detectorperubahan kapasitansi bahan dielektrik yang ditempatkan diantara
plat sejajar tersebut dengan melewatkan gelombang sinyal dari osilator.
c. Blok Pengkondisi Sinyal : Pengkondisi sinyal menerima gelombang sinyal
dari transduser kapasitif dan menyesuaikan penguatan sinyal agar dapat diterima dan diproses oleh mikrokontroller ATMega8535 sebagai
mikroprosessor.
d. Blok Mikrokontroller ATMega8535 : mikrokontroller ATMega8535 akan
menerima sinyal dari pengkondisi sinyal yang terlebih dulu melalui ADC internal Mikrokontroller untuk mengubah sinyal yang diterima berupa sinyal
analog menjadi sinyal digital dan dilanjutkan ke pemrosesan data sesuai
program pada mikrokontroller.
e. Blok USB to TTL : USB to TTL sebagai jalur komunikasi data serial antara
mikrokontroller dengan PC atau komputer untuk menampilkan hasil
pengukuran konstanta dielektrik oleh sistem alat.
f. Blok Personal Computer : Personal Computer PC akan mengolah dan
menampilkan hasil pengukuran dari sistem alat dalam melakukan pengukuran
tingkat kerusakan oli.
3.4 Prosedur Penelitian
3.4.1 Rangkaian Sistem Alat
A. Sistem Minimum ATMega8535
Mikrokontroller merupakan mikrroprosessor yang sangat sering digunakan dalam pengontrolan maupun pengolahan data. Dalam perancangan sistem alat ukur
kerusakan oli ini menggunakan mikrokontroller ATMega8535. Rangkaian sistem minimum yang terdiri dari rangkaian standart rekomendasi pabrik agar
mikrokontroller dapat bekerja sebagaimana seharusnya. Rangkaian sistem minimum ATMega8535 ini menggunakan kristal eksternal dan catu daya yang digunakan
sebesar 5 volt DC yang terhubung dengan kaki 10 Vcc dan kaki 11 Ground.
Gambar 3.2 Rangkaian sistem minimum mikrokontroller ATMega8535
B. Transduser Kapasitif
Transduser kapasitif terdiri atas dua buah pelat sejajar yang akan berhubungan langsung dengan sampel yang akan diukur. Pelat didesain dari pelat tembaga yang
yang sangat efektif untuk mentransmisikan gelombang listrik. Sinyal yang dihasilkan oleh osilator akan dilewatkan melalui pelat tembaga dengan sampel oli sebagai bahan
dilektrik diantara kedua pelat. Salah satu pelat akan dihubungkan dengan osilator dan yang lain terhubung
langsung dengan rangkaian pengkondisi sinyal. Dengan keadaan ini akan dapat mengukur dan membedakan sifat dielektrik pada bahan yang ditempatkan diantara
pelat sejajar. Secara sistematik bentuk transduser kapasitif ini terlihat pada gambar berikut.
6 cm
5 cm Pelat tembaga
Bahan isolator sebagai pemisah antar pelat
Gambar 3.3 desain pelat sejajar sebagai transduser kapasitif Rancangan transduser mengacu pada persamaan 2.7 yang memberikan kapasitansi
sebuah kapasitas kapasitor pelat sejajar : � = �. �
.
� �
Dengan : k = konstanta dielektrik
� = permitivitas ruang hampa 8,85 x 10
-12
CNm
2
A = luas penampang pelat m
2
d = jarak antar pelat m dari persamaan tersebut dapat dirancang ukuran sensor yang sesuai. Agar tingkat
sensitifitasnya baik, maka transduser kapasitif harus memiliki impedansi yang kecil sehingga bahan dielektrik lebih mudah ditembus gelombang listrik yang dilewatkan.
Dengan melihat hubungan impedansi kapasitor dengan kapasitansinya melalui persamaan:
�
�
=
1 ��
3.1 Dengan;
� = 2�� 3.2
Maka untuk mendapatkan nilai impedansi yang kecil, nilai kapasitansi pelat sejajar harus besar dalam hal ini berbanding terbalik. Nilai kapasitansi berbanding lurus
dengan luas pelat A dan berbanding terbalik dengan jarak antarplat d. Rancangan didasarkan pada konstanta dielektrik udara 1, dan luas pelat sejajar A sebesar
6 �5�� = 30 ��
2
= 30 . 10
−4
�
2
, dan jarak antarpelat sejajar � = 1,5 �� =
1,5 . 10
−3
� , maka nilai kapasitansi pelat sejajar dengan bahan dielektrik udara berdasarkan persamaan 2.7 adalah :
� = 1 .8,85 . 10
−12
.30 . 10
−4
1,5 . 10
−3
= 177 . 10
−13
����� = 17,7 �� Dari persamaan 3.1 dapat dilihat hubungan frekuensi terhadap nilai impedansi pelat
sejajar. Jika frekuensi osilator yang digunakan adalah 50 KHz, maka: �
�
= 1
2 . 3,14 .50000 �� .17,7 . 10
−12
= 179927,3 Ω = 180 �Ω
Impedansi pada frekuensi 55 KHz: �
�
= 1
2 . 3,14 .55000 �� .17,7 . 10
−12
= 163570,2 Ω = 163,6 �Ω
Semakin besar nilai frekuensi maka semakin kecil nilai impedansi.
C. Pembangkit Sinyal dengan IC XR2206
Untuk memperoleh gelombang listrik yang akan dilewatkan melalui transduser kapasitif dibuat rangkaian pembangkit sinyal atau osilator. Osilator mampu
menghasilkan bentuk sinyal sinusoidal, kotak, dan segitiga. Rangkaian osilator dibuat menggunakan IC XR2206 yang hanya memerlukan pengaturan nilai R dan C
untuk menentukan nilai frekuensi yang akan dihasilkan. Untuk rangkaiannya ditunjukkan pada gambar berikut.
4 3
5 6
7 10
1 8
11 9
12 2
13 14
15 16
5,1 K 1 uF
5,1 K 50 K
1 K 100 K
1 K 50 K
500 1 uF
1 nF
1 uF 100 nF
Vcc MO
TC1 TC2
TR1 Bias
AMSI TR2
SYNCO FSKI
GND STO
WAVEA1 WAVEA2
SYMA2 SYMA1
XR2206 12 V
SINE TERMINAL
Gambar 3.4 Rangkaian skematik pembangkit Sinyal
Untuk menghasilkan nilai frekuensi tertentu perlu mengatur nilai R dan C eksternalnya. Dari persamaan 2.6 dapat dihitung frekuensi osilasi dari rangkaian
diatas. Misalkan nilai resistor diatur pada frekuensi 10 Kohm, dan kapasitor dengan besar kapasitas 1 nano Farad, maka besar frekuensinya adalah
� = 1
10000 . 10
−9
= ��� ���
Semakin kecil nilai R dan C maka semakin besar nilai frekuensi �.
D. Pengkondisi Sinyal
Rangkaian pengkondisi sinyal memiliki peran penting dalam perancangan sistem alat. Pengkondisi sinyal berguna untuk mempertahankan dan menguatkan sinyal dari
osilator yang lolos melalui transduser kapasitif agar dapat dibaca oleh mikrokontroller. Rangkaian pengkondisi sinyal menggunakan IC LM741 yang dibuat
dengan dua buah penguat op-amp.
Gambar 3.5 rangkaian sistematik pengkondisi sinyal LM741 Bentuk sistematis dari rangkaian pengkondisi sinyal ditunjukkan pada gambar diatas.
Sinyal yang lolos melalui transduser kapasitif akan masuk ke input inverting op-amp pertama. Sinyal keluaran dari op-amp pertama dikuatkan kembali melalui op-amp
kedua dengan masukan inverting. Sedangkan input non-inverting terhubung ke ground.
Agar sinyal keluaran analog dari rangkaian pengkondisi sinyal yaitu tegangan AC dapat dibaca oleh mikrokontroller maka kemudian disearahkan melalui
rangkaian penyearah seperti pada gambar berikut.
Gambar 3.6 Rangkaian penyearah keluaran Penguat Sinyal
E. Komunikasi data Serial USB to TTL
Kabel USB to TTL merupakan salah satu jenis kabel untuk menghubungkan mikrokontroller ke komputer. USB to TTL sebagai converter dalam komunikasi data
antara mikrokontroller dengan komputer. Berikut rangkaian sistematik pada USB to TTL.
Gambar 3.7 rangkaian skematik USB to TTL
F. Power Supply
Rangkaian Power supply berfungsi untuk mensupplai daya keseluruh rangkaian yang ada. Rangkaian PSA yang dibuat terdiri dari dua keluaran, yaitu tegangan +12 volt
dan -12 volt. Tegangan sebesar ini diperlukan untuk mengoperasikan rangkaian terutama rangkaian Pengkondisi sinyal yang menggunakan IC LM741. Rangkaian
Power supply ditunjukkan pada gambar berikut.
Gambar 3.8 rangkaian Power Supply PSA
Rangkaian ini menggunakan trafo CT 1 A stepdown yang berfungsi menurunkan tegangan dari 220 volt menjadi 12 volt AC. Seterusnya tegangan 12 volt AC
disearahkan menggunakan empat buah diode dan kemudian diratakan oleh 2 buah kapasitor 3300
�� dan dilewatkan melalui regulator +12 volt 7812 dan -12 volt 7912 untuk mendapatkan tegangan tetap +12 volt dan -2 volt DC.
Sedangkan tegangan untuk keperluan pada rangkaian osilator dan mikrokontroller akan dilewatkan melalui regulator 5 volt 7805 yang digabung pada
rangkaian mikrokontroller sebelumnya.
3.4.2 Rancangan Sistem Program
