Rancangan Alat Ukur Phmeter Berbasis Mikrokontroller Atmega 8

Daftar Pustaka Harahap, Ir. Zulkifli. 2002. Dasar-Dasar Teknik Listrik. Hartono, MBA, Ph.D, Jogiyanto. 2003.

Jakarta : Erlangga. Konsep Dasar Pemrograman Bahasa C. ANDI Yogyakarta.

Yogyakarta :

Poerwanto. 2007. Instrumentasi dan Alat Ukur. Saphiie, Prof.Dr. Soedjana. 2005.

Yogyakarta : Graha Ilmu. Pengukuran da Alat-Alat Ukur Listrik. Paramita.

Jakarta : Pradnya

BAB III

PERANCANGAN SISTEM

Pada bab ini akan dibahas mengenai perancangan sistem yang dibuat,mulai dari desain system secara keseluruhan, perancangan hadwaredan softwaresampai pada implementasi sistemnya.

3.1. Perancangan Sistem

Sistem keseluruhan yang akan dibuat pada tugas akhir ini mengikuti blok diagram seperti pada gambar 3.1. di bawah ini.

Gambar 3.1 Blok Diagram rancangan alat Sensor Kapasitif dan

Jembatan Schering

Power Supply Penyearah AC to DC

Mikrokontroller ATMega 8

ADC (Analog to Digital Converter )

Blok diagram serta rangkaian di atas merupakan desain untuk perancangan sistem yang berdasarkan pada proses pengendalian beserta hubungan antarakomponen-komponen pembentuk sistem tersebut. Dengan desain yang dibuat, proses pengendalian sistem dapat dipusatkan pada sebuah mikrokontroler ATmega8 yang berperan sebagai pengontrol operasi sistem secara keseluruhan.

Penjelasan komponen-komponen pada blok diagram di atas adalah sebagai berikut:

1.Blok sensor kapasitif dan jembatan Schering, merupakan sensor yang berfungsi untuk mengukur nilai pH dalam suatu larutan. Akan tetapi pada sistem yang dibuat sensor tersebut difungsikan hanya untuk mengukur pH larutan yang bersifat netral dan asam saja, tidak dapat mengukur larutan yang bersifat basa.

2.Blok Power Supply, sesuai namanya blok ini berfungsi sebagai pensuplai energi atau catu daya utama seluruh komponen sistem yang dibuat.

3.Penyearah AC to DC, merupakan penyearah arus AC (bolak-balik) ke arus DC (searah). 4.Blok mikrokontroler, merupakan komponen yang berperan sebagai kontroler atau

pengendali operasi sistem secara keseluruhan.

5.Blok ADC, merupakan fitur yang sudah terintegrasi dalam mikrokontroler ATmega8 yang digunakan, berfungsi untuk mengubah besaran analogmenjadi besaran digital.

6.LCD, berfungsi untuk menampilkan informasi pengukuran kepada pengguna. LCD yang digunakan adalah LCD yang terdiri dari dua baris,masing-masing baris terdiri dari 16 karakter (biasanya disebut LCD 16x2).

3.2. Diagram Alir (Flowchart) Algoritma dari Alat Ukur

Gambar 3.2 Diagram alir program Mulai

Inisialisasi Variabel

Baca Nilai Analog

Konversi nilai analog ke digital

Tampilkan ke LCD

BAB IV

PENGUJIAN ALAT DAN PENGOLAHAN DATA

4.1. Hasil Pengujian

Pengujian alat dilakukan di Laboratorium Ilmu Dasar (LIDA) milik Universitas Sumatera Utara Medan. Pengujian alat ukur ini dilakukan dengan membandingkan data pennjukan pada pH Meter digital yang dijadikan sebagai standar dengan alat ukur keasaman dengan sensor kapasiif dan Jembatan Scheringsebagai alat yang diji.

4.1.1. Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega8

Karena pemrograman menggunakan mode PROGIS mikrokontroler harus dapat diprogram langsung pada papan rangkaian dan rangkaian mikrokontroler harus dapat dikenali oleh program downloader. Pada pengujian ini berhasil dilakukan dengan dikenalinya jenis mikrokontroler oleh program downloader yaitu ATMega8.

ATMega menggunakan kristal dengan frekuensi 12 MHz, apabilaChip Signature sudah dikenali dengan baik dan dalam waktu singkat, bisa dikatakan rangkaian mikrokontroler bekerja dengan baik dengan mode ISP-nya.

4.1.2.Pengujian Rangkaian Power Supplay (PSA)

Pengujian pada bagian rangkaian catu daya ini dapat dilakukan dengan mengukur tegangan keluaran dari rangkaian ini dengan menggunakan volt meter digital. Power Supply bertugas merubah tegangan listrik AC menjadi tegangan listrik DC yang stabil sampai suatu arus maksimum yang ditentukan oleh design. Pengujian dilakukan dengan memberikan tegangan 5 volt .

4.1.3. Pengujian Rangkaian Liquid Crystal Display (LCD) 2x16

Pada tahap ini dilakukan percobaan untuk mengaktifkan LCD sistem. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui apakah LCD tersebut dapat menampilkan pesan-pesan sesuai dengan proses yang diharapkan. Dari hasil pengujian LCD diketahui LCD berada dalam keadaan baik.

4.2. Pengujian Sensor Kapasitif

Dalam pengujian sensor kapasitif diakukan melaui pembacaan nilai ADC dari beberapa larutan dengan pH yang berbeda-beda dengan menggunakan pH meter digital sebagai standar acuan. Cairan yang digunakan dalam pengukuran yaitu cairan aquades, larutan CH3COOH dengan konsentrasi 6% dan larutan CH3COOH dengan konsentrasi 25%.

Tabel 4.1. Perbandingan pembacaan pH pada pH meter digital dengan nilai ADC pada alat ukur menggunakan cairan aquades.

pHmeter digital Nilai ADC pada alat ukur

6,92 141

6,77 142

6,73 142

6,64 142

6,62 141

Tabel 4.2. Perbandingan pembacaan pH pada pH meter digital dengan nilai ADC pada alat ukur menggunakan cairan CH3COOH dengan konsentrasi 6%.

pHmeter digital Nilai ADC pada alat ukur

2,45 149

2,44 150

2,43 150

2,43 150

Tabel 4.3. Perbandingan pembacaan pH pada pH meter digital dengan nilai ADC pada alat ukur menggunakan cairan CH3COOH dengan konsentrasi 25%.

pHmeter digital Nilai ADC pada alat ukur

2,45 153

2,44 156

2,43 154

2,43 155

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengolahan data dan analisis yang telah dijelaskan pada bab sebelumnya, dapat disimpulkan bahwa perancangan alat ukur keasaman meggunakan sensor kapasitif dan jembatan Schering telah direalisasikan dan diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

1.Mikrokontroler ATMega 8 memiliki kemampuan yang memenuhi syarat untuk melakukan proses pengolahan data dalam pembuatan alat ukur keasaman.

2.Hubungan antara niai Ph dengan nilai ADC berbanding terbalik yaitu semakin tinggi kadar keasaman larutan, maka nilai ADC semakin rendah.

3.Sensor kapasitif dari plat tembaga yang dibuat memiliki respon yang cukup baik dalam pembacaan keasaman larutan tetapi hanya mampu mengukur kadar keasaman larutan dengan konsentrasi yang rendah.

5.2.Saran

Untuk pengembangan alat ukur keasaman ini agar dapat digunakan pada performansi yang lebih optimal, saran yang dapat penulis berikan yaitu :

1.Penyempurnaan pada program agar tingkat akurasi pada setiap titik pengukuran relatif sama dan menjadikan alat ukur menjasi lebih presisi dalam melakukan pengukuran.

2.Mencari bahan yang lebih baik lagi untuk dijadikan probe sensor kapasitif, karena tembaga cepat mengalami korosi terutama saat melakukan pengukuran larutan asam pada konsenstrasi yang lebih tinggi.

3.Agar rangkaian yang digunakan tidak terganggu, sebaiknya alat ini dikemas dalam bentuk yang lebih aman dan terlindungi, sehingga penggunaannya lebih efektif.

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Jembatan Schering

Jembatan Schering, salah satu jembatan arus bolak-balik yang paling penting, di pakai secara luas untuk pengukuran kapasitor. Dia memberikan beberapa keuntungan nyata atas jembatan pembanding kapasitansi. Walaupun jembatan Schering digunakan untuk pengukuran kapasitansi dalam pengertian yang umum, dia terutama sangat bermanfaat guna mengukur sifat-sifat isolasi yakni pada sudut-sudut fasa yang sangat mendekati 90◦.

Gambar 2.1 jembatan Schering

Susunan rangkaian dasar ditunjukkan pada gambar diatas, dan pemeriksaan rangkaian menunjukkan suatu kemiripan yang kuat terhadap jembatan pembanding. Perhatikan bahwa lengan 1 sekarang mengandung suatu kombinasi parallel dari sebuah tahanan dan sebuah kapasitor, dan lengan standar hanya berisi sebuah kapasitor. Biasanya kapasitor standar adalah sebuah kapasitor mika bermutu tinggi dalam pemakaian pengukuran yang umum, atau sebuah kapasitor udara guna pengukuran isolasi. Sebuah kapasitor mika bermutu tinggi mempunyai kerugian yang sangat rendah (tidak ada tahanan) dank arena itu mempunyai sudut fasa yang mendekati 90◦. Sebuah kapasitor udara yang dirancang secara cermat memiliki nilai yang sangat stabil dan medan listrik yang sangat kecil; bahan isolasi yang akan diuji dapat dengan mudah dihindari dari setiap medan yang kuat.

Persyaratan setimbang menginginkan bahwa jumlah sudut fasa lengan 1 dan lengan 4 sama dengan jumlah sudut fasa lengan 2 dan lengan 3. Karena kapasitor standar berada dalam lengan 3, jumlah sudut fasa lengan 2 dan 3 akan menjadi 0◦+90◦=90◦. Agar menghasilkan sudut fasa 90◦ yang diperlukan untuk kesetimbangan, jumlah sudut fasa antara lengan 1 dan 4 harus sama dengan 90◦. Karena dalam pekerjaan pengukuran yang umum besaran yang tidak diketahui akan memiliki sudut fasa yang lebih kecil dari 90◦, maka lengan 1 perlu diberi suatu sudut kapasitif yang kecil dengan menghubungkan kapasitor C1 parlel terhadap R1. Suatu sudut kapasitif yang kecil sangat mudah diperoleh, yakni dengan menghubungkan sebuah kapasitor kecil terhadap R1.\

Persamaan kesetimbangan diturunkan dengan cara yang biasa, dan dengan memasukkan nilai-nilai impedansi dan admitansi yang memenuhi ke dalam persamaan umum kita peroleh,

Zx = Z2Z3Y1

Rx – j/ωCx = R2(-j/ωC3)(1/R1+jωC1) (1) Dan dengan menghilangkan tanda kurung,

Rx – j/ωCx = R2C1/C3 – jR2/ωC3R1 (2) Dengan menyamakan bagian nyata dari bagian khayal kita peroleh bahwa

Rx = R2C1/C3 (3)

Cx = C3R1/R2 (4)

Factor daya (power factor, PF) dari sebuah kombinasi seri RC didefinisikan sebagai cosinus sudut fasa rangkaian. Denga demikian factor daya yang tidak diketahui sama dengan PF = Rx/Zx . Untuk sudut-sudut fasa yang sangat mendekati 90◦, reaktansi hamper sama dengan impedansi dan kita dapat mendekati factor daya menjadi :

PF ≈ Rx/Xx = ωCxRx (5)

Factor disipasi dari sebuah rangkaian seri RC didefinisikan sebagai cotangent sudut fasa dank arena itu, menurut definisi, factor disipasi adalah

D = Rx/Xx = ωCxRx (6)

Di samping itu karena kualitas sebuah kumparan didefinisikan oleh Q = XL/RL, kita peroleh bahwa factor disipasi D adalah kebalikan dari factor kualitas Q, dan berarti D = 1/Q. Faktor disispasi memberitahukan kita sesuatu mengenai kualitas sebuah kapasitor, yakni bagaimana dekatnya sudut fasa kapasitor tersebut ke nilai idealnya 90◦. Dengan memasukkan nilai Cx dalam persamaan (4) dan Rx dalam persamaan (3) kedalam bentuk factor disipasi diperoleh

D = ωR1C1 (7)

Jika tahanan R1 dalam jembatan Schering pada gambar diatas mempunyai suatu nilai yang tetap, piringan (dial) kapasitor C1 dapat dikalibrasi langsung dalam factor disipasi D. ini merupakan hal yang biasa didalam sebuah jembatan Schering. Perhatikan bahwa suku ω muncul dalam pernyataan factor disipasi (persamaan 7). Tentunya ini berarti bahwa kalibrasi piringan C1 hanya berlaku untuk satu frekuensi tertentu pada mana piringan di kalibrasi. Frekuensi yang berbeda dapat digunakan asalkan dilakukan suatu koreksi, yakni dengan mengalikan pembacaan piringan C1 terhadap perbandingan dari kedua frekuensi tersebut.

2.2. Derajat Keasaman (pH)

pH adalah derajat

+) yang terlarut

eksperimental, sehingga nilainya didasarkan pada perhitungan teoritis. Skala pH bukanlah skala absolut. Ia bersifat relatif terhadap sekumpulan larutan standar yang pH-nya ditentukan berdasarkan persetujuan internasional.

Konsep pH pertama kali diperkenalkan ole Beberapa rujukan mengisyaratkan bahwa p berasal dari singkatan untuk powerp (pangkat),

yang lainnya merujuk kata

yang merujuk pada kata potential

Larutan dengan pH kurang daripada tujuh disebut bersifa

daripada tujuh dikatakan bersifat

bidang yang terkait dengan kehidupan atau industri pengolahan kimia

seperti

dan

meskipun dalam frekuensi yang lebih rendah.

pH adalah tingkat keasaman atau kebasa-an suatu benda yang diukur dengan menggunakan skala pH antara 0 hingga 14. Sifat asam mempunyai pH antara 0 hingga 7 dan sifat basa mempunyai nilai pH 7 hingga 14. Sebagai contoh, jus jeruk dan air aki mempunyai pH antara 0 hingga 7, sedangkan air laut dan cairan pemutih mempunyai sifat basa (yang juga di sebut sebagai alkaline) dengan nilai pH 7 – 14. Air murni adalah netral atau mempunyai nilai pH 7.

Di dalam air minum PH meter adalah suatu alat yang digunakan untuk mengukur tingkat keasaman dan kebasa-an.Keasaman dalam larutan itu dinyatakan sebagai kadar ion hidrogen disingkat dengan [H+], atau sebagai pH yang artinya –log [H+]. Dengan kata lain pH merupakan ukuran kekuatan suatu asam. pH suatu larutan dapat ditera dengan beberapa cara antara lain dengan jalan menitrasi larutan dengan asam dengan indikator atau yang lebih teliti lagi dengan pH meter. PH air disebut asam bila kurang dari 7, PH air disebut basa (alkaline) bila lebih dari 7 dan PH air disebut netral bila ph sama dengan 7. PH air minum ideal menurut standar Departemen Kesehatan RI adalah berkisar antara 6,5 sampai 8,5.

2.3. Mikrokontroler ATmega 8

Semua jenis perangkat elektronika, memiliki sebuah mikrokontroler yang berperan sebagai jantung dari kesistemannya. Mikrokontroler mampu melaksanakan semua kerja pemrosesan kompleks yang diperlukan untuk memproses berupa menghitung, memanipulasi, mengkalibrasi dan lain sebagainya suatu data input (atau input-input) dan mengirimkan sistem ke output (atau output-output)-nya.Sebuah mikrokontroler seringkali disebut dengan sebutan ‘komputer kecil dalam sebuah chip’.

Mikrokontroler adaah sebuah rangkaia terpadu tunggal, dimana semua blok rangkaian merupakan unit-unit terpisah di dalam sebuah komputer yang digabung menjadi satu.Terdapat ratusan jenis mikrokontroler yang berbeda, yang terdapat di pasaran. Sedemikian beragamnya,

maka cukup sulit mengatakan jenis mana yang merupakan salah satu contoh rangkaian terpadu (IC) mikrokontroler.

Gambar 2.3. Mikrokontroler

Rangkaian terpadu(IC) pada gambar di atas adalah mikrokontroler dengan ukuran rata-rata. Umumnya sebuah mikrokontroler mamuat unit-unit dasar yang dibutuhkan oleh semua jenis kontroler, yaitu :

•Unit aritmetika dan logika (Arithmatic Logic Unit)

ALU : Rangkaian-rangkaian logika yang melaksanakan operasi-operasipenjumlahan, pengurangan, dan berbagai operasi ogika lainnya.

•Memori : Rangkaian-rangkaian logika yang berfungsi menyimpan data. Terdapat dua jenis memori, yaitu RAM dan ROM.

RAM (RandomAccess Memory), dipergunakan untuk menyimpan data secara temporer. Data yang disimpan di dalamnya akan hilang ketika pasokan daya ke piranti ini diputuskan. Biasanya memori jenis ini digunakan oleh ALU untuk menyimpan data sementara, yang dibutuhkan ketika melakukan pemrosesan.ROM (Read Only Memory) adalah jenis yang “lebih sedikit” permanen. Tipe memori ini ditunjukkan untuk ‘sering baca’ namun ‘jarang ditulis’. Memori jenis ini umumnya digunakan untuk menyimpan instruksi- instruksi dalam bentuk kode biner untuk mengarahkan kerja kontroler yang dapat dipahami dan dilaksanakan oleh kontroler.

•Clock : Chip yang memuat semua komponen clock sistem, terkecuali komponen kristalnya. •Input dan Output : Berupa pin-pin yang dapat disambungkan ke sensor- sensor

atau perangkat-perangkat input lainnya. Pin-pin juga dapat disambungkan ke lampu, piranti tampilan, motor, pengeras suara dan perangkat output lainnya.

sejumlah fasilitas khusus, namun tidak semua mikrokontroler memilikinya. Unit ini meliputi timer, counter dan lain-lain.

2.4. LCD (Liquid Crystal Display)

Liquid Crystal Display (LCD) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan

kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan diberbagai bidang misalnya alat– alat elektronik seperti televisi, kalkulator, ataupun layar komputer. Pada bab ini aplikasi LCD yang dugunakan ialah LCD dot matrik dengan jumlah karakter 2 x 16. LCD sangat berfungsi sebagai penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat. Adapun fitur yang disajikan dalam LCD ini adalah :

1. Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris 2. Mempunyai 192 karakter tersimpan 3. Terdapat karakter generator terprogram 4. Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit 5. Dilengkapi dengan back light.

6. Tersedia VR untuk mengatur kontras.

7. Pilihan konfigurasi untuk operasi write only atau read/write. 8. Catu daya +5 Volt DC.

9. Kompatibel dengan DT-51 dan DT-AVR Low Cost Series serta sistem mikrokontroler/mikroprosesor lain.

Gambar 2.4 LCD (Liquid Crystal Display)

LCD dapat dengan mudah dihubungkan dengan mikrokontroler AVR. LCD yang digunakan dalam percobaan adalah LCD 2x16. Lebar display 2 baris 16 kolom., yang mempunyai 16 pin konektor, yang didefinisikan sebagai berikut:

Tabel 2.4 Deskripsi Pin Pada LCD Pin Deskripsi 1 Ground

2 Vcc

3 Pengatur kontras

4 “RS” Instruction/Register Select 5 “R/W” Read/Write LCD Registers 6 “EN” Enable

7-14 Data I/O Pins 15 Vcc

16 Ground

2.4.1 Fungsi Pin-Pin Modul LCD

Modul LCD berukuran 16 karakter x 2 baris dengan fasilitas back lighting memiliki 16 pin yang terdiri dari 8 jalur data, 3 jalur control dan jalur-jalur catu daya.

Keterangan pin LCD 16 x 2 yaitu :

a. Pin 1 dan 2 Merupakan sambungan catu daya , Vss, dan Vdd. Pin Vdd dihubungkan dengan tegangan positif catu daya, dan Vss pada 0 volt atau ground. Meskipun data menentukan catu 5 Vdc (hanya beberapa mA), menyediakan 6 V dan 4,5 V yang keduanya bekerja dengan baik, bahkan 3 V cukup untuk beberapa modul.

b. Pin 3 Merupakan pin control Vcc yang digunakan untuk mengatur kontras display. Idealnya pin ini dihubungkan dengan tegangan yang bias diubah untuk mmungkinkan pengaturan dengan tegangan yang bias diubah untuk memungkinkan pengaturan terhadap tingkatan kontrak display sesuai dengan kebutuhan.

c. Pin 4 Merupakan register select (RS), merupakan yang pertama dari tiga commond control input. Dengan membuat RS menjadi high, data karakter dapat ditransfer dari dan menuju modulnya.

d. Pin 5 Read/Write (R/W), untuk memfungsikannya sebagi perintah write makan R/W low atau menulis karakter ke modul. R/W high untuk membaca data karakter atau informasi status dari registernya.

e. Pin 6 Enable (E), input ini dugunakan untuk transfer actual dari perintah-perintah atau karakter antara modul dengan hubungan data. Ketika menulis ke display, data ditransfer hanya pada perpindahan high atau low. Tetapi ketika membaca dari display, data akan menjadi cepat tersedia setelah perpindahan dari low ke high dan tetap tersedia hingga low lagi.

f. Pin 7 sampai 14 adalah depalapn jalur data (D0-D7) di mana data dapat ditransfer ked an dari display.

g. Pin 15 dan 16 Pin 15 atau A (+) mmpunyai level DC +5 v berfungsi sbagai LED backlight + sedangkan pin 16 yaitu K (-) memiliki level 0 V dan berfungsi sebagai LED backlight.

2.5. Bahasa Pemrograman C

Bahasa C merupakan salah satu bahasa pemrograman yang paling populer untuk pengembangan program-program aplikasi yang berjalan pada sistem mikroprosesor (komputer). Relatif dibandingkan dengan bahasa tinggi lain, bahasa C merupakan bahasa pemrograman yang sangat fleksibel dan tidak terlalu terikat dengan berbagai aturan yang sifatnya kaku. Penggunaan bahasa C akan sangat efisien terutama untuk program

mikrokontroler yang berukuran relatif besar (dan sebagai konsekuensiya hal ini terkadang akan megurangi kecepatan eksekusi).

a.Struktur Penulisan Program Bahasa C

Struktur dalam bahasa C cukup sederhana, karena hanya mencakup 3 poin penting, yaitu : 1.Pre-processor

Merupakan bagian dari program dalam bahasa C yang selalu dijalankan pertama kali. Bagian ini juga melakukan proses tertentu. Banyak sekali syntax dalam pre-processor. Namun setidaknya ada duasyntax yang akan sering digunakan dalam latihan programming dasar, yaitu syntax #include dan #define.

2.Main function

Ini adalah fungsi utama dalam suatu program. Tentu saja fungsi ini yang akan dijalankan pertama kali. Tidak menutup kemungkinan di dalam fungsi ini terdapat statement yang memanggil fungsi lain.

3.Function

Fungsi dapat dibuat sendiri dan dapat dipanggil baik fungsi utama ataupun fungsi lain dan bahkan fungsi itu sendiri. Fungsi dapat diletakkan di atas fungsi utama (dengan menambahkan deklarasi fungsi di atas fungsi utama).

b.Tipe data

Tipe data merupakan bagian yang paling penting karena tipe data mempengaruhi setiap instruksi yang akan dilaksanakan oleh komputer. Misalnya saja 5 dibagi 2 bisa saja menghasilkan hasil yang berbeda tergantung tipe datanya.

Jika 5 dan 2 bertipe integer maka akan menghasilkan nilai 2, namun jika keduanya bertipe float maka akan menghasilkan nilai 25000000.

c.Kostanta

Konstanta merupakan suatu nilai yang tidak dapat diubah selama proses program berlangsung. Konstanta harus didefinisikan terlebih dahulu di awal program. Konstanta dapat

bernilai integer, pecahan, karakter, dan string. Selain itu, bahasa C juga menyediakan beberapa karakter khusus yang disebut karakter escape, antara lain :

\a: untuk bunyi bel (alert)

\b: mundur satu spasi (backspace) \f:ganti halaman (form feed) \n: ganti baris bar (new line) \v:tabulasi vertikal

\0: nilai kosong (null) \’:karakter petik tunggal \”:karakter petik ganda \\:karakter garis mirig

d.Variable

Variable adalah suatu pengenal (identifier) yang digunakan untuk mewakili suatu nilai

tertentu di dalam proses program. Berbeda dengan konstanta yang nilainya selalu tetap. Nilai dari suatu variable bisa diubah- ubah sesuai kebutuhan. Nama dari suatu variable dapat ditentukan sendiri oleh pemrogram dengan aturan sebagai berikut :

1)Terdiri dari gabungan huruf dan angka dengan karakter pertama harus berupa huruf.

2)Bahasa C bersifat case-sensitive artinya huruf besar dan kecil dianggap berbeda. Jadi antara Metal dengan metal itu berbeda.

3)Tidak boleh mengandung spasi.

4)Tidak boleh mengandung simbol-simbol khusus, kecuali garis bawah (uderscore), seperti : $, ?, %, #, !, &, *,(,), -, +, dsb.

5)Panjangnya bebas, tetapi hanya 32 karakter pertama yag terpakai.

Bahasa C adalah bahasa pemrograman yang digunakan pada software CodeVision AVR. Bahasa pemrograman ini yang dapat dikatakan berada antara bahasa tingkat rendah (bahasa yang berorientasi pada mesin) dan bahasa tingkat tinggi (bahasa yang berorientasi pada manusia). Seperti yang diketahui, bahasa tingkat tinggi mempunyai kompatibilitas antara

platform dan karenanya amat mudah untuk membuat program pada berbagai mesin. Berbeda

dengan menggunakan bahasa mesin, sebab setiap perintahnya sangat bergantung pada jenis mesin.

Pembuat bahasa C adalah Brian W. Kernighan dan Dennis M. Ritchie pada tahun 1972. Bahasa C adalah bahasa pemrograman terstruktur, yang membagi programnya dalam bentuk blok. Tujuannya untuk memudahkan dalam pembuatan dan pengembangan program. Program yang ditulis dengan bahasa C mudah sekali dipindahkan dari satu jenis program ke

bahasa program lain. Hal ini karena adanya standarisasi bahasa C berupa standar ANSI (American National Standard Institute) yang dijadikan acuan oleh para pembuat kompiler jenis mesin.

Kelebihan Bahasa C:

a. Bahasa C tersedia hampir di semua jenis komputer.

b. Kode bahasa C sifatnya adalah portable dan fleksibel untuk semua jenis komputer. c. Bahasa C hanya menyediakan sedikit kata-kata kunci hanya terdapat 32 kata kunci. d. Proses executable program bahasa C lebih cepat

e. Dukungan pustaka yang banyak. f. C adalah bahasa yang terstruktur

Kekurangan Bahasa C:

a. Banyaknya operator serta fleksibilitas penulisan program kadang-kadang membingungkan pemakai.

b. Bagi pemula pada umumnya akan kesulitan menggunakan pointer.

Struktur Bahasa Pemrograman C <preprosesor directive>

{

<statement>; <statement>; }

Contoh :

Penjelasan : Header File

Header File adalah berkas yang berisi prototype fungsi, definisi konstanta dan definisi

variable. Fungsinya adalah kumpulan code C yang diberi nama dan ketika nama tersebut dipanggil maka kumpulan kode tersebut dijalankan. File header yang digunakan

mendefinisikan jenis mikrokontroler yang digunakan, yang berfungsi sebagai pengarah. Dimana pendeklarasian register-register yang terdapat pada program difungsikan untuk jenis mikrokontroler digunakan ( pada softwareCodeVision AVR ) contohnya di bawah ini:

Contoh :

#include <mega8535.h> #include<delay.h> #include <stdio. h>

Preprosesor Directive (#include)

Preprosesor directive adalah bagian yang berisi pengikutsertaan file atau

berkas-berkas fungsi maupun pendefinisian konstanta. Contoh:

#include <stdio.h> #include phi 3.14 Void

Void artinya fungsi yang mengikutinya tidak memiliki nilai kembalian (return).

Main ( )

Fungsi main ( ) adalah fungsi yang pertama kali dijalankan ketika program dieksekusi tanpa fungsi main suatu program tidak dapat dieksekusi namun dapat dikompilasi.

2.5.1 Kata Kunci (Keyword)

Kata kunci-kata kunci yang terdapat di C, sebagai berikut: Tabel 2.5.1 Kata-Kata Kunci

2.5.2Identifier

Identifier atau nama pengenal adalah nama yang ditentukan sendiri oleh pemrogram

yang digunakan untuk menyimpan nilai, misalnya nama variable, nama konstanta, nama suatu elemen (misalnya: nama fungsi, nama tipe data, dll). Identifier punya ketentuan sebagai berikut :

1. Maksimum 32 karakter (bila lebih dari 32 karakter maka yang diperhatikan hanya 32 karakter pertama saja).

2. Case sensitive: membedakan huruf besar dan huruf kecilnya.

3. Karakter pertama harus karakter atau underscore ( _ ) selebihnya boleh angka. 4. Tidak boleh mengandung spasi atau blank.

5. Tidak boleh menggunakan kata yang sama dengan kata kunci dan fungsi. 2.5.3 Variabel

Variabel adalah identifier yang nilainya dapat berubah atau diubah selama program berjalan (dieksekusi). Pengubahnya adalah user atau proses.

Deklarasi variabel (tipe_data nama_variabel;)

Variabel yang akan digunakan dalam program haruslah dideklarasikan terlebih dahulu. Pengertian deklarasi di sini berarti memesan memori dan menentukan jenis data yang bisa disimpan di dalamnya.

Contoh : Int a, b, c;

Inisialisasi variabel (tipe_data nama_variabel = nilai;) Int a=15, b=7, c=0

2.5.4 Konstanta

Konstanta adalah identifier yang nilainya tetap selama program berjalan atau dieksekusi. Cara untuk mengubahnya hanya melalui source codenya saja. Seperti halnya variabel, konstanta juga memiliki tipe. Penulisan konstanta mempunyai aturan tersendiri, sesuai dengan tipe masing-masing.

1. Konstanta karakter misalnya ditulis dengan diawali dan diakhiri dengan tanda petik tunggal, contohnya : ‘A’ dan ‘@’.

2. Konstanta integer ditulis dengan tanda mengandung pemisah ribuan dan tidak mengandung bagian pecahan, contohnya : –1 dan 32767.

3. Konstanta real (float dan double) bisa mengandung pecahan (dengan tanda berupa titik) dan nilainya bisa ditulis dalam bentuk eksponensial (menggunakan tanda e), contohnya : 27.5f (untuk tipe float) atau 27.5 (untuk tipe double) dan 2.1e+5 (maksudnya 2,1 x 105 ).

4. Konstanta string merupakan deretan karakter yang diawali dan diakhiri dengan tanda petik-ganda (“), contohnya :“Pemrograman Dasar C”.

Contoh :

2.5.5 Tipe Data Dasar

Data merupakan suatu nilai yang bisa dinyatakan dalam bentuk konstanta atau variabel. Konstanta menyatakan nilai yang tetap, sedangkan variabel menyatakan nilai yang dapat diubah-ubah selama eksekusi berlangsung.Untuk mengetahui ukuran memori bisa dipakai fungsi sizeof (<tipe_data>).

Tabel 2.5.2 Ukuran Memori untuk Tipe Data

Catatan:

Ukuran dankawasan dari masing-masing tipe data adalah bergantung pada jenis mesin yang digunakan (misalnya mesin 16 bit bisa jadi memberikan hasil berbeda dengan mesin 32 bit). Untuk menampilkan hasil output dibutuhkan kode format, berikut adalah daftar kode format:

Tabel 2.5.3 Daftar Kode Format Tipe Data Ukuran

Memori Kawasan

Unsigned char 8 bits 0 s/d 255 Char 8 bits -128 s/d 127 Short int 16 bits -32.768 s/d 32.767 Unsigned int 32 bits 0 s/d 4.294.967.295

Int 32 bits -2.147.483.648 s/d 2.147.483.647 Unsigned long 32 bits 0 s/d 4.294.967.295

Enum 16 bits -2.147.483.648 to 2.147.483.648 Long 32 bits -2.147.483.648 s/d 2.147.483.647 Float 32 bits 3,4 x 10-38 s/d 3,4 x 1038

Double 64 bits 1,7 x 10-308 to 1,7 x 10308 Long double 80 bits 3,4 x 10-4932 to 3,4 x 104932 Near (pointer) 32 bits Not applicable

Kode Format Kegunaan %c Menampilkan sebuah karakter

%s Menampilkan nilai string

%d Menampilkan nilai desimal integer %i Menampilkan nilai desimal integer

%u Menampilkan nilai desimal integer tidak bertanda (unsigned integer) %ld Menampilkan nilai desimal long integer

%lu Menampilkan nilai desimal long integer tidak beratanda %li Menampilkan desimal long integer

%hi Menampilkan nilai desimal short integer tak bertanda %x Menampilkan nilai heksa desimal integer

%o Menampilkan nilai okta integer %f Menampilkan nilai pecahan/float %e Menampilkan nilai float scientific

%g Sebagai pengganti %f atau %e tergantung yang terpendek %lf Menampilkan nilai pecahan double

%lg Menampilkan nilai pecahan double

%p Menampilkan suatu alamat memory untuk pointer 2.6.6 Operator Aritmatika

Operator aritmatika digunakan untuk melakukan proses perhitungan matematika. Fungsi-fungsi matematika yang terdapat pada bahasa C dapat dilihat pada tabel di bawah ini:

Tabel2.5.4 Operator Aritmatika

Contoh penggunaan operator aritmatika dapat dilihat di bawah ini, #include < mega8535.h>

#include <delay.h> void main (void) {

unsigned char a, b; a = 0x03;

DDRC 0XFF; // PORTC digunakan sebagai output while (1)

{

PORTC = (a * b); delay_ms(500); }

}

2.5.7 Operator Pembanding

Operator pembanding digunakan untuk membandingkan 2 data atau lebih. Hasil operator akan di jalankan jika pernyataan benar dan tidak dijalankan jika salah. Operator pembanding dapat kita lihat pada tabel di bawah ini:

Tabel 2.5.5 Operator Pembanding

Operator Contoh Keterangan

== x == y Benar jika kedua data bernilai sama != x != y Bernilai benar jika kedua data tidak sama

> x > y Bernilai benar jika nilai x lebih besar dari pada y < x < y Bernilai jika x lebih kecil dari y

>= x >= y Bernilai jika x lebih besar atau sama dengan y <= x <= y Bernilai benar jika x lebih kecil atau sama dengan y 2.5.8 Operator Logika

Operator logika digunakan untuk membentuk logika dari dua pernyataan atau lebih. Operator logika dapat dilihat pada tabel di bawah ini:

Tabel 2.5.6 Operator Logika

void main (void) {

DDRC = 0XFF; // sebagai output DDRA = 0X00; // sebagai input while (1)

{

If ( PINA.0 == 1 )|| (PINA.1 == 1 ){ PORTC = 0XFF;

delay_ms(500); PORTC = 0X00; Delay_ms(500); }

else{

PORTC = 0x00; delay_ms(500); }

} }

Penjelasan program:

Apabila PINA.0 atau PINA.1 diberi input logika 1 maka PORTC akan mengeluarkan logika 0xff kemudian logika 0x00 secara bergantian dengan selang waktu 0,5 s. dan apabila bukan PINA.1 atau PINA.0 diberi logika 1 maka PORTC akan mengeluarkan logika 0x00.

2.5.9 Operator Bitwise

Operator logika ini bekerja pada level bit. Perbedaan Operator Bitwise dengan operator logika adalah pada operator logika akan menghasilkan pernyataan benar atau salah sedangkan pada operator bitwise akan menghasilkan data biner. Operator Bitwise dapat dilihat pada tabel di bawah ini:

Tabel 2.5.7 Operator Bitwise

Contoh program:

#include <mega8535.h> #include <delay.h> void main (void) {

unsigned char a,b,c;

DDRC = 0xff; //portc sebagai o while (1)

{

a = 0x12; b = 0x34; c = a & b; PORTC = c; delay_ms(500); };

}

Penjelasan program:

a = 0x12 = 0001 0010 b = 0x32 = 0011 0000 ---

a & b = 0x10 = 0001 0000

2.5.10 Operator Penambahan dan Pengurangan

Operator ini digunakan untuk menaikkan atau menurunkan nilai suatu variabel dengan selisih 11. Operator ini dapat dilihat pada tabel di bawah ini:

Tabel 2.5.8 Operator Penambahan dan Pengurangan

2.5.11 Pernyataan If dan If Bersarang

Pernyataan if digunakan untuk pengambilan keputusan terhadap 2 atau lebih pernyataan dengan menghasilkan pernyataan benar atau salah. Jika pernyataan benar maka akan di jalankan instruksi pada blok nya, sedangkan jika pernyataan tidak benar maka instruksi yang pada blok lain yang dijalankan ( sesuai dengan arah programnya).

Bentuk pernyataan IF adalah sebagai berikut: a. Bentuk sederhana

if (kondisi){ Pernyataan_1; Pernyataan_2; ...; }

b. Pernyataan else if (kondisi) {

Pernyataan_1; ...; } else

{

Pernyataan_2; ...; }

2.5.12 Pernyatan While

Pernyataan while digunakan untuk mengulangi sebuah pernyataan atau blok kenyataan secara terus menerus selama kondisi tertentu masih terpenuhi. Bentuk pernyataan while adalah sebagai berikut :

while (kondisi) {

// sebuah pernyataan atau blok pernyataan }

Jika pernyataan yang akan diulang hanya berupa sebuah pernyataan saja maka tanda { dan } bias dihilangkan.

Contoh :

unsigned char a=0; …..

while (a<10) {

PORTC=a; a++;

Pernyataan di atas akan mengeluarkan data a ke port C secara berulang-ulang. Setiap kali pengulangan nilai a akan bertambah 1 dan setelah niai a mencapai 10 maka pengulangan selesai.

2.6 Perangkat Lunak CodeVision AVR

CodeVision AVR pada dasarnya merupakan perangkat lunak pemrograman Mikrokontroler keluarga AVR berbasis bahasa C. Ada tiga komponen penting yang telah diintegrasikan dalam perangkat lunak ini :

Compiler, IDE dan Program Generator.

Berdasarkan spesifikasi yang dikeluarkan oleh perusahaan pengembangannya, Compiler C yang digunakan hampir mengimplementasikan semua komponen standar yang ada pada bahasa C standar ANSI (seperti struktur program, jenis tipe data, jenis operator, danlibrary fungsi standar berikut penanamannya). Tetapi walaupun demikian, dibandingkan bahasa C untuk aplikasi komputer, compiler C untuk mikrokontroler ini memiliki sedikit perbedaan yang disesuaikan dengan arsitektur AVR tempat program C tersebut ditanamkan.

2.7 Karakteristik Statik Alat Ukur

Performansi alat ukur menyatakan berbagai hal tentang kemampuan dan batasan penggunaan suatu alat ukur. Performansi alat ukur digunakan sebagai acuan untuk memilih alat ukur yang paling sesuai untuk keperluannya. Tidak perlu memilih alat ukur dengan performansi yang terlalu akurat, yang tidak sesuai dengan kebutuhan pengukuran. Pada umumnya performansi atau unjuk kerja alat ukur ditampilkan pada tabel spesifikasi yang tercantum pada manual operasi alat, dari hasil kalibrasi ataupun dari harga karakteristik alat ukur tersebut baik karakteristik statik atau dinamik. Karakteristik statik adalah karakteristik alat berkaitan dengan input konstan yang berkerja pada alat ukur. Dengan kata lain, karakteristik statik suatu alat ukur adalah karakteristik yang harus diperhatikan apabila alat tersebt digunakan untk mengkur suatu kondisi yang tidak berubah karena waktu.Terdapat beberapa parameter terkait dengan karakteristik statik istrumen ukur, yaitu :

•Ketelitian (Akurasi)

Ketelitian pembacaan merupakan kecocokan antara pembacaan- pembacaan itu sendiri. Jika nilai yang sama dari peubah yang terukur, diukur beberapa kali dan memberikan hasil yang kurang lebih sama,maka alat ukur tersebut dikatakan mempunyai ketelitian tinggi, danjuga berarti alat ukur tidak mempunyai penyimpangan.

•Presisi

Presisi merupakan derajat kedekatan data dalam satu kelompok data pengukuran untuk input yang sama pada pengukuran berulang.

•Bias

Bias merupakan perbedaan harga rata-rata output alat ukur untuk input yang sama dengan penunjukan alat standar.

•Kesalahan

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

pH meter merupakan suatu alat yang berfungsi untuk menentukan kadar keasaman atau dapat juga disebut sebagai alat untuk menentukan konsentrasi ion hidrogen dalam larutan (Shmaefsky 2006). Pada bagian ujung pH meter terdapat suatu elektroda yang berfungsi untuk menangkap aliran listrik didalam larutan yang kemudian menginterpretasikannya kedalam nilai pH pada penunjuk angka. Elektroda dapat mudah rusak sehingga perlu penggunaan yang benar dan hati-hati. Jika pH meter sedang tidak digunakan maka elektroda harus dalam keadaan terendam dalam larutan berpH 4 (McQuarrie & John 1997). Sebelum digunakan, pH meter juga harus dikalibrasi terlebih dahulu dengan larutan standar karena mungkin saja pada saat penyimpanan terjadi perubahan standarisasi yang dapat menyebabkan nilai pH yang terukur kurang akurat.

Tingkat keasaman berhubungan erat dengan koduktivitas dan tekanan osmotic air. Konduktivitas dari larutan bergantung pada jumlah ion dan mobilitas di dalam larutan. Kekuatan konduktivitas larutan diyatakan melalui pergerakan ion-ion di dalam medan listrik. Jika jumlah ion meningkat, maka aliran arus di dalam larutan juga meningakat. Kemampuan kapasitor dalam menyimpan suatu muatan listrik disebut kapasitansi.

Pada umumnya, nilai kapasitansi sebuah kapasitor ditentukan oleh bahan dielektrik yang digunakan. Cairan merupakan sebuah bahan dielektrik yang apabila diletakkan diantara dua pelat kapasitor keping sejajar mempengaruhi nilai kapasitansi dari kapasitor tersebut. Penelitian analisis sebelumnya yang telah dilakukan oleh A.Nawawi menggunakan plat seng untuk mengukur derajat keasaman menggunakan rangkaian pengkondisi sinyal jembatan Schering. Namun alat yang dihasilkan masih memiliki kelemahan yaitu untuk derajat asam yang tinggi, alat belum berfungsi dengan baik.

Dari latar belakang tersebut maka penulis merancang dan merealisasikan serta menguji sensitifitas suatu alat ukur tingkat keasaman suatu cairan menggunakan prinsip pengukuran konduktivitas dengan sensor kapasitif yang tersusun dari dua buah plat tembaga yang terintegrasi dengan Jembatan Schering sebagai pengkondisi sinyal berbasis mikrokontroler ATMega8 dan hasil pengukuran kadar keasaman air tersebut diperoleh melalui antarmuka yang ditampilkan sebuah display.

1.2 Rumusan Masalah

Pada laporan tugas akhir II ini membahas tentang pendeteksian tingkat keasaman cairan(pH cairan) yang terdiri dari sensor kapasitif, jembatan schering, mikrokontroller atmega 8 sebagai pengontrolnya beserta software pemogramannya, dan LCD sebagai display hasil pengukuran.

1.3. Tujuan Penulisan

Adapun tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah :

1.Memenuhi syarat untuk menyelesaikan masa studi sebagai mahasiswa program Diploma III Metrologi dan Insrumentasi.

2.Membuat alat pengukuran keasaman (pH Meter) dengan menggunakan Sensor Kapasitif dan Jembatan Schering melalui pembacaan nilai ADC.

1.4. Batasan Masalah

Untuk meyederhanakan dan mengarahkan Tugas Akhir pada laporan iniakan diberi batasan-batasan masalah sebagai berikut :

•Pengolahan data dalam tugas akhir ini menggunakan mikrokontroler ATMega8 dan menggunakan software CodeVision AVR.

•Menggunakan Jembatan Schering dan sensor kapasitif berupa lempengan plat tembaga yang diintegrasikan dengan mikrokontroler.

•Sampel yang digunakan sebagai acuan sensor kapasitif dalam pengukuran pH cairan adalah larutan aquades, asam asetat (CH3COOH) dengan konsetrasi keasaman 6% dan 25%.

•Tidak membahas mengenai bahasa pemrograman secara mendetail.

•Tidak membahas rumus-rumus kimia dan senyawa-senyawa kimia secara medetail. •Tidak membahas perhitungan secara mendetail.

1.5.Metode Pengerjaan

Metode yang digunakan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: a.Studi literatur dengan mencari buku-buku referensi dari beberapa pustaka yang dapat

b.Perancangan alat dan pembuatan program. c.Pengujian alat dan pengambilan data. d.Membuat kesimpulan dari hasil pengujian.

1.6. Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembahasan dalam penulisan tugas akhir ini, maka penulis membuat suatu sistematika penulisan. Sistematika ini merupakan urutan bab demi bab termasuk isi dari sub-sub babnya. Adapun sistematika pembahasan tersebut adalah :

BAB I : Pendahuluan

Bab ini menjeaskan tentang latar belakang masalah, tujuan, pembahasan, batasan masalah, metode pengerjaan, dan sistematika penulisan.

BAB II : Landasan Teori

Bab ini menjelaskan tetang teori-teori, konsep serta prinsip kerja komponen yang digunakan dalam pembuatan tugas akhir ini.

BAB III : Perancangan dan Pembuatan Sistem

Bab ini membahas mengenai penjelasan sistem yang dibuat secara keselurhan.

BAB IV : Pengujian Alat dan Pengolahan Data

Bab ini berisi mengenai cara yang digunakan untuk pengujian alat serta pengolahan datanya.

BAB V : Kesimpulan dan Saran

Bab ini berisi kesimpulan dari pembuatan tugas akhir serta saran untuk pembuatan alat yang baik.

RANCANGAN ALAT UKUR PHMETER BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 8

ABSTRAK

Pada tugas akhir ini bertujuan untuk membuat sebuah alat ukur PHmeter cairan. Alat ukur yang dirancang menggunakan sensor kapasitif plat tembaga dan diintegasikan dengan Jembatan Schering dan mikrokontroler ATMega8. Hasil pengukuran diproses dengan software CodeVision AVR, sehingga dapat ditampilkan pada LCD. Pengujian dilakukan dengan membandingkan penunjukan keasaman pada pH meter digital dengan alat ukur yang telah dibuat. Dari hasil pengujian diperoleh hubungan antara nilai pH pada pH meter digital dengan nilai ADC pada alat ukur yang telah dibuat berbanding terbalik yaitu semakin tinggi kadar keasaman larutan, maka nilai ADC semakin rendah. Sensor kapasitif dengan plat tembaga sangat mudah mengalami korosi pada saat melakukan pengukuran keasaman.

RANCANGAN ALAT UKUR PHMETER BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 8

TUGAS AKHIR II

DWI PRAYOGA 122411034

PROGRAM STUDI D-3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2015

RANCANGAN ALAT UKUR PHMETER BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 8

TUGAS AKHIR II

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh ijazah Ahli Madya

DWI PRAYOGA 122411034

PROGRAM STUDI D-3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2015

PERSETUJUAN

Judul : Rancangan alat ukur Phmeter berbasis Mikrokontroller atmega 8

Kategori : Tugas Akhir II

Nama : Dwi Prayoga

Nomor Induk Mahasiswa : 122411034

Program Studi : Diploma (D3) Metrologi dan Instrumentasi Departemen : Fisika

Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Disetujui di Medan, Juni 2015

Disetujui oleh

Ketua Program studi Dosen Pembimbing

D3 Metrologi dan Instrumentasi Tugas Akhir 2

Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc NIP. 196607291992032002

Junedi Ginting, S.Si., M.Si NIP. 197306222003121001

PERNYATAAN

RANCANGAN ALAT UKUR PHMETER BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 8

TUGASAKHIR II

Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil karya saya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juni 2015

DWI PRAYOGA 122411034

PERSETUJUAN

Yang bertanda tangan di bawah ini , Dosen Pembimbing tugas akhir II menyatakan bahwa laporan tugas akhir 2 dari :

NIM : 122411034 DWI PRAYOGA

Dengan judul :

“ RANCANGAN ALAT UKUR PHMETER BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 8 ”

Telah selesai di periksa dan dinyatakan selesai dan layak di ajukan dalam sidang pertanggunngjawaban laporan tugas akhir.

Di luluskan di Medan, Juli 2015

Disetujui oleh

Ketua Program studi Dosen Pembimbing

D3 Metrologi dan Instrumentasi Tugas Akhir 2

Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc NIP. 196607291992032002

Junedi Ginting, S.Si., M.Si NIP. 197306222003121001

PENGHARGAAN

Alhamdulillahirobbil’alamin,

Segala puji dan syukur bagi Allah SWT yang telah melimpahkan berkah, rahmat, hidayah-Nya dan menganugerahkan kemudahan serta kelancaran sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tugas akhir ini sesuai waktu yang telah ditetapkan.

Tugas Akhir ini disusun untuk melengkapi persyaratan dalam mencapai gelar Ahli Madya pada Program Studi Diploma-III Metrologi dan Instrumentasi Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

Adapun judul Tugas Akhir ini adalah “RANCANGAN ALAT UKUR PHMETER BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 8”.

Penulis menyadari bahwa tersusunnya Tugas Akhir ini dari doa, perhatian, bimbingan, motivasi dan dukungan berbagai pihak, sehingga dengan keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yangsebesar-besarnya kepada :

1.Bapak Drs. Sutarman, M.Sc, delaku Dekan Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

2.Ibu Dr.Diana Alemin Barus, M.Sc, selaku Ketua Program Studi Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

3.Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi Diploma-III Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

4.Kedua orang tua penulis serta saudara kandung yang telah memberikan bantuan moril maupun materil, semangat dan do’a yang begitu besar kepada penulis.

5.Seluruh teman-teman seperjuangan DIII Metrologi dan instrumentasi, yang selama ini telah mendukung saya baik langsung dan tidak langsung,serta tidak lupa pula kepada abang dan kakak senior yang selalu memberikan dukungan, arahan, dan bimbingan kepada saya.

6. Dwi Putri Lestari, yang selama ini terus-menerus memberikan dukungan kepada penulis tiada henti-hentinya.

7.Seluruh teman-teman yang telah mendukung dan membantu penulis menyelesaikan tugas akhir.

8.Semua pihak yang telah membantu penulis namun tidak dapat disebutkan satu per satu. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini.

Semoga laporan ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca.

Amin Yaa Rabbal’alamin

Medan, Juni 2015 Hormat Kami,

RANCANGAN ALAT UKUR PHMETER BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 8

ABSTRAK

Pada tugas akhir ini bertujuan untuk membuat sebuah alat ukur PHmeter cairan. Alat ukur yang dirancang menggunakan sensor kapasitif plat tembaga dan diintegasikan dengan Jembatan Schering dan mikrokontroler ATMega8. Hasil pengukuran diproses dengan software CodeVision AVR, sehingga dapat ditampilkan pada LCD. Pengujian dilakukan dengan membandingkan penunjukan keasaman pada pH meter digital dengan alat ukur yang telah dibuat. Dari hasil pengujian diperoleh hubungan antara nilai pH pada pH meter digital dengan nilai ADC pada alat ukur yang telah dibuat berbanding terbalik yaitu semakin tinggi kadar keasaman larutan, maka nilai ADC semakin rendah. Sensor kapasitif dengan plat tembaga sangat mudah mengalami korosi pada saat melakukan pengukuran keasaman.

DAFTAR ISI

Halaman

Lembar Persetujuan i

Lembar Pengesahan ii

Penghargaan iii

Abstrak v

Daftar Isi vi

Daftar Tabel viii

Daftar Gambar ix

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang 1

1.2. Tujuan 2

1.3. Batasan Masalah 2

1.4. Metode Pengerjaan 3

1.5. Sistematika Penulisan 3

BAB II LANDASAN TEORI

2.1. Jembatan Schering 5

2.2. Keasaman 5

2.3. Mikrokontroler 6

2.4. LCD (Liquid Crystal Display) 8

2.5.Bahasa Pemrograman C 10

2.6. Perangkat Lunak CodeVision AVR 13 2.7. Karakteristik Statik Alat Ukur 13

BAB III PERANCANGAN SISTEM

3.1. Perancangan Sistem 15

BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN PENGOLAHAN DATA

4.1. Hasil Pengujian 18

4.1.2. Pengujian Rangkaian LCD 2x16 19 4.1.3. Pengujian Rangkaian Keseluruhan 19 4.2. Pengujian Sensor Kapasitif 19

BABV KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan 21

5.2. Saran 21

DAFTAR PUSTAKA 25

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1. Pin LCD dan Fungsinya 9

Tabel 4.1. Perbandingan pembacaan pH pada pH meter digital dengan nilai ADC 21 pada alat ukur menggunakan cairan aquades.

Tabel 4.2. Perbandingan pembacaan pH pada pH meter digital dengan nilai ADC

pada alat ukur menggunakan cairan CH3COOH dengan konsentrasi 6%. 22 Tabel 4.2. Perbandingan pembacaan pH pada pH meter digital dengan nilai ADC 22 pada alat ukur menggunakan cairan CH3COOH dengan konsentrasi 25%.

DAFTAR GAMBAR

halaman

Gambar 2.1. Jembatan Schering 5

Gambar 2.2. Mikrokontroler 7

Gambar 2.3. LCD 2x16 9

Gambar 3.1. Blok diagram rancangan alat 16

Gambar 3.2. Rangkaian Sistem Minimum ATMega8 dan Power Supply 17 Gambar 3.3. Rangkaian Sensor Kapasitif dan Jembatan Schering 17

7.Seluruh teman-teman yang telah mendukung dan membantu penulis menyelesaikan tugas akhir.

8.Semua pihak yang telah membantu penulis namun tidak dapat disebutkan satu per satu. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini.

Semoga laporan ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca.

Amin Yaa Rabbal’alamin

Medan, Juni 2015 Hormat Kami,

RANCANGAN ALAT UKUR PHMETER BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 8

ABSTRAK

Pada tugas akhir ini bertujuan untuk membuat sebuah alat ukur PHmeter cairan. Alat ukur yang dirancang menggunakan sensor kapasitif plat tembaga dan diintegasikan dengan Jembatan Schering dan mikrokontroler ATMega8. Hasil pengukuran diproses dengan software CodeVision AVR, sehingga dapat ditampilkan pada LCD. Pengujian dilakukan dengan membandingkan penunjukan keasaman pada pH meter digital dengan alat ukur yang telah dibuat. Dari hasil pengujian diperoleh hubungan antara nilai pH pada pH meter digital dengan nilai ADC pada alat ukur yang telah dibuat berbanding terbalik yaitu semakin tinggi kadar keasaman larutan, maka nilai ADC semakin rendah. Sensor kapasitif dengan plat tembaga sangat mudah mengalami korosi pada saat melakukan pengukuran keasaman.

DAFTAR ISI

Halaman

Lembar Persetujuan i

Lembar Pengesahan ii

Penghargaan iii

Abstrak v

Daftar Isi vi

Daftar Tabel viii

Daftar Gambar ix

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang 1

1.2. Tujuan 2

1.3. Batasan Masalah 2

1.4. Metode Pengerjaan 3

1.5. Sistematika Penulisan 3

BAB II LANDASAN TEORI

2.1. Jembatan Schering 5

2.2. Keasaman 5

2.3. Mikrokontroler 6

2.4. LCD (Liquid Crystal Display) 8

2.5.Bahasa Pemrograman C 10

2.6. Perangkat Lunak CodeVision AVR 13

2.7. Karakteristik Statik Alat Ukur 13

BAB III PERANCANGAN SISTEM

3.1. Perancangan Sistem 15

BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN PENGOLAHAN DATA

4.1. Hasil Pengujian 18

4.1.2. Pengujian Rangkaian LCD 2x16 19 4.1.3. Pengujian Rangkaian Keseluruhan 19

4.2. Pengujian Sensor Kapasitif 19

BABV KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan 21

5.2. Saran 21

DAFTAR PUSTAKA 25

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1. Pin LCD dan Fungsinya 9

Tabel 4.1. Perbandingan pembacaan pH pada pH meter digital dengan nilai ADC 21 pada alat ukur menggunakan cairan aquades.

Tabel 4.2. Perbandingan pembacaan pH pada pH meter digital dengan nilai ADC

pada alat ukur menggunakan cairan CH3COOH dengan konsentrasi 6%. 22

Tabel 4.2. Perbandingan pembacaan pH pada pH meter digital dengan nilai ADC 22 pada alat ukur menggunakan cairan CH3COOH dengan konsentrasi 25%.

DAFTAR GAMBAR

halaman

Gambar 2.1. Jembatan Schering 5

Gambar 2.2. Mikrokontroler 7

Gambar 2.3. LCD 2x16 9

Gambar 3.1. Blok diagram rancangan alat 16

Gambar 3.2. Rangkaian Sistem Minimum ATMega8 dan Power Supply 17

Gambar 3.3. Rangkaian Sensor Kapasitif dan Jembatan Schering 17