1.5 Manfaat Perancangan
Berdasarkan rancangan yang akan dibuat maka alat ukur tersebut dapat dimanfaatkan sebagai salah satu cara atau alat untuk mengetahui massa isi dari suatu tabung gas LPG yang
lebih tepat.
1.6. Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah perancangan dan pembuatan alat maka penulis membuat sistematika penulisan tugas akhir adalah seperti berikut ini.
BAB I PENDAHULUAN
Pada BAB I berisi tentang latarbelakang,rumusan masalah,batasan masalah,tujuan tugas akhir dan sistematika penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Pada BAB II berisi tentang pengertian dan latar belakang LPG BAB III
METODOLOGI PENELITIAN DAN PEMBUATAN Pada BAB III Berisi tentang tempat penelitian,diagram blok
pembuatan,konversi tekanan ke massa,komponen dan bahan,prosedur pembuatan dan prosedur kerja sistem konverter.
BAB IV HASIL PEMBUATAN DAN PENGUKURAN
Pada BAB IV Berisi tentang pengujian rangkain power supply,pengujian rangkaian mikrokontroller ATmega 8535,pengujian
sensor tekanan MPX 5700,dan listing program. BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN Pada BAB V Berisi tentang kesimpulan dari hasil pengujian dan
pengukuran dan saran .
Universitas Sumatera Utara
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pengertian LPG
LPG, Liquefied Petroleum Gas, adalah merupakan salah satu hasil produksi dari kilang minyak dan kilang gas, dan di masyarakat dikenal sebagai gas elpiji. Bahan utama gas LPG
tersebut adalah terdiri dari: gas propane C
3
H
8
dan butane C
4
H
10
dengan komposisi lebih- kurang 99 dan selebihnya adalah gas pentane C
5
H
12
yang dicairkan. Sedangkan, perbandingan Antara propane dan butane adalah sebesar 30 : 70 . Berat
jenisnya 2,01 dibandingkan dengan udara dan dengan nilai kalori sebesar 21.000 BTUlb. Umumnya tekanan pada tabung gas LPG telah ditentukan sesuai dengan spesifikasi
tabung yang juga telah mempunyan standarisasi yaitu berkisar Antara 5,0 – 6,2 kgcm
2
.
2.1.1 Tekanan
Pada dasarnya, zat dapat dibagi dalam tiga jenis, yaitu zat padat, cair, dan gas. Namun dari ketiga jenis zat tersebut yang termasuk ke dalam jenis fluida adalah zat cari dan gas.
Tekanan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas. Jika gaya sebesar F Nm
2
bekerja secara merata dan tegak lurus pada suatu permukaan yang luasnya A m
2
, maka tekanan P N pada permukaan dirumuskan sebagai
P = FA
Universitas Sumatera Utara
Nilai tekanan dalam satuan SI adalah sebesar 1 Nm
2
, dan dapat dinyatakan sebagai 1 pascal pa. Untuk perhitungan praktis, satuan tekanan biasanya dinyatakan dalam atmosfer
atm, cm Hg, atau bar. 1 atm = 76 cmHg = 1,013 x 10
5
Pa = 1,013 bar = 14,7 psi pound per inci per-segi. Disisi lain, satuan tekanan pada peralatan umum tekanan menggunakan satuan
tekanan adalah kpa, dimana 1000 pa = 0,145 psi. Atau, 1 bar setara dengan 10
5
Nm
2
. Pascal
digunakan untuk mengenang jasa seorang ilmuan Prancis, yaitu Blaise Pascal.
Tekanan dapat juga diukur sebagai tekanan absolut, tekanan terukur atau tekanan diferensial. Tekanan absolut adalah tekanan total yang dihasilkan oleh medium, sedangkan
tekanan diferensial adalah perbedaan antara dua tekanan yang berbeda. Tekanan terukur adalah suatu tipe khusus dari tekanan diferensial yang dinyatakan sebagai
P
g
= P
a
– P
s
dimana tekanan P dengan subscipt g adalah terukur, a adalah absolut, dan s adalah tekanan atmosfer.
Massa jenis
didefinisikan sebagai massa per satuan volum, yaitu ρ = mV dengan
satuan kgm
3
.
2.1.2. Tekanan Pada Tabung Gas LPG
Umumnya tabung gas yang telah beredar di pasaran telah memenuhi standar keamanan Pertamina, misalnya SNI 19-1452-2001. Dengan spesifikasi sebagai berikut:
- Tekanan katup pengaman, akan membuka sendiri pada tekanan 18 kgcm
2
. -
Tekanan maksimum tabung sebesar 110 kgcm
2
. -
Tekanan gas dalam tabung sebesar 5 – 6 kgcm
2
. -
Ukuran tabung dengan massa gas bervariasi, ukuran 3, 12 kg dan sebagainya.
Universitas Sumatera Utara
2.2. Mikrokontroler Atmega-8535
Banyak komponen mikrokontrol yang telah beredar di pasaran elektronik sekarang ini, diantaranya adalah mikrokontroler Atmega seri 8535. Mikrokontroler, sesuai namanya
adalah suatu komponen pengontrol atau pengendali yang berukuran mikro. Mikrokontroler suatu sistem elektronika yang terdiri dari beberapa bagian, diantaranya adalah bagian
mikroprosesor, memori, sistem inputoutput, dan beberapa fasilitas seperti timer, pulsa modulasi dan sebagainya yang telah dikemas menjadi suatu IC. Mikrokontroler AVR Alf
and Vegard’s RISC processor standar memiliki arsitektur 8-bit, dimana semua instruksi
dikemas dalam kode 16- bit dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga ATTiny,
keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega dan AT89RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan
instruksi yang digunakan hampir sama. Selain mudah didapatkan di pasaran dan lebih murah juga memiliki fasilitas yang lengkap.
Berikut adalah Tabel perbandingan beberapa seri mikrokontroler AVR buatan Atmel.
Tabel 2.1 Beberapa Seri Mikrokontroller AVR buatan Atmel
Seri
Flash KBytes
RAM Bytes
EEPROM KBytes
Pin IO
Timer 16-bit
Timer 8-bit
UART PWM ADC
10-bit SPI ISP
ATmega8 8 1024
0.5 23
1 1
1 3
68 1
Ya ATmega8535 8 512 0.5 32 2 2 1 4 8 1
Ya ATmega16 16
1024 0.5 32 1 2 1 4
8 1
Ya
Universitas Sumatera Utara
ATmega162 16 1024 0.5 35 2 2 2 6 8 1
Ya ATmega32 32
2048 1 32 1 2 1 4
8 1
Ya ATmega128 128 4096 4 53 2 2 2 8 8 1
Ya ATtiny12 1 -
0.0625 6
- 1
- -
- -
Ya ATtiny2313 2 128
0.125 18
1 1 1 4 - 1
Ya ATtiny44 4
256 0.25
12 1
1 -
4 8
1 Ya
ATtiny84 8 512
0.5 12
1 1
- 4
8 1
Ya
Keterangan:
Flash adalah suatu jenis Read Only Memory yang biasanya diisi dengan program hasil buatan manusia yang harus dijalankan oleh mikrokontroler.
RAM Random Acces Memory merupakan memori yang membantu CPU untuk penyimpanan data sementara dan pengolahan data ketika program sedang running.
EEPROM Electrically Erasable Programmable Read Only Memory adalah memori untuk penyimpanan data secara permanen oleh program yang sedang running.
Port IO adalah kaki untuk jalur keluar atau masuk sinyal sebagai hasil keluaran ataupun masukan bagi program.
Timer adalah modul dalam hardware yang bekerja untuk menghitung waktupulsa .
UART Universal Asynchronous Receive Transmit adalah jalur komunikasi data khusus secara serial asynchronous.
PWM Pulse Width Modulation adalah fasilitas untuk membuat modulasi pulsa.
ADC Analog to Digital Converter adalah fasilitas untuk dapat menerima sinyal analog dalam range tertentu untuk kemudian dikonversi menjadi suatu nilai digital
dalam range tertentu.
SPI Serial Peripheral Interface adalah jalur komunikasi data khusus secara serial secara serial synchronous.
ISP In System Programming adalah kemampuan khusus mikrokontroler untuk dapat diprogram langsung dalam sistem rangkaiannya dengan membutuhkan jumlah pin
yang minimal.
Universitas Sumatera Utara
2.2.1 Fitur – Fitur Mikrokontroller ATMega 8535
Adapun fitur-fitur dari mikrokontroller ATMega8535 adalah sebagai berikut :
1. Saluran IO Sebanyak 32 buah, yaitu port A sampai port D Port A, B, C dan D
2. ADC Analog to Digital Converter 10 bit sebanyak 8 chanel.
3. Tiga buah timer counter dengan kemampuan perbandingan, yaitu 2 buah timer
counter 8 bit dan 1 buah timer counter 16 bit. 4.
CPU yang memiliki 32 buah register. 5.
131 instruksi yang hanya membutuhkan 1 siklus clock. 6.
Watchdog timer dengan osilator internal. 7.
Tegangan operasi 2,7 V – 5,5 V. 8.
Internal SRAM sebesar 512 byte. 9.
Memori flash sebesar 8 KB dengan kemampuan Read While Write. 10.
Unit interupsi internal dan eksternal. 11.
Port antarmuka SPI Serial Pheripheral Interface. 12.
Kecepatan hampir mencapai 16 MPIS pada kristal 16 MHz. 13.
Internal downloader USB AVR In-system Programming dilengkapi LED programming indicator.
14. Tidak membutuhkan power tambahan saat melakukan downloader proram.
15. EEPROM Electrically Erasble Programmable Read Only Memory, sebesar 512 byte
yang dapat doprogram saat operasi. 16.
Antarmuka komparator analog. 17.
Port USART untuk komunikasi serial.
2.2.2. Diagram Blok ATMega 8535
Diagram blok komponen IC ATMega 8535 adalah seperti pada Gambar 2.1, sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
:
Gambar 2.1. Blok Diagram ATMega8535
Dari diagram blok tersebut dapat dilihat bahwa ATMega 8535 memiliki bagian- bagian antara lain adalah sebagai berikut:
1. Saluran IO sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D.
2. ADC 8 Channel 10 bit.
3. Tiga buah timercounter dengan kemampuan pembanding.
4. CPU yang terdiri dari 32 buah register.
5. Watchdog timer dengan osilator internal.
6. SRAM sebesar 512 byte.
7. Memori flash sebesar 8KB dengan kemampuan Reead While Write.
Universitas Sumatera Utara
8. Intterupt internal dan eksternal.
9. Port antarmuka SPI Serial Pheripheral Interface.
10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.
11. Antarmuka komparator analog.
12. Port USART untuk komunikasi serial.
2.2.3. Konfigurasi Pin Mikrokontroller AVR ATMega 8535
Konfigurasi pin mikrokontrol ATMega 8535 tersebut adalah seperti pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2. Pin Mikrokontroller ATMega8535
Konfigurasi pin ATMega 8535 dapat dilihat pada gambar di atas. Dari Gambar dapat dijelaskan secara fungisional konfigurasi pin ATMega 8535 sebagai berikut :
1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin input catu daya.
2. GND sebagai pin ground.
3. Port A PA0-PA7 merupakan pin IO dua arah dan input ADC.
4. Port B PB0-PB7 merupakan pin IO dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu
TimerCounter, komparator analog dan SPI. 5.
Port C PC0-PC7 merupakan pin IO dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI, komparator analog dan timer osilator.
Universitas Sumatera Utara
6. Port D PD0-PD7 merupakan pin IO dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu
komparator analog, interupsi eksternal dan komunikasi serial. 7.
RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroller. 8.
XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin input clock eksternal. 9.
AVCC merupakan pin input tegangan untuk ADC. 10.
AREF merupakan pin input tegangan referensi ADC.
2.2.4. Karakteristik ADC Internal Mikrokontroller ATMega 8535
Karakteristik ADC internal mikrokontroller ATMega 8535 adalah:
1. Medan dalam pengoperasian.
2. Resolusi 10 bit.
3. Memiliki 8 masukan analog.
4. Konversi pada saat CPU sleep.
5. Interupt waktu kkonversi selesai.
2.3. LCD
Banyak model dan tipe LCD sebagai penampil hasil suatu proses, baik tampilan karakter maupun grafis. Salah satu penampil karakter adalah model H1602B dengan karakter
16 x 2. Artinya, mempunyai dua baris penampil yang masing-masing 16 karakter.
2.4. Pemrograman C
Banyak pemrograman yang dapat digunakan untuk memprogram mikrokontrol khususnya seri AVR dari Atmel diantaranya adalah dengan pemrograman bahasa C.
2.4.1. Struktur Penulisan Bahasa C
Umumnya penulisan pada pemrograman bahasa c didahului dengan tanda pagar seperti berikut ini.
Universitas Sumatera Utara
include[library1.h] optional
define [nama1] [nilai]; optional
[global variables] optional
[functions] optional
Int main void optional
{ [deklarasi local variableconstant]
[isi program utama] }
Keterangan -
Opsional artinya boleh ditulis atau tidak, sesuaikan dengan kebutuhan -
Penulisan variabel di awal agar supaya dapat digunakan pada sepanjang program dan dengan deklarasi fungsi-fungsi yang terlibat.
2.5. Sensor Tekanan
Banyak sensor tekanan yang telah beredar di pasaran, diantaranya adalah sensor tabungBourdon, Helix dan tabung spiral, spring dan bellow, diafragma, manometer, dan lain
sebagainya. Pada penggunaan pengukuran praktis yang umum dan dapat disambung dengan
peralatan elektronika adalah yang berbasis mikroprosessor. mikroprosessor yang terbuat dari elemen tunggal yang dikombinasikan menggunakan teknik micromachining dengan
Universitas Sumatera Utara
logam film tipis dan diproses secara bipolar untuk menghasilkan level tinggi yang akurat dan proporsional untuk aplikasi tekanan.
Salah satu sensor tekanan yang berbasis mikroprosessor adalah sensor
MPX 5700AP dengan konsep yang digunakan adalah membangkitkan perubahan tegangan ketika terjadi
perubahan resistansi akibat tekanan dari gas.
Universitas Sumatera Utara
BAB III METODOLOGI PENELITIAN DAN PEMBUATAN
3.1. Tempat Penelitian
Penelitian, pengujian, dan pengukuran tugas akhir ini dilakukan di Laboratorium Elektronika Dasar di Fakultas Mipa USU.
3.2. Diagram Blok Pembuatan Konversi Tekanan ke Massa
Metodologi dalam pembuatan sistem pengkonversian tekanan pada tabung gas dan pembuatannya dibuat sedemikianrupa dengan diagram blok sebagai berikut.
Gambar 3.1. Diagram blok konverter tekanan ke massa.
Pressure Gas
set Tabung
Gas 3
kg Sensor
Strain GaugeM
PX 5500
Displai Power
Suplai
Mikrok ontroler
ATMega 8535
Kran, Gas
Buang
Universitas Sumatera Utara