Sistem Pemantauan dan Pengukuran Suhu Tinggi Secara Real Time dengan Jarak Jauh Berbasis Mikrokontroler dan Tampilan PC

Lampiran 1

Listing program dari seluruh sistem .

/***************************************************** This program was produced by the

CodeWizardAVR V2.04.9 Evaluation Automatic Program Generator

© Copyright 1998-2010 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l. http://www.hpinfotech.com

Project : Version :

Date : 11/04/2016

Author : Freeware, for evaluation and non-commercial use only

Company : Comments:

Chip type : ATmega8535 Program type : Application AVR Core Clock frequency: 4,000000 MHz Memory model : Small

External RAM size : 0 Data Stack size : 128

*****************************************************/ #include <mega8535.h>

#include <delay.h> #include <stdio.h>

#define ADC_VREF_TYPE 0x00

unsigned int Temperature,Data,c; // 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

// Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & 0x10)==0);

ADCSRA|=0x10; return ADCW; }

void main(void) {

// 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;

// USART initialization // USART Baud Rate: 19200 UCSRA=0x00;

UCSRB=0x18; UCSRC=0x86; UBRRH=0x00; UBRRL=0x0C;

// ADC initialization

ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff; ADCSRA=0x82;

SFIOR&=0xEF; c = 0;

while (1) {

Temperature = read_adc(0);

while (c < 20){ Data = Data + Temperature; delay_ms(50);

c++; }

Temperature = Data/20; printf("%i",Temperature); Data = 0;

c = 0; }

Lampiran 2

Listing program visual basic untuk menampilkan grafik suhu dan alarm pada PC

Dim Xd(0 To 18000), Yd1(0 To 18000), Yd2(0 To 18000), Yd3(0 To 18000) As Integer

Dim TIMES(0 To 18000) As String Dim j As Integer

Dim Temp, x, y2, y1, L1, L2, R, S, y10, y20, y30, x0, Data As Integer

Dim Sampling_Time As Single Dim oXL As Excel.Application

Private Declare Function sndPlaySound Lib "Winmm.dll" Alias _

"sndPlaySoundA" (ByVal lpszSoundName As String, ByVal uflags As Long) As Long

Private Const snd_sync = &H0 Private Const snd_Async = &H1 Private Const snd_loop = &H8

Private Sub Command4_Click() Timer4.Enabled = True

Trace.Enabled = False Command7.Enabled = False MSComm1.PortOpen = True x = 0

Timer5.Enabled = True Grids

Open "C:\Data\" + Text5 + ".DAT" For Output As #1 End Sub

Private Sub Command5_Click()

sndPlaySound vbNullString, snd_Async End Sub

Private Sub Command7_Click() Timer3.Enabled = False

Set oXL = New Excel.Application Set oxlbook = oXL.Workbooks.Add

FileName = "C:\Data\" + Text5 + ".xls"

oxlbook.Worksheets(1).Range("B1") = " Temperature " oxlbook.SaveAs FileName

For i = 2 To j

oxlbook.Worksheets(1).Range("A" & i) = TIMES(i) oxlbook.Worksheets(1).Range("B" & i) = Yd1(i) Next i

On Error GoTo 1

oxlbook.SaveAs FileName oxlbook.Close

1:

End Sub

Private Sub Command1_Click() Close #1

Line2(5).BorderColor = &HFF0000 Line2(4).BorderColor = &HFF& Line2(2).BorderColor = &HFF0000 Grids

End Sub

Private Sub Command2_Click() End

End Sub

Private Sub Command3_Click()

If MSComm1.PortOpen = True Then MSComm1.PortOpen = False Timer5.Enabled = False

Timer4.Enabled = False Trace.Enabled = True Command7.Enabled = True Close #1

End Sub

Private Sub Timer4_Timer()

y1 = 6280 - Temp * 10

Picture1.Line (x0, y10)-(x, y1), QBColor(12) 'R

y10 = y1

x = x + 10

If Sampling_Time = (Timebase * 1) Then

Xd(j) = x

Yd1(j) = Temp / 2 TIMES(j) = Text1 j = j + 1

Sampling_Time = 0 End If

Sampling_Time = Sampling_Time + 1

If x > (12000) Then x = 0

x0 = 0 Q = 568 Grids End If End Sub

Private Sub Timer5_Timer() Dat = MSComm1.Input

If Dat <> "" Then

If (Data - Dat) < 20 Then Text2 = Dat / 2

Temp = Dat Data = Dat

If Temp / 2 > 100 Then

alert = "C:\ Windows \ media \" + "notify.wav" sndPlaySound alert, snd_Async Or snd_loop

End If End If End If End Sub

Private Sub Trace_Click() Timer4.Enabled = True Trace.Enabled = False

Command7.Enabled = False Read.Enabled = False

Line2(5).BorderColor = &HFF0000 Line2(4).BorderColor = &HFF0000 Line2(2).BorderColor = &HFF& MSComm1.PortOpen = True

x = 0

Timer5.Enabled = True Grids

Open "C:\Data\" + Text5 + ".DAT" For Output As #1 End Sub

Private Sub Form_Load() With MSComm1

If .PortOpen = True Then .PortOpen = False .CommPort = 4

.Settings = "19200,n,8,1" .DTREnable = True

.RTSEnable = True .RThreshold = 1 .SThreshold = 0 End With

R = 568 x = 0 x0 = 0 y10 = 6952 Data = 70 End Sub

Private Sub Timer1_Timer() Text1 = Time

End Sub

Private Sub Grids() Picture1.Cls

Q = 568

For GRID = 1 To 17

Picture1.Line (0, Q)-(15000, Q), QBColor(3) Q = Q + R

Next GRID Q = 568

Picture1.Line (Q, 0)-(Q, 10000), QBColor(3) Q = Q + R

Next GRID

Picture1.Line (0, 7952)-(15000, 7952), QBColor(9) End Sub

Private Sub Timer3_Timer() Grids

Timer3.Enabled = False End Sub

Lampiran 3

Gambar Komponen

1. Sensor Termokopel tipe K

2. Modul RS485

3. Kabel Penghubung

4. Adaptor

5. Rangkaian

Lampiran 4

L am p iran 5 Rangk aian L en g k ap S is te m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 PA0 (ADC0) PA1 (ADC1) PA2 (ADC2) PA3 (ADC3) PA4 (ADC4) PA5 (ADC5) PA6 (ADC6) PA7 (ADC7) AREF GND AVCC PC7(TOSC2) PC6(TOSC1) PC5 PC4 PC3 PC2 PC1(SDA) PB0 (XCK) PB1 (T1) PB2 (INT2 PB3 (OC0) PB4 (SS) PB5 (MOSI) PB6 (MISO) PB7 (SCK) RESET VCC GND XTAL2 XTAL1 PD0 (RXD) PD1 (TXD) PD2 (INT0) PD3 (INT1) PD4 (OC1B) A TM EG A 8535 AN 7805 220µF/25V 10µF/25V Mod ul R S 48 5 Jaringan RS485 PC Monitor Xtal 4Mhz +5V out 100 ohm +5V 10K L M324 + -10K 10K 4k7 4k7 Te r mok op e l 100K 100K Mo dul R S 485 GND GND D1 + -220 V PLN

+ 5V + 5V

+ 5V U n iv e r s ita s Su m a te r a U

DAFTAR PUSTAKA

Abdul,T. 2007. Komunikasi Data dan Jaringan Komputer. Jakarta: Salemba Teknika.

Data sheet acquired from Harris Semiconductor. 2010. TypeK TableC, Texas Instruments Incorporated, Texas.

Malvino, 2000. Prinsip – Prinsip Elektronika. Jakarta : Salemba Teknika.

Nelson, Todd. 2007. The Practical Limits of RS-485. National Semiconductor. Rachman Soleh dkk. 2012. Sensor Termokopel tipe K Dengan Kompensasi Suhu

Pengukuran Dan Tegangan Keluaran 10 mV/ oC. Prosiding PPI KIM LIPI,

Serpong.

Rafiudin, Rahmat. 2006. Sistem Komunikasi Data Mutakhir. Yogyakarta : Penerbit Andi Yogyakarta.

Sivasothy, Sivakumar. 2008. Transceivers and Repeaters Meeting the EIA RS-485

Interface Standard. National Semiconductor.

Wardhana, Lingga. 2011. Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATMega8535. Yogyakarta : Penerbit Andi Yogyakarta.

..., Komunikasi Data Dengan Menggunakan Teknik RS485. Delta-electronic, 2007.

http://kuliah.unpatti.ac.id/mod/page/view.php?id=61 Diakses tanggal 23 Juli 2016, Pukul : 21.00 a.m

http://teknikelektronika.com/pengertian-termokopel-thermocouple-dan-prinsip- kerjanya/

BAB 3

PERANCANGAN SISTEM

3.1 Diagram Blok

Untuk mempermudah dalam mempelajari dan memahami cara kerja alat ini, maka sistem perancangan dibuat berdasarkan diagram blok dimana tiap blok mempunyai fungsi dan cara kerja tertantu. Adapun diagram blok dari sistem yang dirancang adalah sebagai berikut.

Sensor

Termokopel ATMega8535 RS485 RS485 PC Display

Suhu Tinggi Jaringan _Kabel

Gambar 3.1 Diagram Blok 3.1.1 Penjelasan Fungsi Tiap Blok Sistem

1. Blok Mikronkontroler ATMega8535 : Sebagai kontroler pengendali sistem 2. Blok sensor Termokopel tipe K : Mengukur suhu tinggi

3. Blok Modulasi RS485 : Sebagai modulator dan demodulator signal digital 4. Blok PC : Untuk menampilkan data hasil akuisisi sistem yaitu pembaca

suhu

5. Blok Display : Tampilan berupa grafik dan besaran angka atau nilai suhu

3.2 Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535

sensor, mengubahnya ke data digital, melinearisasi sensor dan kalibrasi untuk memperoleh nilai sebenarnya dari suhu yang diukur. Input mikrokontroler diprogram pada PortA yaitu PortA.0 yang merupakan salah satu masukan analog mikrokontroler. Sedangkan output mikrokontroler adalah port serial. Port serial mikrokontroler ATMega8535 ada pada PortD, yaitu PortD.0 untuk serial in dan PortD.1 untuk serial out. Karena mikrokontroler mengirim data keluar maka serial out dari mikrokontroler yang digunakan yaitu PortD.1 pada pin 3. Mikrokontroler diprogram dengan bahasa C yaitu CV AVR versi 2.04.9.

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 PA0 (ADC0) PA1 (ADC1) PA2 (ADC2) PA3 (ADC3) PA4 (ADC4) PA5 (ADC5) PA6 (ADC6) PA7 (ADC7) AREF GND AVCC PC7(TOSC2) PC6(TOSC1) PC5 PC4 PC3 PC2 PC1(SDA) PC0(SCL) PD7(OC2) PB0 (XCK) PB1 (T1) PB2 (INT2 PB3 (OC0) PB4 (SS) PB5 (MOSI) PB6 (MISO) PB7 (SCK) RESET VCC GND XTAL2 XTAL1 PD0 (RXD) PD1 (TXD) PD2 (INT0) PD3 (INT1) PD4 (OC1B) PD5 (OC1A) PD6 (ICP1) A T M EG A 8535 AN 7805 220µF/25V 10µF/25V Mo d u l RS 4 85 Jaringan RS485 PC Monitor Xtal 4Mhz +5V out 100 ohm +5V 10K LM3 2 4 + -10K 10K 4k7 4k7 T e rm o ko pe l 100K 100K Mo du l R S 48 5 GND GND D1 + -220 V PLN

+ 5V + 5V

+ 5V

Gambar 3.2 Rangkaian Mikrokontroler Atmega8535

3.3 Sensor Suhu (Termokopel Tipe K)

Sensor yang digunakan adalah sensor suhu yaitu sebuah termokopel tipe K. Sensor ini merupakan jenis bimetal yang prinsip kerjanya adalah berdasarkan

perubahan tahanan jenis berdasarkan perubahan suhu. Tahanan termokopel akan berubah jika suhu berubah. Berdasarkan perubahan tersebut sensor dapat digunakan untuk mendeteksi suhu. Namun perubahan tahanan sebuah termokopel terhadap suhu tidaklah linear sehingga dibutuhkan pengkalibrasian dan linearisasi yang memadai agar pembacaan suhu benar dengan error yang kecil. Sensor memiliki 2 terminal keluaran yang merupakan tahanan sensor.

Gambar 3.3 Prinsip Dasar Sensor Termokopel tipe K

Pada prinsipnya termokopel dibuat dari dua jenis bahan logam yang berbeda dengan cara salah satu dari masing-masing ujung logam tersebut dilas menjadi satu (pada gambar daerah yang disebut pertemuan panas atau heat junction). Akibat adanya sifat-sifat bahan logam tertentu yang dapat melepaskan elektron-elektron bebas apabila dipanaskan maka termokopel akan mengeluarkan tegangan listrik dikedua ujung-ujung bebas dari dua jenis logam yang disatukan tersebut. Sudah dijelaskan bahwa besarnya tegangan keluaran umum dari sensor atau transduser jenis ini adalah sebesar 41 V/°C. Untuk menyadap perubahan tegangan (V) yang terjadi akibat adanya perubahan suhu (T) termokopel harus dihubungkan dengan rangkaian penguat melalui kabel-kabel yang dipuntir guna mencegah sinyal-sinyal gangguan agar tidak turut dikuatkan oleh rangkaian penguat.

Gambar 3.4 Koneksi Termokopel ke Input Rangkaian Penguat

3.4 Rangkaian Modulasi RS485

Modul RS485 adalah modul yang berfungsi mengubah sinyal TTL menjadi sinyal RS485. Sinyal RS485 merupakan sinyal yang termodulasi sehingga dapat berkomunikasi melalui kabel dengan jarak yang cukup jauh tanpa kehilangan data. Dikatakan modul karena komponen tersebut telah terintegrasi dengan komponen lain membentuk sebuah modul. Sinyal TTL dari mikrokontroler akan dikonversi ke sinyal RS485 kemudian dikirim melalui media kabel. Pada ujung kabel akan dihubungkan dengan modul RS485 lainnya untuk proses demodulasi, atau mengkonversikan kembali sinyal RS485 ke TTL. Akan tetapi dalam hal ini konversi tidak ke sinyal TTL melainkan ke Max232 karena alat ini terhubung pada sebuah PC dan PC berkomunikasi dengan sinyal Max232.

Sinyal RS485 merupakan sinyal diferesial atau sering disebut differential signal, sinyal ditransmisikan sebagai V+ dan V- dimana pengirim dan penerima tidak perlu referensi yang sama. Perbedaan selisih tegangan saat kondisi logika ‘0’ dan logika ‘1’ lebih besar. Transmisi sinyal dalam bentuk sinyal diferensial akan lebih kebal terhadap noise dibanding single-ended signal. Berikut adalah gambar sinyal

twisted pair untuk sinyal diferensial.

Gambar 3.6 Diagram sinyal RS485 3.5 Rangkaian Power Supply

Untuk mempermudah perancangan alat, pada rangkaian saya ini menggunakan Power Supply 12 volt yang telah ada dipasaran. Tetapi Mikrokontroller hanya membutuhkan tegangan 5 volt. Jadi untuk menstabilkan tegangan yaitu menggunakan IC7805 yang berfungsi untuk menjaga tegangan 5 volt.

3.6 Rangkaian Penguat Tegangan IC LM 324

Penguat yang digunakan dalam perancangan alat ini adalah penguat differensial. Dimana penguat ini berfungsi untuk menguatkan tegangan pada sensor termokopel, sehingga sensor dapat dibaca oleh mikrokontroler. Penguat differensial dalam suatu penguat operasional (Op-Amp) dibuat menggunakan kopling langsung (DC kopling) yang bertujuan untuk menghilangkan efek yang ditimbulkan akibat penambahan atau pemasangan kapasitor bypass maupun kapasitor kopling. Penggunaan kopling DC pada penguat differensial ini bertujuan untuk menghindari permasalahan perlambatan yang terjadi akibat pengisian muatan pada kapasitor-kapasitor kopling (penggandeng) oleh tegangan sumber DC, dengan demikian titik kerja DC untuk mencapai titik stabil diperlukan juga waktu tunda (time constant). Sehingga mengakibatkan terjadinya efek kenaikan batas frekuensi bawah (fL) karena adanya kenaikan waktu untuk mencapai stabil (time constant) yang lebih lambat.

Gambar 3.8 Rangkaian Penguat Tegangan

3.7 PC (Personal Computer)

PC adalah sebuah komputer pribadi yang digunakan untuk menampilkan data hasil akuisisi sistem yaitu pembaca suhu. PC diprogram dengan bahasa pemrograman dengan bahasa pemrograman Visual Basic. PC akan menampilkan

data yang dikirim oleh rangkaian berupa grafik dan besaran angka atau nilai suhu. Spesifikasi PC yang digunakan adalah spesifikasi umum dengan sistem operasi windows 7.

3.8 Diagram Alir Sistem (Flowchart)

3.8.1 Diagram Alir Sistem Mikrokontroler ATMega8535

Start

Inisialisasi dan Nilai Awal

Baca Sensor Suhu

Kalibrasi Data Sensor

Data Valid?

Kirim Data ke PC melalui RS485

Stop

T

Y

3.8.2 Diagram Alir Sistem Visual Basic

Start

Inisialisasi dan Tampilan GUI

Baca Input Serial

Ada Input?

Tampilan Grafik Data

Stop

T

Y

Verifikasi Data Input

Save Data?

Simpan Data ke File Y

T

BAB 4

PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM

4.1Pengujian Rangkaian Sensor Suhu (Termokopel Tipe K)

Pengujian dilakukan dengan cara memanaskan sensor dan mengukur suhu serta tegangan keluarannya. Tegangan keluaran sensor sangat kecil dan harus ditambah penguat. Pengukuran dimulai dari suhu kamar yaitu 28°C. Suhu dan tegangan diukur, kemudian naikkan suhu sensor, dalam pengujian ini digunakan sebuah solder 40 watt dan dipanaskan sehingga suhu naik secara perlahan. Setiap kenaikan suhu dicatat perubahan tegangannya. Pengujian dilakukan hingga suhu 230°C, dari data pengukuran diperoleh bahwa kenaikan tegangan terhadap suhu membentuk kurva melengkung sehingga pada proses pengkalibrasian dibutuhkan linearisasi terlebih dahulu agar hasil yang diperoleh lebih akurat.

Dibawah ini adalah tabel data hasil pengukuran pada tegangan keluaran pada sensor suhu Termokopel.

Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Tegangan Keluaran pada Sensor Suhu Termokopel

Suhu (oC) Volt (V)

28 0,28

30 0,30

35 0,35

40 0,41

45 0,46

50 0,47

55 0,48

60 0,50

65 0,52

70 0,54

75 0,55

80 0,56

Suhu (oC) Volt (V)

85 0,57

90 0,59

95 0,61

100 0,64

105 0,66

110 0,68

115 0,70

120 0,72

125 0,74

130 0,75

135 0,76

Suhu (oC) Volt (V)

145 0,80

150 0,82

155 0,84

160 0,86

165 0,88

170 0,90

175 0,92

180 0,94

185 0,96

Suhu (oC) Volt (V)

190 0,98

195 1,01

200 1,02

205 1,04

210 1,06

215 1,08

220 1,10

225 1,12

230 1,14

4.2Pengujian Rangkaian Modulasi RS485

Pengujian Modulasi RS485 adalah dengan mengukur logika dari tiap pin IC RS485 tersebut. Untuk mengetahui apakah IC bekerja atau tidak harus dilakukan dengan mengirim sinyal atau data dari titik ke titik lainnya menggunakan modul pengirim dan penerima, kemudian membaca kesesuaian data yang dikirim. Jika data pengirim sama dengan data penerima maka modul berhasil dan bekerja dengan baik. Untuk itu perlu dibuat rangkaian dan program pengujiannya. Dimana pengujian ini termasuk bagian pengujian keseluruhan. Pengukuran pada rangkaian modulasi RS485 dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Gambar 4.1 Pengukuran pada Rangkaian Modulasi RS485

Berikut adalah hasil pengukuran tegangan tiap pin. Dibawah ini adalah tabel data hasil pengukuran pada rangkaian modulasi RS485.

Tabel 4.2 Hasil Pengukuran pada Rangkaian Modulasi RS485

Pin 1 4,49 Volt

Pin 2 0,01 Volt

Pin 3 0,01 Volt

Pin 4 4,96 Volt

Pin 5 0,00 Volt

Pin 6 2,75 Volt

Pin 7 2,26 Volt

Pin 8 5,00 Volt

4.3Pengujian Rangkaian Penguat Tegangan IC LM 324

Pengujian dilakukan dengan mengukur input dan output tegangan ic penguat. Input dari ic digunakan pin 12 sedangkan output pada pin 14. Vcc ada pada pin 4 dan ground pada pin 11. Dan pin 13 merupakan masukan negatif dari op amp. Pengaturan penguatan diatur pada penguatan 10x . Setelah diukur, input pada pin 12 adalah 2,42 Volt sedangkan pada output adalah 3,86 Volt. Kalau output dibagi dengan input maka faktor penguatan adalah 10x. Pengukuran pada rangkaian penguat tegangan IC LM 324 dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Gambar 4.2 Pengukuran pada Rangkaian Penguat Tegangan IC LM 324 Dibawah ini adalah tabel data hasil pengukuran pada rangkaian Penguat Tegangan IC LM 324.

Tabel 4.3 Hasil Pengukuran pada Rangkaian Penguat Tegangan IC LM 324

Pin 1 0,009 Volt

Pin 2 0,041 Volt

Pin 3 0,01 Volt

Pin 4 4,96 Volt

Pin 5 2,21 Volt

Pin 6 2,22 Volt

Pin 7 3,87 Volt

Pin 8 3,86 Volt

Pin 9 2,19 Volt

Pin 10 2,22 Volt

Pin 11 0,00 Volt

Pin 12 2,42 Volt

Pin 13 2,33 Volt

Pin 14 3,86 Volt

4.4Pengujian Tampilan Grafik Pengukuran Suhu dan Alarm Pada PC

Tampilan grafik suhu pada PC dibuat dalam bentuk visual basic dengan menggunakan bahasa C. Tampilan grafik akan berjalan apabila rangkaian sistem sensor dihubungkan ke PC atau komputer server. Berikut adalah listing program untuk menampilkan grafik pengukuran suhu.

Dim Xd(0 To 18000), Yd1(0 To 18000), Yd2(0 To 18000), Yd3(0 To 18000) As Integer

Dim TIMES(0 To 18000) As String Dim j As Integer

Dim Temp, x, y2, y1, L1, L2, R, S, y10, y20, y30, x0, Data As Integer

Private Declare Function sndPlaySound Lib "Winmm.dll" Alias _

"sndPlaySoundA" (ByVal lpszSoundName As String, ByVal uflags As Long) As Long

Private Const snd_sync = &H0 Private Const snd_Async = &H1 Private Const snd_loop = &H8

Private Sub Command4_Click() Timer4.Enabled = True

Trace.Enabled = False Command7.Enabled = False MSComm1.PortOpen = True x = 0

Timer5.Enabled = True Grids

Open "C:\Data\" + Text5 + ".DAT" For Output As #1

End Sub

Private Sub Command5_Click()

sndPlaySound vbNullString, snd_Async

End Sub

Private Sub Command7_Click() Timer3.Enabled = False

Set oXL = New Excel.Application Set oxlbook = oXL.Workbooks.Add

FileName = "C:\Data\" + Text5 + ".xls"

oxlbook.Worksheets(1).Range("A1") = " Time "

oxlbook.Worksheets(1).Range("B1") = " Temperature " oxlbook.SaveAs FileName

For i = 2 To j

oxlbook.Worksheets(1).Range("A" & i) = TIMES(i) oxlbook.Worksheets(1).Range("B" & i) = Yd1(i) Next i

On Error GoTo 1

oxlbook.SaveAs FileName oxlbook.Close

1:

End Sub

Private Sub Command1_Click() Close #1

Line2(5).BorderColor = &HFF0000 Line2(4).BorderColor = &HFF& Line2(2).BorderColor = &HFF0000 Grids

End Sub

Private Sub Command2_Click() End

Private Sub Command3_Click()

If MSComm1.PortOpen = True Then MSComm1.PortOpen = False Timer5.Enabled = False

Timer4.Enabled = False Trace.Enabled = True Command7.Enabled = True Close #1

End Sub

Private Sub Timer4_Timer()

y1 = 6280 - Temp * 10

Picture1.Line (x0, y10)-(x, y1), QBColor(12) 'R

x0 = x y10 = y1

x = x + 10

If Sampling_Time = (Timebase * 1) Then

Xd(j) = x

Yd1(j) = Temp / 2 TIMES(j) = Text1 j = j + 1

Sampling_Time = 0 End If

If x > (12000) Then x = 0

x0 = 0 Q = 568 Grids End If End Sub

Private Sub Timer5_Timer() Dat = MSComm1.Input

If Dat <> "" Then

If (Data - Dat) < 20 Then Text2 = Dat / 2

Temp = Dat Data = Dat

If Temp / 2 > 100 Then

alert = "C:\ Windows \ media \" + "notify.wav" sndPlaySound alert, snd_Async Or snd_loop

End If

End If

End If

End Sub

Trace.Enabled = False Command7.Enabled = False Read.Enabled = False

Line2(5).BorderColor = &HFF0000 Line2(4).BorderColor = &HFF0000 Line2(2).BorderColor = &HFF& MSComm1.PortOpen = True

x = 0

Timer5.Enabled = True Grids

Open "C:\Data\" + Text5 + ".DAT" For Output As #1 End Sub

Private Sub Form_Load() With MSComm1

If .PortOpen = True Then .PortOpen = False .CommPort = 4

.Settings = "19200,n,8,1" .DTREnable = True

.RTSEnable = True .RThreshold = 1 .SThreshold = 0

End With R = 568 x = 0 x0 = 0 y10 = 6952 Data = 70

Private Sub Timer1_Timer() Text1 = Time

End Sub

Private Sub Grids() Picture1.Cls

Q = 568

For GRID = 1 To 17

Picture1.Line (0, Q)-(15000, Q), QBColor(3) Q = Q + R

Next GRID

Q = 568

For GRID = 1 To 35

Picture1.Line (Q, 0)-(Q, 10000), QBColor(3) Q = Q + R

Next GRID

Picture1.Line (0, 7952)-(15000, 7952), QBColor(9)

End Sub

Private Sub Timer3_Timer() Grids

Timer3.Enabled = False End Sub

Setelah program dijalankan maka data pada sensor dikirim ke komputer server dalam bentuk grafik dan nilai. Dalam hal ini apabila pengukuran suhu melampaui batas 100oC maka alarm akan bunyi pada komputer server. Data pengukuran suhu dapat diamati secara real time dan dapat disimpan dalam format Microsoft excel.

Gambar 4.3 Tampilan Grafik Pengukuran Suhu

4.5Perbandingan Pengukuran Suhu antara Alat dengan Alat Ukur Standar Pengujian ini dilakukan dengan cara membanding alat dengan alat ukur standar (termometer digital) yang dapat dilihat pada tabel dibawah ini.

Tabel 4.4 Hasil Perbandingan Pengukuran Suhu anatara Alat dengan Alat Ukur Standar (Termometer Digital)

Termometer Digital Alat Ralat

28 0C 28,5 0C 1,78 %

30 0C 31 0C 3,33 %

35 0C 36 0C 2,85 %

40 0C 41,5 0C 3,75 %

45 0C 46 0C 2,22 %

55 0C 56,5 0C 2,72 %

60 0C 62 0C 3,33 %

65 0C 66 0C 1,53 %

70 0C 71,5 0C 2,14 %

75 0C 76,5 0C 2 %

80 0C 82 0C 2,5 %

85 0C 86 0C 1,17 %

90 0C 92,5 0C 2,77 %

95 0C 96 0C 1,05 %

100 0C 102 0C 2 %

105 0C 105,5 0C 0,47 %

110 0C 111 0C 0,9 %

115 0C 116,5 0C 1,3 %

120 0C 121,5 0C 1,25 %

125 0C 126 0C 0,8 %

130 0C 131,5 0C 1,15 %

135 0C 136,5 0C 1,11 %

140 0C 141,5 0C 1,07 %

145 0C 146 0C 0,68 %

150 0C 151 0C 0,66 %

4.6Pengujian Alat Secara Keseluruhan

Pengujian sistem setelah semua komponen tergabung menjadi satu sistem termasuk program. Dimulai dengan merangkai dan menghubungkan komponen-komponen sistem yaitu sensor suhu, mikrokontroler, modul RS485 dan komputer. Setelah terhubung dengan baik, jalankan dan aktifkan program atau software pada komputer. Lakukan pengamatan terhadap tampilan suhu dan grafik pada monitor. Berikan perubahan input dengan cara menaikkan dan menurunkan suhu sensor.

Pengujian memberikan hasil sesuai dengan yang diharapkan. Dimana output dari sistem merupakan suatu proses monitoring dari perubahan suhu. Perubahan tersebut digambarkan dalam grafik dan angka. Pengujian juga termasuk menguji proses penyimpanan data pada data base komputer. Data dapat disimpan pada suatu file dgn nama file yang dimasukkan pada kolom nama. Dengan menekan save maka data monitoring akan tersimpan di database. Cara menguji apakah data telah tersimpan atau tidak adalah dengan mengaksesnya secara langsung. File data yang tersimpan dapat dibuka dengan microsoft excel, dimana data tersebut tersimpan dalam format tersebut. Setelah dibuka, akan terdapat 2 kolom data yaitu waktu dan suhu. Kolom waktu adalah penunjukan waktu pada saat data diambil, sedangkan kolom suhu menampilkan suhu yang terukur pada waktu tersebut. Data dapat disimpan hingga puluhan data tergantung waktu sampling yang dibuat dan lamanya proses monitoring.

Setelah dilakukan pengujian secara keseluruhan dapat diambil kesimpulan bahwa sistem bekerja dengan baik sesuai yang diharapkan, walaupun masih terdapat beberapa kelemahan dan kekurangan. Berikut adalah data base yang telah disimpan didalam Microsoft excel dari hasil pengujian alat secara keseluruhan.

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil perancangan alat hingga pengujian dan pembahasan sistem maka penulis dapat menarik kesimpulan, antara lain :

1. Telah berhasil dirancang sebuah alat yang dapat memantau dan mengukur suhu jarak jauh dengan suhu maksimal 150 0C dan jarak 100 m. Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan, pada alat ini dapat dilakukan proses monitoring dari perubahan suhu. Perubahan tersebut digambarkan dalam bentuk grafik dan angka, sehingga dapat dipantau secara langsung dan data dapat disimpan dalam format Microsoft excel.

2. Kesalahan rata-rata alat ini dibandingkan dengan alat ukur standar (termometer digital) sebesar 1,82 %.

5.2 Saran

Setelah melakukan penelitian, diperoleh beberapa hal yang dapat dijadikan saran untuk dilakukan penelitian lebih lanjut yaitu :

1. Pemilihan sensor sebaiknya memiliki data sheet yang jelas, sehingga karakteristik sensor dapat diketahui.

2. Untuk mendapatkan hasil yang lebih bagus sebaiknya pengkarakterisasian sistem pengukuran suhu menggunakan alat yang sudah terstandar.

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sensor Suhu Termokopel tipe K

Termokopel yang digunakan pada penelitan ini menggunakan termokopel tipe K yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini.

Gambar 2.1 Termokopel tipe K

Termokopel ini merupakan termokopel yang biasa digunakan dalam berbagai kegiatan industri. Selain harganya yang murah, termokopel ini juga mempunyai jangkauan yang cukup tinggi. Pembaca sensor termokopel tipe K ini memiliki batas suhu antar -200 oC sampai +1200 oC. Termokopel ini berbahan dasar Chromel dan Alumel yang mempunyai sensitivitas rata-rata 41 µV/oC. (Data

sheet acquired from Harris Semiconductor. 2010)

Termokopel adalah dua logam yang didekatkan yang apabila terpapar oleh kalor dengan suhu tertentu akan menghasilkan beda potensial. Termokopel Suhu didefinisikan sebagai jumlah dari energi panas dari sebuah objek atau sistem. Perubahan suhu dapat memberikan pengaruh yang cukup signifikan terhadap proses ataupun material pada tingkatan molekul. Sensor suhu adalah device yang dapat melakukan deteksi pada perubahan suhu berdasarkan pada parameter-parameter fisik seperti hambatan, ataupun perubahan voltage. Termokopel merupakan jenis logam yang berbeda disatukan salah satu ujungnya dan ujung tersebut dipanaskan maka akan timbul beda potensial pada ujung-ujung yang lain, hal ini diakibatkan oleh kecepatan gerak elektron dari dua material yang berbeda daya hantar panas sehingga mengakibatkan beda potensial. Dalam perancangan

serta penggolongan dari termokopel sendiri sudah diatur oleh Instrument Society

of America (ISA). Termokopel dibangun berdasarkan Asas Seeback dimana bila

dua jenis logam yang berlainan disambungkan ini akan menjadi rangkaian tertutup sehingga perbedaan temperature pada sambungan akan menimbulkan beda potensial listrik pada kedua logam tersebut, selanjutnya akan dibaca oleh alat ukur temperatur. Termokopel dapat dihubungkan secara seri satu sama lain untuk membuat termopile, dimana tiap sambungan yang panas diarahkan ke suhu yang lebih tinggi dan semua sambungan dingin ke suhu yang lebih rendah. Dengan begitu, tegangan pada setiap termokopel menjadi naik, yang memungkinkan untuk digunakan pada tegangan yang lebih tinggi. Dengan adanya suhu tetapan pada sambungan dingin, yang berguna untuk pengukuran di laboratorium, secara sederhana termokopel tidak mudah dipakai untuk kebanyakan indikasi sambungan langsung dan instrumen kontrol. Mereka menambahkan sambungan dingin tiruan ke sirkuit mereka yaitu peralatan lain yang sensitif terhadap suhu (seperti termistor atau dioda) untuk mengukur suhu sambungan input pada peralatan, dengan tujuan untuk mengurangi gradiasi suhu di antara ujung-ujungnya. Di sini, tegangan yang berasal dari hubungan dingin yang diketahui dapat disimulasikan, dan koreksi yang baik dapat diaplikasikan. Hal ini dikenal dengan kompensasi hubungan dingin. (Rachman Soleh dkk, 2012)

2.2Modul RS485

RS485 adalah teknik komunikasi data serial yang dikembangkan di tahun 1983 di mana dengan teknik ini, komunikasi data dapat dilakukan pada jarak yang cukup jauh yaitu 1,2 Km. Selain dapat digunakan untuk jarak yang jauh teknik ini juga dapat digunakan untuk menghubungkan 32 unit beban sekaligus hanya dengan menggunakan dua buah kabel saja tanpa memerlukan referensi ground yang sama antara unit yang satu dengan unit lainnya. SN75176 adalah IC yang menjadi komponen utama Modul RS485 yang didisain untuk komunikasi data secara bidirectional atau multipoint dengan Standard ANSI EIA/TIA-422-B dan ITU V11. Data yang ditransmisikan oleh IC ini dikirim dalam bentuk perbedaan tegangan yang ada pada kaki A dan B dari SN75176. SN75176 berfungsi sebagai

yaitu DE dan RE. Apabila kaki DE berlogika 0 dan RE berlogika 0, maka SN75176 berfungsi sebagai penerima data sedangkan bila kaki DE berlogika 1 dan RE berlogika 1 maka SN75176 berfungsi sebagai pengirim.

Gambar 2.2 Komunikasi Data Master dan 32 Slave

Sistem komunikasi dengan menggunakan RS485 ini dapat digunakan untuk komunikasi data antara 32 unit peralatan elektronik hanya dalam dua kabel saja. Selain itu, jarak komunikasi dapat mencapai 1,2 Km dengan digunakannya kabel AWG-24 twisted pair. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2.

Agar komunikasi data pada sistem multipoint yang dapat digunakan untuk 32 unit peralatan elektronik tidak terjadi saling bentrok antar data, maka seperti layaknya pada forum diskusi yang benar, pada kondisi awal semua peserta menjadi pendengar terlebih dahulu. Kemudian pada saat salah seorang peserta diskusi berbicara, maka peserta yang lain harus menunggu peserta yang berbicara tersebut menyelesaikan pembicaraan. Apabila peserta tersebut selesai berbicara, maka peserta tersebut kembali menjadi pendengar sedangkan yang lain baru boleh berbicara untuk memberikan tanggapan atau mengajukan usul yang lain. Hal ini diperlukan agar forum diskusi dapat berjalan dengan baik dan tertib. Demikian pula pada komunikasi RS485, semua peralatan elektronik berada pada posisi penerima hingga salah satu memerlukan untuk mengirimkan data, maka peralatan tersebut akan berpindah ke mode pengirim, mengirimkan data dan kembali ke mode penerima. Setiap kali peralatan elektronik tersebut hendak mengirimkan data, maka terlebih dahulu harus diperiksa, apakah jalur yang akan digunakan sebagai media pengiriman data tersebut tidak sibuk. Apabila jalur masih sibuk, maka peralatan tersebut harus menunggu hingga jalur sepi. Agar data yang dikirimkan hanya sampai ke peralatan elektronik yang dituju, misalkan ke salah satu Slave, maka terlebih dahulu pengiriman tersebut diawali dengan Slave ID dan dilanjutkan dengan data yang dikirimkan. Peralatan elektronik-peralatan elektronik yang lain akan menerima data tersebut, namun bila data yang diterima tidak mempunyai ID yang sama dengan Slave ID yang dikirimkan, maka

INPUT D

ENABLE DE

OUTPUT

A B

peralatan tersebut harus menolak atau mengabaikan data tersebut. Namun bila Slave ID yang dikirimkan sesuai dengan ID dari peralatan elektronik yang menerima, maka data selanjutnya akan diambil untuk diproses lebih lanjut. (Delta-electronic, 2007).

Komunikasi serial RS485 menggunakan sepasang kabel untuk mengirimkan satu sinyal. Tegangan antara kedua kabel saluran selalu berlawanan. Logika ditentukan dari beda tegangan antara kedua kabel tersebut. SN75176 merupakan IC multipoint RS485 transceiver. Di dalam SN75176 terdapat sebuah driver dan receiver seperti pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Bagan IC SN75176

SN75176 dapat mendukung 32 unit paralel dalam satu jalur. Sensitivitas tegangan input receiver 0,2 V dan jarak maksimum 4000 feet. Pada mode pengiriman (transmitting), kaki enable kirim DE diberi logika 1. Keluaran A dan B ditentukan oleh masukan driver D, dimana keluaran A akan sesuai dengan logika driver D, sedangkan B berkebalikan. Jika input D berlogika 1, maka output A akan bertegangan 5 Volt dan output B 0 Volt. Sebaliknya jika input D berlogika 0 maka output A bertegangan 0 Volt dan output B 5 Volt. Pada mode penerimaan (receiving), kaki enable terima RE diberi logika 0. Output receiver R ditentukan oleh tegangan diferensial antara input A dan B (VA - VB). Jika tegangan diferensial VA - VB lebih besar dari +0,2 Volt, maka receiver R akan berlogika 1, sedangkan jika VA - VB lebih kecil dari -0,2 Volt maka receiver R akan berlogika 0. Untuk tegangan VA - VB antara -0,2 Volt sampai +0,2 Volt, maka level logika keluaran tidak terdefinisi. Mode pengiriman dan penerimaan data SN75176 ditunjukkan pada Tabel 2.1 dan 2.2.

DIFFERENTIAL INPUTS (A – B)

ENABLE RE

OUTPUT R

VID ≥ 0,2V L H

-0,2V < VID < 0,2V L ?

VID ≤ -0,2V L L

x H Z

OPEN L ?

Tabel 2.2 Penerimaan data (receiving)

H = High Level, L = Low Level, x = Irrelevant, Z = high impedance (off), ?

= Indeterminate

Jika terdapat gangguan listrik yang menimpa saluran transmisi, maka induksi tegangan gangguan akan diterima kedua kabel saluran sama besar. Karena

Receiver membandingkan selisih tegangan antara dua kabel saluran, maka induksi

tegangan tidak akan berpengaruh pada output. Dengan kemampuan menangkal gangguan yang sangat baik ini, RS485 bisa dipakai untuk membangun saluran transmisi jarak jauh sampai 4000 feet dengan kecepatan tinggi. (Sivakumar, 2008).

Bus RS485 adalah mode transmisi balanced differential. Bus ini hanya mempunyai dua sinyal, A dan B dengan perbedaan tegangan antara keduanya. Karena line A sebagai referensi terhadap B maka sinyal akan high bila mendapat input low, demikian pula sebaliknya. Pada komunikasi RS485 semua peralatan elektronik berada pada posisi penerima hingga salah satu memerlukan untuk mengirimkan data, maka peralatan tersebut akan berpindah ke mode pengirim, mengirimkan data dan kembali ke mode peneima. Setiap kali peralatan elektronik tersebut hendak mengirimkan data, maka terlebih dahulu harus diperiksa, apakah jalur yang akan digunakan sebagai media pengiriman data tersebut tidak sibuk. Apabila jalur masih sibuk, maka peralatan tersebut harus menunggu hingga jalur sepi. Agar data yang dikirimkan hanya sampai kepada peralatan elektronik yang dituju, misalkan ke salah satu Slave, maka terlebih dahulu pengiriman tersebut diawali dengan Slave ID dan dilanjutkan dengan data yang dikirimkan. Peralatan elektronik yang lain akan menerima data tersebut, namun data yang diterima tidak mempunyai ID yang sama dengan Slave ID yang dikirimkan, maka peralatan

tersebut harus menolak atau mengabaikan data tersebut. Namun bila Slave ID yang dikirimkan sesuai dengan ID dari peralatan elektronik yang menerima, maka data selanjutnya akan diambil untuk diproses lebih lanjut.

Gambar 2.4 Grafik kecepatan transfer data vs panjang kabel data (T. Abdul, 2007) 2.2.1 MAX 232

Max232 merupakan salah satu perangkat yang berfungsi sebagai antarmuka (interfacing) komputer ke peralatan luar dengan pengiriman data secara serial (per bit). Recomended Standard Number 232 digunakan dengan data biner serial yang ditransmisikan untuk berkomunikasi dengan peralatan lain. Standar komunikasi Max232 adalah standard komunikasi serial paling umum digunakan terutama dalam komputer IBM PC dan peralatan lain yang kompatible. Komunikasi serial Max232 dijalankan dengan menggunakan perangkat standart yang berhubungan dengan dua tipe peralatan yaitu dataterminal equipment (DTE) dan data

communication terminating (DCE). Proses transfer data secara serial memerlukan

penunjang peralatan lain untuk pengiriman data berupa DTE untuk masing-masing terminal. Pada prinsipnya proses pengiriman data dengan menggunakan serial interface sangat sederhana. Data ditransfer dikirim dari satu ke terminal ke terminal yang lain begitu pula sebaliknya. Proses data dari satu komputer ke komputer yang lain memerlukan jalur komunikasi data agar data dapat di terima baik oleh penerima. Jalur ini dikenal dengan protokol. Protokol digunakan start bit, stop bit, parity bit dan sebagainya. Semua protokol komunikasi merupakan fungsi mikrokode dalam sistem yang harus di atur dahulu sebelum program

Max232 merupakan kombinasi untai-untai yang paling popular karena tidak hanya menghubungkan terminal modem, tetapi juga digunakan untuk menghubungkan periferial ke terminal serta untuk menghubungkan piranti data pada sebuah gedung jika digunakan line driver dan line receiver sebagai penggganti modem. Karakteristik elektris yang dimilki EIA-232 menspesifikasikan bahwa untai-untai tak seimbang digunakan dengan tegangan positif antara +3 sampai +25V. Pada tegangan ini isyarat dikenal sebagai biner 0 atau ON atau space. Sedangkan tegangan -3 sampai -25 v menyatakan biner 1 dan keadaan OFF atau Mark. Sedangkan tegangan antara -3 sampai +3 V disebut sebagai daerah transisi yang besaran tegangannya tidak berlaku atau

invalid.(Rahmat, 2006).

2.3 Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah suatu sistem komputer lengkap dalam satu chip. Lengkap dalam artian memiliki unit CPU, port I/O (paralel dan serial), timer, counter, memori RAM untuk penyimpanan data saat eksekusi program, dan memori ROM tempat dari mana perintah yang akan dieksekusi. Dan merupakan suatu komponen elektronik kecil yang mengendalikan operasi komponen elektronik lain pada suatu sirkuit elektronik.

2.3.1 Mikrokontroler AVR Atmega 8535

Mikrokontroler ATmega 8535 merupakan mikrokontroler 8-bit teknologi CMOS dengan konsumsi daya rendah yang berbasis arsitektur enhanced RISC AVR. Dengan eksekusi intruki yang sebagian besar hanya menggunakan suatu siklus

clock, ATmega 8535 mencapai throughput sekitar 1 MIPS per MHZ yang

mengizinkan perancang sistem melakukan optimasi konsumsi daya verus kecepatan pemrosesan.

2.3.2 Arsitektur AVR ATmega 8535

Mikrokontroler AVR memiliki arsitektur RISC 8 bit, dimana semua intruksi dikemas dalam kode 16-bit dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 (satu)

siklus clock, berbeda dengan instruksi MCS51 yang membutuhkan 12 siklus

clock. Selain itu AVR berteknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing).

Secara garis besar arsitektur mikrokontroler ATMega8535 memiliki bagian sebagai berikut :

1. Port I/O 32 bit, yang dikelompokkan dalam Port A, Port B, Port C dan Port D.

2. Analog to Digital Converter 10-bit sebanyak 8 input. 3. Timer/counter sebanyak 3 buah dengan compare mode. 4. CPU 8 bit yang terdiri dari 32 register.

5. SRAM sebesar 512 byte.

6. Memory Flash sebesar 8 Kbyte dengan kemampuan read while write. 7. Interupsi Internal maupun eksternal.

8. Port Komunikasi SPI.

9. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi. 10.Analog Comparator.

11.Komunikasi serial standar USART dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps. Frekuensi clock maksimum 16 MHz.

12.PORT USART untuk komunikasi serial.

Media penyimpan program berupa flash memory, sedangkan penyimpan data berupa SRAM (Static Random Acces Memory) dan EEPROM (Electrical

Erasable Programmable Read Only Memory). Untuk komunikai data tersedia

fasilitas SPI (Serial Peripheral Interface), USART (Universal Shynchronous and

Asyncrhonous Serial Receiver and Transmitter), serta TWI (Two-wire Serial Interface). Di samping itu terdapat fitur tambahan, antara lain AC (Analog Comparator), 8 kanal 10-bit ADC (Analog to Digital Converter), 3 buah Timer/Counter, WDT (Watchdog Timer), manajemen penghematan daya (Sleep Mode), serta osilator internal 8 Mhz. seluruh fitur terhubung ke bus 8 bi. Unit

2.3.3 Konfigurasi pin Mikrokontroler ATmega 8535

Di bawah merupakan konfigurasi pin mikrokontroler AVR ATmega 8535 yaitu : 1. VCC : merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan pin catu

daya.

2. GND : merupakan pin ground.

3. Port A (PA0..PA7 : merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC.

4. Port B (PB0..PB7) : merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu timer/counter, komparator analog dan SPI.

5. Port C (PC0..PC7) : merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI, komparator analog, input ADC dan Timer

Oscilator.

6. Port D (PD0..PD7) : merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus yaitu komparator analog, interupsi eksternal dan komunikasi serial.

7. RESET : merupakan pin yang digunakan untuk mereset mikrokontroler.

8. XTAL1 dan XTAL2 : merupakan pin masukan clock eksternal. 9. AVCC : merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.

10.AREF : merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.

2.3.4 Deskripsi pin-pin pada Mikrokontroler ATMega8535

Untuk keterangan lebih lanjut dibawah ini merupakan sebuah tabel yang menjelaskan konfigurasi pin mikrokontroler ATmega 8535 secara rinci, yaitu:

Tabel 2.3 Deskripsi pin-pin AVR ATmega8535

No.Pin Nama Pin Keterangan

10 VCC Catu daya

11 GND Ground

40 – 33 Port A : PA0-PA7 (ADC0-ADC7)

Port I/O dua arah dilengkapi internal pull

up resistor. Port ini juga dimultipleks

dengan masukan analog ke ADC 8 kanal

1-7 Port B : PB0 – PB7

Port I/O dua arah dilengkapi internal pull

up resistor.Fungsi lain dari port ini masing

masing adalah :

PB0 : To (timer/counter0 external counter input)

PB1 : T1 (timer/counter1 external conter input)

PB2 : AIN0 (analog comparator positive input)

PB3 : AIN1 (analog comparator positive input)

PB4 : SS (SPI slave select input)

PB5 : MOSI (SPI bus master input/slave input)

PB6 : MISO (SPI bus master input/slave input)

PB7 : SCK (SPI bus serial clock) 22 – 29 Port C : PC 0 –

PC 7

Port I/O dua arah dilengkapi internal pull up resistor. Dua pin yaitu PC6 dan PC7 berfungsi sebagai osilator eksternal untuk timer/counter 2.

14-21 Port D : PD0 – PD7

Port I/O dua arah dilengkapi internal pull up resistor. Fungsi lain dari port ini masing masing adalah :

PD0 : RXD (UART input line) PD1 : TXD (UART input line)

PD2 : INT0 (eksternal interrupt 0 input) PD3 : INT 1 (eksternal interrupt 1 input) PD4 : OC1B ( timer/counter 1 output compare B match input)

PD5 : OC1A ( timer/counter 1 output compare A match input)

PD6 : ICP (timer/counter1 input capture pin)

PD7 : OC2 (timer/counter2 output compare match output)

9 RESET Masukan reset. Sebuah reset terjadi jika pin ini diberi logika low melebihi periode minimum yang diperlukan.

13 XTAL 1 Masukan ke inverting oscillator amplifier dan masukan ke rangkaian internal clock.

12 XTAL 2 Keluaran dari inverting oscillator amplifier

30 AVCC Catu daya untuk port A dan ADC

31 AGND Analog Ground

32 AREF Refrensi masukan analog untuk ADC

2.3.5 Peta Memori ATmega 8535

dilengkapi dengan EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read Only

Memory) untuk penyimpanan data tambahan yang bersifat non-volatile. Memori

EEPROM ini mempunyai lokasi yang terpisah dengan sistem register alamat, register data dan register kontrol yang dibuat khusus untuk EEPROM.

2.3.5.1 Memori Program dan Data

Mikrokontroler ATmega 8535 memiliki On-Chip In-System Reprogrammable

Flash Memory untuk menyimpan program. Untuk alasan keamanan, memori

program dibagimenjadi dua bagian yaitu (1) Boot Flash Section dan (2)

Application Flash Section. Boot Flash Section digunakan untuk meyimpan

program Boot Loade, yaitu program yang harus dijalankan pada saat AVR reset atau pertama kali diaktifkan. Application Flash Section digunakan untuk menyimpan progam aplikasi yang dibuat pengguna. Mikrokontroler AVR tidak dapat menjalankan program aplikasi ini sebelum menjalankan Boot Loader. Besarnya memori Boot Flash Section dapat diprogram dari 128 word sampai 1024

word tergantung setting pada konfigurasi bit di-register BOOTSZ. Jika Boot Loader diproteksi, maka program pada Application Flash Section juga sudah

aman.

Memori data dibagi menjadi tiga yaitu :

1. Terdapaat 32 register keperluan umum (general purpose register_GPR biasa disebut register file di dalam teknologi RISC)

2. Terdapat 64 register untuk keperluan input/output (I/O register)

3. Terdapat 512 byte SRAM internal. Selain itu, terdapat pula EEPROM 512

byte sebagai memori data yang dapat diprogram saat beroperasi. I/O register dan memori SRAM pada mikrokontroler AVR ATmega 8535.

Gambar 2.7 Memori AVR ATmega8535

2.3.6 Status Register

Status register adalah register berisi status yang dihasilkan pada setiap operasi yang dilakukan ketika suatu instruksi dieksekusi. SREG merupakan bagian dari inti CPU mikrokontroler.

Gambar 2.8 Status Register

1. Bit7  I (Global Interrupt Enable), Bit harus di Set untuk meng-enable semua jenis interupsi.

2. Bit6  T (Bit Copy Storage), Instruksi BLD dan BST menggunakan bit T sebagai sumber atau tujuan dalam operasi bit. Suatu bit dalam sebuah register GPR dapat disalin ke bit T menggunakan instruksi BST, dan sebaliknya bit T dapat disalin kembali kesuatu bit dalam register GPR dengan menggunakan instruksi BLD.

4. Bit4  S (Sign Bit) merupakan hasil operasi EOR antara flag –N (negative) dan flag V (complement overflow).

5. Bit3  V (Two’s Component Overflow Flag) Bit ini berfungsi untuk mendukung operasi matematis.

6. Bit2  N (Negative Flag) Flag N akan menjadi Set, jika suatu operasi matematis menghasilkan bilangan negatif.

7. Bit1  Z (Zero Flag) Bit ini akan menjadi set apabila hasil operasi matematis menghasilkan bilangan 0.

8. Bit0  C (Cary Flag) Bit ini akan menjadi set apabila suatu operasi menghasilkan carry.

(Lingga, 2011)

2.4 Penguat Tegangan IC LM 324

Penguat operasional (Operational amplifier) atau yang biasa disebut op-amp merupakan suatu komponen elektronika berupa sirkuit terintegrasi (integrated circuit atau IC) yang terdiri atas bagian differensial amplifier, common emiter amplifier dan bagian push-pull amplifier. Bagian output Op-amp ini biasanya dikendalikan dengan umpan balik negatif (negative feedback) karena nilai gain-nya yang tinggi. Keuntungan dari penggunaan Op Amp adalah karena komponen ini memiliki penguatan (A) yang sangat besar, Impedansi input yang besar, (Zin >>) dan Impedansi Output yang kecil (Zout <<). Selain dari itu, kemampuan interval frekuensi dari komponen ini sangat lebar. Penggunaan dari Op-amp meliputi: amplifier atau penguat biasa (non- Inverting Amplifier), Inverting Amplifier, komputer analog (operasi jumlah, kurang, integrasi, dan diferensiasi), dll. Jenis Op-amp yang populer dipakai adalah chip 741. Penguat operasional adalah suatu rangkaian terintegrasi yang berisi beberapa tingkat dan konfigurasi penguat diferensial yang telah dijelaskan di atas. Penguat operasional memilki dua masukan dan satu keluaran serta memiliki penguatan DC yang tinggi. Untuk dapat bekerja dengan baik, penguat operasional memerlukan tegangan catu yang simetris yaitu tegangan yang berharga positif (+V) dan tegangan yang berharga negatif (-V) terhadap tanah (ground). Berikut ini adalah simbol dari penguat operasional:

Gambar 2.9 Simbol Penguat Operasional

2.4.1 Karakteristik Ideal Penguat Operasional

Penguat operasional banyak digunakan dalam berbagai aplikasi karena beberapa keunggulan yang dimilikinya, seperti penguatan yang tinggi, impedansi masukan yang tinggi, impedansi keluaran yang rendah dan lain sebagainya. Berikut ini adalah karakteristik dari Op Amp ideal:

a. Penguatan tegangan lingkar terbuka (open-loop voltage gain) AVOL = - ∞ b. Tegangan ofset keluaran (output offset voltage) VOf = 0

c. Hambatan masukan (input resistance) R I = ∞ d. Hambatan keluaran (output resistance) RO = 0 e. Lebar pita (band width) BW = ∞

f. Waktu tanggapan (respon time) = 0 detik g. Karakteristik tidak berubah dengan suhu

Kondisi ideal tersebut hanya merupakan kondisi teoritis, yang tidak mungkin dapat dicapai dalam kondisi praktis. Tetapi para pembuat Op Amp berusaha untuk membuat Op Amp yang memiliki karakteristik mendekati kondisi-kondisi di atas. Karena itu sebuah Op Amp yang baik harus memiliki karakteristik yang mendekati kondisi ideal. Berikut ini akan dijelaskan satu persatu tentang kondisi-kondisi ideal dari Op Amp.

2.4.1.1 Penguatan Tegangan Lingkar Terbuka

Penguatan tegangan lingkar terbuka (open loop voltage gain) adalah penguatan diferensial Op Amp pada kondisi dimana tidak terdapat umpan balik (feedback)

penguatan tegangan lingkar terbuka adalah:

AVOL = v0 / Vin = - ∞ (2.1) AVOL = V0 / (V1 – V2) = - ∞ (2.2) Tanda negatif menandakan bahwa tegangan keluaran VO berbeda fasa dengan tegangan masukan Vin . Konsep tentang penguatan tegangan tak berhingga tersebut sukar untuk divisualisasikan dan tidak mungkin untuk diwujudkan. Suatu hal yang perlu untuk dimengerti adalah bahwa tegangan keluaran VO jauh lebih besar daripada tegangan masukan Vin . Dalam kondisi praktis, harga AVOL adalah antara 5000 (sekitar 74 dB) hingga 100000 (sekitar 100 dB). Tetapi dalam penerapannya tegangan keluaran VO tidak lebih dari tegangan catu yang diberikan pada Op Amp. Karena itu Op Amp baik digunakan untuk menguatkan sinyal yang amplitudonya sangat kecil.

2.4.1.2 Tegangan Ofset Keluaran

Tegangan ofset keluaran (output offset voltage) VOf adalah nilai tegangan keluaran dari Op Amp terhadap tanah (ground) pada kondisi tegangan masukan Vin = 0. Secara ideal, nilai VOf = 0 Volt. Op Amp yang dapat memenuhi nilai tersebut disebut sebagai Op Amp dengan CMR (common mode

rejection) ideal. Tetapi dalam kondisi praktis, akibat adanya ketidakseimbangan

dan ketidakidentikan dalam penguat diferensial dalam Op Amp tersebut, maka tegangan ofset VOf biasanya bernilai sedikit di atas 0 Volt. Apalagi tidak digunakan umpan balik maka nilai VOf akan menjadi cukup besar untuk menimbulkan kejenuhan (saturasi) pada keluaran. Untuk mengatasi hal ini, maka perlu diterapkan tegangan koreksi pada Op Amp. Hal ini dilakukan agar pada saat tegangan masukan Vin = 0, tegangan keluaran VO = 0.

2.4.1.3 Hambatan Masukan

Hambatan masukan (input resistance) Ri dari Op Amp adalah besar hambatan di antara kedua masukan Op Amp. Secara ideal hambatan masukan Op Amp adalah tak berhingga. Tetapi dalam kondisi praktis, nilai hambatan masukan Op Amp adalah antara 5 kΩ hingga 20 MΩ, tergantung pada tipe Op Amp.

Nilai ini biasanya diukur pada kondisi Op Amp tanpa umpan balik. Apabila suatu umpan balik negative (negative feedback) diterapkan pada Op Amp, maka hambatan masukan Op Amp akan meningkat. Dalam suatu penguat, hambatan masukan yang besar adalah suatu hal yang diharapkan. Semakin besar hambatan masukan suatu penguat, semakin baik penguat tersebut dalam menguatkan sinyal yang amplitudonya sangat kecil. Dengan hambatan masukan yang besar, maka sumber sinyal masukan tidak terbebani terlalu besar.

2.4.1.4 Hambatan Keluaran

Hambatan Keluaran (output resistance) RO dari Op Amp adalah besarnya hambatan dalam yang timbul pada saat Op Amp bekerja sebagai pembangkit sinyal. Secara ideal nilai hambatan keluaran RO Op Amp adalah = 0. Apabila hal ini tercapai, maka seluruh tegangan keluaran Op Amp akan timbul pada beban keluaran (R L), sehingga dalam suatu penguat, hambatan keluaran yang kecil sangat diharapkan. Dalam kondisi praktis nilai hambatan keluaran Op Amp adalah antara beberapa ohm hingga ratusan ohm pada kondisi tanpa umpan balik. Dengan diterapkannya umpan balik, maka nilai hambatan keluaran akan menurun hingga mendekati kondisi ideal.

2.4.1.5 Lebar Pita

Lebar pita (band width) BW dari Op Amp adalah lebar frekuensi tertentu dimana tegangan keluaran tidak jatuh lebih dari 0,707 dari nilai tegangan maksimum pada saat amplitudo tegangan masukan konstan. Secara ideal Op Amp memiliki lebar pita yang tak terhingga. Tetapi dalam penerapannya, hal ini jauh dari kenyataan. Sebagian besar Op Amp serba guna memiliki lebar pita hingga 1 MHz dan biasanya diterapkan pada sinyal dengan frekuensi beberapa kiloHertz. Tetapi ada juga Op Amp yang khusus dirancang untuk bekerja pada frekuensi beberapa MegaHertz. Op Amp jenis ini juga harus didukung komponen eksternal yang dapat mengkompensasi frekuensi tinggi agar dapat bekerja dengan baik.

keluaran untuk berubah setelah masukan berubah. Secara ideal nilai waktu respon Op Amp adalah = 0 detik, yaitu keluaran harus berubah langsung pada saat masukan berubah. Tetapi dalam prakteknya, waktu tanggapan dari Op Amp memang cepat tetapi tidak langsung berubah sesuai masukan. Waktu tanggapan Op Amp umumnya adalah beberapa mikro detik hal ini disebut juga slew

rate. Perubahan keluaran yang hanya beberapa mikrodetik setelah perubahan

masukan tersebut umumnya disertai dengan overshoot yaitu lonjakan yang melebihi kondisi tunak (steady state). Tetapi pada penerapan biasa, hal ini dapat diabaikan.

2.4.2 Implementasi Penguat Operasional

Rangkaian yang akan dijelaskan dan dianalisa dalam tulisan ini akan menggunakan penguat operasional yang bekerja sebagai komparator dan sekaligus bekerja sebagai penguat. Berikut ini adalah konfigurasi Op Amp yang bekerja sebagai penguat:

Gambar 2.10 Penguat Noninverting Sederhana

Gambar di atas adalah gambar sebuah penguat non inverting. Penguat tersebut dinamakan penguat noninverting karena masukan dari penguat tersebut adalah masukan noninverting dari Op Amp. Sinyal keluaran penguat jenis ini sefasa dengan sinyal keluarannya. Adapun besar penguatan dari penguat ini dapat dihitung dengan rumus:

AV = (R1+R=2)/R1 (2.3)

AV = 1 + R2 / R1 (2.4)

Sehingga :

Selain penguat noninverting, terdapat pula konfigurasi penguat inverting. Dari penamaannya, maka dapat diketahui bahwa sinyal masukan dari penguat jenis ini,diterapkan pada masukan inverting dari Op Amp, yaitu masukan dengan tanda “−“. Sinyal masukan dari pengaut inverting berbeda fasa sebesar 180o _dengan sinyal keluarannya. Jadi jika ada masukan positif, maka keluarannya adalah negatif. Berikut ini adalah skema dari penguat inverting:

Gambar 2.11 Penguat Inverting Sederhana

Penguatan dari penguat di atas dapat dihitung dengan rumus:

AV = − R2 / R1 (2.6)

Sehingga:

VO = − ( R2 /R1 )Vi (2.7)

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Saat ini, perkembangan sains dan teknologi berkembang dengan sangat pesat yang mencakup dalam berbagai bidang. Dewasa ini dalam proses produksi dan teknologi, perkembangan proses kontrol, otomasi, kualitas kontrol, peningkatan masalah keamanan menjadi aspek yang harus diprioritaskan. Beberapa aspek tersebut membutuhkan kualitas sensor, karakteristik dan pendekatan ukuran aplikasinya. Sensor yang dibuat harus mempunyai kriteria tertentu dan memiliki sensitiftas yang tinggi sehingga data yang dihasilkan cukup representatif agar dapat diolah menjadi suatu data yang valid dan dapat dipertanggungjawabkan. Kriteria instrumentasi yang harus dimiliki alat ukur adalah dari sisi akurasi, reliabilitas, interchangebility, biaya dan keamanan.

Temperatur adalah besaran lingkungan yang sering diukur, karena memliki pengaruh besar pada besaran fisik, listrik, kimia, mekanik maupun biologi. Sensor suhu yang ada mempunyai berbagai karakteristik dan spesifikasi sendiri-sendiri, sebagai contoh termokopel, memiliki beberapa tipe yang masing-masing tipe memiliki karakteristik tertentu.

Oleh karena itu untuk mendukung proses aplikasi penggunaan termokopel maka dilakukanlah penelitan yang berjudul “SISTEM PEMANTAUAN DAN PENGUKURAN SUHU TINGGI SECARA REAL TIME DENGAN JARAK JAUH BERBASIS MIKROKONTROLER DAN TAMPILAN PC”. Penelitan yang akan dilakukan perlu diteliti terlebih dahulu karakteristik termokopel yang ada, perlu dirancang perangkat keras penghubung besaran analog dari termokopel ke komputer untuk diketahui rekaman besaran suhu terhadap waktu, sehingga hasil akhirnya dapat ditentukan grafiknya, yang sebelumnya diperoleh dari data-data yang telah terekam pada waktu tertentu.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian latar belakang masalah sebelumnya, maka penulis merumuskan beberapa hal yang menjadi masalah dalam penelitian ini. Diantaranya:

1. Bagaimana merancang alat untuk mendeteksi suhu tinggi dengan sensor suhu dan mengirimnya ke pusat pemantauan.

2. Bagaimana merancang rangkaian kontrol untuk membaca sensor, mengkalibrasi dan mengirim data tersebut ke server.

3. Bagaimana merancang koneksi sistem komunikasi data dengan RS485 agar data dapat dikirim ke server.

4. Bagaimana merancang software untuk sistem agar dapat bekerja sesuai fungsinya.

1.3 Batasan Masalah

Untuk mendapatkan suatu hasil penelitian dari permasalahan yang ditentukan, maka perlu ada pembatasan masalah penelitian :

1. Rancangan menggunakan kontroler AVR ATMega8535 sebagai pengendali sistem.

2. Rancangan menggunakan sistem komunikasi data RS485 sebagai media mengirim data.

3. Rancangan menggunakan bahasa pemograman C dan editor CV AVR untuk memprogram mikrokontroler ATMega8535.

1.4 Tujuan Penelitian

1. Membuat alat untuk sistem pemantauan dan pengukuran suhu tinggi secara real time dengan jarak jauh berbasis mikrokontroler dan tampilan PC.

2. Mengaplikasikan sensor suhu termokopel sehingga dapat mengukur suhu dalam orde ratusan derajat celcius.

1.5 Manfaat Penelitian

1. Manfaat dari alat yang telah dibuat adalah untuk memberikan data hasil pengukuran terhadap suhu tinggi secara real time.

2. Dapat melakukan pemantauan secara real time dan data dapat dianalisa dalam bentuk grafik serta disimpan dalam berupa data base.

1.6 Sistematika Penulisan

Untuk memberi gambaran dalam mempermudah serta memahami tentang sistematika kinerja dari alat SISTEM PEMANTAUAN DAN PENGUKURAN SUHU TINGGI SECARA REAL TIME DENGAN JARAK JAUH BERBASIS MIKROKONTROLER DAN TAMPILAN PC, maka penulis menulis skripsi dengan sistematika penulisan sebagai berikut:

BAB 1 : PENDAHULUAN

Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, serta sistematika penulisan.

BAB 2 : TINJAUAN PUSTAKA

Dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian teori pendukung itu antara lain tentang sensor suhu Termokopel tipe K, Modulator RS485, MAX232, mikrokontroler ATMega8535, dan lain-lain.

BAB 3 : PERANCANGAN ALAT

Pada bab ini akan dibahas perancangan dari alat , yaitu diagram blok dari rangkaian, skematik dari masing-masing rangkaian dan diagram alir.

BAB 4 : HASIL DAN ANALISIS

Pada bab ini berisikan tentang pengujian alat dan juga analisa data yang diperoleh dari pengujian alat yang dibuat.

BAB 5 : KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan dari pembahasan yang dilakukan dari penelitian ini serta saran yang berkaitan dengan seluruh proses perancangan dan pembuatan tugas akhir ini.

SISTEM PEMANTAUAN DAN PENGUKURAN SUHU TINGGI SECARA REAL TIME DENGAN JARAK JAUH BERBASIS MIKROKONTROLER

DAN TAMPILAN PC

ABSTRAK

Telah dirancang sistem pemantauan dan pengukuran suhu tinggi secara real time dengan jarak berbasis mikrokontroler dan tampilan PC. Pusat kontrol dari sistem ini adalah mikrokontroler ATMega8535. Alat ini terdiri dari sensor termokopel tipe K untuk mengukur suhu, Modul RS485 sebagai modulator dan demodulator signal digital, MAX232 sebagai komunikasi serial untuk menghubungkan RS485 ke PC, PC (Personal Computer) untuk menampilkan data hasil pada display berupa grafik dan nilai suhu. Prinsip kerja alat ini secara umum adalah sistem dihubungkan ke sumber tegangan PLN dengan menggunakan adaptor, Pada saat sistem diaktifkan, mikrokontroler akan membaca suhu melalui sensor termokopel. Tegangan yang dihasilkan oleh sensor dikalibrasi oleh mikrokontroler ATMega8535. Kemudian dikeluarkan secara serial ke modul RS485. Modul RS485 kemudian mengirim data tersebut melalui kabel khusus ke modul RS485 lainnya. Modul RS485 pada ujung kabel terhubung pada sebuah PC. PC kemudian menampilkan data pada display monitoring sistem telemetri suhu.

Kata Kunci : Sensor Termokopel tipe K, ATMega8535, Modul RS485, Pengukuran Suhu, Sistem Monitoring

MONITORING SYSTEM AND MEASUREMENT OF HIGH TEMPERATURE IN REAL TIME WITH LONG DISTANCE BASED

MICROCONTROLLER AND PC DISPLAY

ABSTRACT

Has been designed a monitoring system and measurement of high temperature in real time with long distance based microcontroller and pc display. The control center of this system is a microcontroller ATMega8535. This device consists of a K-type thermocouple sensors to measure temperature, RS485 module as a digital signal modulator and demodulator, MAX232 as an RS485 serial communication for connecting to PC, PC (Personal Computer) to display data on a display result in the form of graphs and temperature values. The working principle of this device is generally connected to the system voltage source PLN using an adapter, When the system is activated, the microcontroller will read the temperature through a thermocouple sensor. The voltage generated by the sensor is calibrated by microcontroller ATMega8535. Then issued to the serial RS485 module. RS485 module then send that data via a special cable RS485 module to another. RS485 module at the end of the cable connected to PC. PC then displays the data on display monitoring telemetry system temperature.

Keywords: Sensor Thermocouple type K, ATMega8535, Module RS485, Temperature Measurement, System Monitoring

SISTEM PEMANTAUAN DAN PENGUKURAN SUHU TINGGI SECARA REAL TIME DENGAN JARAK JAUH BERBASIS MIKROKONTROLER

DAN TAMPILAN PC

SKRIPSI

IVAN ANGGIA SITOHANG 120801077

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2016

SISTEM PEMANTAUAN DAN PENGUKURAN SUHU TINGGI SECARA REAL TIME DENGAN JARAK JAUH BERBASIS MIKROKONTROLER

DAN TAMPILAN PC

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

IVAN ANGGIA SITOHANG 120801077

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

PERSETUJUAN

Judul : Sistem Pemantauan dan Pengukuran Suhu Tinggi Secara

Real Time dengan Jarak Jauh Berbasis Mikrokontroler

dan Tampilan PC

Kategori : Skripsi

Nama : Ivan Anggia Sitohang

Nomor Induk Mahasiswa : 120801077

Program Studi : Sarjana (S1) Fisika

Departemen : Fisika

Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Disetujui di

Medan, September 2016

Komisi Pembimbing :

Pembimbing 1, Pembimbing 2,

(Dr. Bisman Perangin-angin M.Eng, Sc) (Dr. Marhaposan Situmorang) NIP. 195609181985031002 NIP. 195510301980031003

Disetujui Oleh

Departemen Fisika FMIPA USU Ketua,

Dr. Marhaposan Situmorang NIP. 195510301980031003

PERNYATAAN

SISTEM PEMANTAUAN DAN PENGUKURAN SUHU TINGGI

SECARA REAL TIME DENGAN JARAK JAUH BERBASIS

MIKROKONTROLER DAN TAMPILAN

PC

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, September 2016

IVAN ANGGIA SITOHANG 120801077

PENGHARGAAN

Segala puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas setiap kasih karunia dan rahmat-Nya yang begitu besar, penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi dengan judul “Sistem Pemantauan dan Pengukuran Suhu Tinggi Secara Real Time dengan Jarak Jauh Berbasis Mikrokontroler dan Tampilan PC”, yang diajukan sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains di Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.

Selama pembuatan skripsi ini penulis banyak menerima bantuan dan masukkan dari berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak langsung, untuk itu dengan segala kerendahan hati izikanlah penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Dr. Bisman Perangin-angin M.Eng.Sc dan Bapak Dr. Marhaposan Situmorang, selaku Dosen Pembimbing yang telah meluangkan waktu untuk membimbing, mengarahkan dan memberikan kepercayaan kepada penulis dalam melaksanakan penelitian hingga penyelesaian penulisan skripsi ini. 2. Bapak Drs. Takdir Tamba M.Eng.Sc dan Bapak Junedi Ginting, M.Si selaku

Dosen Penguji yang memberikan saran dan masukan demi perbaikan skripsi yang lebih bagus.

3. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika, dan Drs.Syahrul Humaidi, M.Sc selaku Sekretaris Departemen Fisika FMIPA USU, Kak Tini, Bang Johaidin dan Kak Yuspa selaku staf Departemen Fisika, seluruh dosen, staf dan pegawai Departemen Fisika FMIPA USU yang telah membantu dan membimbing dalam menyelesaikan skripsi ini.

4. Kedua orangtua saya yang tercinta Ayahanda Janen Sitohang dan Ibunda Benta Nainggolan yang memberikan cinta kasih, doa, semangat, motivasi, dan nasehat yang luar biasa tak ternilai bagi saya, serta kakak dan adik saya Irma Mariany Sitohang dan Irwan Noviardi Sitohang yang selalu memberikan doa, kasih sayang, perhatian dan dukungan kepada saya selama menyelesaikan skripsi ini.

5. Kepada Saudara-saudaraku Physics On Fire: Roi Sugara Sianipar, Eko Gunarso Tamba, Andrianus Sembiring, Jekson Siahaan, Fransisco Purba, Yani

Permata Sari, Fitry Silaban, Carmelita Oktoriani Simanjuntak, Eni Indriani Sinaga, Zefanya Pardosi, Wils Osvaldo Bangun, Franki L.A.Sitinjak, Cyndi Rointan P, M. Ari Fahril, Ivo Zoel Sembiring, Muhammad Fauzy, Cut Hani Safira, Dewi Suryani, Riris Julita Tambunan, Muslim Ali, Mia Aulia Dhika, Mareanus Mendrofa, Mhd.Sabran Abbas, Rudi, Muhammadin Hamid, Melpa Simamora, Erza Setya Dana, Miftah Habibi, Marta Masniary Nainggolan, Benget L. Hutagaol, Josapat Simangunsong, Diego Van Castro, Roby Yetsun Jaya, Elisabeth F Sinaga, Ilhamsyah Lubis, Dodi Eriza, Santa Simanjuntak, Sulistra Simamora, Tania Christiyanti, Mutia Rizki Lubis, Amar Hara Chaniago, Sri Hani, Abdul Halim, Komting Muhammad Iqbal, Frisanto Simbolon, Rina Apulina Bukit, Kristriarawati, Firman Lamsyah, Eltrisman A.S. Ndruru, Rahmad S. Nasution, M. Taufik , Karyaman H. Zebua, Toby E. L.Batu, Kartika Ermawan, Lyana Amirani, Betaria Siahaan, Hafsah Khairunnisa, Yoel Sitanggang, Leonardo Tamba, Zippo B. Sijabat, Novia Ginting, Lagito, Deny A. Pandiangan, Eduardo Silalahi. Untuk 4 tahun perjalanan kuliah kita selama ini terima kasih untuk semua dukungan, semangat, cerita dan pengalaman yang kita lewati bersama. Kalian tidak akan pernah terlupakan.

6. Teman-taman asisten Laboratorium Elektonika Lanjutan Kak Ketty, Cyndi, Mutia, Josapat, Sri Rahayu, Tahi Sinambela, Yupa, dan Arnita. Terima Kasih untuk semua dukungan, semangat, cerita, dan semua yang sudah kita kerjakan bersama di Laboratorium ELAN, kalian tidak akan pernah terlupakan.

7. Abang-kakak senior dan adik-adik stambuk, 2014, 2015, serta seluruh keluarga besar Ikatan Mahasiswa Fisika (IMF).

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih memiliki banyak kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi perbaikan dan kesempurnaan skripsi ini, dengan harapan semoga skripsi ini bermanfaat bagi yang membacanya.

SISTEM PEMANTAUAN DAN PENGUKURAN SUHU TINGGI SECARA REAL TIME DENGAN JARAK JAUH BERBASIS MIKROKONTROLER

DAN TAMPILAN PC

ABSTRAK

Telah dirancang sistem pemantauan dan pengukuran suhu tinggi secara real time dengan jarak berbasis mikrokontroler dan tampilan PC. Pusat kontrol dari sistem ini adalah mikrokontroler ATMega8535. Alat ini terdiri dari sensor termokopel tipe K untuk mengukur suhu, Modul RS485 sebagai modulator dan demodulator signal digital, MAX232 sebagai komunikasi serial untuk menghubungkan RS485 ke PC, PC (Personal Computer) untuk menampilkan data hasil pada display berupa grafik dan nilai suhu. Prinsip kerja alat ini secara umum adalah sistem dihubungkan ke sumber tegangan PLN dengan menggunakan adaptor, Pada saat sistem diaktifkan, mikrokontroler akan membaca suhu melalui sensor termokopel. Tegangan yang dihasilkan oleh sensor dikalibrasi oleh mikrokontroler ATMega8535. Kemudian dikeluarkan secara serial ke modul RS485. Modul RS485 kemudian mengirim data tersebut melalui kabel khusus ke modul RS485 lainnya. Modul RS485 pada ujung kabel terhubung pada sebuah PC. PC kemudian menampilkan data pada display monitoring sistem telemetri suhu.

Kata Kunci : Sensor Termokopel tipe K, ATMega8535, Modul RS485, Pengukuran Suhu, Sistem Monitoring

MONITORING SYSTEM AND MEASUREMENT OF HIGH TEMPERATURE IN REAL TIME WITH LONG DISTANCE BASED

MICROCONTROLLER AND PC DISPLAY

ABSTRACT

Has been designed a monitoring system and measurement of high temperature in real time with long distance based microcontroller and pc display. The control center of this system is a microcontroller ATMega8535. This device consists of a K-type thermocouple sensors to measure temperature, RS485 module as a digital signal modulator and demodulator, MAX232 as an RS485 serial communication for connecting to PC, PC (Personal Computer) to display data on a display result in the form of graphs and temperature values. The working principle of this device is generally connected to the system voltage source PLN using an adapter, When the system is activated, the microcontroller will read the temperature through a thermocouple sensor. The voltage generated by the sensor is calibrated by microcontroller ATMega8535. Then issued to the serial RS485 module. RS485 module then send that data via a special cable RS485 module to another. RS485 module at the end of the cable connected to PC. PC then displays the data on display monitoring telemetry system temperature.

Keywords: Sensor Thermocouple type K, ATMega8535, Module RS485, Temperature Measurement, System Monitoring

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan i

Pernyataan ii

Penghargaan iii

Abstrak v

Abstract vi

Daftar Isi vii

Daftar Tabel ix

Daftar Gambar x

Daftar Lampiran xi Bab 1. Pendahuluan

1.1. Latar Belakang 1

1.2. Rumusan Masalah 2

1.3. Batasan Masalah 2

1.4. Tujuan Penelitia 3

1.5. Manfaat Penelitian 3 1.6. Sistematika Penulisan 3

Bab 2. Tinjauan Pustaka

2.1 Sensor Suhu Termokopel tipe K 5

2.2 RS485 6

2.2.1 MAX 232 10

2.3 Mikrokontroler 11

2.3.1 Mikrokontroler AVR Atmega 8535 11 2.3.2 Arsitektur AVR ATmega 8535 12 2.3.3 Konfigurasi pin Mikrokontroler

ATmega 8535 14

2.3.4 Deskripsi pin-pin pada Mikrokontroler

ATMega8535 15

2.3.5 Peta Memori ATmega 8535 17 2.3.5.1 Memori Program dan Data 17

2.3.6 Status Register 18

2.4 Penguat Tegangan IC LM 324 19 2.4.1 Karakteristik Ideal Penguat Operasional 20 2.4.1.1 Penguatan Tegangan Lingkar Terbuka 21 2.4.1.2 Tegangan Ofset Keluaran 21 2.4.1.3 Hambatan Masukan 22 2.4.1.4 Hambatan Keluaran 22

2.4.1.5 Lebar Pita 22

2.4.1.6 Waktu Tanggapan 23 2.4.2 Implementasi Penguat Operasional 23

Bab 3. Perancangan Sistem

3.1 Diagram Blok Sistem 25 3.1.1 Penjelasan Fungsi Tiap Blok Sistem 25 3.2 Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535 26 3.3 Sensor Suhu (Termokopel Tipe K) 27 3.4 Rangkaian Modulasi RS485 28 3.5 Rangkaian Power Supply 29 3.6 Rangkaian Penguat Tegangan IC LM 324 30 3.7 PC (Personal Computer) 30 3.8 Diagram Alir Sistem (Flowchart) 32 3.8.1 Diagram Alir Sistem Mikrokontroler ATMega8535 32 3.8.2 Diagram Alir Sistem Visual Basic 33 Bab 4. Pengujian Alat dan Program

4.1 Pengujian Rangkaian Sensor Suhu (Termokopel Tipe K) 34 4.2 Pengujian Rangkaian Modulasi RS485 35 4.3 Pengujian Rangkaian Penguat Tegangan IC LM 324 36 4.4 Pengujian Tampilan Grafik Pengukuran Suhu

dan Alarm Pada PC 37

4.5 Perbandingna Pengukuran Suhu antara Alat dengan

Alat Ukur Standar 44 4.6 Pengujian Alat Secara Keseluruhan 45 Bab 5. Kesimpulan dan Saran

5.1 Kesimpulan 50

5.2 Saran 50

Daftar Pustaka 51

Lampiran 52

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 2.1 Pengiriman data (transmitting) 9 Tabel 2.2 Penerimaan data (receiving) 9 Tabel 2.3 Deskripsi pin-pin AVR ATmega 8535 15 Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Tegangan Keluaran pada Sensor

Suhu Termokopel 34

Tabel 4.2 Hasil Pengukuran pada Rangkaian Modulasi RS485 36 Tabel 4.3 Hasil Pengukuran pada Rangkaian Penguat

Tegangan IC LM 324 37

Tabel 4.5 Hasil Perbandingan Pengukuran Suhu anatara Alat

dengan Alat Ukur Standar (Termometer Digital) 44

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Termokopel tipe K 5

Gambar 2.2 Komunikasi Data Master dan 32 Slave 7

Gambar 2.3 Bagan IC SN75176 8

Gambar 2.4 Grafik kecepatan transfer data vs panjang kabel data 10

Gambar 2.5 Blok Diagram dan Arsitektur ATmega 8535 13

Gambar 2.6 Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega853515 14

Gambar 2.7 Memori AVR ATmega8535 18

Gambar 2.8 Status Register 18

Gambar 2.9 Simbol Penguat Operasional 20

Gambar 2.10 Penguat Noninverting Sederhana 23

Gambar 2.11 Penguat Inverting Sederhana 24

Gambar 3.1 Diagram Blok 25

Gambar 3.2 Rangkaian Mikrokontroler Atmega8535 26

Gambar 3.3 Prinsip Dasar Sensor Termokopel tipe K 27

Gambar 3.4 Koneksi Termokopel ke Input Rangkaian Penguat 28

Gambar 3.5 Rangkaian Modulasi RS485 28

Gamabr 3.6 Diagram sinyal RS485 29

Gambar 3.7 Rangkaian Power Supply 29

Gambar 3.8 Rangkaian Penguat Tegangan 30

Gambar 3.9 Personal Computer (PC) 31

Gambar 3.10 Diagram Alir Sistem Mikrokontroler 32

Gambar 3.11 Diagram Alir Sistem Visual Basic 33

Gambar 4.1 Pengukuran pada Rangkaian Modulasi RS485 35

Gambar 4.2 Pengukuran pada Rangkaian Penguat Tegangan IC LM 324 36

Gambar 4.3 Tampilan Grafik Pengukuran suhu 43

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Lampiran Judul Halaman 1. Listing Program dari seluruh sistem 52 2. Listing program visual basic untuk menampilkan

grafik suhu dan alarm pada PC 56

3. Gambar Komponen 61

4. Gambar Alat Secara Keseluruhan 62

5. Rangkaian Lengkap Sistem 63