari Gambar IV.30 diperoleh data keluaran ADC berbanding lurus dengan temperatur yang ditampilkan di monitor komputer. Kuat hubungan keduanya
41
terlihat dari nilai korelasi R2 = 0,999 atau mendekati 1. Adapun persamaan linear yang diperoleh ialah : = 0.098 + 0,193 ………….……………………..…….(IV.3)
dengan variabel y = temperatur yang ditampilkan di monitor komputer (C), dan x = data keluaran ADC. Nilai resolusi dapat diketahui dari Persamaan (IV.3) dengan cara membandingkan temperatur yang ditampilkan di monitor komputer dengan data keluaran ADC. Dengan demikian, diperoleh nilai resolusi skala temperatur alat adalah 0,098 C 0,1 C. IV.4.4 Pengujian sensitivitas (sensitivity) Sensitivitas instrumen pengukuran merupakan perbandingan antara perubahan pada output terhadap perubahan pada input. Karena prinsip kerja instrumen ini adalah mengkonversi sinyal analog (tegangan) menjadi sinyal digital. Sehingga dalam pengukuran sensitivitas instrumen ini, masukan (input) diperoleh dari tegangan masukan ke ADC (port A.0) mikrokontroler ATMEGA8535. Sedangkan keluarannya (output) diperoleh dari besaran temperatur yang ditampilkan di layar monitor komputer. Dari hasil pengukuran diperoleh grafik hubungan antara tegangan terhadap temperatur keluaran LabVIEW seperti ditunjukkan pada Gambar IV.31. Data hasil pengukuran terlampir pada lampiran E. y = 20,14x + 0,125
o
Temperatur di Monitor Komputer ( C)
100
80
60
40
20
0 0
1
2
3
4
5
Tegangan masukan ADC (Volt)
Gambar IV.31 Grafik hubungan antara tegangan dengan temperatur
42
Dari Gambar IV.31 diperoleh persamaan linear yaitu : = 20,14 + 0,126 … … … … … … … … … … … … … . . … (IV. 4)
dengan y = temperatur di monitor komputer (C), dan x = tegangan masukan ke ADC (V) Pada Persamaan (IV.4)
diperoleh sensitivitas instrumen ini adalah
20,14 C/V 20 C/V. Nilai besaran sensitivitas tersebut dapat pula diungkapkan ke dalam bentuk yang lain yaitu 0,02 C/mV atau 50 mV/C. Oleh karena resolusi instrumen ini sebesar 0,1 C, maka terdapat sepuluh garis skala terkecil di antara dua skala utamanya (skala terbesarnya). Dengan kata lain di antara skala utama 0 C – 1 C terdapat sepuluh skala terkecil . Dengan demikian dapat diketahui nilai sensitivitas terkecil instrumen ini adalah 5 mV/C. Ini berarti, apabila pin masukan dari port ADC diberikan tegangan 5 mV maka nilai temperatur yang ditampilkan adalah 0,1 C. Hal yang sama pula jika berikan tegangan sebesar 50 mV, maka temperatur yang ditampilkan adalah 1 C. Pada Persamaan terlihat nilai awal temperatur adalah 0,126 C saat tidak ada tegangan diberikan ke port ADC. Namun dalam penggunaan instrumen ini, nilai tersebut tidak akan muncul saat tidak ada tegangan yang masuk port mikrokontroler (port A.0). Nilai yang akan muncul hanya nilai pada Persamaan (IV.1) yaitu 0,202 C 0,2 C, ketika keluaran ADC bernilai nol (tegangan yang masuk ke port ADC bernilai nol). Keberadaan nilai intercept ini kemungkinan disebabkan oleh kesalahan dalam pengambilan data temperatur atau tegangan.
43
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
V.1 Kesimpulan Dalam penelitian ini telah berhasil dibuat instrumen akuisisi data temperatur
menggunakan
perangkat
keras
sensor
temperatur
LM35DZ,
mikrokontroler ATMEGA8535 dengan komputer. Sinyal keluaran sistem sensor relatif sesuai dengan persamaan polinomial orde enam yang digunakan terhadap temperatur yang diukur dengan tingkat variansi R2 = 0.999. Hal ini ditunjukkan dari hasil pengujian karakteristik instrumen akuisisi data temperatur yang dibuat memiliki ketelitian (akurasi) 99,4 %, ketepatan (presisi) 0,04 C, resolusi temperatur 0,1 C, dan sensitivitas 50 mV/C atau 5 mV/0,1C , dengan jangkauan 0 C – 100 C. Sistem akuisisi data temperatur yang yang telah dibuat memiliki beberapa fungsi seperti menampilkan data temperatur, grafik temperatur terhadap waktu secara realtime, nilai temperatur maksimum dan minimum beserta waktunya, serta dapat menyimpan data temperatur sesuai dengan rentang waktu yang ditentukan.
V.2 Saran Dalam perancangan instrumen ini masih memiliki kekurangan diantaranya jangkauan pengukurannya masih berada pada rentang 0 C – 100 C dan resolusi temperatur yang ditampilkan di monitor sebesar 0,1 C. Olehnya instrumen ini perlu dilakukan pengembangan lebih lanjut sehingga diperoleh jangkauan pengukuran dan resolusi yang lebih baik. Selain itu dalam penelitian ini jumlah sensor yang digunakan masih satu buah yaitu sensor temperatur, sehingga diharapkan dalam pengembangannya diperoleh instrumen akuisisi data dengan komputer yang memiliki lebih dari satu sensor (multisensor), misalnya sensor temperatur dan sensor kelembaban.
44
LAMPIRAN A Instrumen Akuisisi Data Suhu dengan Komputer
46
LAMPIRAN B Data Hasil Pengukuran Keluaran ADC terhadap Temperatur keluaran sensor Tegangan Temperatur Sensor LM35DZ Sensor LM35DZ (mVolt) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300
o
( C) 0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 20.0 21.0 22.0 23.0 24.0 25.0 26.0 27.0 28.0 29.0 30.0
Kesalahan ADC
Data Keluaran ADC Mikrokotroler ATMEGA8535 1 2 6 17 29 37 47 59 70 80 90 101 111 121 132 140 151 161 172 181 193 202 213 222 233 243 253 264 274 284 294 305
2 1 6 17 28 37 49 60 70 79 90 100 111 121 131 141 151 161 172 182 192 202 212 223 232 243 254 264 273 284 294 305
3 1 6 17 29 36 49 60 69 80 91 100 111 121 131 142 152 162 172 182 192 203 213 223 233 243 253 263 274 284 293 304
4 1 7 17 28 37 48 59 69 80 90 100 110 122 131 142 152 162 173 182 193 203 214 223 232 243 254 264 274 283 294 304
5 1 7 18 29 37 49 60 70 80 90 100 110 122 131 142 152 161 172 183 192 203 213 223 232 242 254 264 273 283 294 304
47
6 2 6 18 29 37 49 59 70 80 90 100 111 121 132 140 151 161 172 181 193 202 213 222 233 243 254 263 274 284 294 305
7 2 6 17 29 36 49 59 70 80 90 100 111 121 132 140 151 161 172 181 193 202 213 222 232 243 254 264 274 284 294 305
2
SADC
ADCrata-rata
(S ADC)
10 44 121 201 257 340 416 488 559 631 701 775 849 920 987 1060 1129 1205 1272 1348 1417 1491 1558 1627 1700 1776 1846 1916 1986 2057 2132
1.43 6.29 17.29 28.71 36.71 48.57 59.43 69.71 79.86 90.14 100.14 110.71 121.29 131.43 141.00 151.43 161.29 172.14 181.71 192.57 202.43 213.00 222.57 232.43 242.86 253.71 263.71 273.71 283.71 293.86 304.57
100 1936 14641 40401 66049 115600 173056 238144 312481 398161 491401 600625 720801 846400 974169 1123600 1274641 1452025 1617984 1817104 2007889 2223081 2427364 2647129 2890000 3154176 3407716 3671056 3944196 4231249 4545424
2
(S ADC ) 16 278 2093 5773 9437 16518 24724 34022 44641 56881 70201 85805 102973 120916 139173 160516 182093 207433 231144 259588 286843 317585 346768 378163 412858 450598 486818 524438 563458 604465 649348
Mutlak o ( C) 0.202 0.184 0.184 0.184 0.184 0.297 0.202 0.184 0.143 0.143 0.143 0.184 0.184 0.202 0.378 0.202 0.184 0.143 0.286 0.202 0.202 0.218 0.202 0.202 0.143 0.184 0.184 0.184 0.184 0.143 0.202
Relatif (%) 14.142 2.934 1.067 0.642 0.502 0.612 0.340 0.265 0.179 0.158 0.143 0.167 0.152 0.154 0.268 0.133 0.114 0.083 0.157 0.105 0.100 0.102 0.091 0.087 0.059 0.073 0.070 0.067 0.065 0.049 0.066
Tegangan Temperatur Sensor LM35DZ Sensor LM35DZ (mVolt) 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600
o
( C) 31.0 32.0 33.0 34.0 35.0 36.0 37.0 38.0 39.0 40.0 41.0 42.0 43.0 44.0 45.0 46.0 47.0 48.0 49.0 50.0 51.0 52.0 53.0 54.0 55.0 56.0 57.0 58.0 59.0 60.0
Kesalahan
Data Keluaran ADC Mikrokotroler ATMEGA8535 1 316 324 335 346 355 366 376 385 396 406 416 426 437 447 457 467 478 487 498 508 518 528 539 549 560 568 579 590 600 610
2 315 325 335 345 356 365 376 386 396 406 417 427 436 446 457 467 477 487 497 508 518 528 538 548 559 569 580 590 599 610
3 315 325 335 345 355 365 375 386 396 406 417 427 437 447 456 468 478 487 497 509 519 529 538 549 559 569 579 589 599 609
4 315 325 334 345 355 365 376 385 396 407 417 427 437 447 457 467 477 486 498 508 518 528 539 548 559 569 580 590 599 609
5 315 325 335 345 356 365 376 386 397 406 417 427 436 447 457 467 477 487 498 508 519 528 539 548 559 569 580 590 599 609
6 316 324 335 346 355 366 376 386 396 406 416 426 437 447 457 467 477 488 498 508 518 528 538 549 559 568 580 590 600 610
48
7 315 324 335 346 355 366 376 386 397 406 416 426 437 447 457 468 477 487 498 508 518 528 538 549 560 568 580 590 600 610
2
SADC
ADCrata-rata
(S ADC)
2207 2272 2344 2418 2487 2558 2631 2700 2774 2843 2916 2986 3057 3128 3198 3271 3341 3409 3484 3557 3628 3697 3769 3840 3915 3980 4058 4129 4196 4267
315.29 324.57 334.86 345.43 355.29 365.43 375.86 385.71 396.29 406.14 416.57 426.57 436.71 446.86 456.86 467.29 477.29 487.00 497.71 508.14 518.29 528.14 538.43 548.57 559.29 568.57 579.71 589.86 599.43 609.57
4870849 5161984 5494336 5846724 6185169 6543364 6922161 7290000 7695076 8082649 8503056 8916196 9345249 9784384 10227204 10699441 11162281 11621281 12138256 12652249 13162384 13667809 14205361 14745600 15327225 15840400 16467364 17048641 17606416 18207289
2
(S ADC ) 695837 737428 784906 835248 883597 934768 988881 1041430 1099298 1154665 1214724 1273744 1335037 1397770 1461030 1528493 1594613 1660185 1734038 1807465 1880342 1952545 2029339 2106516 2189605 2262916 2352482 2435521 2515204 2601043
Mutlak o ( C) 0.184 0.202 0.143 0.202 0.184 0.202 0.143 0.184 0.184 0.143 0.202 0.202 0.184 0.143 0.143 0.184 0.184 0.218 0.184 0.143 0.184 0.143 0.202 0.202 0.184 0.202 0.184 0.143 0.202 0.202
Relatif (%) 0.058 0.062 0.043 0.058 0.052 0.055 0.038 0.048 0.047 0.035 0.048 0.047 0.042 0.032 0.031 0.039 0.039 0.045 0.037 0.028 0.036 0.027 0.038 0.037 0.033 0.036 0.032 0.024 0.034 0.033
Tegangan Temperatur Sensor LM35DZ Sensor LM35DZ o (mVolt) ( C) 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720 730 740 750 760 770 780 790 800 810 820 830 840 850 860 870 880 890 900 910 920 930 940 950
61.0 62.0 63.0 64.0 65.0 66.0 67.0 68.0 69.0 70.0 71.0 72.0 73.0 74.0 75.0 76.0 77.0 78.0 79.0 80.0 81.0 82.0 83.0 84.0 85.0 86.0 87.0 88.0 89.0 90.0 91.0 92.0 93.0 94.0 95.0
Data Keluaran ADC Mikrokotroler ATMEGA8535 1
2
3
4
5
6
7
619 629 641 651 660 671 681 690 700 710 721 732 741 752 761 771 782 792 803 812 822 832 842 853 863 874 883 893 903 914 923 934 944 953 964
620 629 639 650 661 670 680 690 700 711 720 731 742 751 761 771 781 791 803 812 821 833 843 852 863 873 883 893 904 913 924 934 944 954 964
619 629 640 650 660 670 681 690 700 711 720 731 741 751 762 772 781 792 802 813 822 834 842 853 862 873 884 894 903 913 923 934 944 954 964
620 630 640 650 661 670 680 691 700 711 720 732 741 751 761 772 782 792 802 812 822 832 842 853 863 873 883 893 903 913 924 933 943 953 965
620 630 639 651 660 671 680 691 701 711 720 732 742 751 762 772 782 793 802 812 821 832 842 852 863 873 883 894 904 913 924 933 944 954 964
619 629 640 650 660 670 681 690 701 710 721 732 741 751 761 771 782 792 803 813 822 832 842 853 864 874 883 893 903 914 923 934 944 953 964
619 629 640 651 661 670 681 690 700 710 722 732 741 752 762 771 782 792 802 812 822 832 842 852 863 874 883 893 903 914 923 934 945 953 964
49
2
SADC
ADCrata-rata
(S ADC)
4336 4405 4479 4553 4623 4692 4764 4832 4902 4974 5044 5122 5189 5259 5330 5400 5472 5544 5617 5686 5752 5827 5895 5968 6041 6114 6182 6253 6323 6394 6464 6536 6608 6674 6749
619.43 629.29 639.86 650.43 660.43 670.29 680.57 690.29 700.29 710.57 720.57 731.71 741.29 751.29 761.43 771.43 781.71 792.00 802.43 812.29 821.71 832.43 842.14 852.57 863.00 873.43 883.14 893.29 903.29 913.43 923.43 933.71 944.00 953.43 964.14
619.43 629.29 639.86 650.43 660.43 670.29 680.57 690.29 700.29 710.57 720.57 731.71 741.29 751.29 761.43 771.43 781.71 792.00 802.43 812.29 821.71 832.43 842.14 852.57 863.00 873.43 883.14 893.29 903.29 913.43 923.43 933.71 944.00 953.43 964.14
(S ADC)
2
2
(S ADC )
18800896 2685844 19404025 2772005 20061441 2865923 20729809 2961403 21372129 3053163 22014864 3144982 22695696 3242244 23348224 3335462 24029604 3432802 24740676 3534384 25441936 3634566 26234884 3747842 26925721 3846533 27657081 3951013 28408900 4058416 29160000 4165716 29942784 4277542 30735936 4390850 31550689 4507243 32330596 4618658 33085504 4726502 33953929 4850565 34751025 4964433 35617024 5088148 36493681 5213385 37380996 5340144 38217124 5459590 39100009 5585717 39980329 5711477 40883236 5840464 41783296 5969044 42719296 6102758 43665664 6237954 44542276 6363184 45549001 6507001 Rata-rata
Kesalahan Mutlak Relatif o ( C) (%) 0.202 0.184 0.261 0.202 0.202 0.184 0.202 0.184 0.184 0.202 0.297 0.184 0.184 0.184 0.202 0.202 0.184 0.218 0.202 0.184 0.184 0.297 0.143 0.202 0.218 0.202 0.143 0.184 0.184 0.202 0.202 0.184 0.218 0.202 0.143 0.192
0.033 0.029 0.041 0.031 0.031 0.028 0.030 0.027 0.026 0.028 0.041 0.025 0.025 0.025 0.027 0.026 0.024 0.028 0.025 0.023 0.022 0.036 0.017 0.024 0.025 0.023 0.016 0.021 0.020 0.022 0.022 0.020 0.023 0.021 0.015 0.263
LAMPIRAN C Data Hasil Perbandingan Temperatur di LabVIEW terhadap Temperatur Keluaran Sensor LM35DZ Tegangan Sensor (mV) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300
o
Temperatur Keluaran o
Sensor LM35DZ ( C) 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 20.0 21.0 22.0 23.0 24.0 25.0 26.0 27.0 28.0 29.0 30.0
1 0.2 1.0 2.2 2.9 4.0 5.2 5.8 6.9 7.9 8.9 9.8 11.0 11.9 13.1 14.0 15.1 16.2 16.9 18.4 19.3 20.2 20.8 22.1 23.2 23.8 25.1 26.2 26.8 27.9 28.9 30.0
2 0.2 1.0 1.9 3.0 3.9 5.0 5.9 6.8 8.1 9.2 10.1 11.0 12.0 12.8 14.2 15.1 16.1 17.0 17.9 18.9 20.2 21.1 22.1 23.1 24.2 25.2 26.1 27.0 28.0 28.9 29.9
Temperatur di Monitor Komputer ( C) 4 6 3 5 0.2 0.2 0.2 0.2 1.0 1.0 1.0 1.0 2.0 2.0 2.0 2.0 3.0 3.0 3.0 3.1 4.1 4.0 4.0 4.0 5.0 5.1 5.1 5.2 5.9 6.1 6.1 6.1 7.1 7.1 7.1 7.1 8.1 8.2 8.1 8.0 9.1 9.1 9.1 9.2 10.0 10.2 10.1 10.0 11.1 11.1 11.1 11.1 12.0 12.1 12.2 12.1 13.2 13.0 13.0 13.2 14.3 14.2 14.1 14.1 15.3 15.2 15.4 15.2 16.0 16.2 16.2 16.2 17.3 17.3 17.3 17.3 18.3 18.3 18.0 18.1 19.1 19.0 19.1 19.1 20.0 20.1 20.0 20.3 21.1 21.1 21.0 21.0 22.0 21.8 22.2 22.1 23.3 23.1 23.1 23.1 24.3 24.1 24.3 24.2 25.2 25.1 25.1 25.0 26.3 26.3 26.2 26.0 27.0 27.0 27.1 26.9 28.2 28.0 28.2 28.1 29.0 29.0 29.1 29.0 30.0 30.1 30.0 29.9
50
7 0.2 1.0 2.1 3.0 4.0 5.1 6.1 7.1 8.2 9.1 10.2 11.1 12.0 13.1 14.2 14.9 16.0 17.1 18.0 19.1 19.9 21.1 22.1 23.1 24.1 25.0 26.1 27.1 27.9 29.1 30.0
2
ST i
(S ti )
1.4 7.0 14.2 21.0 28.0 35.7 42.0 49.2 56.6 63.7 70.4 77.5 84.3 91.4 99.1 106.2 112.9 120.2 127.0 133.6 140.7 147.2 154.4 162.0 169.0 175.7 183.2 188.9 196.3 203.0 209.9
1.960 49.000 201.640 441.000 784.000 1274.490 1764.000 2420.640 3203.560 4057.690 4956.160 6006.250 7106.490 8353.960 9820.810 11278.440 12746.410 14448.040 16129.000 17848.960 19796.490 21667.840 23839.360 26244.000 28561.000 30870.490 33562.240 35683.210 38533.690 41209.000 44058.010
2
(ST i ) 0.28 7.00 28.86 63.02 112.02 182.11 252.10 345.90 457.72 579.73 708.14 858.05 1015.27 1193.54 1403.03 1611.36 1820.97 2064.18 2304.36 2549.94 2828.19 3095.48 3405.72 3749.18 4080.32 4410.11 4794.68 5097.67 5504.91 5887.04 6294.03
Temperatur rata-rata di Monitor Komp. 0.2 1.0 2.0 3.0 4.0 5.1 6.0 7.0 8.1 9.1 10.1 11.1 12.0 13.1 14.2 15.2 16.1 17.2 18.1 19.1 20.1 21.0 22.1 23.1 24.1 25.1 26.2 27.0 28.0 29.0 30.0
Kesalahan o Absolut ( C) Relatif (%) 0.000 0.000 0.000 0.000 0.036 1.772 0.022 0.727 0.022 0.546 0.031 0.605 0.049 0.813 0.047 0.674 0.040 0.500 0.038 0.415 0.053 0.525 0.018 0.167 0.037 0.306 0.053 0.404 0.037 0.261 0.061 0.399 0.036 0.223 0.064 0.375 0.072 0.396 0.046 0.241 0.053 0.266 0.042 0.200 0.048 0.218 0.030 0.128 0.065 0.269 0.031 0.123 0.042 0.161 0.040 0.150 0.048 0.171 0.031 0.106 0.026 0.087
Tegangan Sensor (mV) 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600
o
Temperatur Keluaran o
Sensor LM35DZ ( C) 31.0 32.0 33.0 34.0 35.0 36.0 37.0 38.0 39.0 40.0 41.0 42.0 43.0 44.0 45.0 46.0 47.0 48.0 49.0 50.0 51.0 52.0 53.0 54.0 55.0 56.0 57.0 58.0 59.0 60.0
1 30.8 31.8 32.8 33.9 35.2 36.4 37.2 38.1 39.1 40.1 41.2 41.9 42.8 44.0 45.2 45.9 47.0 48.0 49.0 50.2 51.2 52.0 53.0 54.2 55.2 56.2 57.1 58.0 59.1 60.1
2 31.1 32.0 32.9 33.9 35.0 36.0 36.8 38.0 39.0 40.1 41.0 41.9 42.9 44.0 45.0 46.1 47.2 48.0 49.0 50.1 51.0 52.1 53.1 54.4 55.4 56.2 57.2 58.2 59.2 60.0
Temperatur di Monitor Komputer ( C) 4 6 3 5 31.0 31.0 31.0 30.9 32.0 31.9 32.0 31.9 33.0 32.9 32.9 33.1 33.9 33.9 33.9 33.9 35.0 35.0 34.9 35.0 35.9 36.0 35.8 35.9 36.9 37.0 37.1 37.0 37.9 38.1 38.0 37.9 38.9 39.0 39.0 39.0 40.0 39.9 39.9 40.0 40.8 41.0 40.9 40.9 41.9 42.1 42.0 41.9 43.0 43.0 42.8 43.0 43.9 44.1 44.1 44.0 45.0 45.0 44.9 45.0 46.0 46.1 46.2 46.0 47.0 46.9 47.2 47.1 48.1 48.2 48.0 48.0 49.1 49.0 49.0 49.1 50.1 50.1 50.1 50.2 51.0 51.1 51.0 51.1 51.9 51.9 51.9 52.0 52.9 53.1 53.0 53.1 54.0 54.1 54.2 54.0 55.2 55.1 55.3 55.2 56.2 56.2 56.0 56.2 57.2 57.1 57.1 57.1 58.1 58.0 58.1 58.1 59.0 59.0 59.3 59.2 60.2 60.2 60.2 60.2
51
7 30.9 31.9 33.0 33.8 34.9 36.1 37.2 38.1 39.1 40.1 41.2 41.9 43.0 43.8 45.0 45.9 47.0 48.0 48.8 50.1 51.0 51.9 53.1 54.1 55.2 56.0 57.0 58.0 59.2 60.2
2
ST i
(S ti )
216.7 223.5 230.6 237.2 245.0 252.1 259.2 266.1 273.1 280.1 287.0 293.6 300.5 307.9 315.1 322.2 329.4 336.3 343.0 350.9 357.4 363.7 371.3 379.0 386.6 393.0 399.8 406.5 414.0 421.1
46958.890 49952.250 53176.360 56263.840 60025.000 63554.410 67184.640 70809.210 74583.610 78456.010 82369.000 86200.960 90300.250 94802.410 99288.010 103812.840 108504.360 113097.690 117649.000 123130.810 127734.760 132277.690 137863.690 143641.000 149459.560 154449.000 159840.040 165242.250 171396.000 177325.210
2
(ST i ) 6708.47 7136.07 7596.68 8037.70 8575.06 9079.43 9597.94 10115.65 10654.83 11208.05 11767.14 12314.46 12900.09 13543.27 14184.05 14830.48 15500.70 16156.85 16807.06 17590.13 18247.86 18896.85 19694.85 20520.26 21351.42 22064.20 22834.32 23606.07 24485.22 25332.21
Temperatur rata-rata di Monitor Komp. 31.0 31.9 32.9 33.9 35.0 36.0 37.0 38.0 39.0 40.0 41.0 41.9 42.9 44.0 45.0 46.0 47.1 48.0 49.0 50.1 51.1 52.0 53.0 54.1 55.2 56.1 57.1 58.1 59.1 60.2
Kesalahan o Absolut ( C) Relatif (%) 0.037 0.119 0.029 0.089 0.037 0.112 0.014 0.042 0.038 0.108 0.074 0.205 0.057 0.153 0.034 0.089 0.026 0.067 0.034 0.085 0.058 0.141 0.030 0.071 0.036 0.084 0.040 0.092 0.034 0.076 0.042 0.091 0.043 0.091 0.030 0.062 0.038 0.077 0.018 0.037 0.030 0.058 0.030 0.057 0.030 0.056 0.053 0.098 0.036 0.065 0.037 0.066 0.026 0.046 0.029 0.049 0.043 0.072 0.030 0.049
Tegangan Sensor (mV) 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720 730 740 750 760 770 780 790 800 810 820 830 840 850 860 870 880 890 900
o
Temperatur Keluaran o
Sensor LM35DZ ( C) 61.0 62.0 63.0 64.0 65.0 66.0 67.0 68.0 69.0 70.0 71.0 72.0 73.0 74.0 75.0 76.0 77.0 78.0 79.0 80.0 81.0 82.0 83.0 84.0 85.0 86.0 87.0 88.0 89.0 90.0
1 61.0 61.9 63.2 64.2 65.0 65.9 67.0 68.3 69.3 70.0 71.1 72.0 73.0 74.1 75.1 76.1 76.9 78.1 79.2 80.0 81.1 82.0 83.0 84.0 85.2 86.0 86.9 88.1 89.0 90.0
2 60.9 62.1 63.0 64.0 65.1 66.2 67.3 68.1 69.0 70.1 70.9 71.9 73.0 74.2 75.1 76.0 77.2 78.0 79.1 80.2 81.2 82.1 83.1 84.1 85.2 86.0 87.0 88.1 89.2 90.1
Temperatur di Monitor Komputer ( C) 4 6 3 5 60.9 60.9 61.1 61.0 62.0 62.1 62.0 62.0 63.0 63.1 63.2 63.1 64.0 64.2 64.2 64.0 65.1 65.1 65.0 65.0 66.1 66.1 66.0 66.0 67.1 67.3 67.1 67.1 68.2 68.2 68.2 68.1 69.0 69.0 69.2 69.0 69.9 70.1 70.1 70.0 70.9 71.2 71.2 71.1 72.0 72.1 72.0 72.0 73.0 73.1 73.2 73.2 74.0 74.2 74.2 74.3 75.1 75.0 75.1 75.0 76.1 76.1 76.1 76.0 77.2 77.2 77.1 77.1 78.0 78.1 78.1 78.0 79.0 78.9 79.1 79.2 80.0 80.0 80.2 80.2 81.0 81.2 81.1 81.1 82.0 81.9 82.0 82.0 83.1 83.0 83.1 83.0 84.0 84.0 84.0 84.0 85.2 85.1 85.0 85.0 86.0 86.0 86.0 86.1 87.1 87.0 87.1 87.1 88.0 88.2 88.2 88.2 89.1 89.1 89.1 89.2 90.0 90.1 90.0 90.0
52
7 60.9 62.0 63.2 64.1 65.0 66.0 67.0 68.2 69.0 70.0 71.2 72.1 72.9 74.1 75.0 76.0 77.1 78.0 79.1 80.0 81.0 82.0 83.0 83.9 85.0 86.0 87.0 87.9 88.9 90.0
2
ST i
(S ti )
426.7 434.1 441.8 448.7 455.3 462.3 469.9 477.3 483.5 490.2 497.6 504.1 511.4 519.1 525.4 532.4 539.8 546.3 553.6 560.6 567.7 574.0 581.3 588.0 595.7 602.1 609.2 616.7 623.6 630.2
182072.890 188442.810 195187.240 201331.690 207298.090 213721.290 220806.010 227815.290 233772.250 240296.040 247605.760 254116.810 261529.960 269464.810 276045.160 283449.760 291384.040 298443.690 306472.960 314272.360 322283.290 329476.000 337909.690 345744.000 354858.490 362524.410 371124.640 380318.890 388876.960 397152.040
2
(ST i ) 26010.45 26920.43 27883.94 28761.73 29614.03 30531.67 31543.81 32545.07 33396.13 34328.04 35372.36 36302.43 37361.50 38495.03 39435.04 40492.84 41626.36 42634.83 43781.92 44896.12 46040.51 47068.02 48272.83 49392.02 50694.13 51789.21 53017.84 54331.35 55553.92 56736.02
Temperatur rata-rata di Monitor Komp. 61.0 62.0 63.1 64.1 65.0 66.0 67.1 68.2 69.1 70.0 71.1 72.0 73.1 74.2 75.1 76.1 77.1 78.0 79.1 80.1 81.1 82.0 83.0 84.0 85.1 86.0 87.0 88.1 89.1 90.0 Rata-rata
Kesalahan o Absolut ( C) Relatif (%) 0.030 0.049 0.026 0.042 0.034 0.054 0.038 0.059 0.020 0.031 0.037 0.056 0.047 0.071 0.026 0.038 0.047 0.069 0.029 0.041 0.051 0.072 0.026 0.036 0.043 0.059 0.037 0.050 0.020 0.027 0.020 0.027 0.040 0.052 0.020 0.026 0.040 0.051 0.040 0.050 0.031 0.038 0.022 0.027 0.020 0.024 0.022 0.026 0.038 0.044 0.014 0.017 0.029 0.033 0.044 0.050 0.040 0.045 0.018 0.020 0.036 0.165
LAMPIRAN D
Data Hasil Pengukuran Resolusi Instrumen Akusisi Data Temperatur Temperatur di Monitor Komputer (°C) 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 20.0 21.0 22.0 23.0 24.0 25.0 26.0 27.0 28.0 29.0 30.0 31.0 32.0 33.0 34.0 35.0 36.0 37.0 38.0 39.0 40.0 41.0 42.0 43.0 44.0 45.0
1 2 8 18 29 39 49 59 69 80 90 100 110 120 131 141 151 161 170 181 192 202 212 222 233 243 253 263 274 284 294 304 314 324 335 346 356 365 376 387 396 406 416 426 437 447 457
Data Keluaran ADC 3 4 2 2 2 2 8 8 8 18 18 18 29 29 29 39 39 39 49 49 49 59 59 59 69 69 69 80 80 80 90 89 90 100 100 100 110 109 110 120 120 120 131 131 131 141 141 140 151 152 151 161 161 161 170 170 170 181 181 181 192 192 192 202 202 202 212 212 212 222 222 222 233 233 233 243 243 244 253 253 253 263 263 263 274 274 274 284 284 284 294 294 294 304 305 304 314 314 314 324 324 324 335 335 335 346 346 345 356 356 355 365 365 365 376 376 377 387 387 386 396 396 396 406 406 406 416 416 416 426 426 426 438 438 438 447 438 438 457 457 457
53
5 2 8 18 29 39 49 59 69 80 90 100 110 120 131 141 151 161 170 181 192 202 212 222 233 243 253 263 273 284 294 304 314 324 335 345 356 365 377 386 397 406 417 426 438 447 457
Data Keluaran ADC rata-rata 2 8 18 29 39 49 59 69 80 89.8 100 109.8 120 131 140.8 151.2 161 170 181 192 202 212 222 233 243.2 253 264 273.8 284 294 304.2 314 324 335 345.6 355.8 365 376.4 386.6 396.2 406 416.2 426 437.8 443.4 457
Temperatur di Monitor Komputer (°C) 46.0 47.0 48.0 49.0 50.0 51.0 52.0 53.0 54.0 55.0 56.0 57.0 58.0 59.0 60.0 61.0 62.0 63.0 64.0 65.0 66.0 67.0 68.0 69.0 70.0 71.0 72.0 73.0 74.0 75.0 76.0 77.0 78.0 79.0 80.0 81.0 82.0 83.0 84.0 85.0 86.0 87.0 88.0 89.0 90.0 91.0 92.0 93.0 94.0 95.0
1 467 478 488 498 508 518 529 540 549 559 569 580 590 601 611 620 631 641 651 661 671 682 692 702 712 722 733 743 753 763 773 784 794 804 814 824 835 845 855 865 875 886 896 906 916 926 937 947 957 967
Data Keluaran ADC 3 4 2 467 467 467 478 478 478 488 488 488 498 498 498 508 508 508 518 518 518 530 529 529 540 539 539 550 550 549 559 559 559 569 569 570 580 580 580 590 590 590 600 600 600 610 610 610 620 620 620 631 632 631 641 642 641 651 652 650 661 661 662 671 671 671 682 682 682 692 692 692 703 702 702 712 712 712 722 722 722 733 733 734 743 742 743 753 753 753 763 763 763 773 773 773 784 784 784 794 794 794 804 804 804 814 814 814 824 824 824 835 835 835 844 845 845 855 855 855 866 865 865 875 875 875 886 886 886 896 896 896 906 906 906 916 916 916 926 926 926 937 937 937 947 947 947 957 957 957 967 967 967
54
5 467 478 488 497 508 518 529 539 549 559 570 581 590 600 610 620 631 641 651 661 671 682 692 702 712 722 733 743 753 763 773 784 794 804 814 824 835 845 855 865 875 886 896 906 916 927 937 947 957 967
Data Keluaran ADC rata-rata 467 478 488 497.8 508 518 529.2 539.4 549.4 559 569.4 580.2 590 600.2 610.2 620 631.2 641.2 651 661.2 671 682 692 702.2 712 722 733.2 742.8 753 763 773 784 794 804 814 824 835 844.8 855 865.2 875 886 896 906 916 926.2 937 947 957 967
LAMPIRAN E Data Hasil Pengukuran Sensitivitas Instrumen Akuisisi Data Temperatur
No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50
1 0.014 0.045 0.089 0.14 0.19 0.24 0.30 0.34 0.39 0.44 0.49 0.54 0.59 0.64 0.69 0.74 0.79 0.84 0.89 0.94 0.99 1.04 1.08 1.14 1.18 1.23 1.28 1.33 1.38 1.43 1.48 1.53 1.58 1.63 1.68 1.73 1.78 1.83 1.88 1.93 1.98 2.03 2.07 2.13 2.18 2.23 2.27 2.33 2.38 2.43
Tegangan Masukan ADC (volt) 2 3 4 0.014 0.014 0.014 0.044 0.044 0.044 0.089 0.089 0.089 0.14 0.14 0.14 0.19 0.19 0.19 0.24 0.24 0.24 0.30 0.30 0.30 0.34 0.34 0.34 0.39 0.39 0.39 0.44 0.44 0.44 0.49 0.50 0.49 0.54 0.54 0.54 0.59 0.59 0.59 0.64 0.64 0.64 0.69 0.69 0.69 0.74 0.74 0.74 0.79 0.79 0.79 0.85 0.85 0.84 0.89 0.89 0.89 0.94 0.94 0.94 0.99 0.99 0.99 1.04 1.04 1.04 1.08 1.08 1.08 1.14 1.14 1.14 1.18 1.19 1.18 1.23 1.24 1.23 1.28 1.28 1.28 1.33 1.33 1.33 1.39 1.39 1.38 1.43 1.43 1.43 1.48 1.48 1.48 1.53 1.53 1.53 1.58 1.58 1.58 1.63 1.63 1.63 1.68 1.68 1.68 1.73 1.73 1.73 1.78 1.78 1.78 1.83 1.83 1.83 1.88 1.88 1.88 1.93 1.93 1.93 1.98 1.98 1.98 2.02 2.03 2.03 2.07 2.07 2.07 2.13 2.13 2.13 2.18 2.17 2.18 2.23 2.23 2.23 2.27 2.27 2.27 2.33 2.33 2.33 2.38 2.38 2.38 2.43 2.42 2.43
5 0.014 0.044 0.089 0.14 0.19 0.24 0.30 0.34 0.40 0.44 0.49 0.54 0.59 0.64 0.69 0.74 0.79 0.84 0.89 0.94 0.99 1.04 1.08 1.14 1.18 1.23 1.28 1.33 1.38 1.43 1.48 1.53 1.58 1.63 1.68 1.73 1.78 1.83 1.88 1.93 1.98 2.03 2.07 2.13 2.18 2.23 2.27 2.33 2.38 2.43
55
Tegangan Masukan ke ADC rata-rata (Volt) 0.014 0.044 0.089 0.140 0.190 0.240 0.296 0.340 0.390 0.440 0.493 0.540 0.590 0.640 0.690 0.740 0.790 0.847 0.890 0.940 0.990 1.040 1.080 1.140 1.183 1.233 1.280 1.330 1.387 1.430 1.480 1.530 1.580 1.630 1.680 1.730 1.780 1.830 1.880 1.930 1.980 2.027 2.070 2.130 2.177 2.230 2.270 2.330 2.380 2.427
Temperatur di Monitor Komputer (°C) 0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 20.0 21.0 22.0 23.0 24.0 25.0 26.0 27.0 28.0 29.0 30.0 31.0 32.0 33.0 34.0 35.0 36.0 37.0 38.0 39.0 40.0 41.0 42.0 43.0 44.0 45.0 46.0 47.0 48.0 49.0
No 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96
1 2.48 2.52 2.58 2.62 2.67 2.72 2.77 2.82 2.87 2.92 2.97 3.02 3.07 3.12 3.17 3.22 3.27 3.32 3.37 3.42 3.47 3.51 3.57 3.62 3.67 3.72 3.76 3.82 3.87 3.92 3.97 4.02 4.07 4.12 4.16 4.21 4.26 4.32 4.37 4.42 4.46 4.51 4.56 4.61 4.66 4.71
Tegangan Masukan ADC (volt) 2 3 4 2.48 2.48 2.48 2.52 2.52 2.52 2.57 2.58 2.58 2.62 2.62 2.62 2.67 2.67 2.67 2.72 2.72 2.72 2.77 2.77 2.77 2.83 2.82 2.82 2.87 2.87 2.87 2.92 2.92 2.92 2.97 2.97 2.97 3.02 3.02 3.02 3.08 3.07 3.07 3.12 3.12 3.12 3.17 3.17 3.17 3.22 3.22 3.22 3.27 3.27 3.27 3.32 3.32 3.32 3.37 3.37 3.37 3.42 3.42 3.42 3.47 3.47 3.47 3.52 3.51 3.51 3.57 3.57 3.57 3.62 3.62 3.62 3.67 3.67 3.67 3.72 3.72 3.72 3.76 3.76 3.76 3.82 3.82 3.82 3.87 3.87 3.87 3.92 3.92 3.92 3.97 3.97 3.96 4.02 4.02 4.02 4.07 4.07 4.07 4.12 4.12 4.12 4.16 4.16 4.16 4.21 4.21 4.21 4.26 4.26 4.26 4.31 4.31 4.32 4.37 4.37 4.37 4.42 4.42 4.42 4.47 4.46 4.46 4.51 4.51 4.51 4.56 4.56 4.57 4.61 4.61 4.61 4.67 4.66 4.66 4.71 4.71 4.71
5 2.48 2.52 2.58 2.62 2.67 2.72 2.77 2.83 2.87 2.92 2.97 3.02 3.08 3.12 3.17 3.22 3.27 3.32 3.37 3.41 3.47 3.52 3.57 3.62 3.67 3.71 3.76 3.82 3.87 3.92 3.96 4.02 4.07 4.12 4.16 4.21 4.26 4.31 4.37 4.42 4.46 4.51 4.56 4.61 4.66 4.71
56
Tegangan Masukan ke ADC rata-rata (Volt) 2.480 2.520 2.577 2.620 2.670 2.720 2.770 2.823 2.870 2.920 2.970 3.020 3.073 3.120 3.170 3.220 3.270 3.320 3.370 3.420 3.470 3.513 3.570 3.620 3.670 3.720 3.760 3.820 3.870 3.920 3.970 4.020 4.070 4.120 4.160 4.210 4.260 4.313 4.370 4.420 4.463 4.510 4.560 4.610 4.663 4.710
Temperatur di Monitor Komputer (°C) 50.0 51.0 52.0 53.0 54.0 55.0 56.0 57.0 58.0 59.0 60.0 61.0 62.0 63.0 64.0 65.0 66.0 67.0 68.0 69.0 70.0 71.0 72.0 73.0 74.0 75.0 76.0 77.0 78.0 79.0 80.0 81.0 82.0 83.0 84.0 85.0 86.0 87.0 88.0 89.0 90.0 91.0 92.0 93.0 94.0 95.0
LAMPIRAN F Program Konversi ADC Mikrokontroler
Chip type
:
ATMEGA8535
Program type
:
Application
AVR Core Clock frequency
:
11.059200 MHz
Memory model
:
Small
External RAM size
:
0
Data Stack size
:
128
*****************************************************/ #include <mega8535.h> #inlude <delay.h> #include <stdlib.h> // Standard Input/Output functions #include <stdio.h> #define ADC_VREF_TYPE 0x40 // Read the AD conversion result unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) { ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff); // Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage delay_us(10); // Start the AD conversion ADCSRA|=0x40; // Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & 0x10)==0); ADCSRA|=0x10; return ADCW; } // Declare your global variables here void main(void) { unsigned int sensor;
57
// Declare your local variables here // Input/Output Ports initialization // Port A initialization // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTA=0x00; DDRA=0x00 // Port B initialization // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTB=0x00; DDRB=0x00; // Port C initialization // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTC=0x00; DDRC=0x00; // Port D initialization // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTD=0x00; DDRD=0x00; // Timer/Counter 0 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 0 Stopped // Mode: Normal top=FFh // OC0 output: Disconnected TCCR0=0x00; TCNT0=0x00; OCR0=0x00; // Timer/Counter 1 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer1 Stopped // Mode: Normal top=FFFFh
58
// OC1A output: Discon. // OC1B output: Discon. // Noise Canceler: Off // Input Capture on Falling Edge // Timer1 Overflow Interrupt: Off // Input Capture Interrupt: Off // Compare A Match Interrupt: Off // Compare B Match Interrupt: Off TCCR1A=0x00; TCCR1B=0x00; TCNT1H=0x00; TCNT1L=0x00; ICR1H=0x00; ICR1L=0x00; OCR1AH=0x00; OCR1AL=0x00; OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00;
// Timer/Counter 2 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer2 Stopped // Mode: Normal top=FFh // OC2 output: Disconnected ASSR=0x00; TCCR2=0x00; TCNT2=0x00; OCR2=0x00; // External Interrupt(s) initialization // INT0: Off // INT1: Off // INT2: Off MCUCR=0x00; MCUCSR=0x00;
59
// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization TIMSK=0x00; // USART initialization // Communication Parameters: 8 Data, 1 Stop, No Parity // USART Receiver: On // USART Transmitter: On // USART Mode: Asynchronous // USART Baud Rate: 19200 UCSRA=0x00; UCSRB=0x18; UCSRC=0x86; UBRRH=0x00; UBRRL=0x23; // Analog Comparator initialization // Analog Comparator: Off // Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off ACSR=0x80; SFIOR=0x00; // ADC initialization // ADC Clock frequency: 172.800 kHz // ADC Voltage Reference: AVCC pin // ADC High Speed Mode: Off // ADC Auto Trigger Source: ADC Stopped ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff; ADCSRA=0x86; SFIOR&=0xEF; while (1) { // Place your code here sensor = read_adc(0); printf("%d\n\r",sensor); delay_ms(200); } }
60
LAMPIRAN G Data Sheet LM35DZ
61
LAMPIRAN H Data sheet IC LM358
62
